디옵터

1. 개요

디옵터(Diopter)는 광학 렌즈 또는 굴절면의 굴절력을 나타내는 단위이다. 기호는 Dptr 또는 D를 사용하며, 안과학에서는 D를 주로 사용한다. 디옵터는 렌즈의 종류에 따라 양수(+) 또는 음수(-) 값을 가지며, 볼록 렌즈는 양의 디옵터 값을, 오목 렌즈는 음의 디옵터 값을 갖는다. 굴절력이 가산적이라는 특성을 이용하여 안과 전문의는 교정 렌즈 처방을 통해 눈의 굴절력을 보정한다. 사람의 눈은 이완된 상태에서 약 60 디옵터의 굴절력을 가지며, 각막이 약 40 디옵터, 수정체가 약 20 디옵터를 차지한다. 또한 디옵터는 곡률의 척도로 사용될 수 있으며, 돋보기의 배율을 계산하는 데에도 활용된다.

2. 정의 및 단위

계량법에서 디옵터의 단위 기호는 "Dptr" 또는 "D"로 정해져 있다. 안과학에서는 D 기호가 자주 사용된다.

독일 표준 협회(DIN) 등 몇몇 국가 표준화 단체는 이 단위를 규격으로 정하고 있으며, 단위 기호를 dpt로 규정하고 있다.

3. 시력 교정에서의 활용

광학 굴절력은 대략 더할 수 있다는 특징이 있어서, 안과 전문의는 눈과 렌즈 전체의 광학 시스템을 복잡하게 분석할 필요 없이, 간단하게 교정 렌즈를 처방하여 눈의 굴절 이상을 교정할 수 있다. 예를 들어, 근시인 사람이 정상적인 원거리 시력을 회복하기 위해 -2 디옵터의 교정이 필요하다면, 안과 의사는 조절력(초점을 변화시키는 능력) 부족을 보충하기 위해 'add 1'과 같은 추가 처방을 할 수 있다. 이는 -1 디옵터 렌즈를 독서용으로 처방하는 것과 같다.

3.1. 눈의 굴절력

사람의 눈은 이완된 상태에서 약 60 디옵터의 굴절력을 가진다. 이 중 각막이 약 40 디옵터로 굴절력의 약 2/3를 차지하고, 수정체가 약 20 디옵터로 나머지 1/3을 차지한다. 초점을 맞출 때 모양체근이 수축하여 모양체 소대가 수정체에 가하는 장력을 줄인다. 그러면 수정체가 더 볼록해져 눈의 굴절력이 증가한다. 조절력 (초점을 맞추는 능력)의 진폭은 15세에 약 11~16 디옵터이지만, 25세에는 약 10 디옵터로 감소하고, 60세 이상에서는 약 1 디옵터로 감소한다.

3.2. 렌즈 처방

볼록 렌즈는 양(+)의 디옵터 값을 가지며, 원시나 노안(노화로 인한 조절력 제한)이 있는 사람이 가까운 거리에서 읽을 수 있도록 사용된다. 오목 렌즈는 음(-)의 디옵터 값을 가지며 근시를 교정한다. 검안사는 일반적으로 0.25 디옵터 단위로 등급이 매겨진 렌즈를 사용하여 굴절 이상을 측정한다.

광학적 굴절력은 대략적으로 가산적이라는 사실은 안과 전문의가 전체 광학 시스템(눈과 렌즈)에 대한 상세한 분석을 수행하는 대신 간단한 교정 렌즈 처방을 통해 눈의 굴절력을 보정할 수 있게 해준다.

일반 의약품 안경은 +1.00~+4.00 디옵터로 평가된다. 경미한 근시를 위한 일반적인 안경은 -0.50~-3.00 디옵터의 굴절력을 가진다.

한국에서는 디옵터의 절대값이 큰 것을 "도수가 강하다", "도수가 세다" 등의 표현으로 나타내기도 한다.

3.3. 디옵터와 시력과의 관계 (한국)

대략적인 디옵터와 시력과의 관계는 다음과 같다.

4. 곡률

디옵터는 곡률의 척도로도 사용될 수 있으며, 이는 미터 단위로 측정된 반지름의 역수와 같다. 예를 들어, 1/2 미터의 반지름을 가진 원은 2 디옵터의 곡률을 갖는다. 렌즈 표면의 곡률이 C이고 굴절률이 n이면, 광학적 파워는 φ = (n − 1)C이다. 렌즈의 두 표면이 모두 곡면일 경우, 렌즈 방향을 양수로 간주하여 곡률을 더한다. 렌즈의 두께가 표면 중 하나의 곡률 반경보다 훨씬 작다면, 이것은 대략 올바른 결과를 제공한다. 거울의 경우 광학적 파워는 φ = 2C이다.

5. 돋보기의 배율

단순한 돋보기의 배율은 광학 렌즈의 도수와 다음과 같은 관계를 가진다.

:$V\; =\; 0.25\backslash \; \backslash mathrm\{m\}\; \backslash times\; \backslash varphi\; +\; 1$.

이것은 정상 시력을 가진 사람이 돋보기를 눈 가까이에 대고 관찰할 때 얻는 배율과 거의 같다.