พื้นฐานการออกแบบเลนส์ชั้นเดียว ตอนที่ 1 - The Lens Form

The Fundamental of Single Vision Lens

พื้นฐานการออกแบบเลนส์ชั้นเดียว

ตอนที่ 1 - The Lens Form ,ผลกระทบของ aberration ต่อประสิทธิภาพของการมองเห็น

โดย ดร.ลอฟท์ ,O.D.

เผยแพร่ 22 กันยายาน 2563

บทนำ

99 % ของ single vision lens ที่เราๆเกือบทั้งประเทศใช้อยู่ในปัจจุบันนั้น เป็นโครงสร้างที่มีใช้มาตั้งแต่ต้นศตวรรตที่ 19 หรือ 120 ปีที่แล้ว คือโครงสร้างแบบ meniscus spherical lens แม้ว่าปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ด้านออพติกได้คิดค้นโค้งสร้างเลนส์แบบไฮเทคอย่าง atoric design หรือ multi-aspheric design และปล่อยสู่ตลาดตั้งแต่เมื่อ 20 ปีที่แล้ว แต่การเข้าถึงโครงสร้างเลนส์ประเภทนี้ก็ยังเป็นสัดส่วนที่น้อยกว่า 1% เมื่อเทียบกับเลนส์ชั้นเดียวที่จ่ายออกไปทั้งหมด

สาเหตุส่วนหนึ่งอาจมาจาก นวัตกรรมใหม่นี้มีอยู่ในเลนส์จากผู้ผลิตเลนส์ไม่กี่ค่าย ใช้เวลาในการผลิตนาน คนไข้รอนาน 10 วันเพราะต้องสั่งนอกและนำเข้า และต้องคำนวณขึ้นเป็นคู่ต่อคู่ ไม่สามารถทำเสร็จรูปเป็นเข่งๆให้ตัวแทนเก็บเป็นสต๊อกได้ อาจะเป็นสาเหตุที่เลนส์ประเภทนี้แม้ว่ามีคุณสมบัติที่ดีมาก แต่โอกาสที่จ่ายออกไปกลับน้อย และ อีกสาเหตุสำคัญคือ คนส่วนใหญ่ไม่เข้าใจว่า "โครงสร้างใหม่มันเป็นยังไง ช่วยอะไร คุ้มหรือไม่กับคุณค่าที่จะได้รับ" พอไม่รู้ ก็ไม่มั่นใจ จึงไม่กล้าที่จะจ่าย เพราะจ่ายแพงกว่า ย่อมมากับความคาดหวังที่สูงกว่า และ ถ้าไม่ได้ตามที่คาดหวังอาจจะทำให้รู้สึก fail ได้

ดังนั้นความรู้ความเข้าใจในพื้นฐานการออกแบบเชิงออพติกมีความสำคัญในการคิดต่อยอด และจะได้เข้าใจว่า การที่ lens designer พยายามคิดค้นนวัตกรรมใหม่ๆให้เราใช้นั้น มีพื้นฐานความคิดจากอะไร และ เขาใช้การแก้อย่างไร เพื่อที่เราจะได้เข้าใจและนำไปใช้งานได้ถูกต้อง

บทความต่อไปนี้ ผมจะเขียนถึง พื้นฐานของการออกแบบเลนส์ชั้นเดียว ว่ามีที่มาที่ไปอย่างไร นักวิทยาศาสตร์พยายามทำเลนส์อะไรในปี 2020 และมันดีกว่าเลนส์เมื่อร้อยกว่าปีอย่างไร แล้วจะใช้งานอย่างไรให้เหมาะสม เพราะ "ถ้ารู้" ก็เข้าใจและทำถูกต้อง ประโยชน์ก็จะเกิด แต่ "ถ้าไม่รู้" ก็จะทำผิดด้วยความไม่รู้อยู่นั่นเทียว

Perfect Single Vision ,but No Single Surface.

Single Vision Lens ,SV คือเลนส์ที่มี power เดียว กำลังโฟกัสเดียว มีระยะโฟกัสเดียว เช่นเลนส์มองไกลก็มีโฟกัสที่ระยะอนันต์ส่วนระยะใกล้กว่านั้นก็ใช้กำลังเพ่งของเลนส์ตาช่วยเพ่งเอา หรือ แว่นอ่านหนังสือก็โฟกัสระยะเดียวคือ 40 ซม. แต่จะมองได้ไกลหรือใกล้กว่านั้นเล็กน้อยก็อาศัยการเพ่ง-คลายของเลนส์ตาช่วยให้เห็นชัด ดังนั้นเลนส์ชั้นเดียวจึงเป็นเลนส์ที่มีกำลังหักเหเดียว

โฟกัสของ SV ในอุดมคติ ,แต่ความเป็นจริงก็อีกเรื่องหนึ่ง

แต่การที่จะทำให้มี power เดียวเมื่อใช้งานจริงทั่วทั้งแผ่นเลนส์ กลับไม่สามารถขัดโครงสร้างฟอร์มเลนส์ให้เกิดขึ้นได้โดยอาศัยฟอร์มเดียว เพราะมีตัวแปรมากมายที่ทำให้เกิด aberration เกิดขึ้นบนตัวเลนส์ที่อาศัยการขัดแบบ surface เดียวอย่าง spherical lens เป็นต้น เช่น แว่นที่มีหน้าแว่นโค้งมากๆ หรือ เมื่อมีการมองไปที่บริเวณขอบๆของเลนส์สเฟียร์ก็จะเห็นได้ว่ามันไม่ชัด หรือมองตรงๆชัด แต่เหลือบตาอ่านหนังสือไม่ชัด มากน้อยแตกต่างกันไปขึ้นกับปัญหาสายตาหลักและพารามิเตอร์ของแว่น ซึ่งเหตุและผลเราจะได้กล่าวต่อไป ดังนั้นเลนส์ชั้นเดียวที่ดีจึงไม่ใช่เลนส์ที่มี single surface แต่ต้องเป็นเลนส์ที่ free surface แบบ free form surface

Power Error

Power Error หรือ aberration ในความหมายของเราคือ "เบอร์มันไม่ถูกต้องกับค่าจริงของตา" ทำให้เกิดภาพที่ไม่คมชัด ซึ่งเราก็แบ่งออกเป็นสองระดับคือ ระดับ low order ก็คือ refrative error นั่นเอง ก็ได้แก่ ปัญหาสายตาทั้งหลาย ไม่ว่าจะสายตาสั้น สายตายาว สายตาเอียง ที่ยังไม่ได้แก้ หรือ แก้แล้วแต่แก้ไม่ถูกต้อง หรือ แก้แล้วแต่แก้ไม่หมด ซึ่ง power error ในส่วนนี้เรามีหน้าที่ในการตรวจวัดว่า refractive error ที่มีอยู่นั้น มีทั้งหมดอยู่เท่าไหร่ และในการตรวจวัดนั้นจะต้องจัดสภาพแวดล้อมให้อยู่ในสภาวะที่ถูกต้อง คือจัดให้ phoropter หรือ trial lens set นั้นตั้งฉาก คือตาต้องมองผ่านเลนส์ในวิถีที่ตั้งฉากและผ่านบริเวณศูนย์กลางของเลนส์ เพราะถ้าไม่ทำอย่างนี้ มันจะทำให้เกิด power error ตัวใหม่แถมขึ้นมาจนไม่รู้ว่า error ไหนที่เป็นของตาจริง ๆ และ error ไหนที่เรา induce มันขึ้นมา ทำให้เราต้องจัดห้องลักษณะทาทางและเครื่องมือให้ถูกต้อง แต่เชื่อว่าทุกคนได้เรียนรู้มาว่ามันต้องจัด แต่บางทีเราก็ท่องมาเพราะตอนเรียนมาเขาให้ทำอย่างนั้น แต่เราไม่รู้ว่าทำไม และถ้าไม่ทำตามจะทำให้วัดออกมาผิดก็ได้

image : loft optometry clinic

สำหรับคำตอบเรื่องนี้คือ เมื่อเราจะตรวจวัดสายตาเพื่อหา low order aberration นั้น เราต้องจัดให้ visual axis หรือแนวของการมองไปที่ชาร์ตตรวจตาของคนไข้ กับแนวของ optical axis ซึ่งเป็นแนวเส้นตรงที่ลากผ่าน optical center และตั้งฉากกับเลนส์ เพื่อให้แนวโฟกัสแสงนั้นอยู่ในแนวเดียวกัน เพราะถ้าเกิดว่า visual axis เกิดการวิ่งผ่านเลนส์แบบทำมุม (off-axis) จะทำให้เกิด aberration อื่นๆแถมขึ้นมา ซึ่งจะพูดต่อไป ผลคือ ค่าที่ได้จากการตรวจนั้นเป็นค่าที่คลาดเคลื่อนจากค่าจริง และถ้าเราคุมปัจจัยทั้งหมดนี้ได้ เราจึงจะสามารถใช้ความรู้ความสามารถทั้งหมดที่เรามีในการรีดค่าสายตาที่แท้จริงออกมาได้

