Fisiológica I - 09 bis. Aberraciones
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www.estudiandooptica.com Tema IX. Características oculares que reducen la calidad de la imagen. Aberraciones esférica y cromática. La imagen formada por el sistema óptico del ojo no es perfecta porque el ojo sufre aberraciones y errores de descentramiento, pero esta imagen formada en la retina no es la que finalmente se percibe. Todo sistema de lentes tiene defectos inherentes de los que el ojo participa hasta cierto punto. Aunque el ojo posee estos defectos, los presenta en tan pequeña proporción que, a efectos funcionales, no tienen importancia. El ojo no es un instrumento óptico perfecto, pero su potencial de acomodación, campo de visión, adaptación y resolución lo hacen único. Causa de los defectos que reducen la calidad de la imagen: La naturaleza de la luz (difracción y difusión de la luz). La forma y constitución del ojo que da lugar a aberraciones oculares (esféricas y cromáticas). Influencia de la difracción y difusión de la luz. La imagen de un punto jamás puede ser otro punto debido a la naturaleza de la luz, ya que, como consecuencia de la difracción de las ondas luminosas, la imagen de un punto es una mancha con un centro brillante rodeado de anillos alternantes de sombras claras y oscuras cuya intensidad luminosa disminuye rápidamente hacia la periferia. La mancha central de la imagen retiniana es lo que se considera como la imagen de un punto luminoso. Además de la difracción también existe cierta difusión de la luz que atraviesa los medios oculares, ya que la transparencia de éstos no es completa, por lo que parte de la luz se distribuye sobre la superficie retiniana fuera de la imagen propiamente dicha. Factores que reducen la calidad de la imagen retiniana. 1. La difracción y la difusión de la luz. La difracción se produce como consecuencia de las limitaciones de los frentes de onda de la luz por la pupila del ojo. La difusión es debida a la falta de homogeneidad de los medios oculares. 2. Descentramiento del sistema óptico. El eje óptico no coincide con el visual: el eje visual está desplazado unos 5º hacia el lado nasal. Falta de simetría de revolución de las superficies ópticas que están descentradas e inclinadas entre sí. 3. Cambios que se producen en el cristalino durante la acomodación. 4. Presencia de irregularidades en la superficie corneal. www.estudiandooptica.com 5. Presencia de opacidades en los medios transparentes. 6. La propia forma del ojo. Aberraciones. Clasificación. Las aberraciones son las diferencias existentes entre las imágenes que el sistema óptico forma realmente y las previstas por la óptica paraxial. Tipos: Monocromáticas o geométricas. Aberración esférica. Astigmatismo de haces oblicuos. Coma. Distorsión. Curvatura de campo. Cromáticas. Aberración cromática longitudinal. Aberración cromática de aumento. Aberración esférica ocular. Las superficies esféricas de radio constante refractan los rayos de luz en la misma proporción sólo si los rayos inciden cerca del eje óptico (óptica paraxial). Los rayos luminosos que penetran en el ojo cerca del borde pupilar se refractan más que los rayos paraxiales, y por lo tanto los rayos periféricos alcanzan el foco más rápidamente que los centrales. La imagen retiniana de un punto monocromático es una mancha circular (círculo de mínima difusión) que comprende las regiones más iluminadas. Estas regiones más iluminadas son las trazadas sobre la retina por las dos secciones de la cáustica, es decir, el lugar de acumulación de la energía luminosa. www.estudiandooptica.com La superficie cáustica comprende dos secciones, la sagital y la marginal. Según cuánto se refracten los rayos periféricos en comparación con los centrales la aberración se calificará como "contra" o como "según" la regla. En el ojo en reposo (desacomodado), la aberración esférica es "según la regla", y los rayos marginales se refractan más que los centrales. En el ojo acomodado, por el contrario, la aberración esférica es "contra la regla". La aberración esférica no resulta molesta para la visión y suele pasar inadvertida, a menos que la pupila esté ampliamente dilatada. Los factores que tienden a reducir esta aberración en el ojo son: La curvatura peculiar de la córnea. Es más plana en la periferia que en la parte central, lo que contribuye a reducir la aberración cuando la pupila está dilatada. La distribución de los índices en el interior del cristalino. Las zonas centrales tienen un índice de refracción mayor y están ordenadas en capas de más curvatura que las periféricas. La zona axial del cristalino tiene mayor potencia esférica. Esta aberración también disminuye durante la acomodación porque varía la repartición de los índices de refracción en el interior del cristalino. El tamaño pupilar, ya que el iris limita el paso de los rayos periféricos. Si la pupila es muy pequeña, la aberración esférica lo será también. Por lo tanto, la aberración esférica tiene escasa importancia en la visión fotópica o diurna, mientras que en la visión escotópica (pupila dilatada) es más importante www.estudiandooptica.com porque es responsable de la miopía nocturna. El efecto Stiles-Crawford o de selectividad direccional de los conos hace que éstos sean más sensibles a los rayos centrales o axiales que a los rayos que entran oblicuos a través de la periferia de la córnea. Se ha comprobado que el ojo está muy poco afectado por la aberración esférica. Incluso para