Iluminación y defectos de graduación

Después de unas pequeñas dificultades técnicas a lo largo del fin de semana pasado, donde había momentos en el que no cargaba bien la página (cambios en la configuración del servidor, pronto podré explicarlo), volvemos a la carga.

Hoy vamos a hablar de qué es lo que ocurre con los defectos de graduación (ya sabéis: miopía, hipermetropía, astigmatismo, vista cansada), y cómo varía nuestra visión con estos defectos en función de la iluminación del ambiente.

La imagen desenfocada

De los defectos de graduación (cuyo nombre técnico es el de ametropías) hemos hablado anteriormente. Inicialmente comentamos algo de los tres defectos principales, luego sobre la vista cansada, y finalmente un monográfico sobre la miopía. Pero todas estas anomalías del sistema óptico tienen una misma consecuencia: la imagen no se proyecta nítida en el fondo de ojo, sino que aparece desenfocada. Para que una imagen se vea nítida, necesitamos que los rayos luminosos que parten de un objeto puntual (y que son divergentes, porque salen en todas las direcciones), converjan en un solo punto en la retina. Si esos rayos que llevan la “información” de un solo punto no se reúnen en un mismo sitio al llegar a la retina, queda proyectado como un “borrón” en la retina, y la imagen queda desenfocada.

Vamos a poner un ejemplo un poco estrafalario. Supongamos que tenemos a una fila de tiradores de arco delante de un muro. Enfrente de cada arquero hay una diana, y cada uno dispara flechas de un color diferente. Después de disparar, los arqueros se irán, pero nosotros podremos averiguar en dónde estaba cada uno de ellos al mirar el color de las flechas de cada diana. Para eso, todos los arqueros deberán acertar sus flechas en la diana que tiene asignada, sin clavar flechas en las demás dianas.
Nuestro problema es que los arqueros (los objetos puntuales iluminados con luz) tienen muy mala puntería, y disparan constantemente flechas en todas las direcciones. Así, algunas flechas llegarán a la diana que le corresponde, pero otras llegarán a la diana del vecino. Y a su vez, flechas del arquero de al lado llegarán a nuestra diana. Al final, las flechas estarán entremezcladas en todas las dianas, y no podremos saber a qué tirador le correspondía cada una.
Para llevar nuestra misión a buen puerto disponemos de dos principales ayudas:
– Podemos desviar la trayectoria de las flechas que no van a nuestra diana. El ojo es un sistema óptico con varias lentes convergentes. Eso significa que las lentes hacen converger (aproximar) los rayos que vienen divergentes, de forma que los que entran más periféricos (más “desviados”, digamos), son los que más convergen, y los que están más centrales, convergen menos. Por tanto, las flechas que se alejan de nuestra diana cambian el rumbo para dirigirse a su lugar correcto. Las que se alejan más, más se corrigen, y las que se alejan menos, menos se corrigen.
– Podemos restringir, a modo de pantalla, las flechas muy desviadas. Como las flechas salen en todas las direcciones, hay por lo menos una que va directa al blanco, sin necesidad de intervención, y unas cuantas que se desviarán muy poquito (que aunque no den justo en el centro de la diana, por lo menos quedan en la diana o cerca de ella, sin invadir la diana del vecino). Podemos colocar, a medio camino entre el arquero y la diana, una especie de panel con un agujero en el centro, de forma que el agujero esté alineado con la diana. Aunque el arquero dispare flechas en todas las direcciones, las que vayan mal dirigidas chocarán con el panel y no llegarán a las dianas del vecino.

Iluminación y pupila

El primer sistema se trata de las lentes del ojo, y el segundo es el iris, que hace de pantalla para los rayos periféricos (que suelen ser los más desviados). El primer sistema suele ser suficiente; cuando falla hablamos de los defectos de refracción o ametropías. En ese caso, la ayuda que nos pueda prestar el iris cobra importancia. Así, una pupila pequeña nos ofrece una imagen menos borrosa cuando tenemos dioptrías pero no llevamos las gafas o lentillas. Y cuanto más grande es la pupila, más rayos desviados entran y más borroso vemos.

Ya explicamos que el iris es básicamente un diafragma que regula la cantidad de luz que entra en el ojo. Aunque ahora estamos viendo las ventajas para el enfoque (función refractiva), la misión principal del tamaño pupilar es controlar la luz que llega al fondo de ojo. Por tanto, una iluminación intensa cierra el iris, y como efecto secundario (y beneficioso) es que atenúa los problemas de refracción. Nosotros solemos estar la mayoría del tiempo en buenas condiciones de iluminación, así que lo que notamos es la carencia: cuando no llevamos las gafas y es de noche (o está oscuro por la causa que sea), la pupila se dilata, así que entran más rayos desenfocados y notamos que vemos peor.

