WO2007020333A1 - Method of objectively determining a binocular performance criterion of a human or animal subject - Google Patents
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Classifications
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- A—HUMAN NECESSITIES
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- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/103—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining refraction, e.g. refractometers, skiascopes
Definitions
- the invention relates to a method for objectively determining a binocular visual performance criterion of a human or animal subject, as well as a device for implementing the method.
- the invention is generally in the field of visual examination, that is to say the measurement of refractive errors and visual performance of a subject.
- visual performance measures use psychophysical methods. These methods have the particularity of being based on the patients' responses to visual stimulation; they are also called subjective.
- contrast sensitivity CSF for Contrast Sensitivity Function in English
- the contrast sensitivity is obtained by determining, from the patient's answers, the least contrasted optotypes that the patient is able to distinguish.
- An advantage of the subjective methods of visual examination described above is that they can be performed in binocular vision, that is to say in situations where the patient can use both eyes to see the tests presented to him.
- Subjective measures of visual performance also have the advantage of being sensitive not only to the optical defects of the eye, but also to possible deficiencies. - O -
- the visual results obtained psychophysically can be altered not only by optical aberrations, but also by neurosensory deficiencies, difficulties of cognition, a poor psychological state of the patient (stress, fatigue, etc.), inadequate measurement conditions ( insufficient lighting / etc.).
- the clinician reports a poor visual performance, the subjective measure does not allow him to know which of these factors is the cause.
- the invention provides an objective method for determining binocular visual performance criteria of a subject, such as binocular visual acuity, binocular contrast sensitivity, binocular retinal imaging simulation of an object.
- the proposed method uses objective measurements of the optical aberrations of each eye to deduce for each eye a monocular performance criterion characteristic of the imaging performance of said eye, a summation function being applied to both criteria. to derive a binocular performance criterion.
- the invention relates to a method for objectively determining a binocular visual performance criterion of a human or animal subject, comprising:
- the objective measurement of the ocular aberrations of each eye the calculation from the measured values of the aberrations of a monocular performance criterion for each of the left and right eyes, said criteria being characteristic functions of the imaging performance respectively of each left and right eye; - calculating the binocular visual performance criterion of the subject, by a summation function of said left and right monocular performance criteria.
- the monocular performance criterion is the optical transfer function of the eye, calculated from said aberrations, and realigned by application of a function of lateral spatial shift.
- the invention further relates to a device for implementing the method. It includes an objective measurement system of the ocular aberrations of an eye, a processing unit allowing in particular the calculation, at from the measured values, the aberrations of each of the two monocular performance criteria characteristic of the retinal imaging of each eye, and the calculation of the binocular visual performance criterion of the subject, by a summation of said left and right monocular performance criteria.
- the measurement of optical aberrations is made with an objective aberrometer, of the type described in French patent application FR 0111112, which measures the monochromatic optical defects of the entire ocular structure. These defects are called ocular wavefront aberrations.
- the aberrometer thus makes it possible to measure not only the spherical and cylindrical optical defects, but also the monochromatic optical aberrations of higher orders of the eye taking into account the effects of the internal structure of the eye.
- the method according to the invention alternatively allows the determination of performance as a function of the distance at which the patient looks (viewing distance), corresponding to a given accommodation stimulation.
- FIG. 1 a diagram illustrating the steps of the method of objective determination of a binocular visual performance criterion according to the invention
- FIGS. 2A to 2C are diagrams illustrating by examples the shapes of contrast sensitivity curves respectively for the left eye, for the right and binocular eyes, obtained by the method according to the invention
- FIGS. 3A to 3C are diagrams illustrating, by examples, retinal images calculated respectively for the left eye, for the right and binocular eyes, obtained by the method according to the invention
- FIG. 4 is a diagram illustrating the steps of the method of objective determination of a binocular visual performance criterion according to the invention, taking into account the distance of vision of the subject.
- FIGS. 5A and 5B diagrams showing according to two exemplary embodiments, devices for implementing the method.
- the identical elements are referenced by the same references.
- FIG. 1 shows a diagram illustrating the steps of the objective determination method of a binocular visual performance criterion according to the invention.
- the method includes objective measurements
- the summation function must be understood in the broad sense, that is to say any function of two parameters, strictly increasing with respect to each of the parameters.
- the summation function is a simple addition, a quadratic summation, a summation in absolute value, and so on.
- the monocular performance criterion can be to be spectral, for example a complex function defined from the optical transfer function of the eye obtained from said measured values of the aberrations, represented as a function of coordinates in a spatial frequency or angular frequency plane. It can also be spatial, for example a percussive response, represented as a function of spatial or angular coordinates.
- the characteristic function of the imaging performance of the eye is recalibrated by application of a lateral shift.
- lateral shift is meant, in the case of a spatial-type monocular criterion, a lateral spatial shift, that is to say the application in the plane of spatial or angular coordinates of a translation.
- the lateral offset consists of adding a phase shift to the phase of said criterion.
- the method according to the invention makes it possible, contrary to the methods described hitherto, an objective determination of performance criteria.
- visual binocular that is to say in normal situations where both eyes contribute to vision
- the binocular performance criterion being determined without the intervention of the patient and the resulting limitations.
- the invention applies to the determination of visual performance criteria of the binocular contrast sensitivity and binocular acuity type, as well as to the simulation of the retinal images perceived in binocular vision, as detailed below.
- the objective determination of the aberrations of each eye is advantageously performed by measuring the aberrations by means of an objective aberrometer.
- a Objective aberrometer is an instrument that requires no response from the patient; aberrations are measured by projecting light into the patient's eye and measuring the light signal reflected through the eye by the retina by fully objective means.
- Several types of Aberrometers objectives have been developed, using different techniques: Shack-Hartmann (or Hartmann-Shack) deflectometric Moiré, ABERROMETRY Tscherning 'refractometer laser scanning, dynamic retinoscopy, phase contrast, etc.
- This instrument also measures the aberrations resulting from the introduction of any optical correction (glasses, lenses, etc.) in front of or on the eye at the time of the examination.
- the values of the aberrations resulting from the measurements made on each of the two eyes can take different forms. This is for example a sampling of the ocular wavefront error in the pupil, a sampling of the slopes of the wavefront in the pupil, the coefficients of a decomposition of the error of the pupil. wavefront on a set predefined polynomial functions, for example Zernike polynomials up to a given order, etc.
- the aberration data take the form of a Zernike polynomial decomposition of the ocular wavefront error.
- a monocular performance criterion is calculated, this criterion being a characteristic function of the imaging performance of each eye.
- the monocular criterion can be spectral or spatial.
- the monocular performance criterion is a complex function, defined from the optical transfer function of the eye (or OTF according to the abbreviation of the English expression "Optical Transfer Function") obtained at from said measured values of the aberrations.
- the calculation of the OTF is for example carried out by Fourier transformation of the percussional response of the eye (or PSF according to the abbreviation of the English expression Point-Spread Function), itself obtained from said values. measured aberrations in a known manner.
- each of said monocular performance criteria is obtained by the optical transfer function of each eye, weighted by a function of sensitivity to the neural contrast of the visual system, and adjusted by application of a phase shift equal to the opposite of the phase of said optical transfer function.
- the contrast sensitivity is then deduced from the left and right monocular criteria, for example by a quadratic summation of the two criteria.
- OTFPd (fi, jj) and OTFP s (f ⁇ , ⁇ ) represent the complex optical transfer functions of right and left eyes respectively
- PTFPd ⁇ fi, fj) and PTFP s ⁇ fi, fj) represent the respective phases of OTFPd ( fi, jj) and OTFP g (fi, jj)
- ⁇ TF ⁇ fi, fj represents the neural contrast sensitivity function of the visual system.