สมมุติว่า เราได้จัดองค์ประกอบทุกอย่างดีงามครบถ้วน แล้วเราก็มีความรู้ความสามารถที่ดีจนรีดได้ค่า pure refractive error ของคนไข้ออกมาได้ เราเรียกค่านั้นว่า "ค่าสายตา" หรือ "refractive error" และเราก็สั่งผู้ผลิตเลนส์ให้ทำเลนส์ตามค่าที่วัดได้นั้น

สำหรับเลนส์เทคโนโลยีเก่าเช่น spherical lens หรือ aspherical lens นั้นไม่ได้มีความสามารถที่จะ concern ในส่วนของ aberration อื่นๆได้นอกจาก สั้นหรือยาวและสายตาเอียง โดยพิจารณามุมเดียวคือ คนไข้มองตรงผ่านเลนส์ตามแนวของ optical axis ตัดบริเวณ optical center ในลักษณะที่ตั้งฉากกับเลนส์ ก็ให้หัวทูล (tool) ซึ่งเป็นหัวเหล็กที่มีการกำหนดความโค้งไว้ล่วงหน้าอยู่แล้วตามสายตาที่สั่งมา เมื่อถูลงไปในเนื้อเลนส์ซึ่งเป็น semi-finished lens จนกระทั่งเลนส์บาง ก็จะเกิดโค้งตามโค้งของหัวเหล็กและให้ power ตามหัวเหล็กที่เราถูก เกิดเป็นค่าสายตาบริเวณเซนเตอร์ตามที่เราสั่งไป ทั้งสองโครงสร้างนี้จึงเกิด aberration มากโดยเฉพาะในคนไข้ที่มีสายตาเอียงมากๆ

แต่การใช้งานจริงนั้น ไม่ได้เหมือนนั่งอยู่หลัง phoropter หรือ trial lens set หรือนั่งทื่อๆ ตัวตรงๆ มองไปที่ชาร์ตตรวจสายตา แต่แว่นนั้นมีความโค้งอยู่ค่าหนึ่ง มีมุมเทอยู่ค่าหนึ่งด้วยเหตุผลบางอย่าง และตามีการกลอกไปมา ขึ้นบน ลงล่าง ซ้าย ขวา โอกาสน้อยนักที่จะได้แว่นหน้าตรง ไม่มีมุมเท แล้วนั่งมองไกลให้ภาพวิ่งผ่านเลนส์ตกบนจอตาพอดี

แว่นจริงนั้นมี parameter แว่นที่ไม่เหมือนในห้องตรวจ และการใช้ตานั้นอาศัยการกลอก
ทำให้มุมนั้นมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา เลนส์ชั้นเดียวที่ดีจึงไม่สามารถทำด้วยผิวเป็นฟอร์มเดียว

ดังนั้น ในภาวะการใช้งานจริง จึงทำให้เกิด aberration ที่ถูก induce จากแสงที่วิ่งมายังทิศทางต่างๆ นอกเหนือจากบริเวณเซนเตอร์ ซึ่งทำให้เกิด aberration ใหม่ขึ้นมารบกวนการมองเห็น เป็นผลให้เลนส์ที่ได้มานั้น คมชัดเฉพาะบริเวณตรงกลาง แต่ขอบข้างมัว ต้องหันไปทั้งหน้า จึงจะชัด เพราะ aberration ทั้งหลายนั้นเกิดขึ้นเพิ่มเติมเมื่อมีการมองไม่ผ่านเซนเตอร์ของเลนส์ และ ความเป็นเลนส์เทคโนโลยีเก่าไม่สามารถแก้ไขปัญหานี้ได้ เพราะหัวขัดเหล็กนั้นใหญ่เกินไป ก็ต้องอาศัยความเคยชินและปรับตัวไป และเราก็ไม่เคยคิดที่จะช่วยแก้ เพราะ ไม่รู้ว่ามันจะแก้ยังไง หรือ บ่อยครั้งก็อาจจะคิดว่า ก็วัดสายตามองไกลยังวัดไม่ค่อยจะถูก ก็เลยไม่สนใจที่จะศึกษาในเรื่อง aberration ในระดับที่ละเอียดลงไป นั่นต่างหากที่เป็นปัญหา เพราะถ้า low order ยังแก้ไม่ได้ แล้ว high order จะไปช่วยอะไร แล้วเลนส์ไฮเทคโนโลยีคือเลนส์ที่มุ่งจัดการ aberration ที่เกิดจากแสงที่ off-center แล้วมันจะไปช่วยได้อย่างไร นั่นต่างหากที่คือเหตุผลว่าทำไมคนส่วนใหญ่ถึงยังไม่เข้าใจเลนส์ชั้นเดียวเทคโนโลยีสูง หรือ ลองจ่ายไปแล้วไม่ work โดนด่าอีกตะหาก เพราะรู้สึกว่าแพงแต่ไม่ต่าง

ดังนั้น ถ้าเราอยากจะยกระดับมาตรฐานการมองเห็นของคนไข้ให้ขึ้นไปอีกระดับ จึงต้องเริ่มจากพื้นฐานเสียก่อน เพราะถ้าฐานไม่แน่น ก็คงจะไม่สามารถก่อตึกความรู้ให้สูงกว่านี้ได้ พอไม่รู้ก็ไม่ใส่ใจ งานที่ปล่อยออกไปจึงมีปัญหา ซึ่งในส่วนของการวัดสายตาในส่วนของ low order ผมไม่ขอพูดถึง เพื่อเป็นเรื่องที่คุณๆท่านๆ สามารถไปเรียนรู้กันเองได้อยู่แล้ว

แต่ในเรื่องนี้ผมสมมุติว่าท่านทั้งหลายสามารถตรวจวัดสายตาออกมาได้ถูกต้องแล้ว และจะมาอยู่ในส่วนถัดมาคือ aberration ที่เกิดขึ้นบนเลนส์สายตาที่เกิดจากขีดจำกัดของเทคโนโลยีการผลิตในแต่ละดีไซน์ ซึ่งเป็นความรับผิดชอบของแต่ละบริษัทผู้ผลิตว่ามีเทคโนโลยีรองรับแค่ไหน เพราะบางผู้ผลิตก็ไม่มีเทคโนโลยีด้านโครงสร้างเลนส์ชั้นเดียวเลย ยังคงขายแต่ multi-coatiing ชนิดต่างๆอยู่ มีชื่อ coating เต็มไปหมด แต่ชื่อโครงสร้างของเลนส์ชั้นเดียวกับไม่เคยมี ยังคงเอาชื่อ ไอ้ไก่ ไอ้ไข่ อะไรก็ได้ มาตั้งเป็นชื่อเลนส์ แล้วขายออกไป หน้าที่ของเราคือ เลนส์ไม่ได้จบที่โครงสร้างเมื่อ 100 ปีก่อน และ ไม่ได้มีแต่ mult-coating อย่างที่เราเข้าใจ

