Estudio de fenómenos dinámicos de la óptica del ojo humano

Resumen

RESUMEN Una de las características de las aberraciones del ojo es su comportamiento fluctuante, que genera cambios, tanto lentos como rápidos, ligados a la propia fisiología del ojo, o a sus mecanismos normales de funcionamiento. Una correcta caracterización de dichas fluctuaciones en las aberraciones permite, por ejemplo, evaluar los posibles errores de precisión que se generan al hacer medidas estacionarias, o estimar la correlación entre diferentes mecanismos involucrados en la visión, o conocer los requerimientos computacionales y de hardware necesarios para manipular las aberraciones usando sistemas de óptica adaptativa en tiempo real. Teniendo en mente la importancia de las características dinámicas del ojo, en esta tesis doctoral se han planteado una serie de experimentos que permiten el estudio de algunas de estas propiedades dinámicas, para proporcionar nueva información sobre el funcionamiento del sistema visual. Para llevar a cabo dichos experimentos, se han diseñado y construido tres instrumentos de medida, basados todos en el concepto del sensor de Hartmann-Shack, pero cada uno con características particulares, que permiten abordar condiciones específicas que puedan afectar la dinámica del ojo. El primer instrumento es un sensor de Hartmann-Shack de alta resolución temporal, con el que se pueden obtener medidas a 200Hz, que pueden verse afectadas por el denominado ruido speckle, por lo que también se exploran nuevas soluciones que permitan la reducción de dicho ruido. Este instrumento en concreto se utiliza para el estudio de los posibles efectos que tiene el cambio en la línea de mirada (o la torsión del ojo) sobre las aberraciones. Otro experimento abordado en esta tesis, analiza las potenciales diferencias que se puede generar sobre las medidas de aberraciones, cuando los sujetos observan con visión monocular o binocular, para lo cual se ha empleado un diseño de sensor de Hartmann-Shack de campo amplio. Para concluir, se hace uso de un sensor de Hartmann-Shack con iluminación invisible, para responder a la pregunta de si en el ojo existe una longitud de onda "preferida" para enfocar estímulos policromáticos, lo cual confirmaría una de las posibles relaciones entre la aberración cromática longitudinal del ojo humano y el mecanismo dinámico de acomodación. ABSTRACT One of the ocular aberrations characteristics is its fluctuating behaviour, that generates both slow and rapid changes, which are linked to the own physiology of the eye, or to its regular mechanism of performance. A correct characterization of those fluctuations in the aberrations allows, for instance, to evaluate possible errors of accuracy that are generated when stationary measurements are performed, or to estimate the correlation between different mechanisms involved in vision, or to get knowledge about the computational and hardware requirements needed to manipulate the aberrations when adaptive optics systems are used in real time. Keeping in mind the importance of the dynamics characteristics of the eye, in this doctoral thesis a number of experiments were addressed to study some of these dynamic properties, in order to provide new information about the visual system performance. To carry out these experiments, three different set-ups were designed and implemented, all of them based on the Hartmann-Shack sensor principle, but with particular characteristics each, what allows to address specific conditions that might affect the ocular dynamics. The former set-up is a Hartmann-Shack sensor of high temporal resolution, with which it is possible to perform measurements at 200 Hz that might be affected by speckle noise, so that new solutions to reduce this type of noise were also explored. In particular, this instrument is used to study the possible effects arising from changes in the line of sight (or the torsion of the eye) on the aberrations. Another experiment implemented in this doctoral project, analyzes the potential differences that might be generated on the aberrations measurements when the subjects are under monocular or binocular vision, for which a wide field Hartmann-Shack sensor was designed. To conclude, a Hartmann-Shack sensor with invisible illumination is used to answer the issue of if there is a "preferential" wave-length to bring polychromatic stimuli into focus, what would confirm one of the possible relationships between the chromatic aberration of the human eye and the dynamic mechanism of accommodation.