- the symbol “exp” represents the complex exponential function and j the complex number whose square is worth -1.
- Typical NTF (fi, jj) values can be obtained from several published studies (see, for example, GJ Barten, Contrast sensitivity of the human eye and its effects on image quality, 1999, SPIE, Bellingham, Washington, USA).
- the CSF (fi, jf) sensitivity by its two-dimensional nature, can be reduced to a CSF (f) one-dimensional shape by extracting a profile according to a particular meridian of the spatial frequency plane or by computation. of the average profile on a set of meridians.
- FIGS. 2A to 2C show, according to examples, the binocular contrast sensitivity curves of a subject obtained by means of the method previously described.
- the curves, respectively denoted 21d, 21g, 21b represent the contrast sensitivity calculated according to the horizontal meridian respectively for the right eye, the left eye and in binocular vision. These curves correspond to the case in which the subject sees patterns of sinusoidal contrast with lines oriented in the vertical direction. They are obtained by performing a horizontal section of the computed two-dimensional contrast sensitivity function. Thus on the abscissa is indicated the spatial frequency of the test pattern in cycles per degree. On the ordinate is represented the threshold of sensitivity, that is to say the inverse of the value of the lowest detectable contrast at the frequency considered.
- the sharpness value can be deduced from the binocular contrast sensitivity curve.
- the cutoff frequency is determined, that is to say the highest spatial frequency value for which the sensitivity remains greater than or equal to 1
- the cut-off frequencies are denoted fd / f g , f t , respectively.
- Visual acuity is then calculated either as a multiple of the cutoff frequency or as a function of the cutoff frequency. this function being determined by a statistical analysis of the relationships between the cutoff frequency and the subjective visual acuity.
- the binocular visual acuity of the subject can be determined without going through the binocular contrast sensitivity calculation.
- the monocular performance criterion of each eye is the optical transfer function of the eye, recaled by applying a phase shift equal to the opposite of the phase of said optical transfer function.
- the binocular acuity is then obtained by determining a cutoff spatial frequency on the curve resulting from The summation function of the two left and right monocular visual performance criteria.
- each of said monocular criteria is the complex function resulting from the product of the optical transfer function of the eye and the spatial frequency spectrum of the object whose vision is to be simulated.
- said complex function is recalibrated by application of a phase changeover term. This phase shift corresponds to a translation of the retinal image in its plane. It translates the adjustment of the viewing angle of each eye that is driven by the binocular fusion mechanism, a mechanism implemented by visual system when both eyes look at the same visual scene. Fusion makes it possible to superimpose the two images at the level of the visual cortex.
- I / binocular retinal image is then obtained for example by a Fourier transform of the result of the application of the summation function to the monocular performance criteria of each of the eyes.
- the summation function can be a simple addition.
- the right monocular criterion corresponds to the spectrum of the retinal image calculated for the right eye:
- This spectrum of the retinal image is obtained by performing the product of the OFS spectrum (fi, jf) of spatial frequencies of the object viewed by the optical transfer function of the corresponding eye.
- the OFS spectrum ( ⁇ , jf) is
- IFS d (fiJ)) OFS (fij) ⁇ OTFR (fi, fj)
- the spatial frequency spectra IFSd (fi, ⁇ ) and IFSg (fi, fi) of the retinal images formed by the right and left eyes respectively are calculated.
- phase shift is the adjustment of the angle of sight of each eye implemented by the visual system to promote a merged perception of the two images.
- we must estimate the effective slopes (sxd, syd) and (sxg, syg) of the phase variations of the spectrum IFSd ⁇ , ⁇ j) and IFS g ⁇ , ⁇ )) with respect to the coordinates (fi, fj). This is a product-weighted average calculation between the spectrum modulus and the neural contrast sensitivity function.
- phasejIFS jfiM d the local phase tilt horizontally, either for the right eye: phasejIFS jfiM d) fi where the symbol "phase" is the function that returns the phase of a complex number.
- phase shift is therefore for a given spatial frequency, the opposite of the averaged value of the phase of each of the monocular performance criteria, weighted by the product of a neural contrast sensitivity function of the visual system with the module of said monocular criterion and with the inverse of said spatial frequency.
- the binocular image is then computed by Fourier transform of the frequency spectrum of the binocular image.
- FIGS. 3A to 3C show the simulated images of a letter "E" calculated by the applicant on a patient, respectively for the right eye, the left eye and in binocular vision (curves 31a, 31b). g ,
- the monocular criteria can also be calculated by the complex function obtained by the product of the optical transfer function of the eye and the frequency spectrum space of the object, multiplied by the module of the product. The remainder of the calculation is unchanged from that previously described.
- the monocular performance criterion is, taking again the notations defined previously:
- the binocular spectrum is obtained by the simple summation of the recalculated monocular criteria:
- the method according to the invention also makes it possible to give binocular performance criteria according to the viewing distance of a patient.
- This variant is illustrated by the diagram of FIG. 4.
- This variant is particularly interesting because, under certain conditions, such as presbyopia or the wearing of intraocular implants as a result of cataract surgery, visual performances are often optimal. for a particular viewing distance and degraded for other distances. It is therefore important to be able to diagnose visual performance for any distance of vision useful in everyday life.
- a set of measurements of the eye aberrations is made for each eye for different viewing distances (41 g , 41 d ).
- the method includes selecting for each eye one of the measurements as a function of the given viewing distance and correcting at least one of said selected measurements based on the accommodation path of each eye.
- the accommodation path is the interval of. defocusing of the eye limited by the lower and upper values of the spherical defocuses deduced from the set of ocular aberration measurements.
- the correction preferably consists in canceling the spherical defocus of the selected measure, so as to take into account the perfect accommodation of the eye at a distance. given vision.
- the correction makes it possible to restore the continuity of the adjustment of the eye as a function of the distance, from measurements made for a discrete set of viewing distances. If the distance of vision is outside the accommodation course, the correction will preferably match the spherical defocus of the selected measure as one of the limit values of the accommodation path.
- the monocular performance criterion characteristic of the retinal imaging of each eye is then calculated from said aberration-corrected value (42 g , 42 d, according to the same methods as those previously described, as previously, the binocular performance criterion at the The patient's chosen viewing distance is then deduced from the determined monocular performance criteria at said viewing distance by a summation function.
- FIGS. 5A and 5B illustrate, by simplified diagrams, the production of a device for implementing the method according to the invention as previously described.
- the device for implementing the method of objective determination of binocular visual performance criteria comprises an objective measurement system SM ocular aberrations of an eye 0, a control and processing unit UPT.
- the driving and processing unit notably makes it possible to calculate from the measured values of the aberrations of each of the two monocular performance criteria characteristic of the retinal imaging of each eye and the calculation of the binocular visual performance criterion of the subject, by a summation of said left and right monocular performance criteria.
- the measurement system SM (not shown in detail in FIGS.
- CSA means for controlling the distance of vision of the patient are furthermore provided in order to implement the method of predicting binocular visual performances as a function of the viewing distance.
- the CSA control means are made by driving a visual target C with respect to the optical system SO thanks to a translation platform T.
- a fixed target may be associated with a translating system movable in translation, or the target may be fixed, and the optical system SO with variable focus electrically controlled.
- FIG. 5B illustrates a variant according to which the measuring channel is integral with the translation movements of the target.
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Abstract
The invention relates to a method of objectively determining a binocular visual performance criterion of a human or animal subject and to a device for performing said method. The inventive method comprises the following steps consisting in: objectively measuring the ocular aberrations of each eye (11g, 11d); using said measured aberration values to calculate two left and right eye monocular performance criteria (12g, 12d), said criteria being characteristic functions respectively of the imaging performance of each left and right eye; and calculating (13) the binocular visual performance criterion of the subject using a summation function for summing said left and right monocular performance criteria.
