Frequency-based Weighting

El «rendimiento visual» es un término amplio que puede definirse por la idoneidad con la que puede realizarse una tarea visual de interés por una persona concreta o por un grupo de personas. El conocimiento de la aberración ondulatoria de un ojo es el único prerrequisito para evaluar el rendimiento óptico del paciente. Las mediciones adecuadas derivadas de la aberración ondulatoria deberían permitir que el clínico escogiera la mejor estrategia para mejorar la visión de cada paciente. Por ejemplo, se podría utilizar para determinar si una corrección personalizada del frente de onda sería más beneficiosa que una convencional en un paciente concreto, o para relacionar algunas alteraciones visuales, como el deslumbramiento o los halos, con una causa óptica.

En la actualidad, el método más frecuente para describir el error del frente de onda del ojo es la expansión normalizada de Zernike. Varios autores han investigado las complejas interacciones de las aberraciones ondulatorias cuando existen niveles bajos de error óptico y el modo en el que estas interacciones influyen en el rendimiento visual. Cuando existen niveles bajos de aberraciones en todo el ojo (menos de 0,25 D equivalentes), el error RMS del frente de onda no puede justificar una variación de dos líneas observadas, en el rendimiento visual. El impacto visual de los niveles bajos de aberración se ha evaluado mediante la observación del modo en el que una cantidad fija de error RMS aplicada a modos individuales de Zernike (órdenes radiales segundo a cuarto) influía en la agudeza visual de una persona para los optotipos de letras. Estos experimentos han revelado que 0,25 mm de aberración en una pupila de 6 mm reducen la agudeza visual en una cuantía que depende de qué modo de Zernike contuviese el error del frente de onda. Los modos cercanos al centro orden radial tenían un mayor impacto en el rendimiento visual (más letras) que los situados cerca del borde de la pirámide.

41 ¿Cómo medir las aberraciones?

Las aberraciones pueden ser evaluadas en dos niveles. Primero, directamente analizándolas de acuerdo a cierta referencia, o segundo, analizando su impacto en el plano saliente. En el primer caso hablamos acerca de la calidad óptica del sistema, porque analizamos el sistema en sí mismo. En el segundo caso se analizara en el plano de la imagen

Calidad óptica

Para medir la calidad óptica del sistema, se requiere una referencia. La referencia debe corresponder a la situación ideal. Si el sistema hace su trabajo de manera ideal, debe producir una imagen que es idéntica al objeto en forma (no necesariamente con el mismo tamaño y orientación). Dado que nosotros estamos interesados en lo que observamos en la salida, la referencia debe estar vinculada a la imagen. Así la referencia es el frente de onda que produce la imagen ideal. La pregunta es: cuál imagen del objeto debemos considerar, dado que el objeto y la imagen son grupos de puntos, generalmente escogemos un punto único corno un objeto de referencia y en un punto axial particular situado en el infinito. De esta manera, la referencia es el frente de onda esférico centrado en la imagen puntual correspondiente a un objeto puntual axial ubicado en el infinito.

Varias estadísticas se utilizan para evaluar la calidad de los sistemas ópticos. La estadística más comúnmente utilizada es el error de la Raíz Cuadrada del Promedio (RMS del inglés Root Mean Square). Sin embargo, el criterio de Rayleigh para definir un sistema óptico perfecto utiliza otra medida basada en el peor caso de error. De hecho, Rayleigh sugiere que si la luz que alcanza la imagen puntual nunca esta mas de n/2 radianes fuera de fase, la imagen se diferenciara en forma insignificante de la formada por un sistema perfecto.

42 En otras palabras, las imágenes perfectas limitadas por la difracción se forman por un sistema óptico cuando todos los rayos de luz entrando al sistema convergen en el plano focal con un error de trayecto óptico de un cuarto de la longitud de onda de la luz o menos. Este criterio se basa en el error Pico a Valle que es un valor estadístico de peor caso de error. Este error de frente de onda es una medida de la distancia entre el punto más alto y el punto más bajo en el frente de onda deformado en relación con el frente de onda de referencia. Ya que este solo compara dos puntos en la superficie, es posible para dos frentes de onda muy diferentes tener el mismo error pico a valle. Este error tiene la ventaja de que es muy fácilmente estimado visualmente a partir del perfil de frente de onda. Tiene la desventaja de que una pequeña depresión o una cresta estrecha en el frente de onda pueden causar que el error pico a valle sea muy grande, aunque la óptica pueda desempeñarse muy bien.

