Het geheim van het perfecte brillenglasontwerp

Wat denkt u? Welk product bevat meer optische knowhow – een brillenglas of een moderne cameralens met groot prestatievermogen die vijf afzonderlijke optische elementen bevat? De meeste mensen zullen direct met cameralenzen antwoorden. Want welke geavanceerde optische eigenschappen kan een dun, eenvoudig kunststof brillenglas nou helemaal bieden? Het verborgen geheim van een brillenglas zit hem in het ontwerp ervan. Een cameralens heeft een symmetrische optiek en wordt in dezelfde vorm in grote series geproduceerd. Dit is bij brillenglazen een absolute uitzondering, want daar is asymmetrie de regel. De vorm van brillenglazen is aanzienlijk complexer en is voor elk brillenglas uniek. Het prestatievermogen van brillenglazen is het resultaat van een aantal verschillende optische oppervlakken met een grote complexiteit. Waarom is dat? Dit was de vraag die BETER ZIEN stelde aan Gerhard Kelch, afgestudeerd wiskundige en Hoofd Optical Design bij ZEISS Vision Care.  

Gerhard Kelch: De hoofdtaak van een brillenglas is het corrigeren van een slecht gezichtsvermogen, bijvoorbeeld bijziendheid of verziendheid. Het kan ook andere gezichtsstoornissen verhelpen zoals astigmatisme of een aandoening die experts presbyopie noemen, oftewel ouderdomsverziendheid. De minimumeis is daarbij het oog met behulp van de brillenglazen zodanig te corrigeren dat men weer duidelijk "recht vooruit" kan zien. Dit betekent echter niet dat we net zo goed kunnen zien als mensen met een perfect gezichtsvermogen. En dit is een uitdaging waarmee wij bij ZEISS ons al meer dan 100 jaar bezighouden. Wij willen namelijk dat de brildrager in alle richtingen, en niet alleen recht vooruit, weer bijna natuurlijk kan zien.

Onze ogen bewegen achter onze brillenglazen. En de beweging van onze ogen verschilt van persoon tot persoon, en elk montuur zit bij iedereen anders op het gezicht – bijvoorbeeld met een andere hellingshoek. Dit is waar het ontwerp van moderne brillenglazen om de hoek komt kijken.

Een modern brillenglas houdt hier dankzij het individuele ontwerp allemaal rekening mee. Een corrigerend brillenglas heeft bijvoorbeeld naar boven of opzij een andere optische sterkte dan bij recht vooruit kijken. Het ontwerp moet daarom zodanig zijn geoptimaliseerd dat de best mogelijke correctie ook aan de bovenkant en de zijkant van het brillenglas wordt bereikt. Dit moet allemaal worden aangepast aan de correctiewaarden van de drager en aan de pasvorm en vorm van het montuur.

Gerhard Kelch:  Nou, wij bij ZEISS investeren heel veel geld in de voortdurende verbetering van onze brillenglasontwerpen en in het aanpassen ervan aan de wisselende leefstijlen van de brildragers. Onze jarenlange ervaring op het gebied van optica – en niet alleen bij de vervaardiging van brillenglazen – vormt daarbij een ideale basis voor ons werk. Onze producten bestrijken het hele proces van het eerste oogonderzoek met onze meetsystemen tot en met de productie en coating van onze brillenglazen. Het merendeel van de door ons gebruikte systemen zijn producten, instrumenten, technieken en softwaretools die we zelf hebben ontwikkeld. Wij stemmen alle stappen van het proces heel precies op elkaar af. ZEISS laat absoluut niets aan het toeval over. Alleen beproefde en geteste producten en technologieën komen op de markt.

Wanneer wij een nieuw brillenglasontwerp ontwikkelen, bijvoorbeeld ons nieuwste product  ZEISS Digital Lenses, dan analyseren wij in de eerste stap precies welk doel het nieuwe ontwerp zou moeten bereiken. Wij voeren draagtesten al in een zeer vroeg stadium uit. Immers, wat is het nut van zelfs het meest geperfectioneerde ontwerp, als het in het dagelijks leven niet goed functioneert?

