목적 : 본 연구는 근시에서 굴스트란드 모형안에 편심 렌즈를 적용했을 때의 광학적 효과를 분석하고자 하였다. 방법 : 굴스트란드 모형안은 3D 시뮬레이션 프로그램을 사용하여 정밀하게 설계하였으며, 근축 근사 없이 정확 한 분석을 제공하는 광선 추적 기술을 적용하여 편심 렌즈로 인한 초점거리와 굴절력의 변화를 정밀하게 조사하 였다. 결과 : 렌즈 중심축의 편심이 초점거리, 굴절력, 광 경로 차이에 미치는 영향을 다양한 편심 조건에서 분석하였 으며, 특히 중심축으로부터 일정 높이에서 평행광선이 입사하는 경우를 집중적으로 조사하였다. 광선의 입사 높이 가 극도로 커짐에 따라 편심의 효과는 감소하고, 출사 광선의 초점은 서로 가까운 지점으로 위치하는 것이 확인되 었다. 렌즈와 눈의 굴절력과 편심에 따른 프리즘 굴절력 효과를 포함하는 전체 굴절력은 광선의 입사 높이가 감소 함에 따라 크게 변화하는 것으로 나타났다. 결론 : 본 연구 결과는 사시 및 사위와 같은 시각적 이상을 교정하기 위해서, 의도적으로 편심된 렌즈를 설계하 고 처방하는 데 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 편심 렌즈 설계 시 발생할 수 있는 비선형적 광학 효과를 최소화하여 사용자에게 최적의 시각적 성능 제공을 보장할 수 있을 것으로 기대된다.

목적: Gullstrand 모형안에서 색수차를 이론적으로 산출하였으며, 3D 시뮬레이션을 통해 확인하였고, 두 결과를 서로 비교하고자 했다. 방법 : 이론적 색수차는 Mathematica 12.3.1(Wolfram Research, USA)를 통해 산출하였으며, Gullstrand 모형안의 3D 구현은 Ansys SPEOS Ver. 2012(ANSYS Inc, USA)를 이용하였고, 가시광선 영역의 파장에서 노 란색( =586.700  ), 파란색( =486.100  ) 및 빨간색( =656.300  ) 광선의 종색수차와 횡색수차를 측정하였다. 결과 : 이론적 및 모의적인 방법 모두에서 입사광선의 높이가 증가하고, 파장이 짧아질수록 모형안을 통과한 광선의 초점거리는 감소하는 것으로 나타났다. 모형안의 중심부에서 주변부로 갈수록 종색수차는 미세하게 감소하 였으나, 횡색수차는 증가하는 것으로 나타났다. 결론 : 이론적 및 모의적인 방법으로 확인한 색수차는 거의 유사한 추의를 보였으나, 매우 미세한 차이가 발견 되었다. 색수차의 다양한 특성을 파악하기 위해서는 모형안에서 조절이나 굴절이상과 같은 조건의 정밀한 모델링 이 반영된 후속 연구가 필요할 것으로 판단된다.

목적 : 수치 해석을 통해 Gullstrand 모형안에서 광학적 특성(초점거리, 구면수차 및 초점심도)를 분석했다. 방법 : 광학상수 값(방수)이 수정된 Gullstrand 모형안(각막 전·후면, 수정체 피질 전·후면 및 수정체 핵질 전·후면)을 사용하였다. 평행광선이 입사되었을 때 근축 근사 없는 Snell의 법칙에 따른 눈의 광학적 특성을 수치적으로 분석하였다. 결과 : 모형안으로 입사된 모든 평행광선은 입사 높이가 증가할수록 초점거리, 구면수차 및 초점심도에서 각각 비선형적으로 감소, 증가 및 감소한 것으로 나타났으며, 일반적으로 알려진 근축 근사가 적용된 Gullstrand 정식 모형안의 결과와 잘 일치되었다. 결론 : 생체적 분석이 제한될 수밖에 없는 눈의 광학적 특성을 근축 근사 없이 수치적으로 분석할 수 있었다. 이를 기반으로 다양한 눈의 광학적 현상을 이해할 수 있을 것으로 판단된다.

목적 : 3D 시뮬레이션을 통해 구현된 Gullstrand 모형안에서 눈의 광학적 특성을 분석하였다. 방법 : 시뮬레이션 프로그램인 SPEOS를 이용하여 Gullstrand 모형안을 모델링하였다. 결과 : 모델링된 모형안으로 입사된 평행광선은 모두 망막 앞에 결상하는 것으로 나타났으며, 이는 근사 없이 계산한 결과 및 일반적으로 잘 알려진 결과와 일치하였다. 평행광선의 입사 높이에 따른 초점심도를 분석한 결과 입사 높이에 따라 지수 함수 형태로 급격히 감소하였다. 또한 구면수차는 입사광선의 높이에 따라 비선형적으로 증가하였다. 결론 : 본 연구와 같이 생체적으로 접근이 어려운 눈의 광학적 현상은 시뮬레이션에 따른 결과 분석을 통해 이 해도를 좀 더 높일 수 있고, 눈의 다양한 광학적 현상에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.