Rifrazione ed Aberrometria Castrovillari 01 02102010 1 Definizioni
Rifrazione ed Aberrometria Castrovillari 01 - 02/10/2010 1
Definizioni Rifrazione (da refractus = spezzato): è la deviazione della luce quando passa da un mezzo ad un altro con cambio della sua velocità di propagazione Aberrazione (da aberratio = allontanare) fenomeno per cui un sistema ottico dà immagini che non sono geometricamente simili agli oggetti (sistema non ortoscopico) o non sono nitide (sistema non stigmatico) o variano al variare del colore della luce (sistema non acromatico). Fenomeno scoperto nel 1727 da J. Bradley astronomo, 1693 -1762 Ortoscopico comp. di orto- e -scopia Stigmatico stigma (-ătis)= punto Acromatico comp. di a- priv. e cromatico Castrovillari 01 - 02/10/2010 2
Willebrord van Roijen Snell (1580 -1662) - Cartesio (1596 -1650) 1° il raggio incidente, il raggio riflesso, il raggio rifratto e la normale al punto di incidenza giacciono in un medesimo piano; 2° il raggio riflesso è simmetrico al raggio incidente relativamente alla normale al punto di incidenza; 3° gli angoli di incidenza ϴ 1 e di rifrazione ϴ 2 sono legati tra loro dalla relazione: La legge di Snell fornisce la relazione tra gli angoli θ 1 e θ 2: Principio di Fermat, o "principio di minor tempo", Castrovillari 01 - 02/10/2010 3
L’ottica : quale futuro L’ottica sostituirà l’elettronica come il fotone sostituirà l’elettrone (Alberto Mucci : Le nuove tecnologie fotoniche) L’elettronica oggi permette il processamento di segnali con una velocità intorno ai 40 Gb/s Da 40 Gb/s In un secondo possono essere elaborati 40 miliardi di bit A migliaia Gb/s Con i sistemi ottici i flussi di elaborazione raggiungeranno una capacità di migliaia di Gb/s. Castrovillari 01 - 02/10/2010 4
Dalla correzione rifrattiva alla correzione aberropica : alta qualità della visione Si è calcolato in via teorica che la fovea ha una capacità visiva di 18 -40/10 Castrovillari 01 - 02/10/2010 5
OWa = Ocular Wavefront aberration CWa = Corneal Wavefront aberration + CWa = ± 80% IWa = Intern IWa = ± 20% Wavefront aberration = OWa= Ocular Wavefront aberration CWa = 80% + IWa= 20% OWa = 100% = Castrovillari 01 - 02/10/2010 OWa = 100% 6
Gli ordini delle aberrazioni LO 2° Defocus a scodella e a sella (Miopia+Iperm. +Astig. ) HO 0° Ideale 3° Coma-like B A S S O O R D I N E A L T O 1° Tilt O R D I N E Castrovillari 01 - 02/10/2010 4° Spherical: Spherical Quadrifoglio, Coma triangolare ecc 7
Le Aberrazioni ed i Miraggio inferiore Miraggio superiore Fata Morgana Castrovillari 01 - 02/10/2010
Polinomi di Zernike Descrivono le aberrazioni del fronte d’onda Frits Zernike 1888 -1966 Nobel Fisica 1953 ( Micr. a contr. di fase) 1 2 3 4 5 Castrovillari 01 - 02/10/2010 9
Polinomi di Zernike 1 2 3 4 5 6 Castrovillari 01 - 02/10/2010 10
Indici di Zernike Z f n f : frequenza angolare = n : ordine radiale = Castrovillari 01 - 02/10/2010 -6 ≤ f ≤ +6 0 ≤ n ≤ +6 11
Risultato visivo: aberrazioni alto ordine HO a Fisica Aberrazione 3° Ordine Aberrazione 4° Ordine 23% 77% H O Castrovillari 01 - 02/10/2010 12
Aberropia= aberrazioni alto ordine Agarwal A. , Prakash G. , Jacob S. , et al. Can uncompensated higher order aberration profile, or aberropia be responible for subnormal best corrected vision and pseudo-ambliopya. Med Hypotheses. 2009 May; 72(5): 574 -7 Agarwal Aberropia Congenita: (Ambliopia) Aberropia Evolutiva: (Cheratocono) 20 % HO 80 % LO Aberropia Acquisita o iatrogena: (Post-chirurgica) Castrovillari 01 - 02/10/2010 13
