Role of the human crystalline index gradient in the optical quality of the eye system

RESUMEN: El ojo humano es un sistema óptico de una potencia aproximada de 60 dioptrías. Gran parte se debe a la córnea, que tiene una potencia de refracción fija de 43 dioptrías; el resto es debido al cristalino, que se trata de una lente biconvexa con una potencia variable gracias a un proceso denominado acomodación. Otra característica del cristalino es que su índice de refracción no es constante, sino que varía siguiendo un gradiente de índice (GRIN). Esta magnitud alcanza su valor máximo en el centro de la lente debido a la acumulación de proteínas en las fibras del núcleo, y va disminuyendo hasta la corteza. El objetivo de este proyecto es estudiar el efecto del gradiente de índice en la calidad óptica de la imagen y las aberraciones oculares. Para ello se realiza, usando Matlab, una simulación del trazado de rayos y se obtiene la distribución de luz en la retina. Para caracterizar el gradiente de índices del cristalino se usa una aproximación a un modelo de capas, con índices de refracción constante entre superficies. Este modelo se compara con el modelo de ojo completo, que considera dos superficies refractivas para la córnea y dos para el cristalino.ABSTRACT: The human eye is an optical system with an approximate optical power of 60 diop ters. Much of it is due to the cornea, which has a fixed refractive power of 43 diopters; the rest power is due to the lens, which is a biconvex lens with variable power as a result of a process called accommodation. Another characteristic of the lens is that its refractive index is not constant, but rather a continuous gradient index (GRIN). This magnitude reaches its maximun value in the center of the lens due to the accumulation of proteins in the fibers of the nucleus, and decreases to the cortex. The objective of this project is to study the effect of the index gradient on the optical quality of the image and on the ocular aberrations. To do this, a simulation of the ray tracing is performed in Matlab and the distribution of light on the retina is obtained. To characterize the index gradient of the lens, an approximation to a shell model is used, with constant refractive indices between surfaces. This model is compared to a model which considers two refractive surfaces for the cornea and two for the lensGrado en Físic