Front , Back , หรือ double progressive lens มีแนวคิดในการออกแบบที่ต่างกันอย่างไร

EP. 2 Rodenstock : The Daddy's Back-Side Progressive Lens Design 

By Dr.Loft, O.D.

Intro

ในบทความตอนที่แล้ว เราได้พูดถึงว่า conventional progressive มีที่มาของ 72 โครงสร้างอย่างไร รวมไปถึงเลนส์กลุ่ม front progressive นำมาขัดสายตาสั้นยาวเอียงด้วยฟรีฟอร์ม ก็ถือว่าเป็นกลุ่มเดียวกันและผลลัพธ์ไม่ต่างกันไปแล้ว และเราก็ยังได้เข้าใจว่า ทำไมปัจจัยหรือตัวแปรที่ส่งผลกระทบต่อโครงสร้างหลักของโปรเกรสซีฟมีมากมาย แต่การออกแบบแม่พิมพ์นั้น ทำให้แค่เพิ่ม base curve ในการคุมสายตาเป็นช่วงๆ เท่านั้น ซึ่งก็คือความคุ้มทุนในการผลิตนั่นเอง เหมือนบะหมี่กึ่งสำเร็จรูปที่ปรุงรสมาอย่างดี สำหรับลิ้นกลางๆ เพิ่มกุ้ง เพิ่มปลา และเครื่องเคียงได้บ้างนิดหน่อย แต่รสชาติยังไงก็บะหมี่กึ่งสำเร็จรูป มันจะไปแทนฝีมือเชฟเจี๊ยบครัวปลาหลงป่าได้อย่างไร ฉันใดก็ฉันนั้น

ดังนั้นในบทความตอนที่สองนี้ เราจะมาดูแนวคิดในฝั่ง full back-side progressive กันบ้าง ว่าอะไรที่ทำให้เขาทิ้งแม่พิมพ์ทั้งหมด ซึ่งในอดีตมันก็ดีพอตัว อย่าง Progressiv SI, ClassicLife และ PureLife แล้วหันมาเลือกเทคโนโลยีที่มีความซับซ้อน ด้วยการจับทั้งโครงสร้างโปรเกรสซีฟและค่าสายตา (สั้น ยาว เอียง) หรือแม้แต่ prism ให้มารวมอยู่ที่เดียวกันหมด เหมือนกับการทิ้งบะหมี่กึ่งสำเร็จรูปลงถังขยะ แล้วเริ่มทำต้มยำกุ้งจากการต้มน้ำเปล่า แล้วใส่วัตถุดิบ กุ้ง ปลา ขิง ข่า ตะไคร้ ใบมะกรูด ปรุงรสจนเสร็จได้ผลิตภัณฑ์ใหม่ร้อนๆ ที่แสนอร่อย ว่ามันเริ่มมายังไง เหมือนบะหมี่กึ่งสำเร็จที่ปรุงรสสำเร็จสำหรับลิ้นกลางๆ  เพิ่มกุ้ง เพ่ิมปลา และ เครื่องเคียงได้บ้างนิดหน่อย แต่รสชาติยังไงก็บะหมี่กึ่งสำเร็จ มันจะไปแทนเชฟเจี๊ยบครัวปลาหลงป่าได้อย่างไร ฉันไดก็ฉันนั้น  สำหรับท่านที่ยังไม่ได้อ่าน part I กดอ่านย้อนหลังได้จากลิ้งค์ https://www.loftoptometry.com/Front Progressive Lens Design  และ เรื่องราวความอิสระในการดีไซน์จาก https://www.facebook.com/share/p/1889HZMLcU/

B.I.G. Norm / Exact Technology Concept 

 

แนวคิดเรื่อง “เฉพาะบุคคล” - Individual technology

เลนส์โปรเกรสซีฟเฉพาะบุคคลจริงๆ (true individual progressive addition lens) เกิดขึ้นบนโลกเราครั้งแรกเมื่อ 26 ปีก่อน (2000) จากการเปิดตัว Impression ILT ของ Rodenstock และถือเป็นก้าวสำคัญที่โดดเด่นมากในเทคโนโลยีเลนส์สมัยใหม่ โดยมีจุดเด่นด้านประสิทธิภาพเชิงแสง (optical performance) ที่ไม่เคยมีมาก่อน รวมถึงความยืดหยุ่นในการออกแบบเลนส์ที่อิสระจากแม่พิมพ์อย่างแท้จริง ทำให้แนวคิดเรื่องเลนส์แว่นตาแบบเฉพาะบุคคลในช่วงเวลาดังกล่าว ประสบความสำเร็จอย่างมาก และแนวคิดการออกแบบเลนส์เฉพาะบุคคลนี้ ได้ถูกนำไปขยายผลและประยุกต์ใช้กับเลนส์ประเภทอื่นๆ ด้วย เช่น เลนส์สำหรับเล่นกีฬา (sports lenses), เลนส์เฉพาะทางสำหรับระยะใกล้ (near comfort lenses) และเลนส์ชั้นเดียว (single vision lenses) เพื่อตอบโจทย์ความต้องการของผู้สวมใส่ที่หลากหลายขึ้น จนนำไปสู่ความเป็นเฉพาะคนอย่างยิ่งยวด เช่น biometric lens ในปัจจุบันก็เริ่มต้นจากก้าวสำคัญในครั้งนั้นนั่นเอง

