Efficienza quantica fotometrica dell occhio

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1 Efficienza quantica fotometrica dell occhio Alessandro Farini CNR-Istituto Nazionale di Ottica Applicata

2 Efficienza quantica fotometrica L efficienza quantica fotometrica è il rapporto tra i fotoni incidenti sulla cornea e quelli che producono un segnale neuronale

3 Perdita di efficienza Tra le cause di perdita di efficienza possiamo considerare: La parte di fotoni che viene assorbita prima di arrivare sulla retina La frazione di fotoni che arrivano sulla retina ma non sono catturati dai fotorecettori La frazione di fotoni che non sono assorbiti dai fotopigmenti o non isomerizzano le molecole dei fotopigmenti

4 Riflessione sulla cornea La percentuale di fotoni riflessi può essere ricavata dalla formula di Fresnel: ( R = n 2 " n ) 2 1 ( n 2 + n ) 2 1 n cornea =1.376!

5 Trasmittanza dell occhio Metti qui immagine figura 4 da pagina di charman

6 Trasmittanza della cornea Packer fig.2.4 a La cornea nel visibile è quasi trasparente (assorbe meno del 10% a 800 nm e meno del 20% a 400 nm). Sotto i 300 nm assorbe il 99%

7 La pupilla Tra cornea e cristallino si trova la pupilla, che non ha particolari caratteristiche di trasmittanza (essendo un foro)

8 Il cristallino e altri mezzi Boettner and Wolter, 1962

9 Trasmittanza del cristallino figure from Wyszecki and Stiles, 1982

10 Trasmittanza e Densità Ottica Conoscendo la trasmittanza di una lente per un certo spessore, è possibile ottenere la trasmittanza per ogni spessore A tale scopo conviene utilizzare il concetto di Densità Ottica D che varia proporzionalmente allo spessore D=log(1/T)

11 Un esempio T%=25 % T= 0.25 Spessore d= 2mm D=log(1/T)=0.60 Nuovo spessore d =3mm D =(d /d). D=0.9 T =1/10 D =0,125 T %=12,5%

12 Ingiallimento del cristallino The absorbance of blue light in the crystalline lens is commonly referred to as yellowing of the human lens. This yellowing of the lens increases dramatically as it ages. The lens optical density toward the blue wavelengths increases by about 0.1 to 0.15 log units per decade, provided that we assume that components other than the lens change little as they age. Accelerations in this rate have been found for eyes over age 60 (106,107), and it is proposed that this increase is due to the prevalence of cataract in that age group. A.Roorda Human visual system - image formation

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14 Sviluppo del cristallino Nei primi mesi di vita il cristallino mostra una piccola trasmittanza nell UV

15 Il pigmento maculare relative absorbance macular pigment P435 P410 Picco di assorbimento a 458 nm wavelength (nm) maximum absorptance macular pigment P435 P retinal eccentricity (microns) from Snodderly, IOVS, 1984

16 Scopo del pigmento maculare Il pigmento maculare ha uno scopo Protettivo (in particolare dalla degenerazione maculare) Miglioramento di contrasto (stile lenti gialle ) Diminuzione dell aberrazione cromatica

17 Trasmittanza complessiva dell occhio

18 Campionamento retinico

19 Distribuzione dei coni Al centro della fovea vi sono circa coni/mm 2. A <0.2 di eccentricità coni/mm 2 A 1 di eccentricità coni/mm 2 Al bordo della retina coni/mm 2 Il 15% della retina è spazio morto tra i coni

20 Ricavare la distanza tra i centri dei coni

21 Sampling by Foveal Cones Projected Image Sampled Image 20/20 letter 5 arc minutes

22 Sampling by Foveal Cones Projected Image Sampled Image 20/5 letter 5 arc minutes

23 Nyquist Sampling Theorem

24 1 Photoreceptor Sampling >> Spatial Frequency I 0 1 I 0 nearly 100% transmitted

25 1 Photoreceptor Sampling = 2 x Spatial Frequency I 0 1 I 0 nearly 100% transmitted

26 campionamento Fig 2.29 di packer

27 1 Photoreceptor Sampling = Spatial Frequency I 0 1 I 0 nothing transmitted

28 Nyquist theorem: The maximum spatial frequency that can be detected is equal to ½ of the sampling frequency. foveal cone spacing ~ 120 samples/deg maximum spatial frequency: 60 cycles/deg (20/10 or 6/3 acuity)

29 Primate Central Fovea (0.5 deg)

30 Nyquist Limit Sampling Frequency

31 Nyquist Limit Sampling Frequency

32 Nyquist Limit Sampling Frequency

33 Nyquist Limit Sampling Frequency

34 Nyquist Limit Sampling Frequency

35 Nyquist Limit Sampling Frequency

36 Nyquist Limit Sampling Frequency

37 Nyquist Limit Sampling Frequency

38 Nyquist Limit Sampling Frequency

39 Nyquist Limit Sampling Frequency

40 Nyquist Limit Sampling Frequency

41 Mostra effetto Moirè lavagna luminosa

42 1 deg Appearance of 110 c/deg RS Interference Fringes DW

43 Nyquist Limit Sampling Frequency

44 Nyquist Limit Sampling Frequency

45 Nyquist Limit Sampling Frequency

46 Frequency cut-off for 8 mm pupil is 250 c/deg! Slide sequence courtesy of Yasuki Yamauchi, Jason Porter and David Williams Nyquist Limit Sampling Frequency