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A qualidade óptica do olhoAberrações Cromáticas

Bruno Lopes - 52907Carlos Quental - 54212

Pedro Brito Cruz - 54196Ricardo Maximiano - 54209

Objectivos

• Explicar a constituição e funcionamento do olho humano - dados mais importantes para a compreensão das aberrações cromáticas

• Explicar o que são aberrações cromáticas e mostrar os diversos tipos.

Anatomia e Fisiologia do Olho Humano

A luz entra pela córnea

Refracção dos raios incidentes na córnea

A luz atravessa o humor aquoso

A luz entra pela pupila

Os raios luminosos atravessam o cristalino

A luz atravessa o humor vítreo até chegar ao orgão de transdução da luz em impulsos eléctricos

Os impulsos eléctricos serãointerpretados pelo cérebro (no córtex visual)


Falando em Refracção...

A luz é refractada de acordo com diferentes

índices ao atravessar as diferentes estruturas ópticas do olho


O que é a fóvea?

No centro da retina é visívelé visível uma pequena porção

com uma grande acuidade visuale que assim permite imagens de

grande resolução.

Mas porquê?

No órgão de transdução da luz em impulsos eléctricos...


A retina é constituída por uma porção pigmentar (externa) e outra sensorial (interna);

A luz proveniente do exterior do olho atravessa primeiro algumas camadas de células

(os vários tipos de fotorreceptores reagem quimicamente com os fotões da luz, pois possuem pigmentos

fotossensíveis que absorvem radiações electromagnéticas numa dada gama de comprimentos de onda,

ocorrendo a transdução da energia luminosa em energia química para originar um potencial que é conduzido através das

outras camadas da retina até ao córtex visual),até atingir a camada pigmentar (as células da camada pigmentar

possuem melanina e por isso absorvem a restante luzque não reage com os fotorrecptores, impedindo que esta seja

reflectida dentro do olho, como acontece com as pessoas

albinas).




Fotorreceptores...

Existem dois tipos de células fotorreceptores, os cones e os bastonetes (rods), que são aliás bastante distintos em termos da

sua forma, como se vê pela imagem representativa da retina. Alem disso existe na retina uma proporção de

bastonetes e cones de 16:1 estando distribuídos de forma desigual na

retina.



Fotorreceptores...

Os bastonetes são responsáveis pela visão não cromática e em condições de baixa luminosidade, sendo

responsáveis pela percepção das dimensões, forma e brilho das imagens visuais, embora produzindo uma imagem desfocada, pouco precisa e, como referido,

acromática.



Fotorreceptores...

Os cones estão relacionados com a visão sob condições de boa luminosidade e a cores. Existem três tipos de

cones, relacionados com o tipo de pigmento que possuem, e portanto com a gama de comprimentos de onda de luz que absorvem, existem os cones L, M e S (long, middle e short wavelength) que absorvem nas gamas do vermelho, verde e azul respectivamente

(cores primárias).



Fotorreceptores...

Outro aspecto importante é o facto de a transmissão de informação dos fotorreceptores não é feita, como

tradicionalmente nas sinapses do sistema nervoso, por potenciais de acção, que obedecem à lei do tudo-ou-

nada, mas através de potenciais de hiperpolarização em que a resposta é gradativa em função da intensidade

luminosa.



Fotorreceptores...

Assim já podemos explicar a grande acuidade visual na fóvea...

Esta deve-se ao facto de nesta região haver uma grande concentração de cones e ausência de bastonetes e há uma relação de igualdade entre

cones e células ganglionares, ou seja, cada cone liga-se directamente (através de uma célula bipolar) a

uma célula ganglionar, o que produz uma imagem de grande resolução nesta zona (acuidade visual

elevada).



Fotorreceptores...

Para finalizar analisemos o gráfico seguinte que traduz a absorvância de cada tipo de

cone em função do comprimento de onda da luz. É de notar que os cones L e M tem uma

grande região de sobreposição.