ดังนั้นบทความตอนนี้ จะถูกแบ่งเป็น 2 ส่วน ในส่วนแรกนี้จะสรุปพื้นฐานทางเทคนิคที่สำคัญตามประวัติศาสตร์การพัฒนา และส่วนที่ 2 จะแสดงข้อมูลเชิงปริมาณที่ชี้ให้เห็นถึงประโยชน์ของเลนส์เฉพาะบุคคลเหล่านี้ที่มีต่อผู้สวมใส่ ซึ่งเนื้อหานั้น อ้างอิงจากเอกสาร Rodenstock whitepaper และ Rodenstock Tip and Technology ซึ่งเป็นเอกสารที่ผมต้องศึกษาสมัยยังทำงาน lens consultant ให้กับ Rodenstock Asia (2010-2014) แล้วนำมาเรียบเรียงใหม่ให้ง่ายต่อการเข้าใจ 

อนึ่ง ชื่อหัวข้อ Back-Side Progressive lens ทำไมกลายเป็นว่าเอา Rodenstock มาพูด นั่นก็เพราะ Rodenstock คือค่ายที่ยึดเรื่องนี้มาตั้งแต่ต้น ดังนั้น ถ้าจะศึกษา Back-side ก็ต้องศึกษา Rodenstock และ ถ้าเข้าใจ Rodenstock เราก็จะเข้าใจเลนส์ทุกแบบ เพราะเป็นแบรนด์ที่มีเทคโนโลยีเลนส์มากและครอบคลุมที่สุดแบรนด์หนึ่ง และ ดำเนินธุรกิจโดยนักวิทยาศาสตร์มากกว่านักการตลาด ทุกเทคโนโลยีที่ออกมาจึงอ่านแล้ว make sens มากกว่าตื่นเต้นกับ Marketing Wording แต่หลายคนที่ยังไม่กล้าจ่ายก็เพราะความซับซ้อนของมันนี่แหล่ะ และ ก็ไม่ค่อยมีข้อมูลเชิงลึกให้ศึกษาจากที่ไหนสักเท่าไหร่ การตลาดก็อย่างที่เห็น ด้วยเหตุนี้ ผมจึงอยากจะช่วยให้ผู้อ่านได้เข้าใจมันได้มากขึ้น และ สามารถนำไปจ่ายเลนส์ให้คนไข้หรือลูกค้าในมือของท่าน ให้เกิดประโยชน์สูงสุด 

เสาหลักของเทคโนโลยีเลนส์เฉพาะบุคคล (Individual Lens Technology - ILT) ของ Rodenstock ซึ่งเป็นการรวมเอาเทคโนโลยีขั้นสูงในหลากหลายแขนงเข้าด้วยกัน ได้แก่ วิทยาศาสตร์การมองเห็นและสรีรวิทยา (vision science & physiology), ทัศนศาสตร์และคณิตศาสตร์ (optics & mathematics), การผลิตด้วยเทคโนโลยี CNC FreeForm, การตรวจสอบคุณภาพแบบ 3 มิติทางแสงความละเอียดสูง ตลอดจนระบบถ่ายวิดีโอ 3 มิติเพื่อหาจุดเซ็นเตอร์และซอฟต์แวร์ให้คำปรึกษาเรื่องเลนส์

 

Fixed corridor สู่ Free Corridor

การเกิดขึ้นมาของเลนส์เฉพาะบุคคล (Individual Lens Technology) ทำให้การออกแบบนั้นมีความยืดหยุ่นมากขึ้น ทำให้สามารถพัฒนาขึ้นมาเป็น ILT - 2nd Generation ในปี 2007 ซึ่งมีความยืดหยุ่นขั้นสุด โดยสามารถยกเลิกแนวคิดเดิมๆ ที่ใช้การออกแบบโครงสร้างเลนส์แบบตายตัว (static optical designs) มาเป็นเลนส์เจเนอเรชันใหม่ที่โครงสร้างเลนส์ สามารถถูกปรับแต่ง คำนวณ และออกแบบมาให้เหมาะสมที่สุด (optimized) สำหรับความต้องการและพฤติกรรมการมองเห็นของคนไข้แต่ละคนโดยเฉพาะ (personal visual demand design parameter) ในกลุ่มเลนส์ที่ชื่อว่า Impression FreeSign(1-3Pro) ทำให้โปรเกรสซีฟเลนส์ไม่ได้ถูกกำหนดโครงสร้างที่ตายตัวด้วยคอริดอร์ 2-3 คอริดอร์ (XS,M,L)  แต่สามารถปรับแต่งมุมมองได้อิสระกว่าด้วยการปรับแต่ง Design Far (DF): 81 ค่า / Design Near (DN): 71 ค่า ทำให้จำนวนความเป็นไปได้ = 81 x 71 = 5,751 รูปแบบคอริดอร์ที่แตกต่างกัน (*ในขณะที่เลนส์ตลาดในปัจจุบันยังติดอยู่ที่คอริดอร์ 11 กับ 14)