Description
Méthode de détermination objective d'un critère de performance binoculaire d'un sujet humain ou animal Method for objectively determining a binocular performance criterion of a human or animal subject
L'invention concerne une méthode de détermination objective d'un critère de performance visuelle binoculaire d'un sujet humain ou animal, ainsi qu'un dispositif pour la mise en œuvre de la méthode. L'invention s'inscrit généralement dans le domaine de l'examen de la vue, c'est- à-dire la mesure des erreurs réfractives et des performances visuelles d'un sujet.The invention relates to a method for objectively determining a binocular visual performance criterion of a human or animal subject, as well as a device for implementing the method. The invention is generally in the field of visual examination, that is to say the measurement of refractive errors and visual performance of a subject.
Traditionnellement, les mesures de performances visuelles font appel à des méthodes psychophysiques. Ces méthodes ont la particularité de reposer sur les réponses des patients à des stimulations visuelles; elles sont aussi dites subjectives.Traditionally, visual performance measures use psychophysical methods. These methods have the particularity of being based on the patients' responses to visual stimulation; they are also called subjective.
Ainsi, le critère de performance visuelle le plus couramment utilisé dans la pratique clinique, l'acuité visuelle, est le plus souvent évalué au moyen de tableaux normalisés d'optotypes (lettres ou formes) de différentes tailles. Le relevé de la taille des plus petits optotypes reconnus par un patient permet de quantifier son acuité visuelle. Un autre critère de performance visuelle, la sensibilité au contraste (CSF pour Contrast Sensitivity Function en Anglais), est évalué d'une manière similaire à l'aide de tableau d'optotypes de différents contrastes. La sensibilité au contraste s'obtient en déterminant, à partir des réponses du patient, les optotypes les moins contrastés que celui-ci est capable de distinguer.Thus, the most commonly used visual performance criterion in clinical practice, visual acuity, is most often assessed using standardized optotype charts (letters or shapes) of different sizes. The survey of the size of the smallest optotypes recognized by a patient makes it possible to quantify his visual acuity. Another visual performance criterion, contrast sensitivity (CSF for Contrast Sensitivity Function in English), is evaluated in a similar way using an array of optotypes of different contrasts. The contrast sensitivity is obtained by determining, from the patient's answers, the least contrasted optotypes that the patient is able to distinguish.
Un avantage des méthodes subjectives d'examen visuel précédemment décrites est de pouvoir être exécutées en vision binoculaire, c'est-à-dire dans des situations où le patient peut utiliser ses deux yeux pour voir les tests qui lui sont présentés. Les mesures subjectives de performances visuelles ont aussi L'intérêt d'être sensibles non seulement aux défauts optiques de l'œil, mais également à d'éventuelles déficiences
— O —An advantage of the subjective methods of visual examination described above is that they can be performed in binocular vision, that is to say in situations where the patient can use both eyes to see the tests presented to him. Subjective measures of visual performance also have the advantage of being sensitive not only to the optical defects of the eye, but also to possible deficiencies. - O -
neurosensorielles dont elles permettent, dans certains cas, le dépistage.in some cases, screening.
Malheureusement, ces méthodes psychophysiques de caractérisation de la vision comportent aussi plusieurs inconvénients liés à leur subjectivité. En particulier, elles ne peuvent être utilisées ni avec les jeunes enfants, ni avec les personnes ayant des difficultés d'apprentissage ou de communication, ni avec les animaux employés par la recherche. Le temps passé à l'examen est long ; par conséquent, seulement un nombre réduit de paramètres est mesuré. La reproductibilité des mesures est généralement médiocre. En outre, les mesures subjectives de performances visuelles ne permettent pas de déterminer l'origine exacte de divers troubles visuels. L'optique de l'œil n'est pas toujours la cause de ces problèmes. En effet, si les performances visuelles d'un patient dépendent fortement des performances optiques de ses yeux, plusieurs autres facteurs peuvent contribuer à détériorer significativement la qualité de sa vision. Les résultats visuels obtenus de manière psychophysique peuvent être altérés non seulement par des aberrations optiques, mais aussi par des déficiences neurosensorielles, des difficultés de cognition, un état mauvais psychologique du patient (stress, fatigue, etc.), des conditions de mesure inadéquates (éclairage insuffisant/ etc.). Quand le clinicien relève une mauvaise performance visuelle, la mesure subjective ne lui permet pas de savoir lequel de ces facteurs en est la cause.Unfortunately, these psychophysical methods of characterizing vision also have several disadvantages related to their subjectivity. In particular, they can not be used with young children, with people with learning or communication difficulties, or with animals used for research. The time spent on the exam is long; therefore, only a small number of parameters are measured. Reproducibility of measurements is generally poor. In addition, subjective measures of visual performance can not determine the exact origin of various visual disturbances. The optics of the eye is not always the cause of these problems. Indeed, if the visual performance of a patient strongly depends on the optical performance of his eyes, several other factors can contribute to significantly deteriorate the quality of his vision. The visual results obtained psychophysically can be altered not only by optical aberrations, but also by neurosensory deficiencies, difficulties of cognition, a poor psychological state of the patient (stress, fatigue, etc.), inadequate measurement conditions ( insufficient lighting / etc.). When the clinician reports a poor visual performance, the subjective measure does not allow him to know which of these factors is the cause.
Le progrès continue dans le domaine de l'évaluation psychophysique de la vision. Différentes méthodes existent pour mesurer l'acuité visuelle,- la sensibilité au contraste, la fonction de transfert de modulation de l'œil ainsi que d'autres critères utiles. Cependant ces méthodes psychophysiques reposent sur des réponses du patient et souffrent des limitations mentionnées précédemment.
L 'invention propose une méthode objective de détermination de critères de performances visuelles binoculaires d'un sujet, tels que l'acuité visuelle binoculaire, la sensibilité au contraste binoculaire, la simulation de l'imagerie rétinienne binoculaire d'un objet .Progress continues in the field of psychophysical assessment of vision. Different methods exist to measure visual acuity, - contrast sensitivity, modulation transfer function of the eye as well as other useful criteria. However, these psychophysical methods are based on patient responses and suffer from the limitations mentioned above. The invention provides an objective method for determining binocular visual performance criteria of a subject, such as binocular visual acuity, binocular contrast sensitivity, binocular retinal imaging simulation of an object.
Pour cela, la méthode proposée utilise des mesures objectives des aberrations optiques de chacun des yeux afin d'en déduire pour chaque œil un critère de performance monoculaire caractéristique de la performance d'imagerie dudit œil, une fonction de sommation étant appliquée sur les deux critères respectifs afin d'en déduire un critère de performance binoculaire.For this, the proposed method uses objective measurements of the optical aberrations of each eye to deduce for each eye a monocular performance criterion characteristic of the imaging performance of said eye, a summation function being applied to both criteria. to derive a binocular performance criterion.
Plus précisément, l'invention concerne une méthode de détermination objective d'un critère de performance visuelle binoculaire d'un sujet humain ou animal, comprenant :More specifically, the invention relates to a method for objectively determining a binocular visual performance criterion of a human or animal subject, comprising:
- la mesure objective des aberrations oculaires de chaque œil, - le calcul à partir des valeurs mesurées des aberrations d' un critère de performance monoculaire pour chacun des yeux gauche et droit, lesdits critères étant des fonctions caractéristiques de la performance d'imagerie respectivement de chaque œil gauche et droit, - le calcul du critère de performance visuelle binoculaire du sujet, par une fonction de sommation desdits critères de performance monoculaire gauche et droit .the objective measurement of the ocular aberrations of each eye, the calculation from the measured values of the aberrations of a monocular performance criterion for each of the left and right eyes, said criteria being characteristic functions of the imaging performance respectively of each left and right eye; - calculating the binocular visual performance criterion of the subject, by a summation function of said left and right monocular performance criteria.