Gerhard Kelch:  Dat hangt natuurlijk van het product af. Voor multifocale brillenglazen moeten we dragers kiezen die ouder zijn dan 40 jaar en die al de eerste problemen hebben met focussen van dichtbij of die al multifocale brillenglazen hebben. Anders kiezen we een representatieve dwarsdoorsnede van personen: bijv. met lage en hoge correctiewaarden, van verschillende leeftijden en geslacht en met verschillende gezichtsvormen... Omdat wij wereldwijd actief zijn, zijn er verschillende kenmerken die specifiek zijn voor elk gebied en waar rekening mee moet worden gehouden, bijv. gezichtsvorm, stand van de ogen en verschillende smaken bij het kiezen van brilmonturen. Dit moet allemaal worden overwogen bij ons basisconcept voor het brillenglasontwerp. Een beproefde, gestandaardiseerde procedure op basis van vragenformulieren helpt ons vervolgens bij het optimaliseren van de ontwerpen en het kiezen tussen de verschillende versies van het product. Hoe meer we weten over de dragers, des te beter zal het brillenglas uiteindelijk zijn! Vanzelfsprekend hebben we ook de beste optische ontwerpsoftware nodig, die we zelf ontwikkelen en voortdurend uitbreiden met nieuwe gegevens.

Gerhard Kelch: Vroeger konden alleen brillenglazen worden ontworpen en vervaardigd met behulp van sferische of torische oppervlakken. Tegenwoordig kunnen we asferische en atorische oppervlakken ontwerpen en deze op veel verschillende manieren in brillenglazen verwerken. Tot en met de Freeform-technologie waarmee elke mate van individualisering mogelijk is. Dit is niet alleen interessant voor multifocale brillenglazen, maar ook voor unifocale brillenglazen. Zo kunnen wij nu bijvoorbeeld moderne sportbrillen met gebogen monturen zodanig ontwerpen dat de drager geen last meer heeft van wazig zicht aan de zijkant. Dankzij de intussen krachtige computertechnologie kunnen wij individuele brillenglazen met uiterste precisie ontwerpen op basis van de gegevens die wij van uw opticien ontvangen, en dat allemaal binnen enkele seconden. In het begin van de jaren '80 van de vorige eeuw was een hele nacht nodig om een vrij gevormd oppervlak van een brillenglas te ontwerpen.

Nu berekenen we 12.000 individuele multifocale oppervlakken per dag in onze fabriek in Aalen, Duitsland.

Gerhard Kelch:  Inderdaad. De meetgegevens die wij voor de afzonderlijke brildrager ontvangen – natuurlijk is de bescherming van deze gegevens te allen tijde gegarandeerd – zijn essentieel voor de productie van elk individueel brillenglas. Stelt u zich eens voor dat een brillenglas tijdens het vervoer verloren gaat of later bij het dragen stuk gaat, dan hebben wij de gegevens van de drager bij de hand en kunnen direct een vervangend brillenglas produceren. De gegevens helpen ons bovendien bij het voorspellen van nieuwe trends – bijv. in de montuurmode – en bij het integreren hiervan in onze brillenglasontwerpen en draagtesten. In de afgelopen drie jaar was bijvoorbeeld te zien dat de monturen weer groter worden. Deze modetrend heeft ook invloed op onze ontwerpen: een brillenglas zit in een groter montuur heel anders voor het oog. De optiek moet dienovereenkomstig worden aangepast.

Gerhard Kelch:  Ik ben ervan overtuigd dat duidelijk, comfortabel zien zo belangrijk is in ons dagelijks leven dat er meer aandacht aan zou moeten worden geschonken. Tegenwoordig kunnen we dankzij uitstekende technologieën oplossingen creëren die het ultieme kijkcomfort bieden. Ik zou dus iedereen aanraden hun ogen regelmatig te laten testen door een opticien. Slecht zien kan bijvoorbeeld de oorzaak van hoofdpijn zijn. De juiste brillenglazen kunnen dit verhelpen.