Visual quality and aberrations in peripheral vision

La calidad de la imagen que se genera en la retina se ve afectada principalmente por las aberraciones y la difusión intraocular mientras que la difracción solo tiene importancia para pupilas muy pequeñas. La pérdida de color y contraste, visión con neblina o borrosa, y la dificultad en el reconocimiento facial a contraluz son algunas de las quejas más frecuentes en personas con niveles elevados de difusión intraocular, un fenómeno conocido como deslumbramiento fisiológico. La evaluación objetiva y temprana de la difusión intraocular y sus efectos en la función visual es una herramienta útil para la oftalmología. Además se necesita profundizar acerca de cómo la difusión y las aberraciones actúan en la periferia. En este contexto el objetivo general de este trabajo es evaluar la contribución de la difusión en la calidad visual de la visión periférica. Para ello se desarrolló y montó un sistema para medir calidad óptica visual en ojos de sujetos. El sistema utiliza las técnicas de Doble Paso y la estimación del frente de onda usando un sensor Hartmann-Shack para obtener información sobre la calidad óptica en la periferia. Para poder obtener imágenes aéreas de Doble Paso, tanto en visión foveal como en periferia, con información sobre aberraciones de alto orden y difusión es necesario compensar los errores refractivos esféricos y cilíndricos. El criterio de selección de la mejor imagen de Doble Paso en un ojo evaluado es crítica, ya que sobre la imagen seleccionada se realiza el procesamiento posterior para determinar las distintas métricas de calidad óptica. En esa línea se evaluó un conjunto de operadores de autofoco según su rendimiento para determinar la imagen óptima de Doble Paso, así como también su potencial para detectar las líneas focales y el disco de menor confusión en ojos con astigmatismo. Esto último es útil porque permite también conocer el astigmatismo oblicuo en periferia. La diferencia entre la técnica de Doble Paso y el sensor de frente de onda de Hartmann-Shack es que las imágenes obtenidas con la técnica de Doble Paso están afectadas además por la difusión intraocular. En el presente trabajo se obtuvieron parámetros de calidad óptica como el Root Mean Square (RMS) obtenido del sensor del frente de onda, Optical Scatter Index (OSI) y Aberration Free Scatter Index (AFSI) a partir de imágenes de Doble Paso de ojo sanos en periferia cercana a fóvea. Los resultados mostraron que mientras OSI presenta dependencia con las aberraciones a lo largo de la zona periférica evaluada, AFSI se mantiene más estable, de donde se puede concluir que este parámetro es una métrica más apropiada para la evaluación de la difusión intraocular en la periferia.Los resultados obtenidos en esta tesis ofrecen por un lado una nueva herramienta metodológica para establecer la mejor imagen de doble paso sin intervención del criterio de la persona que opera el sistema de doble paso, mientras que desde el punto de vista del conocimiento de la calidad óptica confirma que AFSI puede ser un parámetro que explique de manera global la difusión intraocular.The quality of the image generated in the retina is affected mainly by aberrations and intraocular scatter, while diffraction is only important for very small pupils. Contrast and color loss, hazy vision, and difficulty with face recognition against the light are some complaints people with increased straylight may experience known as disability glare. The objective and early evaluation of intraocular scatter and its effects on visual function is a useful tool for ophthalmology. In addition, it is necessary to deepen on how scatter and aberrations act in the periphery. In this context, the general objective of this work is to evaluate the contribution of scatter in the visual quality of peripheral vision. To this end, a system was developed to measure visual optical quality in the eyes of subjects. The system uses the Double pass techniques and the wavefront estimation using a Hartmann-Shack sensor to obtain information about the optical quality in the periphery. In order to obtain Double pass aerial images both in foveal and peripheral vision with information about high-order aberrations and scatter, it is necessary to compensate spherical and cylindrical refractive errors. The decision of which Double pass image is the best one for the evaluated eye is critical, since the selected image is processed later to determine the different optical quality metrics. For this purpose, a set of autofocus operators applied to double pass images was evaluated in order to determine which ones are best to obtain an optimal image and assess their potential to determine the focuses lines and disc of least confusion in astigmatic eyes. The latter is useful because it is applicable to know the oblique astigmatism in periphery as well. The difference between Double pass technique and HartmannShack warfront sensor is that the images obtained with the Double -pass technique are also affected by scatter. In the present work, the results of the optical quality parameters Root Mean Square (RMS) obtained from the wavefront sensor, the Optical Scatter Index (OSI) and the Aberration Free Scatter Index (AFSI) obtained from double pass images from healthy eyes in periphery close to fovea were presented. The results showed that while OSI presents dependency with the aberrations along the evaluated peripheral zone, AFSI remains more stable, from which it can be concluded that this parameter is a more appropriate metric for the evaluation of intraocular scatter in the periphery. The results obtained in this thesis offer on the one hand a new methodological tool to establish the best double pass image without intervention of the criterion of the person who operates the double pass system, while from the point of view of the knowledge of optical quality confirms that AFSI can be a parameter that explains intraocular scatter in a global way.Fil: de Paul Camacho, Anibal Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Investigación en Luz, Ambiente y Visión. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Instituto de Investigación en Luz, Ambiente y Visión; Argentin