วิวัฒนาการของการออกแบบโครงสร้างเลนส์

Lens form and aberration history

“Flat Lens” (1800-1800) ในยุคแรกเลนส์สายตานั้นเป็นแบบ flat lens ที่ได้ชื่ออย่างนั้นก็เพราะว่า จะมีด้านใดด้านหนึ่งเป็นผิวเรียบ และ อีกด้านเป็นผิวนูนหรือเว้า ซึ่งโครงสร้างลักษณะนี้จะให้ความคมชัดที่เฉพาะบริเวณเซนเตอร์ของเลนส์เท่านั้น แตะบริเวณที่หลุดจากศูนย์กลางเลนส์จะเริ่มไม่ดีไปเรื่อยๆจนถึงขอบเลนส์ก็จะแย่ที่สุด
Periscopic lens (1800s) เป็นการออกแบบเลนส์ที่ช่วยให้การมองเห็นรอบๆบริเวณขอบๆของเลนส์นั้นดีขึ้น โดยการใช้ back side surface นั้นเป็นค่า -1.25D
Six-base meniscus Lens (เริ่มต้นในปี 1890) ซึ่งโครงสร้างลัษณะนี้ ช่วยให้การมองเห็นดีขึ้นจากหลายปัจจัย บริเวณขอบเลนส์คมชัดดีขึ้นอย่างจับต้องได้และจากการออกแบบให้ผิวหลังเลนส์นั้นมีลักษณะเว้า ทำให้เลนส์ใกล้ตามากขึ้น คุมเซนเตอร์ได้ดีขึ้น ไม่ติดขนตา ในที่สุดโครงสร้างนี้ถูกเลิกใช้งานจนในช่วงปี 1960 ซึ่งในช่วงปี 1950-1960 นั้นเลนส์ประเภทนี้ถูกจัดให้เป็นเลนส์ในกลุ่ม low end ราคาถูก และ บริษัทผู้ผลิตก็ยกเลิกสายการผลิตไปทั้งหมด
Corrected Curve Lens (ต้นปี 1900) ; ในปี 1908 บริษัทเลนส์ Carl Zeiss ได้เปิดตัวเลนส์ Punktal ซึ่งเป็นเลนส์ที่สามารถลด oblique astigamtism ที่เกิดขึ้นบริเวณด้านข้างของเลนส์จากเรื่อง base curve effect ได้ ด้วยการเตรียม base curve ไว้จำนวนมากในการรองรับสายตาที่จะสั่งผลิต ซึ่งเริ่มจำหน่ายในอเมริกาได้ในปี 1913 และในปี 1919 บริษัท American Optical ได้เปิดตัวซีรี่เลนส์ correced curve ขึ้นมาด้วยเช่นกัน แต่มีความแตกต่างกับ Punktal lens คือ ใช้ base curve หนึ่ง คุมค่าสายตาในทุก 1-2D ซึ่งรูปแบบการคุมค่าสายตาเป็นช่วงๆด้วยหนึ่งเบสนี้ ทำให้ง่ายต่อการทำ Semi-finished lens เพื่อนำไปทำแลปสายตาได้ง่าย และมีการเปลี่ยนแปลงใหญ่อีกครั้งในช่วงปี 1960 โดย Single Vision lens ซึ่งจากเดิมที่ใช้โครงสร้างแบบ plus cylinder โดยให้ผิว toric อยู่ด้านหน้าแล้วขัด sphere ด้านหลัง ถูกเปลี่ยนมาเป็น minus cylinder form โดยทำเป็น back toric surface เช่นเดียวกับที่ทำในเลนส์ multi-focal ซึ่งขณะนั้นก็ทำเป็น back toric surface อยู่แล้ว
Aspherics Lens : Aspheric lens ในยุคแรกๆนั้น เร่ิมมีให้ใช้จากเลนส์บวกสายตาสูงๆ ในคนไข้หลังผ่าตัดต้อกระจก ในต้นศตวรรตที่ 20 เนื่องจากเลนส์บวกกำลังสูงๆนั้น จะหาเลนส์ที่ corrected curve นั้นหาได้ยากย่ิง โดยเฉพาะหลังสายตาบวก +8.00D ขึ้นไปแล้ว จะต้องการ base lens ที่นูนมากๆ และ optic ก็ไม่ดี ทำให้เกิดการคิดค้น aspheric lens ขึ้นมาเพื่อให้เลนส์มันแบนลง ลด spherical aberation และ oblique astigmatism จาก base curve effect ได้ดีขึ้น ส่วนการใช้ aspheric ในเลนส์บวกกำลังน้อยๆและเลนส์ลบนั้นพึ่งทำขึ้นมาภายหลัง และมาเริ่มเป็นที่นิยมจริงๆอย่างแพร่หลายก็หลังจาก มีการนำ aspheric ไปทำในเลนส์เนื้อ high index
Atoric Lens : Atoric นั้นเกิดขึ้นทีหลัง ซึ่งเข้ามาแทนที่โครงสร้าง aspheric อย่างรวดเร็ว หลังยุคคอมพิวเตอร์มานี้เอง ทำให้เราสามารถใช้เครื่อง cnc-free form มาใช้ในการกัดโครงสร้างเลนส์ แทนการใช้หัวทูล ซึ่งเป็นหัวเหล็กที่กำหนดผิวไว้เรียบร้อยแล้ว ส่วนเลนส์ฟรีฟอร์มนั้น ทำให้ lens desiner มีอิสระในการออกแบบโครงสร้างในรูปแบบดิจิทัล ใส่สูตรสมการเข้าไป เพื่อบังคับหัว cnc ให้กัดโครงสร้างตามการคำนวณแต่ละจุด ทำให้แต่ละจุดบนโครงสร้างเลนส์นั้น มีความแม่นยำ และ ลดความคลาดเคลื่อนของโฟกัสได้ดีกว่าโครงสร้างเดิมมาก

อ้างอิง : Systemic of ophthalmic dispensing

เบื้องต้นก็คือประวัติศาสตร์และวิวัฒนาการในด้านอุตสาหกรรมการผลิตเลนส์สายตาเพื่อจะทำให้คุณภาพของเลนส์นั้นดียิ่งขึ้น ซึ่งก็มีการพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้คุณภาพของการมองเห็นนั้นดีกว่าเดิม

Lens form

พื้นฐานเบื้องต้นที่เราเห็นพัฒนาการของการผลิตเลนส์สายตาที่ได้ยกมาข้างนั้น ก็มุ่งสู่การพัฒนาโครงสร้างของผิวเลนส์ หรือ lens form ด้วยการเปลี่ยนรูปทรงของผิวเลนส์ไปเป็นแบบต่างๆ เพื่อหวังผลหรือแก้ไขให้มีโฟกัสที่ดีขึ้น ดังนั้นเรื่องพื้นฐานที่เราต้องเข้าใจเกี่ยวกับเลนส์ชั้นเดียวนั้นคือเรื่อง lens form หรือ โครงสร้างเลนส์ในแต่ละชนิดแต่ละเแบบ ซึ่งจะมีความเกี่ยวข้องกับเรื่องของ aberration หรือความคลาดเคลื่อนของโฟกัสที่เกิดขึ้นบนตัวเลนส์ซึ่งเราจะได้เข้าใจว่า aberration ที่จะเกิดขึ้นกับเลนส์นั้นมีอะไรบ้างและวิศวกรออกแบบเลนส์นั้นต้องพยายามค้นหาวิธีที่จะจัดการกับ aberration นั้น ด้วยวิธีการอย่างไรเพื่อลดความคลาดเคลื่อนของโฟกัสที่เกิดกับเลนส์จากปัจจัยต่างๆ เพื่อให้เลนส์ที่ได้นั้นมีคุณภาพสูงสุด ซึ่งบทความเรื่องนี้จะเล่าให้ฟังถึงพื้นฐาน ที่จะเป็นต้องรู้เพื่อทำความเข้าใจในการออกแบบเลนส์ไฮเทคในปัจจุบัน และนำไปใช้ได้ถูกต้องและเกิดประโยชน์สูงสุด

lens form : spheric ,aspheric,toric ,free form , cr.image from rodenstock presentation