 

ถัดไปอีกเพียง 2 ปี (2009) การปรับแต่งที่มีความยืดหยุ่นในการออกแบบขั้นสูงสุดก็เกิดขึ้นอีกครั้งผ่านเลนส์เฉพาะทางระยะใกล้ (near comfort lens) ในรุ่น Impression Ergo FreeSign กับอิสระด้วย Design Parameter: (Book/PC/Room): (99)(99)(99) = 970,299 ค่าที่แตกต่างกัน และความอิสระก็ยังไม่จบเพราะผู้ใช้ยังสามารถเลือกกำหนดระยะการมองเห็นทั้งระยะใกล้และระยะกลางได้อย่างอิสระและต่อเนื่อง รวมถึงสามารถปรับตั้งค่าทิศทางการเหลือบตาในแนวดิ่ง (vertical gaze directions) สำหรับงานระยะใกล้และระยะกลางได้อย่างอิสระเช่นกัน นี่คือตัวอย่างเล็กๆ ที่มีจุดเริ่มต้นคือคำว่า Individual lens technology และความอิสระนี้ แม่พิมพ์ไม่สามารถให้ได้ จำเป็นต้องเลือกเดินบนเส้นทาง Full Back Progressive FreeForm Lens

ศึกษา Ergo Lens ได้จากลิ้ง : https://www.loftoptometry.com/whatnew/Ergo_lens

 

Individual lens vs Free Form lens: กับความสับสนของคำศัพท์การตลาด

ในช่วงเวลานั้น คำว่าฟรีฟอร์ม ถือเป็นคำทางการตลาดที่สุดคำหนึ่ง ทำให้มีการใช้คำนี้ไปเป็นคำกล่าวอ้างทางการตลาดในการนำเสนอผลิตภัณฑ์เลนส์ฟรีฟอร์ม จนทำให้เกิดปัญหาเข้าใจผิดและนำคำว่า "Individual" กับ “FreeForm" มาใช้ปะปนกัน เช่น เลนส์เฉพาะบุคคล (individual lens), เลนส์ฟรีฟอร์ม (FreeForm lens), เทคโนโลยีและการผลิตแบบฟรีฟอร์ม, การปรับปรุงสมรรถนะเวฟฟรอนต์ (wavefront optimization) หรือการปรับแต่งให้เข้ากับบุคคล (personalization) เป็นต้น ซึ่งคำศัพท์เหล่านี้มักถูกใช้ราวกับว่ามีความหมายเหมือนกัน (synonyms) เพื่อเหมารวมว่าเป็นเลนส์โปรเกรสซีฟ (PAL) ระดับไฮเอนด์ที่ให้ภาพคมชัดและมีประสิทธิภาพทางแสงที่เหนือกว่า ทั้งที่ในความเป็นจริงแต่ละเทคโนโลยีมีความแตกต่างกัน

การผลิตด้วยเทคโนโลยี CNC FreeForm ความท้าทายหลัก (ของกระบวนการนี้) คือการขัดเงาพื้นผิวให้ตรงตามการคำนวณทางทฤษฎีอย่างสมบูรณ์แบบ (theory-consistent polishing) กระบวนการขัดเงาด้วยระบบ CNC ซึ่งเป็นเทคโนโลยีเฉพาะของ Rodenstock ได้รับการพัฒนาปรับปรุงมาอย่างต่อเนื่อง นับตั้งแต่เริ่มนำมาใช้ครั้งแรกในการผลิตแม่พิมพ์สำหรับเลนส์โปรเกรสซีฟมาตรฐาน (Standard PAL) ในช่วงต้นทศวรรษที่ 90

 

INDIVIDUAL LENSES VS. FREEFORM LENSES

ก่อนอื่น ต้องเคลียร์ความแตกต่างระหว่าง "เลนส์เฉพาะบุคคล" (individual lens) กับ "เลนส์ที่ผลิตด้วยเทคโนโลยีฟรีฟอร์ม" (FreeForm technology) ซึ่งเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดความสับสนมาจนถึงปัจจุบัน

โดยนิยามแล้ว เลนส์เฉพาะบุคคลคือเลนส์ที่คุณสมบัติการมองเห็นรวมถึงลักษณะพื้นผิวของเลนส์ จะถูกคำนวณใหม่ทั้งหมด "หลังจาก" ที่มีการสั่งออเดอร์เข้าไปแล้วเท่านั้น (after order entry) โดยระบบจะนำข้อมูลค่าสายตาของคนไข้แต่ละคน (individual refraction data) รวมถึงตำแหน่งและองศาของเลนส์ขณะสวมใส่อยู่บนใบหน้า (position of wear) มาใช้เป็นตัวแปรตั้งต้นในการคำนวณและปรับแต่ง (optimization) เลนส์ชิ้นนั้นๆ

