Publication: Polychromatic adaptive optics to evaluate the impact of manipulated optics on vision
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Publication Date
2016-02-18
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Universidad Complutense de Madrid
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Abstract
The eye is an optical instrument that projects scenes of the visual world onto the retina. However the human eye is far from being a perfect optical system, and, as a consequence, the images projected on the retina are blurred by ocular aberrations, as well as diffraction and scattering. Therefore in the last years, multiple technologies based on wavefront sensing and Adaptive Optics (AO) have been developed for the measurement and correction of ocular aberrations. As a result important knowledge has been gained on the contribution of the different components of the eye to the degradation of image quality. However the processes underlying neural adaptation to ocular aberrations are not yet well understood. Understanding the effects of a particular low order aberration, astigmatism, is particularly attractive to investigate adaptive processes in the visual system due to the inherent oriented nature of the blur that it produces. Typically, the impact of ocular aberrations on vision is studied using wavefront sensors with monochromatic, generally infrared, light. However, the retinal image quality is degraded by the presence of both monochromatic and polychromatic aberrations in the ocular optics. The study of the impact of retinal image quality on vision should therefore consider both the aberrations in the visible light, as well as the effect of chromatic aberrations. In addition optical and structural properties of the eye change with age and with certain ocular conditions and treatments, altering the natural aberrations, as well as the interactions between monochromatic and chromatic aberrations, and consequently the visual function. xvi Summary of the thesis The understanding of the interactions of these aberrations and their effect upon correction is essential to explore the limits of human spatial vision, and to design and optimize new alternatives of correction of Presbyopia/Myopia and more complex individualized refractive corrections. In this thesis we have used AO techniques to study the effect of specific monochromatic aberrations and their combinations on vision, to test neural adaptation to those aberrations and their correction, to measure chromatic aberrations of the eye in normal and pseudophakic eyes, and to test vision with simulated multifocal solutions for Presbyopia.
El ojo es un instrumento óptico que proyecta escenas del mundo visual en la retina. Sin embargo, el ojo humano está muy lejos de ser un sistema óptico perfecto, y, por lo tanto, las imágenes que se proyectan en la retina están emborronadas debido a las aberraciones oculares, así como por los fenómenos de difracción y dispersión oculares. En los últimos años, se han desarrollado un gran número de técnicas basadas en Óptica Adaptativa (AO) para la medida y corrección de las aberraciones oculares. Como consecuencia, se ha alcanzado un profundo conocimiento acerca de la contribución de los diferentes componentes del ojo a la degradación de la calidad de las imágenes. A pesar de estos esfuerzos, los procesos subyacentes a la adaptación neuronal a las aberraciones oculares no son entendidos completamente. Entender el efecto de una aberración de bajo orden específica, como puede ser el astigmatismo, es muy interesante para investigar dichos procesos de adaptación neuronal debido a la orientación del emborronamiento que causa en las imágenes retinianas. Normalmente, el impacto de las aberraciones oculares en la visión se estudia mediante sensores de frente de onda que utilizan luz monocromática, generalmente infrarroja. Sin embargo, la calidad de la imagen retiniana es degradada por la presencia de aberraciones monocromáticas y policromáticas, y por tanto, el estudio de su impacto en la calidad de la imagen retiniana debería considerar ambas aberraciones. Además, las propiedades ópticas y estructurales del ojo cambian con la edad y con algunos tratamientos y condiciones oculares, alterando el patrón de aberraciones natural del sujeto, así como con las interacciones entre las aberraciones xx Summary of the thesis in Spanish monocromáticas y cromáticas, alterando por tanto la función visual. La comprensión de las interacciones entre las diferentes aberraciones monocromáticas y el efecto de la corrección de las mismas es esencial para explorar los límites de la función visual, y para el diseño y optimización de nuevas alternativas para la corrección de la presbicia/miopía, así como otras correcciones refractivas más complejas y personalizadas. En esta tesis, se han utilizado técnicas de Óptica Adaptativa (AO) para estudiar el efecto de aberraciones monocromáticas específicas, de combinaciones de las mismas y de su corrección en la función visual; para medir la aberración cromática del ojo en sujetos fáquicos y pseudofáquicos; y, para evaluar el impacto de nuevas correcciones multifocales para Presbicia en la función visual...
El ojo es un instrumento óptico que proyecta escenas del mundo visual en la retina. Sin embargo, el ojo humano está muy lejos de ser un sistema óptico perfecto, y, por lo tanto, las imágenes que se proyectan en la retina están emborronadas debido a las aberraciones oculares, así como por los fenómenos de difracción y dispersión oculares. En los últimos años, se han desarrollado un gran número de técnicas basadas en Óptica Adaptativa (AO) para la medida y corrección de las aberraciones oculares. Como consecuencia, se ha alcanzado un profundo conocimiento acerca de la contribución de los diferentes componentes del ojo a la degradación de la calidad de las imágenes. A pesar de estos esfuerzos, los procesos subyacentes a la adaptación neuronal a las aberraciones oculares no son entendidos completamente. Entender el efecto de una aberración de bajo orden específica, como puede ser el astigmatismo, es muy interesante para investigar dichos procesos de adaptación neuronal debido a la orientación del emborronamiento que causa en las imágenes retinianas. Normalmente, el impacto de las aberraciones oculares en la visión se estudia mediante sensores de frente de onda que utilizan luz monocromática, generalmente infrarroja. Sin embargo, la calidad de la imagen retiniana es degradada por la presencia de aberraciones monocromáticas y policromáticas, y por tanto, el estudio de su impacto en la calidad de la imagen retiniana debería considerar ambas aberraciones. Además, las propiedades ópticas y estructurales del ojo cambian con la edad y con algunos tratamientos y condiciones oculares, alterando el patrón de aberraciones natural del sujeto, así como con las interacciones entre las aberraciones xx Summary of the thesis in Spanish monocromáticas y cromáticas, alterando por tanto la función visual. La comprensión de las interacciones entre las diferentes aberraciones monocromáticas y el efecto de la corrección de las mismas es esencial para explorar los límites de la función visual, y para el diseño y optimización de nuevas alternativas para la corrección de la presbicia/miopía, así como otras correcciones refractivas más complejas y personalizadas. En esta tesis, se han utilizado técnicas de Óptica Adaptativa (AO) para estudiar el efecto de aberraciones monocromáticas específicas, de combinaciones de las mismas y de su corrección en la función visual; para medir la aberración cromática del ojo en sujetos fáquicos y pseudofáquicos; y, para evaluar el impacto de nuevas correcciones multifocales para Presbicia en la función visual...
Description
Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Físicas, Departamento de Óptica, leída el 15-12-2015