(그래프: 나이에 따라 크기가 감소)일반적으로 성인의 경우 주간에 2~4mm, 야간에 4~8mm의 크기를 가진다. 신생아의 경우 2mm 내외이며, 나이에 따라 커져 20세 전후에 가장 큰 4~6mm에 달한다.[1] 이 후 나이가 들수록 동공의 기본 크기가 줄어들며, 축동과 산동의 차이 또한 줄어들게 된다. 동공의 크기에 영향을 미치는 요소는 크게 4가지로 나눌 수 있다.
b. 조도-빛의 양에 따라 크기가 감소한다. c. 거리-거리에 따라 크기가 증가한다.d. 교정렌즈 종류-같은 동공크기라도 렌즈 종류에 따라 입사동 크기가 ±15% 차이가 발생
웨이브프런트의 질은 입사 동공의 크기에 의해 결정된다. 더 큰 동공은 웨이브프런트의 질을 더 저하시킨다. 다시 말해 렌즈로 계산된 동공 크기는 렌즈의 광학적 성능에서 중요한 역할을 한다. (동공크기에 따른 수차 영향(-4.00, add=+2.00 처방에서 근용부 참조원 기준)
모든 누진다초점렌즈는 렌즈 면에 커브를 변화시켜 가입도를 적용하는 방식으로 제조되기 때문에 상의 왜곡이 존재한다. 하지만 varilux의 wavefront 수차 제어 기술(w.a.v.e.2.0)이 적용된 누진 다초점렌즈는 고객에게 필요한 맞춤형 수차 교정이 이뤄지기 때문에 이미지의 왜곡 현상없이 선명하게 볼 수 있으며 뛰어난 대비감도를 제공한다. (일반 누진다초점렌즈의 상(좌)과 wavefront 수차를 제어한 렌즈의 상(우)비교)
먼저 웨이브프런트(wavefront)기술, 그 역사부터 살펴보고자 한다. 웨이브프런트(기술은 약 50년 전부터 천문학분야에서 천체 망원경의 해상도를 향상시키기 위해 개발됐다. 이러한 웨이브프런트 기술이 약 20년 전부터 안과 분야에 사람 눈의 굴절 수차를 교정하기 위해 도입됐다. 제르니케(zernike) 다항식을 통해 복잡한 형태의 웨이브프런트를 저위수차와 고위수차의 수학적 요소로 나눌 수 있게 됐고 각각의 요소로 눈의 수차를 분석할 수 있게 됐다.
2005년부터 안경렌즈 분야에 웨이브프런트 기술이 적용된 디자인이 소개되기 시작했다. 비슷한 시기에 출시된 웨이브프런트 기술이 적용된 대표 렌즈로 ophthonix사의 izon과 에실로사의 varilux physio가 있다. izon은 주로 안과의사에 의해 lasik 및 기타 시력 교정 수술 후 발생한 시력 문제를 교정하는데 처방됐으며, 2012년 단종됐다.
위에서 언급된 제르니케의 다항식에서 고려된 고위수차, 저위수차에 대해 살펴보고자 한다. 첫째, 저위수차(low order abberation,)는 근시나 원시, 난시로 구성되어 눈 전체 수차의 85% 가량을 차지하며 안경이나 cl로 교정이 비교적 쉽다. 둘째, 고위수차(high order abberation)는 코마, 트레포일, 구면수차 등을 포함하는 수차로 상의 질을 결정하며, 눈 전체 수차의 약 15% 가량을 차지하고 있다. 대부분 여러 고위 수차가 복합적으로 상호작용하며, 어떤 고위 수차가 특정 증상을 일으킨다는 상관관계는 찾기는 어렵지만 일반적으로 복시, 흐림, 고스트 현상, 달무리현상(halo), 섬광, 대비감도 감소, 야간시력저하 등과 관련이 있다. 특히 고위수차는 야간에 동공 크기가 커짐에 따라 크기 또한 증가한다.