Avantageusement, le critère de performance monoculaire est la fonction de transfert optique de l'œil, calculée à partir desdites aberrations, et recalée par' application d'une fonction de décalage spatial latéral.Advantageously, the monocular performance criterion is the optical transfer function of the eye, calculated from said aberrations, and realigned by application of a function of lateral spatial shift.
L'invention concerne en outre un dispositif pour la mise en œuvre de la méthode. Il comprend un système de mesure objective des aberrations oculaires d'un œil, une unité de traitement permettant notamment le calcul, à
partir des valeurs mesurées, des aberrations de chacun des deux critères de performance monoculaire caractéristique de l'imagerie rétinienne de chaque oeil, et le calcul du critère de performance visuelle binoculaire du sujet, par une sommation desdits critères de performance monoculaires gauche et droit .The invention further relates to a device for implementing the method. It includes an objective measurement system of the ocular aberrations of an eye, a processing unit allowing in particular the calculation, at from the measured values, the aberrations of each of the two monocular performance criteria characteristic of the retinal imaging of each eye, and the calculation of the binocular visual performance criterion of the subject, by a summation of said left and right monocular performance criteria.
Avantageusement, la mesure des aberrations optiques est faite avec un aberromètre objectif, du type de celui décrit dans la demande de brevet français FR 0111112 qui .mesure les défauts optiques monochromatiques de l'ensemble de la structure oculaire. Ces défauts sont appelés aberrations de front d'onde oculaire. L' aberromètre permet ainsi de mesurer non seulement les défauts optiques sphériques et cylindriques, mais aussi les aberrations optiques monochromatiques d' ordres supérieurs de l'œil en prenant en compte les effets de la structure interne de l'œil.Advantageously, the measurement of optical aberrations is made with an objective aberrometer, of the type described in French patent application FR 0111112, which measures the monochromatic optical defects of the entire ocular structure. These defects are called ocular wavefront aberrations. The aberrometer thus makes it possible to measure not only the spherical and cylindrical optical defects, but also the monochromatic optical aberrations of higher orders of the eye taking into account the effects of the internal structure of the eye.
Outre la détermination objective de performances visuelles binoculaires obtenues, la méthode selon l'invention permet selon une variante la détermination de performances en fonction de la distance à laquelle le patient regarde (distance de vision) , correspondant à une stimulation d'accommodation donnée.In addition to the objective determination of binocular visual performance obtained, the method according to the invention alternatively allows the determination of performance as a function of the distance at which the patient looks (viewing distance), corresponding to a given accommodation stimulation.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures qui représentent:Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the description which follows, illustrated by the figures which represent:
La figure 1, un diagramme illustrant les étapes de la méthode de détermination objective d'un critère de performance visuelle binoculaire selon l'invention;FIG. 1, a diagram illustrating the steps of the method of objective determination of a binocular visual performance criterion according to the invention;
Les figures 2A à 2C des schémas illustrant par des exemples les formes de courbes de sensibilité au contraste respectivement pour l'œil gauche, pour l'œil droit et binoculaire, obtenues par la méthode selon l'invention ;
Les figures 3A à 3C des schémas illustrant par des exemples des images rétiniennes calculées respectivement pour l'œil gauche, pour l'œil droit et binoculaire, obtenues par la méthode selon l'invention ;FIGS. 2A to 2C are diagrams illustrating by examples the shapes of contrast sensitivity curves respectively for the left eye, for the right and binocular eyes, obtained by the method according to the invention; FIGS. 3A to 3C are diagrams illustrating, by examples, retinal images calculated respectively for the left eye, for the right and binocular eyes, obtained by the method according to the invention;
La figure 4, un diagramme illustrant les étapes de la méthode de détermination objective d'un critère de performance visuelle binoculaire selon l'invention avec prise en compte de la distance de vision du sujet.FIG. 4 is a diagram illustrating the steps of the method of objective determination of a binocular visual performance criterion according to the invention, taking into account the distance of vision of the subject.
- Les figures 5A et 5B, des schémas montrant selon deux exemples de réalisation, des dispositifs pour la mise en œuvre de la méthode . Sur ces figures, les éléments identiques sont référencés par les mêmes repères.FIGS. 5A and 5B, diagrams showing according to two exemplary embodiments, devices for implementing the method. In these figures, the identical elements are referenced by the same references.
La figure 1 montre un diagramme illustrant les étapes de la méthode de détermination objective d'un critère de performance visuelle binoculaire selon l'invention. La méthode comprend les mesures objectivesFIG. 1 shows a diagram illustrating the steps of the objective determination method of a binocular visual performance criterion according to the invention. The method includes objective measurements
11g et lld des aberrations oculaires respectivement de l'œil gauche et de l'œil droit, les calculs, notés respectivement 12g et 12d, à partir des valeurs mesurées des aberrations, de deux critères de performance monoculaire, fonctions caractéristiques respectivement de la performance d'imagerie' de chaque œil gauche et droit, puis le calcul 13 du critère de performance visuelle binoculaire du sujet, par une fonction de sommation des critères de performance monoculaires gauche et droit. La fonction de sommation doit être comprise au sens large, c'est-à-dire toute fonction de deux paramètres, strictement croissante par rapport à chacun des paramètres. Par exemple, la fonction de sommation est une addition simple, une sommation quadratique, une sommation en valeur absolue, etc. Comme cela sera décrit en détaii par la suite, le critère de performance monoculaire peut
être spectral, par exemple une fonction complexe définie à partir de la fonction de transfert optique de l'œil obtenue à partir desdites valeurs mesurées des aberrations, représentée en fonction de coordonnées dans un plan de fréquences spatiales ou de fréquences angulaires. Il peut également être spatial, par exemple une réponse percussionnelle, représentée en fonction de coordonnées spatiales ou angulaires. Avantageusement, selon l'invention, pour l'un au moins des critères de performance monoculaire, la fonction caractéristique de la performance d'imagerie de l'œil est recalée par application d'un décalage latéral. Par décalage latéral, on entend, dans le cas d'un critère monoculaire de type spatial, un décalage spatial latéral, c'est-à-dire l'application dans le plan de coordonnées spatiales ou angulaires, d'une translation. Pour un critère monoculaire de type spectral, le décalage latéral consiste en l'ajout d'un déphasage à la phase dudit critère.11g and ll of ocular aberrations of the left eye, respectively, and the right eye, calculations, denoted respectively 12 g and 12 d from the measured values of the aberrations of two criteria monocular performance characteristic functions respectively the imaging performance of each left and right eye, then the computation of the binocular visual performance criterion of the subject, by a summation function of the left and right monocular performance criteria. The summation function must be understood in the broad sense, that is to say any function of two parameters, strictly increasing with respect to each of the parameters. For example, the summation function is a simple addition, a quadratic summation, a summation in absolute value, and so on. As will be described in detail below, the monocular performance criterion can be to be spectral, for example a complex function defined from the optical transfer function of the eye obtained from said measured values of the aberrations, represented as a function of coordinates in a spatial frequency or angular frequency plane. It can also be spatial, for example a percussive response, represented as a function of spatial or angular coordinates. Advantageously, according to the invention, for at least one of the monocular performance criteria, the characteristic function of the imaging performance of the eye is recalibrated by application of a lateral shift. By lateral shift is meant, in the case of a spatial-type monocular criterion, a lateral spatial shift, that is to say the application in the plane of spatial or angular coordinates of a translation. For a monocular criterion of the spectral type, the lateral offset consists of adding a phase shift to the phase of said criterion.