grandes diámetros pupilares, la aberración esférica raramente excede de 1'00 D. La principal razón de este hecho es que la córnea no es esférica sino más plana en la periferia que en el centro. Por lo tanto, los rayos periféricos son menos refractados que si la córnea fuera esférica. Mecanismos compensadores de la aberración esférica longitudinal. Si la córnea fuese una esfera: A.E. ≡ Aberración (mancha que voy a obtener) Efecto debido al aplanamiento de la córnea. Si provoco un aplanamiento, veo que el foco paraxial y el periférico se juntan: Efecto debido al alto índice de refracción del núcleo del cristalino: Aberración cromática. Esta aberración es originada por la dispersión de la luz blanca al atravesar los dioptrios oculares. Se refiere a la incapacidad del sistema óptico ocular de enfocar diferentes longitudes de onda simultáneamente. www.estudiandooptica.com La luz blanca está formada por radiaciones de longitud de onda diferente que, consideradas por separado, constituyen los distintos colores del espectro. Como los índices de refracción de los diferentes medios oculares cambian con la longitud de onda, al variar ésta también variarán los puntos cardinales del ojo teórico. La potencia del ojo será diferente para cada longitud de onda, siendo menor para las longitudes de onda largas y mayor para las longitudes de onda cortas. Entre todas las radiaciones que intervienen en la formación de la imagen retiniana, la que produce su imagen a nivel exacto de la retina recibe la denominación de longitud de onda de enfoque. Para las otras longitudes de onda se obtiene en la retina un círculo de difusión que dependerá de la posición de la retina con respecto al fascículo luminoso y de la longitud de onda de enfoque, siendo ésta a su vez función del estado de acomodación. En la acomodación, el ojo elige la longitud de onda de enfoque que mejor sirva a sus intereses. Puesto que el índice de refracción de los medios ópticos disminuye a medida que aumenta la longitud de onda, las ondas cortas del extremo azul del espectro visible son más refractadas que las longitudes de onda largas del extremo rojo. Un emétrope se transforma en hipermétrope para el rojo y en miope para el azul, adquiriendo estas ametropías cromáticas valores superiores a media dioptría. Sin embargo, un miope verá más nítidos los objetos sobre un fondo rojo, mientras que el hipermétrope los verá más nítidos en un fondo verde. La aberración cromática origina una diferencia cromática en el aumento, produciéndose diferencias tanto en el tamaño como en la posición axial de las distintas imágenes cromáticas retinianas formadas a partir de luz blanca. Para caracterizar esta variación del índice de refracción se utilizan tres longitudes de onda específicas, conocidas como: Línea D : amarillo, λ = 587'5618 nm. Línea C : rojo, λ = 656'2816 nm. Línea F : azul, λ = 486'1327 nm. www.estudiandooptica.com En realidad, la aberración cromática del ojo, aunque es muy elevada, no resulta molesta debido a los siguientes factores: Principalmente, la gran eficacia luminosa del ojo. La retina. El cristalino, que actúa como filtro al absorber determinadas radiaciones de longitud de onda corta. Al aumentar el tamaño pupilar, la aberración cromática también aumenta, pero la influencia no es tan marcada como en el caso de la aberración esférica. Aberraciones esférica y cromática en el ojo. Normalmente, las aberraciones esférica y cromática intervienen simultáneamente, ya que el ojo no trabaja ni con luz monocromática ni cumpliendo las condiciones de aproximación paraxial. Estas aberraciones oculares están compensadas por: La forma parabólica de la córnea y el cristalino. El índice de refracción del núcleo del cristalino, que es superior al de la corteza. Una pupila relativamente pequeña. La fóvea, único lugar de resolución. Los efectos filtrantes del cristalino y del pigmento macular. El efecto de onda guiada de los fotorreceptores. Aberraciones periféricas. El astigmatismo oblicuo, el coma y la distorsión hacen que las imágenes formadas en las zonas periféricas de la retina sean menos nítidas que las de la zona central. En la dióptrica ocular se deben considerar más las aberraciones geométricas que intervienen en la zona central, ya que la visión es mucho más nítida para las imágenes que se forman en la mácula, al contrario que para las imágenes en la zona periférica donde la resolución es muy pobre. Por tanto, las aberraciones periféricas no tienen demasiada importancia. www.estudiandooptica.com Astigmatismo de haces oblicuos. El astigmatismo de haces oblicuos aparece para puntos fuera del eje y para estrechos conos de luz en sistemas centrados. Coma. El coma aparece porque la imagen de un punto objeto situado fuera del eje pero próximo a él no se muestra como un punto nítido sino como una zona alargada con un máximo de intensidad luminosa en un extremo. Distorsión. www.estudiandooptica.com Curvatura de campo. La curvatura de campo aparece porque la imagen de un plano no es un plano sino una curva. Es compensada por la propia forma esférica de la retina. Influencia del diámetro pupilar. Diámetro pupilar grande (visión nocturna o escotópica): Mayor iluminación retiniana. Menor difracción. Menor profundidad de campo. Mayor círculo de difusión. Mayor aberración esférica. Diámetro pupilar pequeño (visión diurna o fotópica): Menor iluminación retiniana. Mayor difracción. Mayor profundidad de campo. Menor círculo de difusión. Menor aberración esférica.