FOCUS

จุดมุ่งหมายสูงสุดที่เกี่ยวข้องระบบเลนส์ทั้งหลาย ไม่ว่าจะเป็นเลนส์กล้องถ่ายรูป กล้องโทรทัศน์ กล้องส่องทางไกล กล้องจุลทัศน์ หรือ ชุดเลนส์ของระบบการมองเห็นของมนุษย์และสิ่งมีชีวิต ก็คือเรื่องของ “การโฟกัสภาพของวัตถุที่คมชัด”

กล้องถ่ายรูปในมือถือหรือเลนส์กล้อง DSLR ก็จะมีชุดเลนส์อยู่หลายชุดประกอบเข้าด้วยกัน โดยมีเซนเซอร์รับภาพแบนๆเรียกว่า CCD รับภาพไว้คอยรับโฟกัสจากชุดเลนส์แล้วประมวลผลเป็นภาพดิจิทัล โดยการปรับโฟกัสนั้นใช้การขยับเดินหน้า-ถอยหลังของชุดเลนส์เพื่อให้เกิดโฟกัสที่ชัดที่สุดลงบน CCD ก่อนที่จะบันทึกไว้ในรูปไฟล์ดิจิทัล และแสดงภาพชัดบนจอสกรีน

cr.image : apple keynote presentation

ส่วนตามนุษย์ก็มีชุดเลนส์เหมือนกัน ซึ่งมีทั้งแบบชุดเลนส์จากธรรมชาติ เช่น กระจกตา น้ำตา เลนส์แก้วตาและชุดเลนส์ที่ไม่ใช่ธรรมชาติแต่ตามมาทีหลังได้แก่ เลนส์สายตา หรือ contact lens หรือ ทั้งคู่ ทั้งหมดนี้เรียกว่าชุดเลนส์ที่ทำหน้าที่โฟกัสจากภาพของวัตถุให้มาตกบนจุดรับภาพและมีการปรับโฟกัสด้วย ป่อง/แฟ๊บ ของเลนส์แก้วตา เรียกว่าการ accommodation เพื่อให้เกิดโฟกัสที่คมชัดบนจอประสาทตารับภาพ ก่อนที่สมองจะแปลเป็นภาพที่คมชัดต่อไป

รูป (a) ขณะมองไกล เลนส์ตาจะอยู่สภาวะคลายตัว ภาพจากระยะอนันต์จะหักเหไปโฟกัสบนจุดรับภาพ ส่วนรูป (b) เมื่อเราดูวัตถุที่อยู่ใกล้เข้ามา ระบบการเพ่งจะถูกกระตุ้นให้ทำงาน โดยกล้ามเนื้อ ciliary muscle ซึ่งอยู่รอบๆเลนส์เกิดการหดตัว ทำให้ zonule fiber เกิดการหย่อนตัว เลนส์เกิดการป่อง มีกำลังเป็นบวกมากขึ้น เราเรียกกระบวนการนี้ว่า ระบบ accommodation system

แต่จุดที่แตกต่างกันของ เลนส์กล้อง และ ตามนุษย์คือ เซนเซอร์รับภาพโดยกล้องถ่ายรูปนั้นจะเป็นแบบ flat sensor เพราะ CCD มันแบน ในขณะที่จอประสาทตานั้นจะมีลัษณะที่โค้งตามความโค้งของเรตินา (curve sensor) ระบบการหักเหแสงของเลนส์ตาจึงต้องทำให้เกิดลักษณะโค้งตามความโค้งของเรตินา

กล้องถ่ายรูปมี CCD รับภาพจากเลนส์ที่แบนเป็น flat sensor ขณะที่ตามนุษย์นั้นมีจอรับภาพที่โค้งเป็น curve sensor

และอีกส่วนหนึ่งคือ ระบบเลนส์นั้นจะ fix เพื่อล๊อคให้แสงนั้นวิ่งเข้ามาในแนวเดียวตรงๆ จะไปถ่ายรูปอะไรก็ให้หันกล้องไปในทางนั้น เหลือบไปถ่ายไม่ได้ เรียกได้ว่า visual axis กับ optical axis นั้นอยู่ในแนวเดียวกันและวิ่งตัด optical center ของชุดเลนส์ และปรับโฟกัสลงบนจุดรับภาพ จะด้วย manual หรือ auto-focus ก็ตามแต่ แต่ทั้งหมดนี้เป็นระบบ fixed system ซึ่งง่ายต่อการที่จะควบคุม aberration ให้น้อยที่สุด

ในขณะที่ตามนุษย์นั้น เป็นระบบ dynamic system สามารถกลอกตาขวาซ้าย ขึ้นบน ลงล่าง เหลือบเข้า เหลือบออกได้ เมื่อใส่แว่น จะมีกรณีเดียวที่เกิดการโฟกัสสมบูรณ์แบบที่ visual axis กับ optical axis วิ่งมาในแนวเดียวกัน ตัด optical center ผ่านจุดหมุนของดวงตา แล้วทำให้ระบบหักเหแสงที่ตกบนจุดรับภาพพอดี นั่นคือคนไข้มองตรง ผ่าน trial frame หรือ phoropter ในห้องตรวจ แต่ชีวิตจริงไม่ใช่ fix อย่างในห้องตรวจแต่ตามีการเคลื่อนไปมาทั่วทั้งเลนส์

DSLR lesn : ชุดเลนส์กล้องถ่ายรูปนั้น จะถูกล๊อคไว้ทุกอย่าง เพื่อให้ visual axis ,optical axis วิ่งในทิศทางเดียวกัน ผ่าน optical center แล้วไปโฟกัสบนเซลล์รับภาพดิจิทัล หรือ ฟิล์มในกล้องสมัยก่อน การโฟกัสอาศัยการเคลื่อนที่ของเลนส์เดินหน้าถอยหลัง ซึ่งสามารถทำได้ทั้ง manual focus และ auto-focus ; cr.image Sony DSLR

ดังนั้นการทำงานของตามนุษย์หรือการคิดค้นเลนส์สำหรับแก้ aberration ให้ตามนุษย์จึงมีความซับซ้อนกว่ากล้องถ่ายรูปอยู่มาก แต่ด้วยความเก่งของธรรมชาติทำให้การมองเห็นของเราเป็นเรื่องง่ายมากจนเราไม่ต้องไปทำอะไรกับมัน เราจึงมัก “ลืมตา” เพราะการมองเห็นนั้นง่ายจนลืมว่ามีตา บางคนก็มีลืมหูด้วย กลายเป็น ลืมหูลืมตา เพื่อจะได้ฟังและได้เห็น ถ้าไม่ลืมหูไม่ลืมตา ก็จะไม่ยินและไม่ได้เห็น

แต่เรื่องนี้ทำให้เราเข้าใจว่า ไม่มีการโฟกัสใดที่ใช้เลนส์เพียงชุดเดียวในการจะบังคับให้ภาพนั้นโฟกัสบนจุดรับภาพไม่ว่าจะของตาคนหรือกล้องถ่ายรูป คนจะมี crystalline lens หรือเลนส์แก้วตาในการเพ่งเพื่อปรับโฟกัส ส่วนกล้องมีเลนส์มากกว่า 1 ชุด ให้การเดินหน้าถอยหลังของเลนส์เพื่อปรับโฟกัส ซึ่งดวงตามนุษย์ที่ใส่แว่นที่มีการกลอกตาไปมาหลังเลนส์ ทำให้เกิดมุมกระทบกับเลนส์เปลี่ยนไปมาตลอดเวลายิ่งมีความซับซ้อนขึ้นไปอีก