En contraste con el error pico a valle, la Raíz Cuadrada del Promedio (RMS) es un área sopesada estadísticamente. El RMS es calculado como la desviación estándar de la altura (profundidad) del frente de onda en relación a la referencia, para todos los puntos en el frente de onda. Debido a su naturaleza estadística, el error de frente de onda RMS es una medida muy útil de la calidad óptica. Debido a que la base normalizada de Zernike es una base ortonormal, el error de frente de onda RMS es la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de todos los coeficientes de los términos de Zernike. (Hamman.H, 2003)

43 Sistema de medición en el plano pupilar

Medición del mapa del frente de onda

Un sistema óptico perfecto tiene un mapa de aberración del frente de onda plano. El sistema de medición de la calidad del frente de onda tiene como finalidad describir en qué grado es plano un frente de onda. Un mapa de aberración es plano si su valor es constante, o si las cantidades derivadas, como la pendiente o la curvatura, son cero a través de toda la pupila. Thibos y Cols han propuesto utilizar un sistema de medición escalar basado en estos tres elementos: el mapa de aberración del frente de onda, el mapa de pendiente y el mapa de curvatura. Además de estos sistemas de medición definidos en toda el área pupilar, se pueden definir otros sistemas de medición de la calidad del frente de onda basados en elementos de una fracción pupilar. La fracción pupilar se define como la porción del área pupilar para la que la calidad óptica del ojo es aceptable. Los criterios para decidir si el frente de onda que pasa a través de una subabertura es adecuado podrían basarse en la función de aberración del frente de onda. Cuanto mayor sea la fracción pupilar, más cantidad de la luz que penetra en el ojo contribuirá a crear una imagen retiniana de buena calidad.

44 Sistema de medición en el punto de la imagen

Un sistema óptico perfecto puede trasformar un objeto puntual en una imagen retiniana compacta y de alto contraste. La imagen de dicho objeto puntual se denomina función de dispersión puntual.

Función de dispersión puntual (FDF): La función que describe de qué modo un sistema de formación de imagen altera un punto del objeto y lo transfiere de éste al plano de la imagen puede denominarse función de dispersión. La función de dispersión puntual ocular es la distribución de intensidad luminosa de la imagen retiniana de un objeto puntual. Es un parámetro fundamental en la evaluación de cualquier sistema óptico de formación de imágenes, y proporciona una medida directa de la calidad de la imagen retiniana. (Hamman.H, 2003)

Función de transferencia óptica, función de transferencia de modulación y función de transferencia de fase (FTO, FTM, FTF)

La función de transferencia óptica describe de qué forma la frecuencia individual que constituye los objetos se transforma por el ojo en los correspondientes componentes armónicos de la imagen. La función de

transferencia de modulación es una medición cuantitativa de la calidad de la

imagen que es muy superior a cualquier criterio de resolución clásico, porque describe la capacidad del ojo para transferir el contraste del objeto a la imagen. La FTM describe el contraste para cada frecuencia espacial, normalizado generalmente al rango de cero a uno, en el que el cero representa el gris (ausencia de contraste), y el uno el contraste perfecto entre blanco y negro. La

función de transferencia de fase muestra el desplazamiento de fase de la

imagen respecto al objeto en función de la frecuencia espacial. Cuando no existen aberraciones ópticas, la localización del objeto y de la imagen es idéntica o está desplazada la misma cantidad (sin desplazamiento de fase), lo que origina un desplazamiento neto de la posición de la imagen, sin degradación de su calidad. (Damien, 2008)

45 Los Mecanismos de los Instrumentos de Análisis de Frente de Onda

El análisis de frente de onda o aberrometría es un método diagnóstico que permite construir un mapa del perfil de aberraciones del ojo, yendo más allá de las aberraciones de bajo orden, que se miden con una refracción estándar. La diferencia entre la refracción clásica y el análisis de frente de onda es análoga a la diferencia entre queratometría y topografía corneal. Actualmente el entendimiento del frente de onda es tan rudimentario que es difícil fijarlo en una presentación particular de los datos. (Ambrósio, Netto, & Wilson, 2003)

Varios tipos de sistemas de análisis de frente de onda están actualmente bajo investigación. Es importante notar que el análisis de frente de onda es una tecnología evolutiva. Así, todos los sistemas de análisis de frente de onda están sufriendo modificaciones y perfeccionamientos. Se muestra una clasificación de los sistemas de análisis de frente de onda que están actualmente disponible:

Tipos de Análisis de Frente de Onda:

ABERROMETRÍA DE FRENTE DE ONDA SALIENTE

• Sensor de Hartmann-Shack

ABERROMETRÍA DE FRENTE DE ONDA ENTRANTE Aberrometría de imagen retiniana

• Aberrómetro de Tscherning

• Trazado de rayos retinianos Tracey

Aberrometría de doble paso

• Esquiascopía de hendidura

Aberrometría entrante ajustable subjetivamente

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