Validation of the calculation of the impact of aberrations on visual performances

Validation de la prédiction de l'effet des aberrations sur les performances visuelles

• Auteur / Autrice : Hélène Rouger
• Direction : Sylvie Retailleau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Sciences de la vision
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acuité visuelle

Optique adaptative

Mots clés libres

Fonction de transfert de modulation

Aberrations monochromatiques

Résumé

Le but de cette thèse consiste en la validation de la prédiction de l’impact des aberrations sur les performances visuelles (PV). Nous avons testé la capacité de prédiction d’un modèle d’œil numérique, dans diverses conditions d’aberrations. Nous avons réussi à prédire (R²=0. 79) le gain de sensibilité au contraste (SC) mesuré après correction des aberrations d’ordre supérieur par un système d’optique adaptative, en calculant la fonction de transfert de modulation (FTM) à partir d’une mesure de front d’onde. En revanche, le gain d’acuité visuelle (AV) n’était pas prédictible (R²≤0. 30) par les critères de qualité d’image calculés. Nous avons également réussi à prédire les chutes de SC (R²≥0. 75) induites par différents types et niveaux d’aberrations, en calculant la FTM et les chutes d’AV (R²≥0. 74) en utilisant des critères de qualité d’image. Nous avons aussi prédit l’impact d’aberrations combinées (lentilles de contact multifocales) sur l’évolution de la SC (R²=0. 74) et de l’AV (R²=0. 67) en fonction de la défocalisation. Des phénomènes d’adaptation aux aberrations des lentilles pourraient expliquer les chutes d’AV prédites un peu plus importantes. Nous avons étudié cette notion d’adaptation en comparant les PV de sujets kératocôniques (KC) portant leur compensation habituelle et celles de sujets sains, placés dans les mêmes conditions d’aberrations. Les sujets KC présentaient des SC comparables mais de meilleures AV que les sujets sains (0. 13 logMAR), confirmant un gain potentiel d’AV par adaptation. Le modèle d’œil numérique testé est donc capable de prédire les changements de SC. Les changements d’AV sont plus difficiles à prédire étant donné les phénomènes d’adaptation.

The aim of this thesis consisted on validating the calculation of the impact of aberrations on visual performances (VP). We tested the ability of a numerical eye model to predict the influence of different aberrations conditions. We succeded in predicting (R²=0. 79) the contrast sensitivity (CS) visual benefit measured after higher-order aberrations correction by an adaptive optics system, using the modulation transfer function (MTF) derived from a wavefront aberration measurement. However, the visual acuity (VA) benefit was not well predicted (R²≤0. 30) by the calculated image quality metrics. We also succeded in predicting CS losses (R²≥0. 75) and VA losses (R²≥0. 74) due to different types and levels of aberrations in calculating respectively the MTF and several image quality metrics. We also predicted the impact of aberrations combinations (multifocal contact lenses) on through-focus CS (R²=0. 74) and through-focus VA (R²=0. 67). Adaptation phenomenons to the multifocal contact lenses aberrations could explain the larger calculated VA losses. We studied this hypothetical neural adaptation in comparing the keratoconic subjects VP when viewing through their usual spectacles correction and the normal subjects VP when viewing through keratoconic subjects aberrations. Keratoconic subjects obtained comparable CS but higher VA than normal subjects (0. 13logMAR), validating a possible increase of VA by adaptation. So, the tested numerical eye model is able to predict the CS changes. The VA changes are more difficult to predict because of neural adaptation.