About the optics of the eye



Relevanta dokument
Figur 1.1 Skärpedjup i objekt- och bildplanet.

Exempelsamling i Ögats optik

Synfel och aberrationer

Föreläsning 8: Linsdesign

What is Wavefront Aberration? Låt oss börja från början. Vad är vågfrontsaberration?

Övningstal i Avbildningskvalitet för optikerstuderande. Rita figurer och motivera ordentligt!

Övningstal i Avbildningskvalitet för optikerstuderande. Rita figurer och motivera ordentligt!

Gauss Linsformel (härledning)

Föreläsning 14 och 15: Diffraktion och interferens i gitter, vanliga linser, diffraktiv optik och holografi

Geometrisk optik. Syfte och mål. Innehåll. Utrustning. Institutionen för Fysik

3/19/13. Refraktionslära. Refraktionering. Kontrollera visus. Uppskatta felsynthet. Mätning av sfärisk felsynthet

Föreläsning 9 10: Bildkvalitet (PSF och MTF)

Figur 6.1 ur Freeman & Hull, Optics

Figur 1: Figur 3.12 och 3.18 i Optics. Teckenkonventionen: ljus in från vänster, sträcka i ljusets riktning = positiv

LABORATION 6 Astigmatism och Distorsion

Figur 1: Figur 3.12 och 3.18 i Optics. Teckenkonventionen: ljus in från vänster, sträcka i ljusets riktning = positiv

Teckenkonventionen: ljus in från vänster, ljusets riktning = positiv

Arbetsplatsoptometri för optiker

Datorseende. Niels Chr Overgaard Januari 2010

OPTIK läran om ljuset

λ = T 2 g/(2π) 250/6 40 m

Föreläsning 14 och 15: Diffraktion och interferens i gitter, vanliga linser, diffraktiv optik och holografi

Eftersom brytningsindex n ändras med våglängden (färgen) kommer olika färger hos ljuset att brytas olika genom prismor och linser.

Föreläsning 9-10: Bildkvalitet (PSF och MTF)

Vågrörelselära och optik

LABORATION 5 Aberrationer

Subjektiv Excentrisk Refraktion

Instrumentoptik, anteckningar för föreläsning 4 och 5 (CVO kap. 17 sid , ) Retinoskopet

MLBINO MLBINO BIFO. Binokulär läsning på kort avstånd. Bifocal ML Bino. Vår instegsmodell

Excentrisk korrektion vid centrala scotom

Projektorobjektiv, MTF, aberrationer i projektorer, skärpedjup, Keystone, Scheimpflugvinkel

Stenopeiskt hål - hur bra är denna metod som kontrollmetod?

Övningstal i Avbildningskvalitet för optikerstuderande. Rita figurer och motivera ordentligt!

1. Betrakta en plan harmonisk elektromagnetisk våg i vakuum där det elektriska fältet E uttrycks på följande sätt (i SI-enheter):

Ögonlaboration 1(1) ÖGONLABORATION

3) Sag formeln ger r=y 2 /(2s). y=a/2=15 mm, s=b c=4,5 mm ger r=25 mm. Då blir F=(n 1)/r=(1,5 1)/0,025=20 D

Föreläsning 11 (kap i Optics)

LABORATION 5 Aberrationer

Vågfysik. Geometrisk optik. Knight Kap 23. Ljus. Newton (~1660): ljus är partiklar ( corpuscles ) ljus (skugga) vs. vattenvågor (diffraktion)

Våglära och optik FAFF30 JOHAN MAURITSSON

Om du tittar på dig själv i en badrumsspegel som hänger på väggen och backar ser du:

Asfäriska kontaktlinser vad är det som gäller?

32 VETENSKAP. Asfäriska kontaktlinser vad är det som gäller?

Fallbeskrivning Portfolio

Tentamen i Fotonik , kl

Vågrörelselära och optik

Näthinnans uppbyggnad. Tappar 5-6 milj. Stavar milj

Fallbeskrivning Portfolio - kontaktlinser

E-strängen rör sig fyra gånger så långsamt vid samma transversella kraft, accelerationen. c) Hur stor är A-strängens våglängd?

