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4D Ray Optimization

空間 × 配戴姿態 × 多物距 × 調節整合的自由曲面優化架構。
目標不是只在中心「看得清楚」,而是把可用視野做大、把動態視覺做穩。

給驗光師的快速理解:4D Ray Optimization 的本質是周邊像差的更有效率處理

Freeform(自由曲面)鏡片改變了眼鏡產業,讓鏡片能更精準地因應不同配戴者需求。 但自由曲面為什麼會比傳統鏡片更好?關鍵在於:周邊視覺品質的控制。

在一般鏡片中,越離開光學中心,視覺品質越容易下降。原因是光線以角度進入鏡片時,會產生斜向像差(Oblique Aberration): 光線在鏡片內折射後,無法精準聚焦在黃斑中心(Fovea),進而形成屈光力誤差。 配戴者因此會在周邊感到模糊,且越往外越明顯,導致真正清楚的視野區域被壓縮。

為了大幅降低周邊模糊,4D Ray Optimization 的設計架構,將「配戴者參數」與「鏡片在鏡架上的實際位置」納入每一個設計計算。 透過 Ray Tracing(光線追跡),系統會對每一個視線方向與其對應的使用距離模擬斜向像差, 再藉由調整鏡片後表面,使配戴者在各個角度都能獲得更好的視覺。

為什麼自由曲面更好:關鍵在周邊

Freeform 鏡片讓鏡片能更精準地因應不同配戴者需求。 它優於傳統鏡片的核心在於周邊視覺品質的控制。

第一層解法:以 Ray Tracing 做全視線方向補償

透過 Ray Tracing 模擬每一個視線方向與對應使用距離的斜向像差, 並調整鏡片後表面,使各個角度都能獲得更穩定的視覺。

幾何仍有極限:引入調節物空間

即便有幾何補償,仍無法完全消除所有周邊 blur。 4D Ray Optimization 將配戴者的 Accommodation 納入設計, 讓同一視線方向可清楚對焦一段距離範圍。

更有效率的策略:先壓柱鏡失真,球面殘差交給調節

4D Ray Optimization 在整個 Accommodative Object Space 內同時平衡所有視線方向與對焦距離, 優先降低柱鏡誤差,並將殘留球面成分留給調節吸收, 以提供更大的清晰視野與更穩定的對焦體驗。

臨床感受:周邊更乾淨

可用視野變大,動態視覺更穩。

機制:先壓柱鏡失真

優先降低難以補償的 cylinder error。

策略:球面殘差交給調節

保留可由 accommodation 吸收的成分。

4D Ray Optimization 的關鍵突破:把調節納入讓斜向像差最小化

然而,即便有先進幾何補償,傳統做法仍存在一個現實限制:只靠鏡片幾何本身,無法完全消除所有周邊模糊。 4D Ray Optimization 首次把一個關鍵因素納入斜向像差的最小化計算——配戴者的調節能力(Accommodation)。

調節是人眼在不同距離間精準對焦的自然機制。過去的客製鏡片,常被設定為在「單一對應距離」最佳化; 但事實上,配戴者只要動用或放鬆一小部分調節,就能在同一個視線方向、不移動眼睛、不改變視線的情況下, 清楚對焦一段距離範圍。這段範圍稱為 Accommodative Object Space(調節物空間)。

因此,4D Ray Optimization 不再只在單一距離模擬斜向像差,而是能在 Accommodative Object Space 內同時考慮「所有對焦距離」與「所有視線方向」, 讓優化更符合配戴者真實的使用方式。更重要的是,它採用創新的數學模型,能更聰明地最小化斜向像差:理解斜向像差造成的誤差由兩部分組成——

兩種誤差,視覺系統反應不同
  • 柱鏡誤差(Cylindrical Power Error):主要導致變形與失真(Distortion),人眼幾乎無法用任何機制去抵消。
  • 球面誤差(Spherical Power Error):主要造成模糊(blur),可透過少量調節有效補償(尤其是負球面殘留)。

4D Ray Optimization 的策略是:最大化降低柱鏡誤差,把剩餘誤差保留在更容易被調節補償的球面成分上。 結果就是更有效率的斜向像差補償,帶來更大的清晰視野、更精準且更舒適的對焦體驗—— 這就是你在動態視覺與日常使用中「感覺差很多」的原因。

4D RAY OPTIMIZATION — CORE

Three Fundamental Dimensions

三大核心維度

4D Ray Optimization™ 將幾何極限、全視野像差控制與調節物空間整合成單一最佳化架構, 不僅降低周邊 Blur,更重新分配殘留誤差,使鏡片在真實使用情境下維持穩定焦點。

1. Pushing the Limits 突破幾何極限

任何鏡片都存在斜向像差(包含球面與柱鏡誤差)。 即使自由曲面可大幅改善周邊,但在數學上仍不可能完全消除所有誤差。

4D Ray Optimization 的第一個目標,是把無法避免的殘差從配戴者最敏感的形式移開, 讓周邊視覺變得更可用、更自然。

Pushing the limits diagram
示意圖:自由曲面可大幅改善周邊像差。

2. Minimize Oblique Aberrations in Each Gaze Direction 最小化每個視線方向的光學誤差

4D Ray Optimization 透過 Ray Tracing 模擬每一個視線方向的入射條件, 並在實際配戴姿態(wrap / panto / vertex)下進行最佳化。

設計目標不只在中心,而是將配戴者實際會使用到的角度都納入設計目標, 使周邊視覺在轉頭、掃視與動態情境下更穩定。

Gaze direction optimization diagram
示意圖:不同 Gaze Direction 對應的像差壓縮與視覺穩定性提升。

3. Precise Focus in the Accommodative Object Space 在調節物空間內維持精準對焦

真實使用中,同一視線方向不只對應單一距離。 配戴者可透過眼球調節力 Accommodation 在同一位置清楚對焦一段距離範圍, 這段範圍稱為 Accommodative Object Space。

4D Ray Optimization 在此範圍內優先壓低柱鏡失真,並將殘留球面誤差保留在可由調節吸收的範圍, 讓配戴者在遠/中/近與動態切換下維持精準且舒適的對焦感。

Accommodative object space diagram
示意圖:同一 Gaze Direction 內可清晰對焦的距離範圍(Clear Vision Range),視野變大、動態視覺變穩。

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