Aberrações Cromáticas

Aberração cromática longitudinal

O olho tem diferentes índices de refracção para diferentes

comprimentos de onda de luz. Tal como um prisma, o olho desvia

mais a luz azul do que a luz vermelha, o que faz com que o

foco da luz azul fique mais próximo da frente do olho do que a luz

vermelha, ou seja, o olho é mais poderoso (em termos de

capacidade de foco), logo mais míope para imagens azuis e

menos poderoso para imagens vermelhas. Assim sendo, temos

uma aberração cromática a ocorrer ao longo de um eixo que vai da

frente para trás da lente do olho (LCA – Longitudinal Chromatic

Aberration).



A aberração cromática longitudinal do olho é medida em dioptrias, isto

porque o olho é um sistema de lentes, requerendo assim uma

medição em termos do poder das lentes. Como podemos verificar no

gráfico ao lado, a aberração cromática é maior nos limites do

espectro visível.



O sistema óptico do olho consiste em dois elementos refractivos: a córnea e o cristalino. A aberração cromática longitudinal do olho é a soma das aberrações cromáticas longitudinais

destes dois elementos, estando a córnea responsável por 75 % do olho e o cristalino por 25 %. Com a idade, há alteração do cristalino, principalmente a partir dos 50, que leva a uma

considerável diminuição de aberração cromática longitudinal.



É também possível a redução do efeito deste tipo de aberração recorrendo ao uso de óculos de diferente dispersão. Recorrendo a

lentes fortes positivas, usando um vidro de pouca dispersão emparelhado com um vidro fraco de grande dispersão, pode-se corrigir a aberração cromática para duas cores, por exemplo, o

vermelho e azul ilustrado na imagem abaixo.


Aberração cromática lateral

O tamanho de uma imagem depende do tamanho do objecto e da distância focal das lentes para a produção de imagem. Com a

aberração cromática longitudinal no olho, a distância focal do olho é efectivamente alterado em função do comprimento de onda, isto é,

para cada comprimento de onda, é produzida uma imagem de diferente tamanho.

As imagens criadas por luz azul, que têm uma distância focal relativamente curta para o olho, vão ser pequenas, enquanto que as

imagens induzidas pela luz vermelha, com uma distância focal relativamente grande, vão ser grandes.

Consequentemente, quando olhamos para um objecto extenso, onde os raios não estão exclusivamente focados no eixo óptico, vai haver uma diferença de posição dos pontos do objecto formado pela luz

vermelha e azul. A imagem formada pela luz vermelha vai estar mais afastada do eixo óptico do que a imagem formada pela luz azul.



No entanto há que referir que, como é visível no

gráfico, os comprimentos de onda que provocam uma

maior aberração cromática, são aqueles que tem uma

luminosidade relativa menor, o que atenua as aberrações

cromáticas.



Existem assim mecanismos inerentes ao aparelho ocular que atenuam a aberração cromática, são principalmente 3 as razões pelas quais não a

sentimos:O cristalino não transmite todas as cores da mesma forma, absorve

mais os comprimentos de onda da cor azulExiste um pigmento em redor da mácula que absorve a cor azul

Na mácula só existem cones tipo M e S (verde e vermelho) pelo que ainda acentua mais os efeitos das alíneas anteriores. Na retina

periférica embora hajam os três tipos de cones os campos receptores são tão grandes (convergência dos fotorreceptores) que não afectam o

tamanho da imagem que vemos, sendo assim o factor limitante.

Existe ainda outro factor que influencia as aberrações cromáticas que é a abertura da pupila.


Aberrações cromáticas relacionadas com deficiência visual

Uma deficiência visual relacionada com a cor resulta do mau funcionamento dos cones ou a falta de pigmentos de um

determinado cone ou vários, ou ainda relacionada com possíveis patologias do nervo óptico.

Existem essencialmente três tipos de anomalias visuais relacionadas com o mau funcionamento dos cones: a dicromacia, a tricromacia

anómala e a acromatopsia.