Kursiverade ord är viktiga begrepp som skall förstås, kunna förklaras och dess relevans i detta sammanhang skall motiveras.

Digitalkamera. Fördelar. Nackdelar. Digital fotografering. Kamerateknik Inställningar. Långsam. Vattenkänslig Behöver batteri Lagring av bilder

Tentamen i Optik för F2 (FFY091)

Två olika tårsubstituts påverkan av synkvaliteten

Övning 1 Dispersion och prismaeffekt

Optisk spektroskopi på människor

FYSIKUM STOCKHOLMS UNIVERSITET Tentamensskrivning i Vågrörelselära och optik, 10,5 hp, FK4009 Torsdagen den 21 augusti 2008 kl 9-15

Hittills har vi bara använt sfäriska ytor, dvs delar av en sfär. Plana ytor är specialfall av sfär (oändlig krökningsradie, r= ).

Nystagmus går det att träna bort?

Ovanstående figure beskriver ögonens konvergens vid två olika objektsavstånd (blått fall och grönt fall). Geometrin ger: 2 L

Optik. Inledning. Fig. 1. Hålkameran

Arbetsplatsoptometri för optiker

Tentamen i Optik FFY091

Nej, farfar. Det är en mus, inte en elefant! GRÅ STARR KATARAKT. Hindrar din grå starr dig från att se livets alla små underverk?

Rumsbelysningens betydelse för refraktionen

Effekten av reducerad pupill genom pinholekontaktlinser för emmetropa presbyoper

Föreläsning 3: Radiometri och fotometri

Vad skall fungera för att vi skall se? Ögat Synnerven Bakre synbanan Syncentrum Associativa bansystem. Bakre synbanan

Vågrörelselära och optik

Föreläsning 2 (kap , 2.6 i Optics)

LJ-Teknik Bildskärpa

Datorlaboration Avbildningskvalitet

Emmetropisering och refraktionsutveckling hos barn samt förväntade värden vid 9-11 års ålder.

Kikaren. Synvinkel. Kepler och Galileikikare. Vinkelförstoring. Keplerkikaren. Keplerkikaren FAF260. Lars Rippe, Atomfysik/LTH 1

Hjälpmedel: Typgodkänd räknare, Physics Handbook, Mathematics Handbook.

Vi är beroende av ljuset för att kunna leva. Allt liv på jorden skulle ta slut och jordytan skulle bli öde och tyst om vi inte hade haft ljus.

Tillämpad vågrörelselära FAF260. Svängningar genererar vågor - Om en svängande partikel är kopplad till andra partiklar uppkommer vågor

Prioritera synvård. Handledning för talare

Ljus? Övergripande mål. Ljus är strålar Geometrisk optik. ReflectionLawIncident. Beskrivna av grekiska filosofer fkr

Optikerprogrammet Institutionen för klinisk neurovetenskap

Optikerprogrammet Institutionen för klinisk neurovetenskap

Oftalmologisk primer. Definitioner Reklam Internationellt Hur ser man? Refraktion och brytningsfel Oftalmologisk anamnes

Övning 7 Diffraktion och upplösning

Assistent: Markku Jääskeläinen Laborationen utfördes: 23 februari 2000

Tentamen i Optik FFY091

Anders Giörloff Leg. Optiker

Oftalmologisk primer -- Jan Ygge

Datorlaboration Avbildningskvalitet

Fysik (TFYA14) Fö 5 1. Fö 5

Tentamen i Fotonik , kl

Förklara dessa begrepp: Ackommodera Avbildning, Brytning Brytningslagen Brytningsindex Brytningsvinkel Brännvidd Diffus och regelbunden reflektion

TENTAMEN. Institution: DFM, Fysik Examinator: Pieter Kuiper. Datum: april 2010

ÖGONPÅVERKAN VID NÄRAKTIVITET Yvonne Löf, ortoptist Ögonmott. Växjö

Tentamen i Optik FFY091

Hur ser prematurfödda barn när de blir äldre?

