Resultados preliminares com refratrômetro de alta resolução, usando sensor de frente de onda de Hartmann-Shack: parte I

RESUMO

Neste projeto estamos desenvolvendo instrumento para medidas das aberrações de frente de onda do olho humano usando um sensor Hartmann-Shack. Uma fonte de luz laser é direcionada ao olho e sua reflexão difusa na retina gera frente de onda aproximadamente esférica dentro do olho. Esta frente de onda atravessa os diferentes componentes do olho (humor vítreo, lente, humor aquoso e córnea) trazendo informações sobre as aberrações ópticas causadas por estes componentes. No meio externo ao olho existe sistema óptico formado por uma matriz de microlentes e uma câmera CCD. A frente de onda incide nesta matriz e forma um padrão aproximadamente matricial de "spots" no plano do CCD. Algoritmos de processamento de imagens são utilizados para detectar os centróides de cada "spot" e esta informação é utilizada para deduzir a forma da frente de onda usando métodos de aproximação por mínimos quadrados e polinômios de Zernike. Descrevemos aqui detalhes da primeira fase deste projeto, em que foi realizada a construção da primeira geração de instrumentos protótipos e testes preliminares em olho artificial, calibrado com diferentes ametropias, i. e., miopia, hipermetropia e astigmatismo.

Descritores: Topografia da córnea; Técnicas de diagnóstico oftalmológico; Astigmatismo; Desenho de equipamento; Optometria; Retina; Processamento de imagem assistida por computador

ABSTRACT

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.

Keywords: Corneal topography; Ophthalmological diagnostic techniques; Astigmatism; Equipment design; Optometry; Retina; Computer-assisted image processing

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