에실로는 안경착용자들의 렌즈에 의해 발생하는 고위 수차로 인한 상의 질을 개선할 수 있는 솔루션에 주목했다. w.a.v.etm 테크놀로지는 에실로 안경렌즈에 웨이브프런트가 적용된 기술로, 그 핵심은 동공 크기를 제어해 착용자에게 선명한 상을 제공하는 것이다. 특히 누진렌즈에서 웨이브프런트 수차를 컨트롤 하는 것은 더욱 중요하다. 렌즈 표면이 미세한 커브 변화와 굴절력 변화로 인해 매우 복잡한 형태를 지니고 있어 빛이 통과할 때 발생하는 파면의 특성은 각 시선방향(원.중.근.주변부 등)의 국부적인 특성(재료, 두께, 도수, 커브 등)에 따라 다르기 때문이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 varilux에서는 w.a.v.e와 양면 디지털 비전(ddv)이라는 특허 받은 설계, 제조 테크놀로지를 2006년 최초로 개발했다. 1세대 기술에서는 입사동공의 크기를 디자인에 반영함에 있어 3가지 고정된 동공 직경 6,5,4mm를 고려했다. 에실로 r&d의 연구 결과, 2010년도 업그레이드된 w.a.v.e.2.0을 소개했으며, 동공에 영향을 미치는 모든 파라미터들을 컨트롤 해시선의 방향에 상관없이 눈에 도달하는 이미지의 선명도를 향상시켰다. 특별한 w.a.v.e.2.0이 적용된 누진렌즈의 영역별 이점을 살펴보겠다.
1. 원용부: 주로 코마수차가 존재하는 곳으로, 양은 적지만, 시각적 왜곡과 시야를 제한해 특히 눈이 주변부로 이동 할 때 초점의 선명도를 감소시킨다. 일반 누진렌즈와 비교해 웨이브프런트 최적화가 된 누진렌즈(w.a.v.e 2.0기술 적용)는 고위수차가 최대 6.6배 낮다는 결과가 입증됐다. w.a.v.e 2.0 누진렌즈는 원용부에서 코마수차를 최소화해 넓은 시야를 제공해 착용자에게 더 나은 시력을 제공한다.
2. 중간부: 원치 않은 난시는 누진렌즈의 커브와 가입도의 증가에 의해 발생하며 피할 수 없는 것이다. 중간부 시야를 넓게 하기 위해 설계자는 가능한 렌즈의 양쪽 끝부분으로 수차를 밀어 배열하려고 한다. 그러나 여러 연구 결과에서 밝혀졌듯이, 난시의 양과 방향은 시각적 인지에 영향을 미친다. 예를 들어 인간의 시각적 시스템은 난시 방향이 수직일때 더 쉽게 '무시'하거나 받아들 일 수 있다. 최적화된 광학 디자인은 원치않은 난시의 양을 줄이고 축의 방향을 수직 위치로 조정하는 것이다.난시축의 평균 편차가 0°로 측정된 w.a.v.e 2.0 누진렌즈는 중간영역의 수직 방향에서 편차가 거의 또는 전혀 편차를 보이지 않았으며(90°방향과 거의 일치), 일반 누진렌즈는 10°의 평균 편차를 보였다. 그 결과 중간거리 영역이 30%더 확대됐다.
3. 근용부: 에실로 r&d의 연구에 의하면, 누진다초점렌즈 착용자들이 근용부를 수직 방향으로 사용하는 경향이 있다. 그러나 수직방향을 따라 발생하는 커브(ie.defocus)의 미묘한 변화로 눈의 피로가 발생할 수 있다. 근용부에서 굴절력의 분포를 유지하는 설계, 즉 더 적은 편차를 가지면서 더 우수한 굴절력을 조절하는 것은 착용자의 편안함을 향상시키고 근용부 시야를 확대한다. w.a.v.e 2.0이 적용된 렌즈는 일반 누진렌즈와 비교해 도수 제어에 있어 10% 더 향상된 것으로 나타났다. 결과적으로, 착용자가 근용부를 보다 편안하고 쉽게 사용할 수 있도록 균형 잡힌 영역을 확보할 수 있다.
누진 착용자들은 여전히 실내(다소 어두운) 조명조건에서 시력과 질에 대해 불평한다. 렌즈의 성능에 미치는 영향이 크기 때문에 동공크기는 광학에서 중요한 고려사항이다. 또 동공크기는 같은 사람이라도 고정돼 있지 않으며, 연령, 물체, 거리에 따라 또 처방되는 렌즈에 따라 입사동의 크기가 변한다. w.a.v.e 2.0은 시선 방향에서 가장 적합한 동공크기를 결정하기 위해 행동학과 동공 모델을 계산해 동공맵핑을 적용했다. 동공 맵핑은 각 처방 도수로부터 계산되어 렌즈 최적화를 이끌어낸다. 누진렌즈 착용으로부터 유발되는 여러 고위수차들을 제어해 야간 빛 번짐이나 안정 피로를 효과적으로 덜어주며, 대비감도를 개선시켜 누진렌즈 처방시 필수적으로 고려해야 할 기술력이라고 정의할 수 있다.
*출처 : [1] clinical methods: the history, physical, and laboratory examinations. 3rd edition. chapter 58, the pupils, robert h. spector. *정리 : 에실로코리아 교육팀 이현미 매니저