เรื่องราวเกี่ยวกับ aberration แต่ละตัวก็คงไม่ทันที่จะคุยกันในตอนแรกนี้ ซึ่งก็คงจะขอยกเอาไปไว้ในตอนหน้า แต่ก่อนจะลงสู่เนื้อหาที่ลึกในตอนหน้า อยากจะปูพื้นให้เข้าใจคำศัพท์เชิงออพติกกันสักเล็กน้อย คือคำที่สำคัญสองสามคำ ซึ่งมีความสัมพันธ์กันโดยตรง ต่อการที่จะทำให้ optic ดีหรือไม่ดี

Optical Center / Optical Axis / visual axis / center of rotation

เหตุผลในการ fitting ให้ตำแหน่ง optical center ให้อยู่ต่ำกว่า line of sight ในแว่นที่มีมุม panto นั้นเก็เพื่อจัดให้ visual axis กับ optical axis นั้นวิ่งไปตัดกันที่ center of rotation ของตา ซึ่งเป็นลักษณะ off axis ที่สร้าง aberration น้อยที่สุด สำหรับเลนส์ชั้นเดียวเทคโนโลยีเก่า

Optical Center คือศูนย์กลางเลนส์ คือจุดที่มีแต่ optical power ล้วนๆ โดยไม่มี prism อยู่ เรียกได้ว่า prism เป็นศูนย์ก็ว่าได้ ที่เราต้องประกอบ pd ให้ตรงเซนเตอร์ก็เพื่อที่จะไม่ต้องการให้เกิดการ induce prism เกิดขึ้น

optical axis หรือ paraxial axis นั้นคือแนวโฟกัสของเลนส์ที่ลากเป็นแนวเส้นตรงที่ลากผ่านศูนย์กลางเลนส์ในทิศที่ตั้งฉากกับเลนส์ ซึ่งจะให้ power ในการรวมภาพของเลนส์บวก หรือ ถ่างโฟกัสของภาพของเลนส์ลบ โดยที่ไม่ได้รับผลกระทบจาก prism effect และ aberration ต่างๆจากการมองแบบ off-axis

visual axis คือแนวการมองของตาเรา คือถ้ามองตรงๆไปไกลๆ ก็เรียกว่า visual axis อยู่ในแนว primary gaze คือมองตรง การที่ visual axis ไม่ได้วิ่งตัด optical center ในแนวดิ่ง จริงอยู่ว่า จะทำให้ induce vertical prism แต่ว่า ถ้าเกิดว่า off-center เท่าๆกัน ก็จะทำให้เกิด balance vertical prism ได้ คนไข้จึงไม่มีปัญหาใช้งาน แต่ต้องระวังในคนไข้ที่สายตาสองข้างต่างกันมาก อาจจะมีปัญหาจาก imbalance ของ vertical prism

center of ratation คือ การเคลื่อนที่ของตานั้น ไม่ได้ใช้การ slide ซ้ายขวา บนล่าง หรือ เฉียงขึ้นลง แต่เป็นการเคลื่อนที่รอบจุดหมุน ซึ่งเราเรียกจุดหมุนของดวงตานั้นว่า "center of rotation"

ทั้ง 4 ส่วนนี้ ได้แก่ optical center ,optical axis ,visual axis และ center of rotation เป็นตัวแปรสำคัญที่ใช้ในการวางเซนเตอร์ของเลนส์ โดย ลักษณะที่ดีที่สุด ที่ให้ภาพออกมาดีที่สุดคือ การวางเซนเตอร์เลนส์ให้ แนวของ visual axis และ optical axis นั้นวิ่งเป็นแนวเดียวกัน ตัด optical center ในลักษณะที่ตั้งฉากกับเลนส์ ผ่าน center of rotation แล้วไปโฟกัสที่ fovea centralist ที่ประสาทตา ก็จะให้ภาพที่คมชัดในอุดมคติ เช่น การจัดให้คนไข้นั่งท่าที่ถูกต้อง หลัง phoropter หรือ trial len set ขณะตรวจวัดสายตา เพื่อให้จัดระบบให้ on-center มากที่สุด เพื่อป้องกัน aberration ต่างๆที่จะเกิดขึ้น

แต่การใช้งานจริงนั้น ไม่มีเรื่องนั้น เพราะการใช้สายตาจริงๆ ส่วนใหญ่แล้วเป็นการมอง off-center แทบทั้งสิ้น เริ่มตั้งแต่ แว่นมีความโค้งเล็กน้อย มีมุมเทเล็กน้อย การมองตรงแบบ primary gaze ก็ทำให้ visual axis เกิดการทำมุมกับ optical axis แล้ว และแน่นอนว่า ต้องเกิด fail focus อย่างแน่แท้ ไม่มากก็น้อย แต่เดชะบุญมนุษย์มีเลนส์ตาที่สามารถป่องตัวเพื่อเพ่งให้ชัดได้ เราก็เลยไม่ค่อยคิดถึงกันมาก ใส่ชัดก็จบ ก็ไม่รู้ว่าชัดจริง หรือ ชัดไม่จริง แต่ต่อไปนี้เราจะคุยกันเรื่องความพยายามเข้าหาความชัดในอุดมคติ ที่มี aberration น้อยที่สุด เดี๋ยวคงจะว่ากันในตอนต่อไป

Far point sphere / Petzval Surface

Far Point Sphere

Far Point Sphere เป็นคำที่ต้องทำความเข้าใจ เนื่องจากเป็นพื้นฐานในการพัฒนาโครงสร้างเลนส์ ว่าจะทำอย่างไรเลนส์สามารถโฟกัสที่ far point sphere ได้ในทุกระยะทั่วทั้งแผ่นเลนส์ ไม่ใช่ชัดเฉพาะบริเวณเซนเตอร์ของเลนส์ เช่น ใน single vision lens มีเป้าหมายของ far point sphere อยู่ที่ระยะอนันต์ ขณะที่ far point sphere ของเลนส์ progressive นั้นมีต้องออกแบบเลนส์ให้สามารถมี far point sphere ที่สามารถโฟกัสได้ในทุกระยะตั้งแต่ ระยะอนันต์ถึงระยะอ่านหนังสือ เป็นต้น

ดังนั้น “far point sphere” คือ แนวโฟกัสในจินตนาการที่เราสมมติขึ้นว่าเป็นแนวชัดเมื่อเรามองออกไปที่ระยะต่างๆ โดยที่ตามีการกลอกตาเป็นแนวโค้งไปยังตำแหน่งต่างๆรอบจุดหมุนของตา ทำให้แนวโฟกัสเกิดเส้นในแนวโค้งขึ้น จึงเรียกว่า far point sphere ดังนั้นในแต่ละระยะที่มองก็จะมี far point sphere เป็นของตัวเอง

far point sphere คือ แนวโฟกัสจริงของตา เส้นหลังคือ image sphere ที่เกิดขึ้นจริงเมื่อมีการแสงวิ่งผ่านเลนส์ด้านข้างเกิด power error เกิดขึ้น

ตาเปล่า

สมมุติว่าเราเป็นคนที่มีสายตา emmetropia ในอุดมคติ คือเป็นสายตาปกติและไม่ต้องใส่แว่น เมื่อมองไกล โฟกัสตกบน fovea พอดี โดยเลนส์ตาไม่ต้องเพ่ง และเมื่อเรากลอกตาดูภาพวิวทิวทัศน์ที่อยู่ตรงหน้า มอง บน ล่าง ซ้าย ขวา เฉียงบน เฉียงล่าง ไม่ว่าจะยังไง โฟกัสของภาพก็ยังตกลงบนจุดรับภาพอยู่ดี เพราะเรามีสายตาที่ปกติ แต่แนวของโฟกัสทุกจุดนั้นจะเป็นแนวโค้ง(เหมือนผิวกะทะ) และเนื่องจากตานั้นมีการกลอกและเคลื่อนที่รอบจุดหมุน ซึ่งแนวโฟกัสแบบผิวกะทะทั้งหมดเหล่านั้นคือ far point sphere ของคนที่มีสายตาดีในอุดมคติ ส่วนคนที่เป็นสายตายาวแต่กำเนิด ถ้าเลนส์ตาไม่ได้เพ่ง ก็จะมีแนวโฟกัสผิวกระทะอยู่หลังจุดรับภาพ ส่วนคนที่เป็นสายตาสั้น(ที่ไม่ได้ใส่แว่น)ก็จะมีแนวโฟกัสผิวกระทะอยู่ก่อนจุดรับภาพ