Um dicromato tem apenas dois tipos de cones. Habitualmente, tem ausência do tipo vermelho ou verde (imagem em baixo). Podemos ainda dividir a

dicromacia em três tipos diferentes:Protanopia

Deuteranopia Tritanopia



Protanopia – há ausência de cones sensíveis à luz vermelha. Um protanope tem percepção do azul, ou seja, comprimentos de onda curtos, mas, à medida que

este aumenta, vai havendo diminuição de percepção e, para comprimentos de onda maiores, normalmente o vermelho, este é

visto como amarelo.

(Em cima representa o normale em baixo representa o que um

protanope vê no normal)

Deuteranopia – muito similar à protanopia, no entanto, neste

caso, a ausência verifica-se para cones sensíveis à luz verde.


deuteranope vê no normal)



Tritanopia – é um tipo de desordem mais raro que resulta da ausência de cones sensíveis à luz azul. Para comprimentos de onda

pequenos, observa-se verde e consegue normalmente a detecção

de vermelho para comprimentos de onda maiores.


tritanope vê no normal)





Tricromacia Anómala

Num caso de tricromacia anómala, uma pessoa é capaz de ter percepção dos três tipos

de cor, já que não existe nenhuma incapacidade completa

dos três tipos de cone, no entanto, há uma estimulação

destes em diferentes proporções que leva a uma incapacidade de

descriminação entre cores similares

Acromatopsia

Acromatopsia (completa ou incompleta) é uma doença

hereditária que resulta de uma ausência completa dos cones ou

de uma deficiência muito acentuada dos que existem. Uma pessoa que sofra desta, tem uma percepção do mundo em tons de cinzento, preto e branco, tendo uma menor acuidade visual e

uma hipersensibilidade à luz. Na acromatopsia incompleta, a visão sofre de falta de cor e detalhe.



Geralmente, uma anomalia visual resulta de condições hereditárias, no entanto, pode surgir devido a doenças, degradação da retina ou do nervo óptico, ou ainda pelo

consumo de toxinas e determinadas drogas.


Diagnóstico

Existem vários tipos de testes para avaliar a visão cromática em particular, para identificar possíveis protanopias ou deutranopias

(os mais comuns) existem três tipos de testes:Teste de cores pseuso-isocromáticos (Dvorine, Ishiara, Stilling,

Neitz);Teste de arranjos de cores (numa determinada ordem) (Farnsworth-

Munsell 100, Farnsworth Panel D15);Testes de lanterna (“lantern detection tests”) (Edridge-Green, Holmes-

Wright).


Diagnóstico

Testes de cores de Ishiara:Nestes testes a pessoa tem de identificar um

número representado no “prato” de cores sendo possível avaliar pela sua resposta a existência ou não

de anomalias cromáticas.

A imagem da esquerda é um exemplo de um prato colorido do teste de Ishihara. A imagem da direita demonstra como uma pessoa com

um anomalia visual tem percepção desse prato.


Diagnóstico

Pessoas que não sofram de nenhuma anomalia visual são capazes de reconhecer os números 5 e 29, enquanto que

as que sofrem, podem reconhecer o número 2 e 70, respectivamente

Testes de cores de Ishiara:


Diagnóstico

Testes de arranjos de cores:

O “Farnsworth-Munsell 100-Hue test” consiste em 84 placas de cores em que o paciente tem de organizar de forma decrescente de intensidade e depois

cada placa tem uma numeração que depois é utilizada para traçar um gráfico que determina o tipo de anomalia de cores que o paciente tem.


Diagnóstico


No “Farnsworth Panel D-15 test” o princípio é o mesmo embora só se utilizem 15 chapas de cores para obter um gráfico que permite detectar o tipo de

dicromacia que o paciente tem.


Diagnóstico


Diagnóstico


Além destes três tipos de testes existe ainda outro teste com maior precisão que só é feito após os anteriores que é o teste

de Nagel, onde é utilizado um aparelho chamado anomaloscópio.

ConclusãoA qualidade óptica do olho


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