Ainsi, grâce à l'étape de mesures objectives des aberrations oculaires de chaque œil puis au traitement particulier réalisé à partir de ces mesures, la méthode selon l'invention permet, contrairement aux méthodes décrites jusqu'alors, une détermination objective de critères de performances visuelles binoculaires, c'est-à- dire dans des situations normales où les deux yeux contribuent à la vision, le critère de performance binoculaire étant déterminé sans l'intervention du patient et les limitations qui en résultent. Notamment, l'invention s'applique à la détermination de critères de performances visuelles de type sensibilité au contraste binoculaire et acuité binoculaire, ainsi qu'à la simulation des images rétiniennes perçues en vision binoculaire, comme cela est détaillé ci-dessous.Thus, thanks to the step of objective measurements of ocular aberrations of each eye and the particular treatment carried out from these measurements, the method according to the invention makes it possible, contrary to the methods described hitherto, an objective determination of performance criteria. visual binocular, that is to say in normal situations where both eyes contribute to vision, the binocular performance criterion being determined without the intervention of the patient and the resulting limitations. In particular, the invention applies to the determination of visual performance criteria of the binocular contrast sensitivity and binocular acuity type, as well as to the simulation of the retinal images perceived in binocular vision, as detailed below.
La détermination objective des aberrations de chaque œil est réalisée avantageusement par une mesure des aberrations au moyen d'un aberromètre objectif. Un
aberromètre objectif est un instrument qui ne requiert aucune réponse de la part du patient ; les aberrations sont mesurées en projetant de la lumière au fond de l'œil du patient et en mesurant le signal lumineux réfléchi au travers de l'œil par la rétine par des moyens entièrement objectifs. Plusieurs types d' aberromètres objectifs ont été développés, à partir de différentes techniques : Shack-Hartmann (ou Hartmann-Shack) , déflectométrie Moiré, aberrométrie de Tscherning,' réfractométrie à balayage laser, skiascopie dynamique, contraste de phase, etc. Ces techniques d' aberrométrie objective ont l'intérêt de mesurer la totalité ou une grande majorité des aberrations optiques monochromatiques de l'œil, c'est-à-dire à la fois les aberrations d' ordres faibles telles que la défocalisation (défaut sphérique de l'onde réfractée) et l'astigmatisme (défaut cylindrique) et les aberrations d'ordres supérieurs telles, que la coma, l'aberration sphérique et d'autres défauts optiques. Ces données permettent de quantifier les erreurs de réfraction non uniformes, asymétriques, parfois très irrégulières qui peuvent affecter la qualité de la vision. La demande de brevet FR 0111112 décrit une méthode de réalisation d'un aberromètre objectif compact, adapté à une utilisation clinique, capable de mesurer les aberrations subies par la lumière au travers de l'ensemble de l'optique oculaire. Cet instrument mesure également les aberrations résultant de l'introduction de toute correction optique (lunettes, lentilles, etc.) devant ou sur l'œil au moment de 1' examen. Les valeurs des aberrations résultant des mesures effectuées sur chacun des deux yeux peuvent prendre différentes formes. Il s'agit par exemple d'un échantillonnage de l'erreur de front d'onde oculaire dans la pupille, d'un échantillonnage des pentes du front d'onde dans la pupille, des coefficients d'une décomposition de l'erreur de front d'onde sur un ensemble
prédéfini de fonctions polynomiales, par exemple les polynômes de Zernike jusqu'à un ordre donné, etc. Préférentiellement, les données d'aberrations prennent la forme d'une décomposition en polynômes de Zernike de l'erreur de front d'onde oculaire.The objective determination of the aberrations of each eye is advantageously performed by measuring the aberrations by means of an objective aberrometer. A Objective aberrometer is an instrument that requires no response from the patient; aberrations are measured by projecting light into the patient's eye and measuring the light signal reflected through the eye by the retina by fully objective means. Several types of Aberrometers objectives have been developed, using different techniques: Shack-Hartmann (or Hartmann-Shack) deflectometric Moiré, ABERROMETRY Tscherning 'refractometer laser scanning, dynamic retinoscopy, phase contrast, etc. These objective aberrometry techniques have the advantage of measuring all or a large majority of the monochromatic optical aberrations of the eye, that is to say both weak order aberrations such as defocusing (spherical defect). refracted wave) and astigmatism (cylindrical defect) and higher order aberrations such as coma, spherical aberration and other optical defects. These data make it possible to quantify non-uniform, asymmetrical, sometimes very irregular refractive errors that can affect the quality of vision. The patent application FR 0111112 describes a method for producing a compact objective aberrometer, adapted for clinical use, capable of measuring the aberrations experienced by the light through the whole of the ocular optics. This instrument also measures the aberrations resulting from the introduction of any optical correction (glasses, lenses, etc.) in front of or on the eye at the time of the examination. The values of the aberrations resulting from the measurements made on each of the two eyes can take different forms. This is for example a sampling of the ocular wavefront error in the pupil, a sampling of the slopes of the wavefront in the pupil, the coefficients of a decomposition of the error of the pupil. wavefront on a set predefined polynomial functions, for example Zernike polynomials up to a given order, etc. Preferably, the aberration data take the form of a Zernike polynomial decomposition of the ocular wavefront error.
Selon l'invention, pour chacun des deux yeux, un critère de performance monoculaire est calculé, ce critère étant une fonction caractéristique de la performance d'imagerie de chaque oeil. Comme on l'a vu, le critère monoculaire peut être spectral ou spatial.According to the invention, for each of the two eyes, a monocular performance criterion is calculated, this criterion being a characteristic function of the imaging performance of each eye. As we have seen, the monocular criterion can be spectral or spatial.
Selon un premier exemple, le critère de performance monoculaire est une fonction complexe, définie à partir de la fonction de transfert optique de l'œil (ou OTF selon l'abréviation de l'expression anglo-saxonne « Optical Transfer Function ») obtenue à partir desdites valeurs mesurées des aberrations. Le calcul de l'OTF est par exemple réalisé par transformation de Fourier de la réponse percussionnelle de l'œil (ou PSF selon l'abréviation de l'expression anglo-saxonne Point-Spread Function) , elle-même obtenue à partir desdites valeurs mesurées des aberrations de façon connue.According to a first example, the monocular performance criterion is a complex function, defined from the optical transfer function of the eye (or OTF according to the abbreviation of the English expression "Optical Transfer Function") obtained at from said measured values of the aberrations. The calculation of the OTF is for example carried out by Fourier transformation of the percussional response of the eye (or PSF according to the abbreviation of the English expression Point-Spread Function), itself obtained from said values. measured aberrations in a known manner.
A partir des deux critères de performance monoculaire gauche et droit, on en déduit un critère de performance visuelle binoculaire caractéristique de la performance atteinte lorsque les deux yeux fonctionnent simultanément .From the two left and right monocular performance criteria, a binocular visual performance criterion characteristic of the performance achieved when both eyes operate simultaneously is deduced.
Selon un premier exemple d'application de la méthode selon l'invention, on s'intéresse à la détermination de la sensibilité au contraste binoculaire. Avantageusement, pour la détermination de la courbe de sensibilité au contraste, chacun desdits critères de performance monoculaire est obtenu par la fonction de transfert optique de chaque œil, pondérée par une fonction de sensibilité au contraste neurale du système visuel, et recalée par application d'un déphasage égal à l'opposé de la phase de ladite fonction de transfert optique. La
sensibilité au contraste est alors déduite des critères monoculaires gauche et droit par exemple par une sommation quadratique des deux critères.According to a first example of application of the method according to the invention, one is interested in the determination of the binocular contrast sensitivity. Advantageously, for the determination of the contrast sensitivity curve, each of said monocular performance criteria is obtained by the optical transfer function of each eye, weighted by a function of sensitivity to the neural contrast of the visual system, and adjusted by application of a phase shift equal to the opposite of the phase of said optical transfer function. The contrast sensitivity is then deduced from the left and right monocular criteria, for example by a quadratic summation of the two criteria.