สิ่งสำคัญที่ต้องเน้นย้ำคือ คำว่า "การปรับแต่ง" (optimization) ในที่นี้หมายถึงกระบวนการทางคณิตศาสตร์ ที่ใช้คำนวณหาคุณสมบัติการมองเห็นที่ดีที่สุดใน "ทุกๆ มุมมองหรือทุกมุมการเหลือบตา" (all gaze angles) ซึ่งกระบวนการนี้จะส่งผลต่อการขัดพื้นผิวเลนส์แบบองค์รวมทั้งแผ่น ไม่ใช่แค่ปรับแต่งเฉพาะจุดบริเวณจุดอ้างอิง (reference points) เท่านั้น และโดยทั่วไปแล้ว เลนส์เฉพาะบุคคลมักจะเป็นเลนส์โปรเกรสซีฟขัดผิวหลัง (backsurface PAL) ซึ่งผิวด้านหน้าจะเป็นผิวโค้งทรงกลมธรรมดา (simple sphere) ส่วนโครงสร้างโปรเกรสซีฟและค่าสายตา (Rx) จะถูกนำมารวมและขัดอยู่บนพื้นผิวด้านหลังของเลนส์ทั้งหมด

ถ้าให้สรุปก็คือการนิยามว่า "Individual Lens" ไม่ใช่แค่การเอาเครื่องขัด FreeForm มาขัดเลนส์ แต่คือซอฟต์แวร์ที่ต้อง "คำนวณใหม่หมดทั้งแผ่นสำหรับคนไข้คนนั้นโดยเฉพาะ" หลังจากได้รับข้อมูลครบถ้วนเท่านั้น

 

ทำไมต้องเป็นพื้นผิว FreeForm?

การรวมเอาโครงสร้างโปรเกรสซีฟและค่าสายตา (Rx) ไว้บนหน้าเลนส์ฝั่งเดียวกัน ทำให้เราไม่สามารถใช้รูปทรงเรขาคณิตแบบเดิมๆ (เช่น spheric surface / cylinder surface) มาอธิบายลักษณะพื้นผิวเลนส์ได้อีกต่อไป แต่สิ่งที่ได้ออกมาจากการรวมโครงสร้างนี้คือพื้นผิวแบบใหม่ที่เรียกว่า "พื้นผิวฟรีฟอร์ม" (FreeForm surface)

ประเด็นสำคัญที่สุดคือ ในทางคณิตศาสตร์ พื้นผิว FreeForm ถือเป็น "สิ่งจำเป็น" ในการผลิตเลนส์เฉพาะบุคคล แต่ในทางกลับกัน เลนส์ที่มีพื้นผิวแบบ FreeForm ก็ "ไม่ได้การันตี" ว่ามันจะต้องเป็นเลนส์เฉพาะบุคคลเสมอไป เหมือนรถทุกคันต้องมีล้อ แต่สิ่งที่มีล้อไม่ได้แปลว่าเป็นรถเสมอไป

รูปแสดงถึงที่มาของคำว่าฟรีฟอร์ม ซึ่งเป็นการอธิบายพื้นผิวที่มีรูปทรงอิสระในทางคณิตศาสตร์ รูปทรงของพื้นผิวดังกล่าวจะไม่ถูกจำกัดอยู่ภายใต้สมการวิเคราะห์ตายตัวแบบเดิม เช่น การใช้บางส่วนของพื้นผิวทรงกลม ทรงทอริก ทรงอสมมาตร หรือทรงทอริกแบบอสมมาตรอีกต่อไป แต่โครงสร้างพื้นผิวจะถูกอธิบายด้วยชุดพิกัดจุดแนวแกน x, y และ z ที่วางตัวกระจายอยู่บนตารางกริดแทน และสำหรับการนำไปผลิตหรือใช้งานจริง ข้อมูลจุดพิกัดพื้นผิวที่แยกจากกันเหล่านี้จะถูกนำมาคำนวณประมาณค่าในช่วงเพื่อสร้างการเชื่อมต่อของพื้นผิวทั้งหมดให้ออกมาสมบูรณ์และเหมาะสมที่สุด

 

Marketing gimmick -หลุมพรางทางการตลาด

เลนส์โปรเกรสซีฟมาตรฐานแบบโครงสร้างตายตัว (fixed progressive) ก็สามารถนำมาผลิตด้วยเทคโนโลยี FreeForm ขัดผิวด้านหลังได้เช่นกัน โดยใช้วิธีง่ายๆ แค่เอาโครงสร้างโปรเกรสซีฟไปวางซ้อนทับ (superposition) กับค่าสายตาของผู้สวมใส่ และน่าเสียดายที่ในตลาดมีเลนส์แบบนี้เยอะมากที่แบรนด์พยายามเคลมว่ามันคือ "เลนส์เฉพาะบุคคล" เพียงเพราะมันใช้เทคโนโลยี FreeForm ขัดผิวด้านหลัง พวกใช้ molded front PAL นำมาขัดสายตาด้วยฟรีฟอร์มทำแบบนี้ทั้งนั้น

