Mesure et prédiction de la vision subjective en présence d

Mesure et pr´ediction de la vision subjective en pr´esence
d’aberrations monochromatiques
Yohann Benard
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Yohann Benard. Mesure et pr´ediction de la vision subjective en pr´esence d’aberrations
monochromatiques. Autre [cond-mat.other]. Universit´e Paris Sud - Paris XI, 2011. Fran¸cais.
<NNT : 2011PA112263>.<tel-00663420>
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UNIVERSITE PARIS XI
U.F.R. SCIENTIFIQUE D’ORSAY
THESE
Présentée pour obtenir le grade de
DOCTEUR EN SCIENCES
DE L’UNIVERSITE PARIS-XI
Par
Yohann BENARD
MESURE ET PREDICTION DE LA VISION SUBJECTIVE
EN PRESENCE D’ABERRATIONS MONOCHROMATIQUES
Octobre 2011
Laboratoire Aimé Cotton Ŕ Campus scientifique d’Orsay

i
Table des matières
Remerciements ...................................................................................................... v
Résumé ................................................................................................................... vii
Abréviations........................................................................................................... ix
Introduction ........................................................................................................... 1
1 - Généralités ..................................................................................................... 3
1.1 - Optique de l’œil ..................................................................................................... 3
1.1.1 - Limitations neuronales ..................................................................................................... 3
1.1.2 - Limitations optiques ......................................................................................................... 6
1.1.3 - Représentation de Zernike ............................................................................................. 10
1.1.4 - Les aberrations de l’œil humain ..................................................................................... 11
1.2 - Mesure et modulation des aberrations ................................................................15
1.2.1 - Mesure des aberrations ................................................................................................. 15
1.2.2 - Modulation des aberrations ........................................................................................... 17
1.3 - Les performances visuelles ..................................................................................20
1.3.1 - L’acuité visuelle .............................................................................................................. 20
1.3.2 - La sensibilité au contraste .............................................................................................. 20
2 - Vision Subjective ......................................................................................... 23
2.1 - Profondeur de Champ ..........................................................................................23
2.1.1 - Définitions de la profondeur de champ ......................................................................... 23
2.1.2 - La cible ............................................................................................................................ 25
2.1.3 - Les paramètres liés au sujet ........................................................................................... 27
2.2 - La qualité d’image subjective ..............................................................................33
3 - Prédiction de la vision ............................................................................... 37
3.1 - Critères de qualité d’image .................................................................................37
3.1.1 - Critères de qualité d’image calculés dans le plan de la pupille...................................... 37
3.1.2 - Critères de qualité d’image calculés dans le plan de l’image ........................................ 39
3.2 - Prédiction des performances visuelles ................................................................40
3.3 - Prédiction de la vision subjective ........................................................................41

ii
4 - Matériel et méthode ................................................................................... 43
4.1 - Optique adaptative ..............................................................................................43
4.1.1 - Appareil .......................................................................................................................... 43
4.1.2 - Modulation des aberrations ........................................................................................... 45
4.2 - Sujets ....................................................................................................................47
4.3 - Simulation numérique .........................................................................................48
4.4 - Mesure de la profondeur de champ .....................................................................48
4.4.1 - Addition des aberrations ................................................................................................ 48
4.4.2 - Procédure ....................................................................................................................... 49
4.5 - Evaluation subjective ..........................................................................................51
4.6 - Calcul des critères de qualité d’image .................................................................51
4.6.1 - Calcul de la FTM moyenné radialement (rFTM) ............................................................. 52
4.6.2 - Critères de qualité d’image ............................................................................................ 53
4.6.3 - Prédiction de la profondeur de champ .......................................................................... 54
5 - Profondeur de champ subjective en présence d’aberration
sphérique de 4ème et 6ème ordre ...................................................................... 57
5.1 - Introduction .........................................................................................................57
5.2 - Méthode ................................................................................................................58
5.2.1 - Méthode générale .......................................................................................................... 58
5.2.2 - Sujets .............................................................................................................................. 58
5.3 - Résultats ..............................................................................................................59
5.4 - Discussion ............................................................................................................63
6 - Profondeur de champ mesurée en présence d‘aberrations induites
par le biais de l’optique ou de la simulation numérique ......................... 69
6.1 - Introduction .........................................................................................................69
6.2 - Méthode ................................................................................................................70
6.2.1 - Méthode générale .......................................................................................................... 70
6.2.2 - Sujets .............................................................................................................................. 71
6.3 - Résultats ..............................................................................................................71
6.4 - Discussion ............................................................................................................77