Il Fronte d’onda A A Spazio Oggetto B Spazio Immagine Due metodi per rilevare il ray tracing: (A) Nello spazio oggetto, in cui i raggi sono tracciati verso l’occhio e le aberrazioni del fronte d’onda sono misurati come differenza rispetto ad un fronte sferico ideale alla entrance pupil. (B) Nello spazio immagine, in cui i raggi sono tracciati verso l’esterno dell’occhio e le aberrazioni del fronte d’onda sono misurate come differenza da un piano alla exit pupil. Castrovillari 01 - 02/10/2010 14
Sensori aberrometrici Sensore di Hartmann-Shack • ( raggio laser monocromatico He-Ne a 632. 8 nm + camera CCD) Sensori Proprietari Differential Skiascopy Ray Tracing Tschernig Aberrometry Olografia Castrovillari 01 - 02/10/2010 15
Disco di Scheiner (1619) Scheiner, C. (1619). Oculus, sive fundamentum opticum. Innspruk. In caso di ametropie si avranno due punti immagine sulla retina Castrovillari 01 - 02/10/2010
Scheiner-Smirnov (1961) Smirnov, M. S. (1961). Measurement of the wave aberration of the human eye. Biofizika, 6, 687 -703 Smirnov misura l’angolo per cui dai due fori si forma un’unica immagine retinica Castrovillari 01 - 02/10/2010 17
Scheiner-Hartmann (1900) Hartmann, J. (1900). Bemerkungen uber den Bau und die Justirung von Spektrographen. Z. Instrumentenkd. , 20, 47. Più fori nel disco di Scheiner Castrovillari 01 - 02/10/2010 18
Scheiner-Hartmann-Shack-Platt (1971) Shack, R. V. , & Platt, B. C. (1971). Production and use of a lenticular Hartmann screen. Journal of the Optical Society of America, 61, 656. Matrice di microlenti al posto del disco forato di Scheiner con un Wavefront -sensor Castrovillari 01 - 02/10/2010 19
Sensore di Hartmann-Shack Hartmann, J. (1900). Bemerkungen uber den Bau und die Justirung von Spektrographen. Z. Instrumentenkd. , 20, 47. Castrovillari 01 - 02/10/2010 20
Sensori Proprietari Castrovillari 01 - 02/10/2010 21
Sensori Proprietari OPD Nidek Schiascopia spaziale dinamica Disco di Placido 23 anelli per topo su 6800 punti con 8 fotosensori infrarossi ruotanti per l’aberrometria Differential Skiascopy OPD I Trace Raggio laser 0. 3 mm 785 nm infrarosso 256 passaggi in area pupillare in sequenza di 128 x 2. Ray Tracing Rilevato errore con ≠ 0. 1 D o 5° tra le due serie Allegretto Tscherning Raggio Nd: Yag a 532 nm Tschernig Aberrometry ZView Ophothonix Olografia Castrovillari 01 - 02/10/2010 Reticolo Olografico Digitale Binoculare Olografia Dennis 22 Gabor P. N Fisica 1971
Aumento delle aberrazioni delle lenti con l’aumento della correzione diottrica Castrovillari 01 - 02/10/2010 23
Il futuro : le lenti fotoniche ? In ottica un cristallo fotonico è una nanostrura dove l'indice di rifrazione ha una modulazione periodica su scale comparabili alla lunghezza d'onda della luce. In particolare i cristalli fotonici possono presentare una banda proibita per la luce analoga a quella dei semiconduttori e dei metalli. Le ali delle farfalle Morpho devono il loro blu ad una microstruttura ad alveare analoga ai cristalli fotonici. Opale australiano Castrovillari 01 - 02/10/2010 24
Ottimizzazione delle lenti Lenti i. Zon con strato intermedio polimerico “ i Zonik” che passa dallo stato liquido al solido con Raggi UV definendo “ isole ad alta definizione” per contrastare le aberranze Castrovillari 01 - 02/10/2010 HO rilevate dall’aberromero Zview 25
Le lenti antiaberranti i. Zon Castrovillari 01 - 02/10/2010 26
Il futuro : le lenti adattive LBT assemblato con ottiche adattive in Arizona (25% è Italiano) 3 v. più def. di Hubble a 550 Km in orbita LBT Large Binocular Microscope ad Arcetri in fase di allestimento con i 672 magneti Gemini North senza e con ottica adattiva Mosaico dei con Oct adattivo e ricostruzione computerizzata dei coni : Long (rossi ) Medium (verdi) e Short (blue) Castrovillari 01 - 02/10/2010
Parco Nazionale del Pollino Castrovillari 01 - 02/10/2010 28
Grazie per l’attenzione Castrovillari 01 - 02/10/2010 29
- Slides: 29