แต่ความจริงก็คือ มันไม่ใช่เลนส์เฉพาะบุคคล! เพราะเลนส์เหล่านั้นขาดขั้นตอนที่สำคัญที่สุดไป นั่นคือ "การคำนวณและปรับแต่ง (optimization) แบบเรียลไทม์หลังจากได้รับออเดอร์" โดยใช้ทั้งค่าสายตาและพารามิเตอร์เฉพาะของคนไข้เป็นตัวแปรตั้งต้นนั่นเอง

สรุปง่ายๆ คือ FreeForm เป็นแค่ "เครื่องจักรกลึงเลนส์" แต่ Individual คือ “ซอฟต์แวร์สมองกลที่ใช้คำนวณโครงสร้าง"

 

THE PILLARS OF THE INDIVIDUAL LENS TECHNOLOGY (ILT) - เสาหลักของเทคโนโลยีเลนส์เฉพาะบุคคล

เทคโนโลยีเลนส์เฉพาะบุคคล (ILT) ถูกสร้างขึ้นโดยยึดความต้องการของผู้สวมใส่เป็นศูนย์กลาง และการค้นหา innovative solutions ใหม่อย่างต่อเนื่อง

เสาหลักที่เป็นองค์ประกอบสำคัญของ ILT ประกอบด้วยศาสตร์ความเชี่ยวชาญหลายแขนงรวมกัน ได้แก่

  • วิทยาศาสตร์การมองเห็นและสรีรวิทยา (vision science and physiology)

  • คณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ทางแสง (mathematics and optical science)

  • เทคโนโลยีการผลิตและการควบคุมกระบวนการขัดแบบ CNC FreeForm

  • ระบบมาตรวิทยา (การวัด) ความละเอียดสูง เพื่อตรวจสอบคุณภาพพื้นผิวเลนส์แบบเต็มแผ่น

  • อุปกรณ์วัดความละเอียดสูงสำหรับหาค่าพารามิเตอร์เฉพาะบุคคล (individual parameters) ที่ทำงานร่วมกับโปรแกรมซอฟต์แวร์ให้คำปรึกษาเรื่องเลนส์ที่ล้ำสมัย

 

MODELS OF VISION IN PHYSIOLOGICAL OPTICS - แบบจำลองการมองเห็นในทางสรีรวิทยาของระบบทัศนศาสตร์

การแปลงสรีรวิทยาให้เป็นคณิตศาสตร์

จุดเริ่มต้นของการพัฒนาเลนส์ทุกชนิด แผนก R&D ต้องโฟกัสไปที่การทำความเข้าใจ "กระบวนการมองเห็นของมนุษย์" ให้แม่นยำที่สุดก่อน ผ่านการวิจัยขั้นพื้นฐานทางสรีรวิทยา จากนั้น สิ่งที่ท้าทายคือต้อง "แปลง" กระบวนการทางสรีรวิทยาเหล่านั้น ให้กลายเป็น "แบบจำลองทางคณิตศาสตร์" (mathematical models) โดยเฉพาะในเลนส์โปรเกรสซีฟ การมองเห็นจะต้องถูกแปลงเป็นสมการคณิตศาสตร์ที่อธิบายคุณสมบัติการสร้างภาพของ "ระบบตาและเลนส์" (eye-lens system) ให้แม่นยำที่สุด

ปัจจุบันนี้ แบบจำลองมีความซับซ้อนมาก โดยนำเรื่อง "การเพ่ง (accommodation) และการเบนตาเข้า (convergence)" มาคำนวณร่วมกับระยะวัตถุและมุมการเหลือบตาต่างๆ เพื่อให้ได้แบบจำลองที่สะท้อนความเป็นจริงมากที่สุด

 

แต่คณิตศาสตร์อย่างเดียวไม่พอ ต้องทดสอบจริง

การที่คนไข้จะมองเห็นได้ดีขึ้นนั้น เกิดจากหลายปัจจัยรวมกัน ไม่ใช่แค่ภาพคมชัดเท่านั้น แต่ยังรวมถึง การกระจายตัวของโซนการมองเห็นที่สอดคล้องกับสรีรวิทยา, ภาพบิดเบือนด้านข้าง (distortions) ที่ต่ำ, และการเปลี่ยนผ่านของค่าสายตาที่นุ่มนวล (small gradients)

ดังนั้น การออกแบบเลนส์เฉพาะบุคคลที่สมบูรณ์แบบ จึงไม่ใช่แค่การตั้งสมการคณิตศาสตร์ให้เก่งเท่านั้น แต่ต้องพึ่งพางานวิจัยเชิงลึกทางสรีรวิทยาด้วย ผลิตภัณฑ์ทุกชิ้นจะต้องผ่านการทดสอบกับผู้สวมใส่จริงก่อนออกสู่ตลาด โดยนำ feedback จากผู้สวมใส่กลับเข้าไปเป็นส่วนสำคัญในกระบวนการออกแบบ (design loops) เสมอ