Transmittance measurement of the in vivo human eye with a double-pass system

Purpose: To develop a methodology based on a double-pass system to obtain information about the transmittance of ocular media. Methods: The procedure consists of recording double-pass images at different powers of a laser diode of 780 nm and determining the scattering in an area between 25 35 arcmin of each image. The scattering showed linear behavior in respect to the irradiance of the laser, and the slope of the linear fit was proportional to the transmittance squared of the media evaluated. An artificial eye with different filters was tested first. Then, fifteen subjects with clear ocular media were divided into two groups: Ten subjects classified by the iris color were recruited for the measurements of an ocular transmittance index and the estimation of the transmittance (group A), and another five subjects were selected for measurements with neutral filters (group B). Results: The measurements performed in group A presented a mean transmittance of 42.95%. No differences in the transmittance were found between subjects with different iris color ( p = 0.154). Measurements in group B showed a good correlation (r = 0.959, p < 0.001) between the expected and the measured value for the transmittance. Conclusion: We proposed and evaluated a method to determine the transmittance of the eye in vivo using the double-pass system.Fil: Sánchez, Roberto Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Investigación en Luz, Ambiente y Visión. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Instituto de Investigación en Luz, Ambiente y Visión; ArgentinaFil: de Paul Camacho, Anibal Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Investigación en Luz, Ambiente y Visión. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Instituto de Investigación en Luz, Ambiente y Visión; ArgentinaFil: Burgos Fernandez, Francisco. Universidad Politécnica de Catalunya; EspañaFil: Vilaseca, Meritxell. Universidad Politécnica de Catalunya; EspañaFil: Pujol, Jaume. Universidad Politécnica de Catalunya; EspañaFil: Issolio, Luis Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Investigación en Luz, Ambiente y Visión. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Instituto de Investigación en Luz, Ambiente y Visión; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Luminotecnia, Luz y Visión; Argentin

Development and mounting of a double-pass system for measuring the quality of retinal images

