Efficienza quantica fotometrica dell occhio Alessandro Farini CNR-Istituto Nazionale di Ottica Applicata
Efficienza quantica fotometrica L efficienza quantica fotometrica è il rapporto tra i fotoni incidenti sulla cornea e quelli che producono un segnale neuronale
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
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!
Trasmittanza dell occhio Metti qui immagine figura 4 da pagina 24.10 di charman
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%
La pupilla Tra cornea e cristallino si trova la pupilla, che non ha particolari caratteristiche di trasmittanza (essendo un foro)
Il cristallino e altri mezzi Boettner and Wolter, 1962
Trasmittanza del cristallino figure from Wyszecki and Stiles, 1982
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)
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%
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
Sviluppo del cristallino Nei primi mesi di vita il cristallino mostra una piccola trasmittanza nell UV
Il pigmento maculare relative absorbance 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 macular pigment P435 P410 Picco di assorbimento a 458 nm 0 400 450 500 550 600 wavelength (nm) maximum absorptance 0.3 0.2 0.1 macular pigment P435 P410 0-1000 -500 0 500 1000 retinal eccentricity (microns) from Snodderly, IOVS, 1984
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
Trasmittanza complessiva dell occhio
Campionamento retinico
Distribuzione dei coni Al centro della fovea vi sono circa 200.000 coni/mm 2. A <0.2 di eccentricità 100.000 coni/mm 2 A 1 di eccentricità 20.000 coni/mm 2 Al bordo della retina 5.000 coni/mm 2 Il 15% della retina è spazio morto tra i coni
Ricavare la distanza tra i centri dei coni
Sampling by Foveal Cones Projected Image Sampled Image 20/20 letter 5 arc minutes
Sampling by Foveal Cones Projected Image Sampled Image 20/5 letter 5 arc minutes
Nyquist Sampling Theorem
1 Photoreceptor Sampling >> Spatial Frequency I 0 1 I 0 nearly 100% transmitted
1 Photoreceptor Sampling = 2 x Spatial Frequency I 0 1 I 0 nearly 100% transmitted
campionamento Fig 2.29 di packer
1 Photoreceptor Sampling = Spatial Frequency I 0 1 I 0 nothing transmitted
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)
Primate Central Fovea (0.5 deg)
Nyquist Limit Sampling Frequency 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Nyquist Limit Sampling Frequency 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Nyquist Limit Sampling Frequency 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Nyquist Limit Sampling Frequency 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Nyquist Limit Sampling Frequency 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Nyquist Limit Sampling Frequency 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Nyquist Limit Sampling Frequency 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Nyquist Limit Sampling Frequency 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Nyquist Limit Sampling Frequency 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Nyquist Limit Sampling Frequency 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Nyquist Limit Sampling Frequency 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Mostra effetto Moirè lavagna luminosa
1 deg Appearance of 110 c/deg RS Interference Fringes DW
Nyquist Limit Sampling Frequency 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Nyquist Limit Sampling Frequency 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Nyquist Limit Sampling Frequency 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
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 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160