สรุปคือ ผู้ผลิตเลนส์ที่เก่ง ต้องไม่ใช่แค่มีเครื่องขัดที่ดี หรือเก่งเลขอย่างเดียว แต่ต้องเข้าใจสรีรวิทยาดวงตาของคนไข้ และแปลงมันมาเป็นสมการเพื่อสั่งงานเครื่องจักรให้ได้ด้วย

 

หลักการ "As Worn Position" และ “Retina-Focus-Principle”

ก้าวสำคัญของการสร้างเลนส์ที่สอดคล้องกับสรีรวิทยา คือการแนะนำแนวคิด "ตำแหน่งการสวมใส่จริง" (as worn position) ในปี 1983

สมัยก่อน เลนส์ถูกคำนวณเพื่อให้วัดค่าผ่านเครื่องวัดเลนส์ (focimeter) ได้ตรงตามสเปก ซึ่งพอนำมาใส่จริงบนหน้าคน ค่าพลังงานทางแสง (dioptric values) จะเพี้ยนไป

แนวคิด as worn position จะเข้ามาช่วยชดเชยความคลาดเคลื่อนนี้ ทั้งเรื่องเส้นทางเดินแสงที่ต่างกันระหว่างตาคนกับเครื่องวัดเลนส์ รวมถึงชดเชยมุมตกกระทบของแสงเมื่อคนไข้เหลือบตาไปในทิศทางต่างๆ (โดยเฉพาะเลนส์โปรเกรสซีฟที่ต้องเหลือบตาลงมาอ่านหนังสือ) โดยมีเป้าหมายสูงสุดคือการทำให้ภาพโฟกัสตกลงบน "จอประสาทตา (retina)" พอดี ไม่ว่าคนไข้จะเหลือบตาไปมุมไหนก็ตาม ซึ่ง Rodenstock เรียกคอนเซปต์เทคโนโลยีนี้ว่า “Retina-Focus-Principle"

ก่อนปี 2000 เลนส์แบบ as worn position ยังคงใช้ค่าพารามิเตอร์แบบ "มาตรฐาน/ค่าเฉลี่ย" (เช่น PD, ระยะห่างตาถึงเลนส์, ความโค้งหน้าแว่น, มุมเทหน้าแว่น) ในการคำนวณ (ซึ่งใช้กับเลนส์ Progressiv PureLife ในขณะนั้น)

แต่เมื่อมี "เลนส์เฉพาะบุคคล" เกิดขึ้น ทุกอย่างก็เปลี่ยนไป! ตอนนี้ตำแหน่งการสวมใส่จะถูกคำนวณจาก "สรีระของคนไข้แต่ละคนจริงๆ" รวมเข้ากับ "กรอบแว่นที่คนไข้เลือก" เพื่อนำมาเป็นตัวแปรตั้งต้นในการคำนวณเลนส์แต่ละชิ้น

'ตำแหน่งการสวมใส่จริง' (As worn position หรือ position of wear) ดังที่แสดงในภาพประกอบ ลำแสงที่ผ่านเลนส์แว่นตาในขณะที่คนไข้สวมใส่จริง (กลุ่มลำแสงสีน้ำเงิน) จะมีเส้นทางเดินแสงที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อเทียบกับเส้นทางเดินแสงขณะที่ใช้เครื่องวัดเลนส์ (focimeter) ในการวัดค่ากำลังหักเหทางแสงของเลนส์ (กลุ่มลำแสงสีแดง) ซึ่งความแตกต่างนี้จะเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษในเส้นทางเดินแสงสำหรับการมองระยะใกล้ ดังนั้น ค่ากำลังหักเหของเลนส์ใน 'ตำแหน่งการสวมใส่จริง' จึงแตกต่างไปจากค่าที่วัดได้ด้วยเครื่องวัดเลนส์ และเลนส์ที่ถูกคำนวณโครงสร้างมาเพื่อตำแหน่งบนเครื่องวัดเลนส์นั้น จะไม่สามารถมอบคุณภาพการสร้างภาพ (imaging quality) ที่ดีที่สุดให้กับคนไข้ได้

 

UNIQUE CUSTOMIZATION BASED ON THE INDIVIDUAL ONLINE OPTIMIZATION - การปรับแต่งเฉพาะบุคคลขั้นสุด ผ่านการคำนวณออนไลน์

การจะสร้างเลนส์ที่สมบูรณ์แบบได้ ระบบจะต้องนำปัจจัย 2 ส่วนมาประมวลผลร่วมกัน นั่นคือ

  1. ค่าสายตา (สั้น/ยาว/เอียง/ปริซึม/Addition)

  2. ค่าพารามิเตอร์เฉพาะบุคคล (PD, ความโค้งหน้าแว่น, มุมเทแว่น, ระยะห่างตาถึงเลนส์)