[Para los que saben un poco de fotografía, esto que cuento les sonará muy familiar. Se trata de la apertura de diafragma: cuanto menor apertura, más profundidad de foco]

Otros motivos de mala visión nocturna

La causa más conocida de que cuando tenemos defectos de refracción sin corregir vemos peor por la noche es lo que acabamos de explicar (el tamaño pupilar). Pero hay más motivos.

Competencia entre puntos vecinos

Cuando estamos en un entorno que está homogéneamente iluminado, y esta iluminación es abundante, la simple “competencia” disimula el desenfoque. Expliquémoslo: cuando un punto luminoso aislado se proyecta desenfocado en la retina (por cualquier defecto de graduación), lo que se ve es ese punto emborronado o distorsionado, algo más grande de lo normal y con los bordes mal delimitados. En el lugar donde tendrían que confluir todos los rayos luminosos es donde efectivamente se concentran la mayoría de éstos, y conforme nos alejamos del centro la cantidad de luz que llega es menor. Volviendo a nuestro arquero, la mayoría de las flechas se concentran dentro o en torno a la diana y algunas flechas irán a la diana del vecino, aunque pocas.
Pero hemos dicho que el ambiente está muy iluminado y de forma homogénea, de forma que todos los puntos son muy luminosos. De forma que aunque un poco de luz desenfocada llegue al lugar de la retina que no le corresponde, ahí llegará mucha más luz de su punto correspondiente, por lo que los rayos desviados podrán pasar desapercibidos.
Si el arquero A consigue disparar muchas de sus flechas a la diana A’, y unas pocas llegarán a la diana B’, al arquero B le pasará lo mismo: la mayoría de sus flechas se clavarán en la diana B’, y unas pocas en A’. Aunque no todas las flechas han llegado bien a su destino, el cerebro se las arregla bien: la diana A’ tiene mayoría de flechas A y pocas de B. La diana B’ tiene mayoría de flechas B y pocas de A. Así que podemos adivinar qué diana corresponde a cada arquero.

Ahora situémonos en el ámbito nocturno. Nosotros no estamos en condiciones de oscuridad absoluta, ni siquiera en condiciones de visión nocturna que tienen otros animales (esa condición en la que, por ejemplo, no hay colores). En nuestro caso trabajamos con fuentes de luz alternando con oscuridad. Los faros del coche, las farolas y luces de comercios y calles. Zonas de penumbra alternando con fuentes directas de luz. La situación es muy diferente a la diurna, donde está todo homogéneamente iluminado. Por la noche tenemos mucho contraste lumínico. De forma que hay zonas de
nuestro entorno que emiten mucha luz, frente a otras que apenas emiten. Si necesitamos gafas y no las llevamos puestas, las zonas iluminadas nos deslumbrarán fácilmente y se emborronarán, ya que se “montará” sobre las zonas oscuras, sobrepasando sus límites.

Volviendo a nuestros arqueros, resulta que el A tiene una buena previsión de flechas, mientras que el pobre tirador B tiene su carcaj casi vacío. El primer tirador comienza a disparar y sí, la mayoría de sus flechas acaban en la diana A’, pero dado que dispara tantas, un buen número llegan a la diana B’. El arquero B hace lo que puede con sus pocas flechas, pero el resultado es que la diana B’ tiene unas cuantas flechas de A y B, así que no queda claro a qué tirador corresponde la diana.

Un defecto de graduación hace que cada punto quede rodeado de un halo, como si se “desparramara”. Si todos los puntos están más o menos igual de iluminados, el centro de cada punto contrarresta el halo de los puntos vecinos. Si hay puntos más débilmente iluminados, no podrán contrastar los halos de los puntos mejor iluminados. Así, los contornos pierden nitidez.

Aberraciones ópticas

En uno de los artículos sobre la operación para quitar las dioptrías, estuvimos hablando del concepto de aberración óptica. Vendrían a ser como defectos “menores de refracción”, causas de desenfoque distintas a los tradicionales (miopía, astigmatismo, hipermetropía y presbicia). Normalmente, estas aberraciones no llegan a afectar conscientemente a la visión (la pupila y la competencia entre puntos vecinos lo controlan).
Cuando llega la noche, se abre la pupila, aumenta el contraste entre las zonas de la imagen, y las aberraciones ópticas pueden hacerse patentes, desenfocando la imagen.
De hecho, estas aberraciones se dan con más frecuencia en personas con graduación, y en general más aberraciones cuantas más dioptrías. Y por tanto puede llegar a suceder algo curioso: una persona con bastante graduación nota empeoramiento en su visión nocturna aún con gafas. Hemos dicho que las gafas no corrigen las aberraciones ópticas, así que aunque éstas suelen pasar desapercibida con buena luz, con iluminación irregular pueden hacerse conscientes.