ตาใส่แว่น

การที่เราวัดสายตา และ แก้ไขปัญหาสายตา ก็เพื่อให้คนไข้มี far point sphere ที่มีแนวโฟกัสบนจุดรับภาพชัดในทุกทิศทางเมื่อใส่แว่น ดังนั้นเมื่อคนไข้มีปัญหาสายตา (สั้น/ยาว/เอียง) และ เราก็แก้ไขปัญหาด้วยการใส่แว่นที่มีเลนส์สายตาและตาก็มีการเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งต่างๆตลอดทั่วทั้งผิวเลนส์เพื่อจะมอง มันก็จะเกิดแนวโฟกัสของผิวกระทะสองแบบ คือแบบเดิมชัดในอุดมคติโดยไม่ได้ใส่แว่นทำให้ไม่มีผิวโค้งของเลนส์เข้ามาเกี่ยวข้องเช่นมองด้วยตาเปล่ากับอีกแบบที่ใส่แว่นที่มีเลนส์แว่นเข้ามาเกี่ยวข้อง เส้นตรงเมื่อหักเหผ่านผิวโค้งยิ่มเกิดภาพที่โค้ง ทำให้เกิดเป็นผิวกระทะสองใบที่โค้งไม่เท่ากัน คือ โค้งผิวกระทะที่เกิดจากโฟกัสในอุดมคติคืออยากให้เป็น และ ผิวกระทะโฟกัสที่เกิดจากความคลาดเคลื่อนเมื่อมองผ่านบริเวณของเลนส์ (off-axis aberration) คือ image sphere

เราเรียกโค้งแนวโฟกัสที่อยากให้เกิดขึ้นจากการมองผ่านเลนส์แว่นว่า far point sphere และ เรียกโค้งของแนวโฟกัสที่เกิดขึ้นจริงหรือ image sphere ซึ่งเป็น power error จาก aberration ว่า petzval surface ซึ่ง aberration ที่เกิดจากการมองแบบ off-axis ray ซึ่งเราคงจะพูดถึงเรื่องนี้โดยละเอียดกันอีกครั้งในเรื่อง curvature of field aberration

เมื่อแนวโฟกัสที่อยากจะให้เป็น เป็นแบบหนึ่ง ส่วนโฟกัสจริงเมื่อมองผ่านเลนส์เกิดอีกแบบหนึ่ง ดังนั้นเป็นงานของนักวิทยาศาสตร์ที่จะต้องออกแบบโครงสร้างเลนส์ให้สามารถบังคับแสงที่วิ่ง on-center กับ off-center นั้น ไปรวมโฟกัสกันที่จุดเดียวกันได้ เรียกว่าเลนส์ในอุดมคติ คือมองตรงจุดไหนก็ชัดเหมือนกัน

แต่ในความเป็นจริงเลนส์บางโครงสร้างนั้นทำได้ยากหรือทำไม่ได้เลย เช่นการเป็นเลนส์ spheric ที่มีโค้งสำเร็จและขัดเข้าไปด้วยหัวเหล็กทื่อๆแบบนั้น คงไม่สามารถชดเชยอะไรได้ เนื่องจากกระบวนการผลิต หรือ กระบวนการออกแบบ ไม่เอื้อที่จะให้แก้ไขได้ ทำให้เกิด aberration ขึ้นมา นั่นคือความจำเป็นที่ต้องเกิดเป็นเลนส์ฟรีฟอร์มขึ้นมา เพื่อให้ lens designer นั้นมีอิสระในการออกแบบโครงสร้างมากขึ้น

ทีนี้ลองนึกถึงคนที่มีปัญหาสายตา ที่ต้องใส่แว่น ซึ่งมี lens power ของเลนส์แว่นตามาเกี่ยวข้องด้วย ก็พบว่า far point sphere กับ โฟกัสที่เกิดขึ้นเมื่อเรามองผ่านเลนส์ยังตำแหน่งต่างๆนั้น เป็นคนละส่วนกัน

lens form

lens form หรือ โครงสร้างเลนส์ เป็นสิ่งสำคัญในการจัดการ far point sphere ที่เกิดจากแสงวิ่งผ่านเลนส์ในทิศทางต่างๆ ให้เกิดโฟกัสพอดีบนจุดรับภาพ โดยที่เลนส์ตาไม่ต้องเพ่งให้ได้มากที่สุด เพื่อลด off-axis aberration หรือความคลาดเคลื่อนของโฟกัสเมื่อมีการมองหลุดเซนเตอร์ให้ได้มากที่สุด นั่นแหล่ะคือความยากของการออกเลนส์สำหรับใช้กับตามนุษย์

แต่โครงสร้างเลนส์สายตาในอดีตนั้นจะถูกทำขึ้นมาในรูปแบบของ flat form เช่น biconvex ,plano convex ,qual-biconvex ,biconcave ,equal -biconcave ,plano concave (ดูรูปล่างประกอบ) ซึ่งเราสามารถพบเลนส์พวกนี้ได้ใน trial lens set สมัยแรกๆ ซึ่งปัจจุบันทั้งหมดของ trial lens set ที่ supplier นำมาขายก็ยังมีแต่แบบนี้อยู่ ลองเอามือคลำๆดู ถ้าเป็นเลนส์บวก มันจะนูนสองด้าน ถ้าเป็นเลนส์ลบมันจะเว้าทั้งสองด้าน เราเรียกเลนส์ประเภทนี้ว่า flat form lens ซึ่งมีตั้งแต่จีนเซตละ 4,000 ไปจนถึงญี่ปุ่นเซต 23,500 บาท ก็ยังเป็นแบบนี้ ต่างกันที่เนื้อเลนส์ แต่โครงสร้างนั้นเหมือนกัน แต่สำหรับ corrected curve trial lens set นั้นราคาในต่างประเทศยังอยู่ประมาณ 150,000 บาท ใครจะใช้ต้องหิ้วเข้ามาเอง

แต่เนื่องจากคนส่วนใหญ่ยังไม่เข้าใจ ก็เลยยังไม่ให้ความสำคัญ บางคนมองว่ามันราคาสูงเกินไป แต่นั่นก็เพียงแค่ไม่รู้ ถ้ารู้แล้วไม่มีเรื่องแพงเกินไป ทุกสิ่งอย่างมีเหตุมีผลของมัน ซึ่งเรื่องนี้ผมให้ความสำคัญมาตั้งแต่ต้นที่ทำร้าน ด้วยการจัดหา corrected curve trial lens set มาใช้ในคลินิกตั้งแต่ต้น ตลอดจนการใช้ trial frame ดีๆ ในการควบคุมและบังคับทิศทางของแสง เพื่อลด aberration ต่างๆที่อาจทำให้การตรวจนั้นคลาดเคลื่อนให้ได้มากที่สุด ถ้าคนเข้าใจ demand ก็จะมากขึ้น และ supplier น่าจะนำเข้ามาขาย ให้เราได้ใช้ของดีๆกัน ผมก็คงจะมีหน้าที่ส่วนแรกคือ ให้รู้ก่อน เดี๋ยวความรู้จะไปเปลี่ยนวงการต่อด้วยตัวมันเอง

จากรูปประกอบเราจะเห็นได้ว่า ใน power เดียวกันนั้น เราสามารถชัดเป็นฟอร์มไหนก็ได้ จะขัดหน้า จะขัดหลัง หรือจะขัดทั้งสองด้าน แต่เมื่อรวมกันแบบพีชคณิตแล้วก็จะได้กำลังเลนส์รวม

