Quantitative comparison of different-shaped wavefront sensors and preliminary results for defocus aberrations on a mechanical eye

OBJETIVO: Sensores de aberrações ópticas de simetria cartesiana são aceitos pela maioria da comunidade científica como um padrão (como o sensor de Hartmann-Shack (HS)) nos ramos da óptica e da oftalmologia. Neste trabalho foram desenvolvidos e testados três tipos de sensores com simetrias e/ou configurações diferentes e foram feitas comparações entre o sensor de Castro (SC) e o sensor HS na sua forma cilíndrica e cartesiana. MÉTODOS: Todos os sensores foram projetados e desenvolvidos em nosso laboratório no Instituto de Física de São Carlos - USP. O primeiro sensor é um sensor HS convencional, ou seja, no formato cartesiano; o segundo é um sensor HS cilíndrico e o terceiro é o SC. Para cada sensor foram realizados tanto cálculos teóricos como medidas práticas em um olho mecânico. O olho mecânico foi ajustado com 10 diferentes tipos de aberrações de desfocalização, de -5D a +5D, em passos de 1D. RESULTADOS: A precisão dos sensores foi analisada utilizando-se dois diferentes métodos: primeiramente um método totalmente teórico, gerando aberrações com diferentes coeficientes de Zernike e verificando qual a precisão de cada sensor ao calcular estes parâmetros a partir apenas das derivadas nas direções cartesianas e cilíndricas; segundo, foram realizadas medidas em um olho mecânico calibrado com estas mesmas aberrações. O resultados para o sensor HS cilíndrico, cartesiano e SC foram, respectivamente: erro quadrático médio para valores esfero-cilíndricos quando comparados com o auto-refrator para os três sensores foram 0,18D, 0,22D e 0,35D para esfera, 0,14D, 0,24D e 0,17D para cilindro, 34,36°, 35,16° e 26,36° para eixo; o erro quadrático médio para valores esfero-cilíndricos quando comparados a valores teóricos para os três sensores foram 0,11D, 0,29D e 0,46D para esfera, 0,15D, 0,28D e 0,17D para cilindro, 19,71°, 25,56° e 18,56° para eixo. CONCLUSÃO: Nossa conclusão principal é que os três tipos de sensores forneceram resultados semelhantes, no entanto há algumas diferenças. Os SC e HS de simetria cilíndrica permitem encontrar o eixo óptico com muito mais facilidade.

Preliminary results of a high-resolution refractometer using the Hartmann-Shack wave-front sensor - Part I

In this project we are developing an instrument for measuring the wave-front aberrations of the human eye using the Hartmann-Shack sensor. A laser source is directed towards the eye and its diffuse reflection at the retina generates an approximately spherical wave-front inside the eye. This wave-front travels through the different components of the eye (vitreous humor, lens, aqueous humor, and cornea) and then leaves the eye carrying information about the aberrations caused by these components. Outside the eye there is an optical system composed of an array of microlenses and a CCD camera. The wave-front hits the microlens array and forms a pattern of spots at the CCD plane. Image processing algorithms detect the center of mass of each spot and this information is used to calculate the exact wave-front surface using least squares approximation by Zernike polynomials. We describe here the details of the first phase of this project, i. e., the construction of the first generation of prototype instruments and preliminary results for an artificial eye calibrated with different ametropias, i. e., myopia, hyperopia and astigmatism.

Desenvolvimento de um sistema computadorizado para medida da esfericidade da córnea durante o ato cirúrgico / Development of a computerized system for corneal sphericity measure during surgicalk procedures

Neste trabalho foi desenvolvido um ceratômetro intracirúrgico computadorizado. Projeta-se um anel iluminado na córnea e, através do processamento computacional do reflexo desta imagem calcula-se a curvatura da região central, gerando mapas coloridos codificados de acordo com a dioptria.

An intra-surgical computerized keratometer was developed. By projecting an illuminated ring on the anterior surface of the cornea and processing the reflection of this image, the central curvature was calculated and colored dioptric coded maps where generated