Ainsi, la fonction de sensibilité au contraste binoculaire (ou CSF, abréviation de l'expression anglo- saxonne « Contrast Sensitivity Function ») s'exprime en fonction des coordonnées fréquentielles f± fj, par la formule :Thus, the function of binocular contrast sensitivity (or CSF, abbreviation of the English expression "Contrast Sensitivity Function") is expressed as a function of the frequency coordinates f ± f j , by the formula:
C$F{fij)=NTF(fιj)x4θTFR(fιj)exύ-jPTFR(fιj))MθTFP^C $ F {ij) = NTF (fιj) x4θTFR (fιj) exύ-jPTFR (fιj)) ^ MθTFP
Où OTFPd(fi,jj) et OTFPs(fι,β) représentent les fonctions de transfert optique complexe des yeux droit et gauche respectivement, PTFPd{fi,fj) et PTFPs{fi,fj) représentent les phases respectives de OTFPd(fi,jj) et OTFPg(fi,jj) , etWhere OTFPd (fi, jj) and OTFP s (fι, β) represent the complex optical transfer functions of right and left eyes respectively, PTFPd {fi, fj) and PTFP s {fi, fj) represent the respective phases of OTFPd ( fi, jj) and OTFP g (fi, jj), and
ΗTF{fi,fj) représente la fonction de sensibilité au contraste neurale dû système visuel. Le symbole "exp" représente la fonction exponentielle complexe et j le nombre complexe dont le carré vaut -1. Des valeurs types de NTF(fi,jj) peuvent être obtenues à partir de plusieurs études publiées (voir par exemple G. J. Barten, Contrast sensitivity of the human eye and its effects on image quality, 1999, SPIE, Bellingham (Washington, USA) . La sensibilité au contraste CSF(fi,jf) , par nature bi-dimensionnelle, peut être ramenée à une forme mono- dimensionnelle CSF{f) par l'extraction d'un profil suivant un méridien particulier du plan des fréquences spatiales ou par calcul du profil moyen sur un ensemble de méridiens.ΗTF {fi, fj) represents the neural contrast sensitivity function of the visual system. The symbol "exp" represents the complex exponential function and j the complex number whose square is worth -1. Typical NTF (fi, jj) values can be obtained from several published studies (see, for example, GJ Barten, Contrast sensitivity of the human eye and its effects on image quality, 1999, SPIE, Bellingham, Washington, USA). The CSF (fi, jf) sensitivity, by its two-dimensional nature, can be reduced to a CSF (f) one-dimensional shape by extracting a profile according to a particular meridian of the spatial frequency plane or by computation. of the average profile on a set of meridians.
Les figures 2A à 2C montrent selon des exemples des courbes de sensibilité au contraste binoculaire d'un sujet obtenues grâce à la méthode précédemment décrite. Les courbes, respectivement notées 21d, 21g, 21b représentent la sensibilité au contraste calculée suivant le méridien horizontal respectivement pour l'œil droit,
l'œil gauche et en vision binoculaire. Ces courbes correspondent au cas dans lequel le sujet voit des mires de contraste sinusoïdal avec des traits orientés dans le sens vertical. Elles sont obtenues en réalisant une coupe horizontale de la fonction de sensibilité au contraste calculée bidimensionnelle. Ainsi en abscisse est indiquée la fréquence spatiale de la mire en cycles par degré. En ordonnée est représenté le seuil de sensibilité, c'est-à- dire l'inverse de la valeur du plus faible contraste détectable à la fréquence considérée.FIGS. 2A to 2C show, according to examples, the binocular contrast sensitivity curves of a subject obtained by means of the method previously described. The curves, respectively denoted 21d, 21g, 21b represent the contrast sensitivity calculated according to the horizontal meridian respectively for the right eye, the left eye and in binocular vision. These curves correspond to the case in which the subject sees patterns of sinusoidal contrast with lines oriented in the vertical direction. They are obtained by performing a horizontal section of the computed two-dimensional contrast sensitivity function. Thus on the abscissa is indicated the spatial frequency of the test pattern in cycles per degree. On the ordinate is represented the threshold of sensitivity, that is to say the inverse of the value of the lowest detectable contrast at the frequency considered.
Il est possible à partir des courbes de sensibilité au contraste d'un sujet, de déterminer l'acuité visuelle binoculaire du sujet, la valeur d'acuité pouvant être déduite de la courbe de sensibilité binoculaire au contraste.It is possible from the contrast sensitivity curves of a subject, to determine the binocular visual acuity of the subject, the sharpness value can be deduced from the binocular contrast sensitivity curve.
Pour cela, on détermine la fréquence de coupure, c'est-à-dire la valeur de fréquence spatiale la plus haute pour laquelle la sensibilité reste supérieure ou égale à 1For this, the cutoff frequency is determined, that is to say the highest spatial frequency value for which the sensitivity remains greater than or equal to 1
(i.e. pour laquelle la valeur limite de contraste détectable reste inférieure ou égale à 1, soit 100% de contraste) . Sur les figures 2A à 2C, les fréquences de coupure sont notées respectivement fd/ fg, ft,- L'acuité visuelle est alors calculée soit comme un multiple de la fréquence de coupure, soit comme une fonction de la fréquence de coupure, cette fonction étant déterminée par une analyse statistique des relations entre la fréquence de coupure et l'acuité visuelle subjective.(ie for which the detectable contrast limit value remains lower than or equal to 1, ie 100% contrast). In FIGS. 2A to 2C, the cut-off frequencies are denoted fd / f g , f t , respectively. Visual acuity is then calculated either as a multiple of the cutoff frequency or as a function of the cutoff frequency. this function being determined by a statistical analysis of the relationships between the cutoff frequency and the subjective visual acuity.
Selon une variante, l'acuité visuelle binoculaire du sujet peut-être déterminée sans passer par le calcul de sensibilité au contraste binoculaire. Selon cette variante, le critère de performance monoculaire de chaque œil est la fonction de transfert optique de l'œil, recalée par application d'un déphasage égal à l'opposé de la phase de ladite fonction de transfert optique. L'acuité binoculaire est alors obtenue par détermination d'une fréquence spatiale de coupure sur la courbe résultant de
Ia fonction de sommation des deux critères de performance visuelle monoculaires gauche et droit.According to one variant, the binocular visual acuity of the subject can be determined without going through the binocular contrast sensitivity calculation. According to this variant, the monocular performance criterion of each eye is the optical transfer function of the eye, recaled by applying a phase shift equal to the opposite of the phase of said optical transfer function. The binocular acuity is then obtained by determining a cutoff spatial frequency on the curve resulting from The summation function of the two left and right monocular visual performance criteria.
Nous décrivons maintenant comment la méthode selon l'invention peut s'appliquer à la simulation d'une image rétinienne perçue en vision binoculaire par un sujet.We now describe how the method according to the invention can be applied to the simulation of a retinal image perceived by a subject in binocular vision.