ทั้งหมดนี้จะถูกนำมาเข้ากระบวนการที่เรียกว่า "Wavefront optimization" ซึ่งเป็นการคำนวณคุณสมบัติการมองเห็นของเลนส์แว่นตาอย่างรวดเร็วระดับอัลตราฟาสต์ (ultrafast) ซึ่งอัลกอริทึมทางคณิตศาสตร์นี้มีความซับซ้อนมาก โดยมีตัวแปรอิสระในการปรับแต่งกว่า 2,000 ตัว และสามารถคำนวณคุณสมบัติการมองเห็นได้มากกว่า 7,000 จุดบนผิวเลนส์ โดยใช้เวลาประมวลผลทั้งหมด "น้อยกว่า 30 วินาที" หลังจากที่ได้รับออเดอร์ ซึ่งสิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงความทรงพลังของคอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์เบื้องหลัง ว่ากว่าจะได้เลนส์เฉพาะบุคคล 1 คู่ ต้องคำนวณพารามิเตอร์มากมายขนาดไหน

ขั้นตอนการทำงานหลัก (Principle work flow) ในการสร้างเลนส์เฉพาะบุคคล โดยมี 'การปรับแต่งแบบออนไลน์ (online optimization)' เป็นหัวใจสำคัญอยู่ตรงกลางของกระบวนการ ความยืดหยุ่นที่เกิดจากวิธีการนี้ ยังสามารถนำมาใช้สร้างโครงสร้างการออกแบบเลนส์ที่ปรับเปลี่ยนได้อย่างต่อเนื่อง (continuously variable designs) เพื่อให้สอดรับกับความต้องการและพฤติกรรมการมองเห็นของผู้สวมใส่แต่ละรายโดยเฉพาะ

 

CNC FREEFORM MANUFACTURING TECHNOLOGY - เทคโนโลยีการผลิต CNC แบบฟรีฟอร์ม

การผลิตพื้นผิวด้านหลังเลนส์ที่มีความซับซ้อนและมีรูปทรงอิสระ (arbitrarily shaped) ทำให้ต้องใช้เครื่องจักรที่มีสเปกสูงมาก และความท้าทายหลักไม่ได้อยู่ที่แค่การเจียรโครงสร้างเลนส์ แต่คือ "การขัดเงา (Polishing)" ที่ต้องทำให้ออกมาตรงตามทฤษฎีเป๊ะๆ ตามที่ซอฟต์แวร์คำนวณไว้ (theory-consistent reproduction)

ดังนั้น เสาหลักสำคัญอีกต้นของ ILT คือเทคโนโลยีเครื่องจักรและกระบวนการผลิตเฉพาะตัว (proprietary) ที่ควบคุมด้วย CNC ความแม่นยำสูง เพื่อรับประกันว่าเลนส์ที่ผลิตออกมาจะตรงตามที่ออกแบบไว้ในคอมพิวเตอร์อย่างสมบูรณ์แบบ

 

HIGH RESOLUTION METROLOGY FOR QUALITY INSPECTION - ระบบมาตรวิทยาความละเอียดสูงสำหรับการตรวจสอบคุณภาพ

ระบบการวัด (Metrology) ความละเอียดสูง เป็นขั้นตอนสำคัญที่ช่วยการันตีว่าเลนส์เฉพาะบุคคลทุกชิ้นจะมีคุณภาพคงที่เสมอ และอย่างที่ทราบกันว่าเลนส์เฉพาะบุคคลนั้นถูกปรับแต่งโครงสร้างแบบ "เต็มทั้งแผ่น (entire surface)" ไม่ใช่แค่บางจุด ดังนั้น การตรวจสอบคุณภาพ (QC) จึงไม่ได้ทำ “แค่จุดอ้างอิง (reference points)" เหมือนที่ทำกันในเลนส์มาตรฐานทั่วไป Rodenstock จึงต้องพัฒนาเครื่องมือวัดทั้งแบบสัมผัสและแบบใช้แสง (tactile and optical) เพื่อเช็กคุณภาพพื้นผิวทั้งหมดของเลนส์ที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวเหล่านี้

 

HIGH RESOLUTION MEASUREMENT OF INDIVIDUAL PARAMETERS AND LENS CONSULTING PROGRAMS - การวัดพารามิเตอร์เฉพาะบุคคลความละเอียดสูง และ โปรแกรมให้คำปรึกษาเรื่องเลนส์

เลนส์ระดับไฮเอนด์ขนาดนี้ ผู้เชี่ยวชาญที่ให้บริการด้านการตรวจวัดสายตาเช่นทัศนมาตรหรือออปติเชียนจำเป็นต้องมีเครื่องมือที่ช่วย consult คนไข้ได้อย่างครอบคลุม ซึ่ง Rodenstock เป็นผู้บุกเบิกการใช้ซอฟต์แวร์ Impression Consulting Tools ตั้งแต่ปี 2005 พัฒนามาเป็น CNEXT ในปัจจุบัน

นอกจากนี้ Rodenstock ยังพัฒนา "เครื่องมือวัดพารามิเตอร์แบบ 3 มิติ" ที่เป็นเอกลักษณ์ ซึ่งสามารถวัดพารามิเตอร์เฉพาะบุคคลได้ครบถ้วน โดย "ไม่ต้องใช้คลิปหนีบ (clip-on devices) ที่เกะกะไปติดบนกรอบแว่น" เพื่อให้การวัดแม่นยำและเข้ากับพฤติกรรมการสวมใส่แว่นจริงๆ ของผู้สวมใส่มากที่สุด