Fallbeskrivning Portfolio

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i. SK1140, Fotografi för medieteknik. SK2380, Teknisk fotografi , 8-13, FA32

Böjning. Tillämpad vågrörelselära. Föreläsningar. Vad är optik? Huygens princip. Böjning vs. interferens FAF260. Lars Rippe, Atomfysik/LTH 1

Tentamen i Optik för F2 (FFY091)

Optik. Läran om ljuset

Finns det skillnad på AK/A-värdet mellan glasögon- och kontaktlinsanvändning?

Transkript:

About the optics of the eye Peter Unsbo Kungliga Tekniska Högskolan Biomedical and x-ray physics Visual Optics

Innehåll Optiska begränsningar i ögat Hur mäter man ögats aberrationer? Hur skriver man vågfrontsrecept? Hur påverkas synen? Aberrationskorrektion? Supersyn?

Synprocessen A Objekt. Avbildning Ögats optik ger en bild av det man tittar på på näthinnan. Perfekt öga A Bild. Sampling Näthinnans receptorer läser av bilden och skickar informationen till hjärnan.. Perception Informationen bearbetas i syncentrum i hjärnan

Ögats optiska begränsningar Defokusering Brytningsfel Aberrationer Diffraktion Spridning Korrigerat öga

Ögats optiska begränsningar Defokusering Aberrationer Monokromatiska Kromatiska Diffraktion Spridning Aberrationer Aberrationer

Ögats optiska begränsningar Defokusering Aberrationer Diffraktion Diffraktion Spridning

Ögats optiska begränsningar Defokusering Aberrationer Diffraktion Spridning Spridning (PSF > ) Cornea 0%, ~/λ Lins 0% Iris 5% Retina 5%

Hur ger man ett mått på ögats aberrationer? I Bildplanet (näthinnan) PSF MTF I Pupillplanet Strålarnas avvikelse Vågfrontsaberrationer

Vågfrontsaberrationer Svårt att mäta inne i ögat! Referens Vågfront Vänd på ljuset! Vågfrontssensor Vågfrontsaberration Relälinser

Hartmann-Shack sensorn Matris med mikrolinser Perfekt vågfront CCD detektor

Hartmann-Shack sensorn Matris med mikrolinser Verklig vågfront CCD detektor

Hartmann-Shack sensorn CCD-detektorns bild Vågfrontskarta (höjd i mikrometer) PSF (6mm pupill)

Hartmann-Schack sensorn

Exempel på vågfrontsaberrationer H L J S

Zernikepolynom Uppsättning standardvågfronter Z m n ( ρ, θ ) = N ( ρ n +...) cos( m sin( m θ θ ) ) Radiellt polynom Zernike- polynom Vinkel- funktion

Zernikepolynom Exempel: Z - (Vertikal koma) Z ( ρ, θ ) = 8(ρ ρ) sin( θ ) =

PSF Bild 0 Z0 Vanlig benämning: Medelvärde Zernikepolynom m = vinkelfrekvens -6-5 - - - - 0 + + + + +5 +6 6 7 7 8 8 5 5 9 9 6 6 0 0 5 7 8 n = radiell ordning 0 5 6

PSF Bild - Z Zernikepolynom Vanlig benämning: Lutning m = vinkelfrekvens -6-5 - - - - 0 + + + + +5 +6 6 7 7 8 8 5 5 9 9 6 6 0 0 5 7 8 n = radiell ordning 0 5 6

PSF Bild Z Vanlig benämning: Lutning Zernikepolynom m = vinkelfrekvens -6-5 - - - - 0 + + + + +5 +6 6 7 7 8 8 5 5 9 9 6 6 0 0 5 7 8 n = radiell ordning 0 5 6

