The Optical Design of the Human Eye: a Critical Review

Cornea, lens and eye models are analyzed and compared to experimental findings to assess properties and eventually unveil optical design principles involved in the structure and function of the optical system of the eye. Models and data often show good match but also some paradoxes. The optical design seems to correspond to a wide angle lens. Compared to conventional optical systems, the eye presents a poor optical quality on axis, but a relatively good quality off-axis, thus yielding higher homogeneity for a wide visual field. This seems the result of an intriguing combination of the symmetry design principle with a total lack of rotational symmetry, decentrations and misalignments of the optical surfaces.

ResumenEn este trabajo, los modelos de córnea, de cristalino y de ojo se analizan y se comparan con los datos experimentales para evaluar las propiedades y, eventualmente, para desvelar los principios del diseño óptico que afectan a la estructura y al funcionamiento del sistema óptico del ojo humano. A menudo encontramos una coincidencia razonable entre los modelos y los datos experimentales, pero también se ponen de manifiesto algunas paradojas. El diseño óptico parece corresponderse con el de un gran angular. En comparación con los sistemas ópticos convencionales, el ojo tiene una mala calidad óptica en eje pero, por el contrario, presenta una calidad relativamente buena fuera de eje, proporcionando así una gran homogeneidad a una amplia extensión del campo visual. Este hecho parece ser el resultado de una curiosa combinación del principio de diseño simétrico con una total ausencia de simetría de rotación, con descentramientos y con una deficiente alineación de las superficies ópticas.