Selon une première variante, chacun desdits critères monoculaires est la fonction complexe résultant du produit de la fonction de transfert optique de l'oeil et du spectre de fréquences spatiales de l'objet dont on veut simuler la vision. Avantageusement, pour l'un au moins des critères de performance monoculaire, ladite fonction complexe est recalée par application d'un terme de basculement de phase. Ce basculement de phase correspond à une translation de l'image rétinienne dans son plan. Il traduit l'ajustement de l'angle de visée de chaque œil qui est piloté par le mécanisme de fusion binoculaire, mécanisme mis en œuvre par système visuel lorsque les deux yeux regardent une même scène visuelle. La fusion permet de superposer au mieux les deux images au niveau du cortex visuel. I/ image rétinienne binoculaire est alors obtenue par exemple par une transformée de Fourier du résultat de l'application de la fonction de sommation aux critères de performance monoculaires de chacun des yeux. Dans le cas de la simulation d'imagerie binoculaire, la fonction de sommation peut être une simple addition.According to a first variant, each of said monocular criteria is the complex function resulting from the product of the optical transfer function of the eye and the spatial frequency spectrum of the object whose vision is to be simulated. Advantageously, for at least one of the monocular performance criteria, said complex function is recalibrated by application of a phase changeover term. This phase shift corresponds to a translation of the retinal image in its plane. It translates the adjustment of the viewing angle of each eye that is driven by the binocular fusion mechanism, a mechanism implemented by visual system when both eyes look at the same visual scene. Fusion makes it possible to superimpose the two images at the level of the visual cortex. I / binocular retinal image is then obtained for example by a Fourier transform of the result of the application of the summation function to the monocular performance criteria of each of the eyes. In the case of binocular imaging simulation, the summation function can be a simple addition.
Ainsi pour l'œil droit par exemple, le critère monoculaire droit correspond au spectre de l'image rétinienne calculée pour l'œil droit :
Ce spectre de l'image rétinienne est obtenu en effectuant le produit du spectre OFS(fi,jf) de fréquences spatiales de l'objet regardé par la fonction de transfert optique de l'oeil correspondant. Le spectre OFS(β,jf) estThus for the right eye, for example, the right monocular criterion corresponds to the spectrum of the retinal image calculated for the right eye: This spectrum of the retinal image is obtained by performing the product of the OFS spectrum (fi, jf) of spatial frequencies of the object viewed by the optical transfer function of the corresponding eye. The OFS spectrum (β, jf) is
Par exemple obtenu par transformation de Fourier de la répartition de luminance de l'objet.
Ainsi, pour l'œil droit, le calcul est réalisé par la formule :For example obtained by Fourier transformation of the luminance distribution of the object. So, for the right eye, the calculation is done by the formula:
IFSd(fiJ))=OFS(fij)χOTFR(fi,fj)IFS d (fiJ)) = OFS (fij) χOTFR (fi, fj)
II est procédé au calcul des spectres de fréquences spatiales IFSd(fi,β)) et IFSg(fi,fi)) des images rétiniennes formées par les yeux droit et gauche respectivement .The spatial frequency spectra IFSd (fi, β) and IFSg (fi, fi) of the retinal images formed by the right and left eyes respectively are calculated.
Le terme de basculement de phase préconisé correspond à l'ajustement de l'angle de visée de chaque œil mis en œuvre par le système visuel pour favoriser une perception fusionnée des deux images. Pour le calculer, on doit estimer les pentes effectives (sxd,syd) et (sxg,syg) des variations de la phase des spectre IFSd{β,βj) et IFSg{β,β)) par rapport aux coordonnées (fi, fj ) . Il s'agit d'un calcul de moyenne pondéré par le produit entre le module du spectre et la fonction de sensibilité au contraste neurale .The term of phase shift recommended is the adjustment of the angle of sight of each eye implemented by the visual system to promote a merged perception of the two images. To calculate it, we must estimate the effective slopes (sxd, syd) and (sxg, syg) of the phase variations of the spectrum IFSd {β, βj) and IFS g {β, β)) with respect to the coordinates (fi, fj). This is a product-weighted average calculation between the spectrum modulus and the neural contrast sensitivity function.
Par exemple, pour l'œil droit, le basculement de phase local suivant l'horizontale, soit pour l'œil droit : phasejIFSdjfiM) fi où le symbole "phase" représente la fonction retournant la phase d'un nombre complexe. On en déduit une moyenne pondérée sxd du basculement de phase local selon l'horizontale: phase{lFSd{fi,jj))) x abs(IFSd(fi,jj))xNTF(fιj)For example, for the right eye, the local phase tilt horizontally, either for the right eye: phasejIFS jfiM d) fi where the symbol "phase" is the function that returns the phase of a complex number. We deduce a weighted average sxd of the local phase shift according to the horizontal: phase {lFS d {fi, j j ))) x abs ( IFSd (fi, j j )) xNTF (fij)
SXd=~Sxd = ~
(abs{lFSd{fij))xNTF{fij))(Abs {lfsd {ij)) xNTF {ij))
où les crochets ^ représentent l ' opération de moyennage .where the square brackets represent the averaging operation.
Le même calcul est effectué pour la direction verticale de l'œil droit (syd) . Le terme de basculement de phase est alors appliqué au critère monoculaire de l'œil droit en multipliant ce critère par : exç{-jx(sxdχfi-sydχjj))The same calculation is made for the vertical direction of the right eye (syd). The term of phase shift is then applied to the monocular criterion of the right eye by multiplying this criterion by: exç {-jx (sxdχfi-sydχjj))
La même opération est effectuée pour l'œil gauche.
Le terme de basculement de phase est donc pour une fréquence spatiale donnée, l'opposé de la valeur moyennée de la phase de chacun des critères de performance monoculaire, pondérée par le produit d'une fonction de sensibilité au contraste neurale du système visuel avec le module dudit critère monoculaire et avec l'inverse de ladite fréquence spatiale.The same operation is performed for the left eye. The term phase shift is therefore for a given spatial frequency, the opposite of the averaged value of the phase of each of the monocular performance criteria, weighted by the product of a neural contrast sensitivity function of the visual system with the module of said monocular criterion and with the inverse of said spatial frequency.
Pour obtenir le spectre de fréquences spatiales de l'image binoculaire, on réalise une sommation simple des critères monoculaires gauche et droit:To obtain the spatial frequency spectrum of the binocular image, a simple summation of the left and right monocular criteria is carried out:
L'image binoculaire est ensuite calculée par transformée de Fourier du spectre en fréquence de l'image binoculaire.The binocular image is then computed by Fourier transform of the frequency spectrum of the binocular image.
A titre d'exemple, les figures 3A à 3C montrent les images simulées d'une lettre « E » calculées par la déposante sur un patient, respectivement pour l'œil droit, l'œil gauche et en vision binoculaire (courbes 31a, 31g,By way of example, FIGS. 3A to 3C show the simulated images of a letter "E" calculated by the applicant on a patient, respectively for the right eye, the left eye and in binocular vision (curves 31a, 31b). g ,
31b) •31 b ) •
Selon une variante, pour la simulation d'une image rétinienne perçue en vision binoculaire par un sujet, les critères monoculaires peuvent également être calculés par la fonction complexe obtenue par le produit de la fonction de transfert optique de l'oeil et du spectre de fréquences spatiales de l'objet, multiplié par le module dudit produit. Le reste du calcul est inchangé par rapport à celui précédemment décrit. Ainsi dans cette variante pour l'œil droit, le critère de performance monoculaire est, en reprenant les notations définies précédemment :According to a variant, for the simulation of a retinal image perceived by binocular vision by a subject, the monocular criteria can also be calculated by the complex function obtained by the product of the optical transfer function of the eye and the frequency spectrum space of the object, multiplied by the module of the product. The remainder of the calculation is unchanged from that previously described. Thus in this variant for the right eye, the monocular performance criterion is, taking again the notations defined previously:
IFSVd{fiJ))=IFSd{βJ))χ\lFS,{βJ))IFSV d (jJ)) = IFS d {βJ)) χ \ lFS, {βJ))
Le spectre binoculaire est obtenu par la sommation simple des critères monoculaires recalés :
The binocular spectrum is obtained by the simple summation of the recalculated monocular criteria:
Selon une variante, la méthode selon l'invention permet également de donner des critères de performance binoculaires fonction de la distance de vision d'un patient. Cette variante est illustrée par le schéma de la figure 4. Cette variante est particulièrement intéressante car, dans certaines conditions comme la presbytie ou le port d'implants intraoculaires consécutif à l'opération de la cataracte, il est fréquent que les performances visuelles soient optimales pour une distance de vision particulière et dégradées pour les autres distances. Il est donc important de pouvoir diagnostiquer les performances visuelles pour toute distance de vision utile dans la vie courante.According to a variant, the method according to the invention also makes it possible to give binocular performance criteria according to the viewing distance of a patient. This variant is illustrated by the diagram of FIG. 4. This variant is particularly interesting because, under certain conditions, such as presbyopia or the wearing of intraocular implants as a result of cataract surgery, visual performances are often optimal. for a particular viewing distance and degraded for other distances. It is therefore important to be able to diagnose visual performance for any distance of vision useful in everyday life.