PSF Bild - Z Vanlig benämning: Astigmatism Zernikepolynom m = vinkelfrekvens -6-5 - - - - 0 + + + + +5 +6 6 7 7 8 8 5 5 9 9 6 6 0 0 5 7 8 n = radiell ordning 0 5 6

PSF Bild 0 Z Vanlig benämning: Defokus Zernikepolynom m = vinkelfrekvens -6-5 - - - - 0 + + + + +5 +6 6 7 7 8 8 5 5 9 9 6 6 0 0 5 7 8 n = radiell ordning 0 5 6

PSF Bild Z Vanlig benämning: Astigmatism Zernikepolynom m = vinkelfrekvens -6-5 - - - - 0 + + + + +5 +6 6 7 7 8 8 5 5 9 9 6 6 0 0 5 7 8 n = radiell ordning 0 5 6

PSF Bild - Z Vanlig benämning: Trefoil Zernikepolynom m = vinkelfrekvens -6-5 - - - - 0 + + + + +5 +6 6 7 7 8 8 5 5 9 9 6 6 0 0 5 7 8 n = radiell ordning 0 5 6

PSF Bild - Z Vanlig benämning: Koma Zernikepolynom m = vinkelfrekvens -6-5 - - - - 0 + + + + +5 +6 6 7 7 8 8 5 5 9 9 6 6 0 0 5 7 8 n = radiell ordning 0 5 6

PSF Bild Z Vanlig benämning: Koma Zernikepolynom m = vinkelfrekvens -6-5 - - - - 0 + + + + +5 +6 6 7 7 8 8 5 5 9 9 6 6 0 0 5 7 8 n = radiell ordning 0 5 6

PSF Bild Z Vanlig benämning: Trefoil Zernikepolynom m = vinkelfrekvens -6-5 - - - - 0 + + + + +5 +6 6 7 7 8 8 5 5 9 9 6 6 0 0 5 7 8 n = radiell ordning 0 5 6

PSF Bild - Z Vanlig benämning: Quadrafoil Zernikepolynom m = vinkelfrekvens -6-5 - - - - 0 + + + + +5 +6 6 7 7 8 8 5 5 9 9 6 6 0 0 5 7 8 n = radiell ordning 0 5 6

Zernikepolynom Vanlig benämning: Sekundär r astigmatism PSF Bild - Z m = vinkelfrekvens -6-5 - - - - 0 + + + + +5 +6 6 7 7 8 8 5 5 9 9 6 6 0 0 5 7 8 n = radiell ordning 0 5 6

PSF Bild 0 Z Vanlig benämning: Sfärisk aberration Zernikepolynom m = vinkelfrekvens -6-5 - - - - 0 + + + + +5 +6 6 7 7 8 8 5 5 9 9 6 6 0 0 5 7 8 n = radiell ordning 0 5 6

Zernikepolynom Vanlig benämning: Sekundär r astigmatism PSF Bild Z m = vinkelfrekvens -6-5 - - - - 0 + + + + +5 +6 6 7 7 8 8 5 5 9 9 6 6 0 0 5 7 8 n = radiell ordning 0 5 6

PSF Bild Z Vanlig benämning: Quadrafoil Zernikepolynom m = vinkelfrekvens -6-5 - - - - 0 + + + + +5 +6 6 7 7 8 8 5 5 9 9 6 6 0 0 5 7 8 n = radiell ordning 0 5 6

Zernikekoefficienter = + + + 0 0 0-0.9 + + + 0.99 7.0-0.09 + + + + + 0.050-0.08.096 0.09 0.07 + + + Högre ordningar -0.0-0.057-0.0 + + + + -0.67 0. -0. + + + + -0.09-0.00 0.065