4 Comments

  1. […] No se trata de espiar a nadie por la cerradura de una puerta, hoy vamos a explicar un efecto curioso, que además podrás probarlo tú mismo en casa (siempre que necesites gafas, claro). Además, el artículo va a ser más bien corto porque en el penúltimo expliqué la teoría, ahora sólo toca aplicarla. Aconsejo leerlo para que e entienda bien lo que viene a continuación. […]

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  2. Luigi
    9 enero, 2008

    Hola, Ocularis! Leyendo este artículo y el de la acomodación, me han entrado dudas sobre de donde vienen esos rayos de luz o flechas que dices que se “dirigen” hacia nuestros ojos, ya que los objetos no emiten luz normalmente. He sabido que la luz se refleja parcialmente en los objetos (otra parte, se absorbe) y es este rayo luminoso el que supongo entra en nuestro ojo. Ahora bien, dado que podemos ver cualquier objeto desde cualquier punto de vista, te pregunto si para así hacerlo es que el rayo u onda luminosa se refleja en todas las direcciones. Además, ¿cómo es posible que todos los rayos, me da igual si paralelos o divergentes, que conforman la realidad que percibimos se dirijan y puedan introducirse por mi pupila derecha, por la izquierda, o por las de la gente que me rodea? Por último, si damos por cierta esa reflexión de la luz en todas las direcciones, ¿no provocaría eso una sucesión de imágenes de un mismo objeto en nuestra retina, ligeramente superpuesta la una de la otra? , o preguntado de otra manera, ¿cómo se las ingenia la retina para conformar una sola imagen de un objeto y despreciar al mismo tiempo aquellas imágenes que se pueden formar no tan nítidamente con rayos de luz vecinos pero ajenos a la imagen que vemos.

    Ya sé que algunas preguntas son preguntas más de física que de medicina, pero es que sino no entiendo porqué vemos, es decir, cómo es que captamos visualmente la realidad. Saludos y gracias por adelantado.

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  3. Ocularis
    9 enero, 2008

    Hola Luigi:
    Efectivamente, un objeto iluminado refleja la luz en todas las direcciones. Por tanto, llegarán rayos al ojo derecho, al izquierdo, y a los ojos de otras personas que estén mirando.
    Después preguntas cómo es que no se provoca una sucesión de imágenes de un mismo objeto en la retina. Efectivamente, si no hubiera nada más que retina, los rayos de un solo objeto llegarían a toda la retina, no a un solo punto. Y al revés: a un punto de la retina, le llegarían rayos de todos los objetos que estén delante, a la vez. Cómo el ojo es capaz de evitar eso, y “concentrar” los rayos para que sólo lleguen a un punto (y que los rayos de otro objeto se concentren en otro punto diferente), es la clave del artículo.
    Así lo planteaba al comienzo del artículo:

    Para que una imagen se vea nítida, necesitamos que los rayos luminosos que parten de un objeto puntual (y que son divergentes, porque salen en todas las direcciones), converjan en un solo punto en la retina. Si esos rayos que llevan la “información” de un solo punto no se reúnen en un mismo sitio al llegar a la retina, queda proyectado como un “borrón” en la retina, y la imagen queda desenfocada

    Los rayos llegan divergentes a la retina. El sistema de lentes del ojo (córnea y cristalino, principalmente) los convierten en convergentes. Y por definición, unos rayos convergentes tienen un punto en el espacio donde interseccionan todos. Por lo tanto, si la retina está a la distancia adecuada, esos rayos que llegan divergentes al ojo, se concentran en un solo punto. De forma ideal, en una habitación oscura con un punto de luz alejado pero intenso, nos iluminaría la cara, la piel. Si pusiéramos células fotoeléctricas para detectar la iluminación, al ponerlas en cualquier lugar de piel expuesta al punto, recibirían luz. Sin embargo, si pusiéramos un pequeño detector de luz en la retina, no se estimularía salvo si lo ponemos en el punto concreto en donde se concentra la luz. Toda la retina estaría oscura excepto un punto. Si tuviéramos 2 puntos luminosos y el resto oscuro, en la retina sólo habría dos puntos iluminados. Y así sucesivamente.

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  4. toni
    26 enero, 2008

    Ocularis: como siempre, la información divulgativa que compartes,(lanzándola a la inmensa y procelosa red para quien quiera remar por estas aguas), es de una enorme utilidad, dado que muchas veces no sabemos dónde encontrar información de este tipo: o sea, comprensible para el común de los mortales, aunando accesibilidad y rigor.
    Al tema : a mí me ha resultado particularmente útil el tema de las aberraciones ópticas como un defecto “menor” de refracción ( menor en comparación con miopía, hipermetropía, etc).
    Esto explica muchas cosas. Yo, con mis 7 y 7´5 de miopía, veo perfectamente de día pero, sin embargo, por la noche, sin ser una cosa escandalosa, sí que noto lo que comentas acerca de los halos, el reborde luminoso de los paneles, cierta borrosidad o discreta pérdida de nitidez que, sin embargo, no observo de día..

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