En este informe técnico se describe el desarrollo y el montaje de un sistema de doble paso que permite cuantificar la calidad óptica de un ojo humano. El sistema consta de una fuente de luz puntual y coherente cuya imagen se forma en la retina del ojo medido y una cámara de alta sensibilidad que registra la imagen reflejada en la retina. Esta imagen es procesada para obtener la función de punto extendido del sistema (PSF) que muestra la forma en que el sistema óptico del ojo degrada la imagen del objeto puntual. Este doble paso cuenta con un sistema Badal para corregir las ametropías del ojo, un test de fijación diseñado para evitar la acomodación del cristalino, y una cámara para el control del tamaño pupilar. Un programa controla las variables del sistema y genera imágenes de PSF y de la función de transferencia de modulación (MTF), a partir de las cuales se pueden calcular diferentes parámetros que caracterizan a un ojo.This technical report describes the development and mounting of a double-pass system to quantify the optical quality of the human eye. The system consists of a point and coherent light source whose image is formed on the retina of the eye measured and a high-sensitivity camera that records the image reflected on the retina. This image is processed to obtain the point spread function of the system (PSF) that shows how the optical system of the eye degrades the image of the object. The system has a Badal to correct the ametropies of the eye, a fixation test designed to avoid lens accommodation, and a camera to control the pupilar size. A program controls the system variables and generates images of the PSF and of the modulation transfer function (MTF) from which several parameters characterizing an eye can be computed.Fil: de Paul Camacho, Anibal Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucuman. Instituto de Investigacion En Luz, Ambiente y Vision; Argentina. Universidad Nacional de Tucuman. Facultad de Cs.exactas y Tecnologia. Departamento de Luminotecnia, Luz y Vision; ArgentinaFil: Sánchez, Roberto Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucuman. Instituto de Investigacion En Luz, Ambiente y Vision; Argentina. Universidad Nacional de Tucuman. Facultad de Cs.exactas y Tecnologia. Departamento de Luminotecnia, Luz y Vision; ArgentinaFil: Corregidor Carrió, Diego Hernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucuman. Instituto de Investigacion En Luz, Ambiente y Vision; Argentina. Universidad Nacional de Tucuman. Facultad de Cs.exactas y Tecnologia. Departamento de Luminotecnia, Luz y Vision; ArgentinaFil: Jimenez, Gustavo Enrique. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucuman. Instituto de Investigacion En Luz, Ambiente y Vision; Argentina. Universidad Nacional de Tucuman. Facultad de Cs.exactas y Tecnologia. Departamento de Luminotecnia, Luz y Vision; ArgentinaFil: Issolio, Luis Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucuman. Instituto de Investigacion En Luz, Ambiente y Vision; Argentina. Universidad Nacional de Tucuman. Facultad de Cs.exactas y Tecnologia. Departamento de Luminotecnia, Luz y Vision; Argentin

Metodología para evaluar efectos del deslumbramiento en amétropes corregidos

Light originated at a glare source and entering the eye, produces a veiling luminance that causes contrast decrease in retinal images and this effect could differ if the subject wears lenses or not. In this work the glare effects in subjects wearing lenses is studied inducing ammetropies in emmetropes. Contrast thresholds of sinusoidal patterns of 2 cpd and 0.5 cd/m2 are evaluated without and with glare, the glare source being steady, at 12o and producing 60 lx at the cornea. To exemplify the use of this methodology, 2 emmetropes under 8 different conditions are considered: naked eye; 3 control conditions (wearing neutral lenses) and 4 ammetropic conditions, inducing low (2 D) and medium (5 D) myopia and hyperopia with positive and negative contact lenses and correcting them with adequate ophthalmic lenses. The contrast threshold differences between the naked eye and the other 7 conditions are statistically not significant without glare and significant (up to more than 100%) with glare, independently of lens power and probably due to ectopic scattering and multiple reflections. The method proposed enables the determination of the glare effects if lenses are worn though a greater population is required to attain conclusive data.La luz originada en una fuente deslumbrante que entra al ojo, produce una luminancia de velo que causa una disminución de contraste en las imágenes retinianas y este efecto podría diferir si el sujeto usa lentes o no. En este trabajo se estudian los efectos del deslumbramiento en sujetos que usan lentes induciendo ametropías en emétropes. Se evalúan contrastes umbrales de patrones sinusoidales de 2 cpd y 0.5 cd/m2 sin y con deslumbramiento, la fuente deslumbrante siendo estable, a 12º y produciendo 60 lx en la córnea. Para ejemplificar el uso de esta metodología, se consideran 2 emétropes en 8 condiciones diferentes: ojo desnudo; 3 condiciones de control (lentes neutras) y 4 condiciones ametrópicas, induciendo miopía e hipermetropía baja (±2 D) y media (±5 D) con lentes de contacto positivas y negativas y corrigiéndolas con adecuadas lentes oftálmicas. Las diferencias de contraste entre el ojo desnudo y las otras 7 condiciones son estadísticamente no significativas sin deslumbramiento y significativas (hasta más de 100%) con deslumbramiento, independientemente de la potencia de la lente y probablemente debido a scattering ectópico y reflexiones múltiples. El método propuesto permite determinar los efectos de deslumbramiento al usar lentes aunque, para tener datos contundentes, se requiere una mayor poblaciónFil: de Paul Camacho, Anibal Gabriel. Universidad Nacional de Tucuman. Facultad de Cs.exactas y Tecnologia. Departamento de Luminotecnia, Luz y Vision; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucuman. Instituto de Investigacion En Luz, Ambiente y Vision; ArgentinaFil: Colombo, Elisa Margarita. Universidad Nacional de Tucuman. Facultad de Cs.exactas y Tecnologia. Departamento de Luminotecnia, Luz y Vision; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucuman. Instituto de Investigacion En Luz, Ambiente y Vision; ArgentinaFil: Comastri, Silvia Ana Elva. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingenieria. Departamento de Fisica; ArgentinaFil: Aparicio, Juan A.. Universidad de Valladolid. Facultad de Ciencias; EspañaFil: Menéndez, José Antonio. Universidad de Valladolid. Facultad de Ciencias; EspañaFil: Issolio, Luis Alberto. Universidad Nacional de Tucuman. Facultad de Cs.exactas y Tecnologia. Departamento de Luminotecnia, Luz y Vision; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucuman. Instituto de Investigacion En Luz, Ambiente y Vision; Argentin