 

A PATENT DESCRIBING THE CENTRAL IDEA OF INDIVIDUAL LENSES - สิทธิบัตรที่อธิบายแนวคิดหลักของเลนส์เฉพาะบุคคล

ย้อนไปตั้งแต่ปี 1993 ทาง Rodenstock ได้จดสิทธิบัตรที่อธิบายแนวคิดหลักของเลนส์เฉพาะบุคคลเอาไว้แล้ว นั่นคือการรวมโครงสร้างโปรเกรสซีฟและค่าสายตา (สั้น/ยาว/เอียง) ไว้บนพื้นผิวเดียวกันโดยเลนส์จะต้องถูกคำนวณให้ได้ค่าสายตาที่ถูกต้องที่สุดใน "ตำแหน่งการสวมใส่จริง" ตลอดทั้งแนวการมองตั้งแต่ระยะไกลจนถึงระยะใกล้

แต่ในยุค 90s มีความท้าทายหลัก 2 ประการ ที่เป็นอุปสรรคใหญ่ คือ

  1. ความเร็วในการคำนวณ ซึ่งในยุคนั้นการคำนวณเลนส์ 1 ชิ้นใช้เวลาเป็นชั่วโมง ทำให้ทางทีมพัฒนาต้องหาวิธีลดเวลาให้เหลือเพียงเสี้ยวนาทีให้ได้

  2. การผลิต เครื่องขัดเลนส์ในยุคนั้นยังขัดพื้นผิวที่ซับซ้อนขนาดนี้ไม่ได้ พวกเขาจึงต้องพัฒนากระบวนการขัดเงาแบบเฉพาะจุด (local spot-polishing) ขึ้นมาใหม่ทั้งหมด

และความท้าทายทั้งสองนี้ถูกทำลายลงได้สำเร็จด้วยเทคโนโลยีการคำนวณแบบ wave-and ray-tracing และเครื่อง CNC รุ่นใหม่ จนก่อกำเนิดเป็นเลนส์เฉพาะบุคคลรุ่นแรกของโลกที่ชื่อว่า "Impression" ในปี 2000

 

KEEPING THE TECHNOLOGICAL LEAD - การรักษาความเป็นผู้นำทางเทคโนโลยี

การเปิดตัวเลนส์ Impression ถือเป็นการเปิดศักราชใหม่ของเลนส์โปรเกรสซีฟสมัยใหม่ และ Rodenstock ไม่ได้หยุดอยู่แค่นั้น แต่ยังคงรักษาความเป็นผู้นำด้วยการเปิดตัวเจเนอเรชันที่ 2 ที่ให้ความยืดหยุ่นขั้นสุดยอด และความเป็นผู้นำนี้ไม่ได้มาจากการอ้างลอยๆ แต่มีหลักฐานจากการตีพิมพ์งานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่เข้มข้นทั้งในด้านทัศนศาสตร์และสรีรวิทยา

ปัจจุบัน ทรัพย์สินทางปัญญาเหล่านี้ถูกคุ้มครองด้วยตระกูลสิทธิบัตร (patent families) มากกว่า 100 กลุ่ม และมีสิทธิบัตรที่ได้รับการอนุมัติแล้วหลายร้อยฉบับ ทำให้ตระกูล Impression กลายเป็นพอร์ตโฟลิโอเลนส์เฉพาะบุคคลที่ใหญ่ที่สุดในโลก

สำหรับ Part I นี้ทำให้เราเห็นภาพว่าเลนส์ Individual ไม่ใช่แค่วาทกรรมทางการตลาด แต่เกิดจากคณิตศาสตร์ สรีรวิทยา และวิศวกรรมขั้นสูง ที่ต้องผ่านกระบวนการต่างๆ มากมายกว่าจะมีเทคโนโลยีนี้เกิดขึ้น และที่สำคัญพื้นฐานเทคโนโลยีเหล่านี้ยังสามารถสร้างเรื่องราวต่อยอดเพื่อให้เกิดผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ เกิดขึ้นตามมา เช่น การเกิดขึ้นของ EyeLT technology (2010), B.I.G. Technology (2020) และ B.I.G Exact, B.I.G. Exact Sensitive เป็นต้น ในปัจจุบัน

สำหรับเนื้อหาใน Part II เราจะมาเจาะลึกดู "กราฟ" เปรียบเทียบประสิทธิภาพของเลนส์แต่ละโครงสร้าง (Standard vs Optimized vs Fully Individual) เร็วๆ นี้

ขอบคุณทุกท่านสำหรับการติดตาม

ดร.ลอฟท์ ,O.D.

578 ถ.วัชรพล แขวงท่าแร้ง เขตบางเขน กทม. 10220
lineID : loftoptometry 
mobile : 0905536554
facebook: www.facebook.com/loftoptometry