Macro : corrected curve trial lens set

แต่..(มีแต่) จากการทดลองทางวิทยาศาสตร์นั้นพบว่า เลนส์ power เดียวกัน เมื่อทำออกมาในฟอร์มที่ต่างกันนั้น จะให้ภาพที่แตกต่างกัน นั่นก็หมายความว่า เลนส์ค่าสายตาเดียวกัน เมื่อทำออกมาในฟอร์มที่ต่างกัน ทำให้การเห็นภาพนั้นต่างกันและนี่คือสิ่งที่เราจะต้องทำความเข้าใจกับโครงสร้างเลนส์ให้ลึกยิ่งขึ้น นั่นก็คือการค้นพบเรื่อง base form lens หรือ corrected curve lens คือ ผิวโค้งเลนส์หนึ่งๆ จะมีค่าสายตาที่เหมาะสมได้เพียงหนึ่งค่าสายตาเท่านั้น ทำให้แต่ะสายตานั้นต้องอาศัยผิวเลนส์ที่โค้งหรือ base curve ไม่เหมือนกัน พอต่อมา ก็พบวิธีที่จะแก้ไขปัญหา aberration ที่เกิดจาก base curve effect ด้วยการใช้เทคโนโลยีฟรีฟอร์มเข้าไปขัดแก้ ซึ่งพบได้ในเลนส์ไฮเทคใหม่ๆในปัจจุบัน ทำให้ผู้ใช้มีอิสระในการเลือกผิวโค้งหน้าเลนส์ได้มากขึ้น โดยที่ยังได้ optic ที่ดีเหมือนเดิม

ซึ่งในเรื่องพื้นฐานการออกแบบเลนส์ชั้นเดียวหัวข้อแรกนี้ พอให้รู้ในส่วนพื้นฐานของ aberration ต่างๆที่เกิดขึ้นจากเลนส์ฟอร์ม เราจะได้รู้ว่า lens designer เขาตั้งใจออกแบบอะไร เพื่ออะไร เพื่อที่เราจะได้ทำความเข้าใจ และเลือกใช้เลนส์ที่เหมาะสมให้กับคนไข้ เพราะเลนส์ดีๆ ไม่ใช่มีเพียงแค่เรื่อง multicoating กันแสงนุ่นนี่นั่น แต่มีโครงสร้างหลักที่ดี ที่จะช่วยให้คนไข้มีคุณภาพการมองเห็นที่ดี ซึ่งรายละเอียดผมจะโพสต์ในตอนถัดไป

แต่ก่อนจบขอพูดถึงความล้มเหลวในการจ่ายเลนส์ไฮเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นในใจของบางคน จนเกิดความเข็ดขยาดและขาดศรัทธาในการจ่ายเลนส์เทคโนโลยีสูง

Fail Rx

หลายคนอาจเคยมีประสบการณ์ fail กับจ่ายเลนส์ไฮเทค เช่น คนไข้ไม่รู้สึกถึงความต่างกับเลนส์ถูก หรือ ไม่ดีอย่างที่หวังหรืออุตส่าห์เชียร์ขายเลนส์พยายามจะสอนให้เราเชียร์ขาย แต่พอจ่ายแล้ว fail ทำให้เข็ดขยาดที่จะจ่าย กลายเป็นไม่สนใจที่ไปที่มาว่าทำไมถึงได้เป็นอย่างนั้น พอไม่ศึกษาก็ไม่รู้ และ ความไม่รู้จึงนำมาซึ่งความ fail ดังกล่าว

Don't know...

พื้นฐานแท้จริงของปัญหา fail คือ "ความไม่รู้"

"ไม่รู้อะไร" คือ บางคนไม่รู้ด้วยซ้ำว่า การตรวจวัดสายตาที่ถูกต้อง การตรวจ binocular ที่ถูกต้อง การหาความเชื่อมโยงของทั้งสองระบบและมองเห็นฟังก์ชั่นการทำงานร่วมกันนั้น เป็นอย่างไร และจะจ่ายเลนส์อะไร ให้กับปัญหาอะไร รู้เพียงว่า คนเขาบอกว่าไม่ชัด ก็เลยจะมีซื้อแว่นให้มันเห็นชัด ก็เลยคิดว่าจะหาแว่นชัดๆให้เขาใส่ โดยไม่รู้ว่า ใต้ยอดภูเขาน้ำแข็งแห่งความชัดนั้น มันมีฐานปัญหาใหญ่ขนาดไหน เชื่อเถิดว่า "ถ้าคนที่ตรวจวัดสายตา มีความเข้าใจเรื่อง binocular vision เขาจะไม่กล้าจ่าย over correction หรือ under correction เลย เพราะเขารู้ว่ามันจะไปให้ binocular พังอย่างไร และที่จ่ายๆไป ก็เพราะว่า "ความไม่รู้" อย่างที่ได้พูดมาข้างต้น

"ถ้าคนที่ตรวจวัดสายตา มีความเข้าใจเรื่อง binocular vision เขาจะไม่กล้าจ่าย over correction หรือ under correction เลย เพราะเขารู้ว่ามันจะไปให้ binocular พังอย่างไร แต่ที่จ่ายๆไป ก็เพราะว่า "ความไม่รู้"

ความไม่รู้อันถัดมาคือ ไม่รู้ว่าพื้นฐานดีไซน์เดิมมันเป็นอย่างไร โครงสร้างเทคโนโลยีใหม่มีพื้นฐานต่างไปอย่างไร มันช่วยอะไร มันดีกว่าอย่างไร หรือ เขาทำมาเพื่ออะไร แต่ที่สำคัญเขาไม่ได้ทำมาเพียงแค่ชัดหรือไม่ชัด เพราะถ้ามองแค่นั้น "เลนส์โครงสร้างแบบโบราณก็ชัดเหมือนกัน วัดค่าให้ตรงก็พอ หรือวัดค่าออกมาเกิน คนไข้เพ่งเอาก็ชัดได้เหมือนกัน" เลนส์ไฮเทคจึงมีอะไรที่ซับซ้อนไปมากกว่า "ความชัดหรือไม่ชัด"

Over Expect

พอไม่รู้ ก็ไม่เข้าใจ พอไม่เข้าใจ ก็ไปจำที่เซลล์เลนส์สอนให้เชียร์ขาย พอจ่ายออกไปซึ่งบางคนก็ไม่มีความจำเป็นต้องใช้ ก็ไม่รู้สึกถึงความต่าง เกิดการไปสร้าง over expect ขึ้นมาแล้วไม่สามารถ serve expect นั้นนั้น กลายเป็นความไม่มั่นใจ เพราะจ่ายไปแล้วโดนด่า

เกิดความสับสนของตัวเองว่า ทำไมจ่ายเลนส์ middle หลักร้อยแล้วไม่เห็นคนไข้บ่น แต่ทำไมเวลาจ่ายเลนส์ดีๆ แล้วคนไข้บางคนรู้สึกว่ามันไม่ดี ซึ่งก่อนตอบคำถาม ก็ต้องย้อนให้คิดต่อไปหน่อยว่า "เลนส์ที่ว่าดีนั้น..ดีจริง หรือ ดีเพราะ supplier เขาพูดว่าดี" หรือ "สายตาที่จ่ายออกไปนั้น...ถูกต้องแค่ไหน" หรือ "ปัญหาสายตาที่คนไข้เป็นนั้น...จำเป็นต้องใช้เลนส์ดีแค่ไหน" เพราะสิ่งที่ตามมาพร้อมกับเลนส์แพงคือ expectation หรือ ความคาดหวัง เพราะ เงินที่ต้องจ่ายต่างกันทำให้เกิดความคาดหวังที่ต่างกัน เช่น เราไม่คาดหวังอะไรมากกับก๋วยเตี๋ยวชามละ 10 บาท ไม่อร่อยก็แค่เทให้สุนัขวัดกิน แต่ถ้าจ่ายชามละ 200 บาท แล้วไม่อร่อย การเทให้สุนัขก็ยังดูจะน้อยเกินไป บางคนถึงกับรีวิว 1 ดาว คอมเมนท์ยับๆ ให้ฟรีๆ นี่คือเรื่อง expectation