Implementation of the Frequency Scatter Index in Clinical Commercially Available Double-pass Systems

A previous work has reported a methodology to quantify intraocular scattering using a high sensitivity double-pass instrument with a robust index, the frequency scatter index. The purpose of our study was to evaluate an adaptation of the frequency scatter index for use in clinical double-pass systems. A prospective observational study was carried out in a group of patients with nuclear cataracts (n = 52) and in a control group (n = 11) using conventional double-pass systems. The frequency scatter index and the objective scatter index were used to assess the scattering. The Spearman coefficient was calculated to assess the correlation between both indexes, obtained from the double-pass images. Simultaneous measurements were performed with a double-pass and with a Hartmann-Shack wavefront sensor in the control group. The root-mean-square wavefront error and the full width at half maximum of the double-pass image were used to quantify the residual aberrations introduced by the variations in pupil size and retinal eccentricity. Measurement in eyes with different grades of cataracts shows a strong correlation (ρ = 0.929, p  .05). We have introduced and evaluated an adaptation of a methodology proposed recently for the measurement of intraocular scattering using the double-pass technique with a robust index, which is less affected by ocular aberrations. The frequency scatter index can be applied to conventional double-pass instruments available in clinical environments.Fil: Sánchez, Roberto Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Investigación en Luz, Ambiente y Visión. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Instituto de Investigación en Luz, Ambiente y Visión; ArgentinaFil: García Guerra, Carlos. Universidad Politécnica de Catalunya; EspañaFil: Martínez Roda, Joan. Universidad Politécnica de Catalunya; EspañaFil: de Paul Camacho, Anibal Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Investigación en Luz, Ambiente y Visión. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Instituto de Investigación en Luz, Ambiente y Visión; ArgentinaFil: Issolio, Luis Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Investigación en Luz, Ambiente y Visión. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Instituto de Investigación en Luz, Ambiente y Visión; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología. Departamento de Luminotecnia, Luz y Visión; ArgentinaFil: Pujol, Jaume. Universidad Politécnica de Catalunya; Españ

Charged-particle multiplicity fluctuations in Pb–Pb collisions at √ sNN = 2.76 TeV