Hur mycket aberrationer brukar man ha? Högre ordnings (HO) RMS = 0 0 0 0.99 7.0-0.09-0.67 + 0. + -0. + -0.9 + 0.050 + -0.08 +.096 + 0.09 + 0.07 + -0.09 + -0.00 + 0.065 + -0.0 + -0.057 + -0.0 +. =. μm m (0.5 μm m vid 6 mm pupill) Normalt HO RMS < 0.5 μm m vid 6 mm pupill

Vågfrontsrecept Mode Z 0 Z Z Z Z Z Z Z Z 0 Z Z Z Analysdiameter Total RMS Högre ordn. RMS :e ordn. RMS :e ordn. RMS Coeff [μm] 0.85.7-0.6-0.007-0.7-0.0709 0.0660-0.00 0.00 0.97 0.07 0.06 5.798 mm.57 μm 0.6 μm 0.60 μm 0.0 μm Benämning Astigm. 5 /5 Defokus Astigm. 0 /90 Vertikal trefoil Vertikal koma Horisontell koma Sned trefoil Quadrafoil Sekundär astigm Sfärisk aberration Sekundär astigm Quadrafoil

Hur påverkas synen? Visus,0,0,0 Diffraktionsgräns Normal syn Näthinnans begränsning Aberrationer 0,5 6 8 Pupill diameter [mm]

Hur påverkas synen? Hög kontrast

Hur påverkas synen? Hög kontrast mm pupil

Hur påverkas synen? Hög kontrast mm pupil

Hur påverkas synen? Hög kontrast 6 mm pupil

Hur påverkas synen? Hög kontrast 7,7 mm pupil

Hur påverkas synen? Mörkerkörning mm pupil

Hur påverkas synen? Mörkerkörning mm pupil

Hur påverkas synen? Mörkerkörning 6 mm pupil

Hur påverkas synen? Mörkerkörning 7,7 mm pupil

Aberrationskorrektion Vi behöver ett recept påp korrektionen Korrektion Recept = vågfront = zernikekoefficienter! Deformerad vågfront + 0.99 0. + 7.0 + + + -0.09-0. -0.9 + + + + + + -0.67 0.050-0.08.096 0.09 0.07

Adaptiv optik (AO) Deformerbar spegel Aberrationsfri bild av näthinnan

The Rochester Adaptive Optics Ophthalmoscope Med vänligt tillstånd av Austin Roorda

Utan adaptiv optik Med adaptiv optik JW right eye deg eccentricity image wavelength = 550 nm April, 997 0 arc min (8.6 µm) Med vänligt tillstånd av Austin Roorda

Adaptiv optik Coming soon.

Sätt att minska ögats aberrationer Vågfront = Recept Laserkirurgi Korrektion Kontaktlinser Intraokulärlinser (Glasögon) Deformerad vågfront

Okorr. öga (-, -0.75, 0, 6 mm pupill, RMS = 0.5 μm)

Sfärisk korrektion, 6 mm pupill

Sfär +cyl korrektion

Sfär +cyl korrektion

Sf+cyl+sf ab korrektion

Sf+cyl+sf ab korrektion

Sf+cyl+sf ab+trefoil korrektion

Sf+cyl+sf ab+tref+koma korrektion

Sf+cyl+sf ab+tref+koma+sek koma korrektion

Fullständig korrektion

MTF Viss bildkvalitet Objekt Kontrast i bild MTF = 0 MTF Kontrast i objekt

MTF Objekt MTF 0. Ingen aberrationskorrektion Bild 0.0 0 0 0 0 0 50 60 Spatialfrekvens [cykler/grad]

MTF Inga aberrationer Korrektion av endast monokromatiska aberrationer MTF 0. Korrektion av endast kromatisk aberration 0.0 Neural tröskel Ingen aberrationskorrektion x. x. 0 0 0 0 0 50 60 Spatialfrekvens [cykler/grad]

Begränsande faktorer för supersyn Tappavståndet i fovea Kromatisk aberration Spridning Dynamiska förändringar i ögat Ackommodation Förändringar i linsen 0 cykl/grad