ที่นี้ expectation ที่คนไข้พึงจะคาดหวังที่จะได้รับจากเลนส์ไฮเทคนั้นคืออะไร มันให้ value เหมาะสมกับ cost ที่เขาต้องจ่ายไปหรือไม่ ถ้ามันไม่เหมาะสมก็มีปัญหาแน่นอน แล้ว value อะไรที่คนไข้จะได้รับจากเลนส์ไฮเทคเหล่านี้ แล้วเหตุใดเขาจึงไม่ได้รับ value ดังกล่าว เพราะการสร้าง over expect แต่สิ่งที่คนไข้ได้รับกลับ under expect ทำธุรกิจพังมานักต่อนักแล้ว ดังนั้นเรื่องนี้เป็นเรื่องที่เราต้องพิจารณาโดยแยบคาย

ดังนั้นความเข้าใจเทคโนโลยีจึงเป็นเรื่องจำเป็น เพื่อนำไปพิจารณาว่า เคสไหนจ่ายแล้วได้ประโยชน์ เคสไหนจ่ายแล้วไม่เห็นประโยชน์ เคสไหนยิ่งจ่ายยิ่งเสียประโยชน์ เพื่อให้ได้ตามที่คนไข้ expect

เทคโนโลยีไฮเทค นั้นว่าด้วยเรื่องความละเอียดของโฟกัส ไม่ใช่ความชัดเฉพาะบริเวณเซนเตอร์

เปรียบให้เห็นภาพง่ายๆ การเอาไม้มาแกะสลักเป็นรูปช้างนั้นไม่ยาก แค่ปั้นดินเหนียวเป็นช้างตัวโตไม่เบา มีจมูกยาวๆเรียกว่างวง มีเขี้ยวใต้งวงเรียกว่างา มีหู มีตา หางยาว ปั้นๆหยาบๆให้ได้แบบที่กล่าวมา เด็กก็รู้ว่าเป็นตัวช้าง

แต่การจะแกะให้ได้สัดส่วน สมส่วน สง่างาม ทรงพลัง ผิวหนังสมจริง และมีขนช้างด้วย แบบงานปฎิมากรรมชั้นเลิศ แบบนี้สิยากกว่า ซึ่งการแกะสองแบบนั้น แกะแบบแรก ใช้คนที่ไม่รู้เรื่องศิลปะ แค่รู้จักช้างก็ทำเป็น ไม่ต้องอาศัยเครื่องมือไฮเทคละเอียดอะไร เอาไม้ปังตอค่อยๆงัด ก็พอจะเป็นช้างได้ เพราะไม่มีทางที่งานจะออกมาดีได้อยู่แล้ว ส่วนอย่างหลังนั้น ถ้าจะเอาละเอียดดีขนาดนั้น ทั้งช่างแกะ ทั้งความละเอียดของเครื่องมือต้องถึง จึงจะทำได้

เทคโนโลยีเลนส์ก็เช่นเดียวกัน ถ้าจะเอาแค่ lensometer วัด power บริเวณ lens center ตรงกับค่าสายตาแล้วตรง แล้วไม่ต้องสนใจเวลาใส่จริง โครงสร้างอะไรก็ทำได้ แต่ถ้าจะเอาให้ดีทั้งแผ่น ชัดทุกมุม เหลียวหลังหันไปมองผ่านมุมแว่นยังชัด หรือแว่นโค้งโอบตามรูปหน้า นั้นก็เป็นอีกเรื่องหนึ่ง

ดังนั้น การวัดสายตาหยาบๆ ชนิดที่ยังตบองศาเข้าแกนหลัก ยังตัด cylinder ทิ้ง ยัง over-under plus หรือ minus ยังตบสายตาเข้าสต๊อก วัดเอาชัดและยังไม่สนใจเรื่อง binocular vision นั้นก็คือการปั้นช้างแบบแรก ก็ใช้เครื่องมือหยาบๆ ทำหยาบๆ ตรวจ 5 นาทีเสร็จ งานแบบนี้ก็แค่รู้ว่าเป็นช้างแต่ไม่ใช่ช้างอย่างที่ช้างควรจะเป็น

ในเมื่อสัดส่วนช้างยังไม่เป็นช้าง แล้วการใช้เครื่องมือละเอียดเข้าไปเก็บรายละเอียดช้างให้สมจริงมันก็คงไม่เกิดประโยชน์อะไร เช่นเดียวกัน ในเมื่อไม่สามารถหาค่าที่แม่นยำเพื่อใส่ input เข้าไปคำนวณเพื่อแก้ aberration ก็ไม่มีประโยชน์อะไรที่จะได้รับจากเลนส์ที่มันไฮเทค ถ้าแบบนี้จ่ายอะไรก็ได้เพราะไม่ดีเหมือนกัน ก็ต้องไปลดความคาดหวัง โดยจ่ายเลนส์ที่คนไข้ไม่ต้องหวังมาก แต่ก็ต้องถามคนไข้ดูว่า คนไข้ต้องการเลนส์ที่เกิดจากความต้องการลดความคาดหวังหรือไม่ หรืออยากได้เลนส์ที่มีประสิทธิภาพสูง

พอสรุปได้ว่า เลนส์โครงสร้างไฮเทคในปัจจุบันนั้น มุ่งเข้าไปแก้ aberration ในส่วนที่หลงเหลืออยู่ในระดับ higher order aberration ที่หลงเหลือจากการแก้สายตา lower order aberration เช่น spherical aberration , coma ,oblique astigmatism ,curvature of field เหล่านี้เป็นต้น แต่ถ้า lower order ยังแก้ไม่จบ สายตาที่มองตรงๆผ่านเลนส์ on-axis ยังผิดๆ ก็ยากที่จะใช้ไฮเทคโนโลยีไปช่วยแก้ในส่วนของ aberration ที่เกิดจากการมองแบบ off-axis

ซึ่งตอนต่อไป เราจะไปรู้ว่ามีความคลาดเคลื่อนของโฟกัสอะไรบ้างที่นอกจากสายตาสั้น ยาว เอียง ที่เป็นความรับผิดชอบของเราในห้องตรวจ และท้ังๆที่เราตั้งใจทำงานอย่างดีแล้ว รีดค่าสายตาออกมาดีแล้ว พอได้เลนส์จริงออกมาทำไมมันยังไม่ดีเท่าที่พอใจ ซึ่งสาเหตุเหล่านี้เกิดจากความคลาดเคลื่อนที่มีอยู่ในแต่ละ lens form ไม่เหมือนกัน ตัวอย่างเช่น spherical aberration ,coma ,distoriton,oblique astigmatism และ curvature of field ซึ่ง aberration เหล่านี้ทำให้เกิดปัญหาการใช้งานและวิศวกรออกแบบเลนส์ต้องหาเทคนิคหรือวิธีมาลดเพื่อให้ประสิทธิภาพการใช้งานเลนส์นั้นสูงสุด ซึ่งเป็นส่วนความรับผิดชอบของทางผู้ผลิต เราก็จะได้รู้และเข้าใจเหตุและผลของเทคโนโลยีการผลิต ซึ่งไม่ใช่มีแต่เรื่อง multi-coating , blue coating หรือ index อย่างที่เราเข้าใจกัน และจะได้นำไปเทคโนโลยีไปใช้ให้เกิดประโยชน์กับคนไข้ หรือ คนไข้สามารเลือกเทคโนโลยีเลนส์มาแก้ปัญหาตัวเองได้

เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง

https://www.loftoptometry.com/rodenstock/Single Vision lens

https://www.loftoptometry.com/Rodenstock_PlusTechnolgy_SV

https://www.loftoptometry.com/เลนส์ฟรีฟอร์มดีกว่าเลนส์เทคโนโลยีเก่าอย่างไร

https://www.loftoptometry.com/Blue_Shit_เขาหาว่าผมเป็นตัวร้าย

สวัสดีครับ

Loft Optometry

578 Wacharapol rd. Bangkhen ,BKK 10220

mobile : 090-553-6554

line : loftoptometry

fb : @loftoptometry