Measurements of event-by-event fluctuations of charged-particle multiplicities in Pb–Pb collisionsat √sNN = 2.76 TeV using the ALICE detector at the CERN Large Hadron Collider (LHC) are presented in the pseudorapidity range |η| < 0.8 and transverse momentum 0.2 < pT < 2.0 GeV/c. The amplitude of the fluctuations is expressed in terms of the variance normalized by the mean of the multiplicity distribution. The η and pT dependences of the fluctuations and their evolution with respect to collision centrality are investigated. The multiplicity fluctuations tend to decrease from peripheral to central collisions. The results are compared to those obtained from HIJING and AMPT Monte Carlo event generators as well as to experimental data at lower collision energies. Additionally, the measured multiplicity fluctuations are discussed in the context of the isothermal compressibility of the high-density strongly-interacting system formed in central Pb–Pb collisions

First measurements of N-subjettiness in central Pb–Pb collisions at √ sNN = 2.76 TeV

The ALICE Collaboration reports the first fully-corrected measurements of the N-subjettiness observable for track-based jets in heavy-ion collisions. This study is performed using data recorded in pp and Pb–Pb collisions at centre-of-mass energies of √s = 7 TeV and √ sNN = 2.76 TeV, respectively. In particular the ratio of 2-subjettiness to 1-subjettiness, τ2/τ1, which is sensitive to the rate of two-pronged jet substructure, is presented. Energy loss of jets traversing the strongly interacting medium in heavy-ion collisions is expected to change the rate of two-pronged substructure relative to vacuum. The results are presented for jets with a resolution parameter of R = 0.4 and charged jet transverse momentum of 40 ≤ pT,jet ≤ 60 GeV/c, which constitute a larger jet resolution and lower jet transverse momentum interval than previous measurements in heavy-ion collisions. This has been achieved by utilising a semi-inclusive hadron-jet coincidence technique to suppress the larger jet combinatorial background in this kinematic region. No significant modification of the τ2/τ1 observable for track-based jets in Pb–Pb collisions is observed relative to vacuum PYTHIA6 and PYTHIA8 references at the same collision energy. The measurements of τ2/τ1, together with the splitting aperture angle ∆R, are also performed in pp collisions at √s = 7 TeV for inclusive jets. These results are compared with PYTHIA calculations at √s = 7 TeV, in order to validate the model as a vacuum reference for the Pb–Pb centre-of-mass energy. The PYTHIA references for τ2/τ1 are shifted to larger values compared to the measurement in pp collisions. This hints at a reduction in the rate of two-pronged jets in Pb–Pb collisions compared to pp collisions

Production of Λ\Lambda and KS0{\rm K}^{0}_{\rm S} in jets in p-Pb collisions at sNN=5\sqrt{s_{\rm NN}} = 5 TeV and pp collisions at s=7\sqrt{s} = 7 TeV

The production of $\Lambda$ baryons and ${\rm K}^{0}_{\rm S}$ mesons (${\rm V}^{0}$ particles) was measured in p-Pb collisions at $\sqrt{s_{\rm NN}} = 5$ TeV and pp collisions at $\sqrt{s} = 7$ TeV with ALICE at the LHC. The production of these strange particles is studied separately for particles associated with hard scatterings and the underlying event to shed light on the baryon-to-meson ratio enhancement observed at intermediate transverse momentum ($p_{\rm T}$) in high multiplicity pp and p-Pb collisions. Hard scatterings are selected on an event-by-event basis with jets reconstructed with the anti-$k_{\rm T}$ algorithm using charged particles. The production of strange particles associated with jets $p_{\rm T,\;jet}^{\rm ch}>10$ GeV/$c$ is reported as a function of $p_{\rm T}$ in both systems; and its dependence on $p_{\rm T}$ with jets $p_{\rm T,\;jet}^{\rm ch}>20$ GeV/$c$ and on angular distance from the jet axis, $R({\rm V}^{0},\;{\rm jet})$, for jets with $p_{\rm T,\;jet}^{\rm ch} > 10$ GeV/$c$ are reported in p-Pb collisions. The results are compared with the strange particle production in the underlying event. The $\Lambda/{\rm K}^{0}_{\rm S}$ ratio associated with jets in p-Pb collisions for $R({\rm V}^{0},\;{\rm jet})<0.4$ is consistent with the ratio measured in pp collisions and with the expectation of jets fragmenting in vacuum given by the PYTHIA event generator