Selon cette variante, un ensemble de mesures des aberrations oculaires est réalisé pour chaque œil pour différentes distances de vision (41g, 41d) . La méthode comprend la sélection 43 pour chaque œil de l'une des mesures en fonction de la distance de vision donnée et la correction de l'une au moins desdites mesures sélectionnées en fonction du parcours d'accommodation de chaque œil. Le parcours d'accommodation est l'intervalle de. défocalisation de l'œil limité par les valeurs inférieure et supérieure des défocalisations sphériques déduites de l'ensemble des mesures d'aberrations oculaires. Si la distance de vision donnée est située à l'intérieur du parcours d'accommodation, la correction consiste de préférence à annuler la défocalisation sphèrique de la mesure sélectionnée, de façon à tenir compte de l'accommodation parfaite de l'œil à la distance de vision donnée. Ainsi la correction permet de restituer la continuité de l'ajustement de l'œil en fonction de la distance, à partir de mesures effectuées pour un ensemble discret de distances de vision. Si la distance de vision est située à l'extérieur du parcours d'accommodation, la
correction fera de préférence correspondre la défocalisation sphérique de la mesure sélectionnée comme l'une des valeurs limites du parcours d'accommodation. Le critère de performance monoculaire caractéristique de l'imagerie rétinienne de chaque œil est alors calculé à partir de ladite valeur corrigée des aberrations (42g, 42d, selon les mêmes méthodes que celles décrites précédemment. Comme précédemment, le critère de performance binoculaire à la distance de vision choisie du patient est ensuite déduit des critères de performance monoculaires déterminés à ladite distance de vision par une fonction de sommation.According to this variant, a set of measurements of the eye aberrations is made for each eye for different viewing distances (41 g , 41 d ). The method includes selecting for each eye one of the measurements as a function of the given viewing distance and correcting at least one of said selected measurements based on the accommodation path of each eye. The accommodation path is the interval of. defocusing of the eye limited by the lower and upper values of the spherical defocuses deduced from the set of ocular aberration measurements. If the given viewing distance is within the accommodation course, the correction preferably consists in canceling the spherical defocus of the selected measure, so as to take into account the perfect accommodation of the eye at a distance. given vision. Thus the correction makes it possible to restore the continuity of the adjustment of the eye as a function of the distance, from measurements made for a discrete set of viewing distances. If the distance of vision is outside the accommodation course, the correction will preferably match the spherical defocus of the selected measure as one of the limit values of the accommodation path. The monocular performance criterion characteristic of the retinal imaging of each eye is then calculated from said aberration-corrected value (42 g , 42 d, according to the same methods as those previously described, as previously, the binocular performance criterion at the The patient's chosen viewing distance is then deduced from the determined monocular performance criteria at said viewing distance by a summation function.
Pour déterminer le critère de performance monoculaire, il est également possible d'effectuer un calcul des aberrations à la distance de vision choisie, par interpolation à partir de l'ensemble de mesures. Le critère de performance monoculaire caractéristique de l'imagerie rétinienne de chaque œil est alors calculé à partir de la valeur interpolée des aberrations. Les figures 5A et 5B illustrent par des schémas simplifiés la réalisation d'un dispositif pour la mise en œuvre de la méthode selon l'invention telle qu'elle a été décrite précédemment.To determine the monocular performance criterion, it is also possible to perform a calculation of the aberrations at the chosen viewing distance, by interpolation from the set of measurements. The monocular performance criterion characteristic of the retinal imaging of each eye is then calculated from the interpolated value of the aberrations. FIGS. 5A and 5B illustrate, by simplified diagrams, the production of a device for implementing the method according to the invention as previously described.
De façon générale, le dispositif pour la mise en œuvre de la méthode de détermination objective de critères de performances visuelles binoculaires comprend un système de mesure objective SM des aberrations oculaires d'un œil 0, une unité de pilotage et de traitement UPT. L'unité de pilotage et de traitement permet notamment le calcul à partir des valeurs mesurées des aberrations de chacun des deux critères de performance monoculaire caractéristique de l ' imagerie rétinienne de chaque œil et le calcul du critère de performance visuelle binoculaire du sujet, par une sommation desdits critères de performance monoculaires gauche et droit. Le système de mesure SM (non représenté en détail sur les figures 5A et 5B) comprend par exemple
et de façon connue un dispositif d'éclairage avec une source lumineuse formant un faisceau d'éclairage sur la rétine, un dispositif d'analyse de la surface de l'onde lumineuse rétro réfléchie par la rétine et issue de l'œil, un dispositif de visualisation de la surface antérieure de l'œil pour aider au positionnement de l'instrument par le clinicien. Le système d'analyse de la surface d'onde est par exemple de type Shack-Hartmann tel qu' il a été décrit précédemment . Selon l'exemple de la figure 5A, des moyens CSA de contrôle de la distance de vision du patient sont en outre prévus afin de mettre en œuvre la méthode de prédiction de performances visuelles binoculaires en fonction de la distance de vision. Dans l'exemple de la figure 5A, les moyens de contrôle CSA sont réalisés par pilotage d'une cible visuelle C par rapport au système optique SO grâce à une plateforme de translation T. Bien entendu, d'autres variantes sont possibles pour les moyens de contrôle CSA. Par exemple, une cible fixe peut être associée à un système réflecteur mobile en translation, ou la cible peut être fixe, et le système optique SO à focale variable contrôlée électriquement.In general, the device for implementing the method of objective determination of binocular visual performance criteria comprises an objective measurement system SM ocular aberrations of an eye 0, a control and processing unit UPT. The driving and processing unit notably makes it possible to calculate from the measured values of the aberrations of each of the two monocular performance criteria characteristic of the retinal imaging of each eye and the calculation of the binocular visual performance criterion of the subject, by a summation of said left and right monocular performance criteria. The measurement system SM (not shown in detail in FIGS. 5A and 5B) comprises, for example and in a known manner a lighting device with a light source forming a light beam on the retina, a device for analyzing the surface of the retro light wave reflected by the retina and coming from the eye, a device visualizing the anterior surface of the eye to assist in clinician positioning of the instrument. The wavefront analysis system is for example Shack-Hartmann type as described above. According to the example of FIG. 5A, CSA means for controlling the distance of vision of the patient are furthermore provided in order to implement the method of predicting binocular visual performances as a function of the viewing distance. In the example of FIG. 5A, the CSA control means are made by driving a visual target C with respect to the optical system SO thanks to a translation platform T. Of course, other variants are possible for the means CSA control. For example, a fixed target may be associated with a translating system movable in translation, or the target may be fixed, and the optical system SO with variable focus electrically controlled.
La figure 5B illustre une variante selon laquelle la voie de mesure est solidaire des mouvements de translation de la cible.FIG. 5B illustrates a variant according to which the measuring channel is integral with the translation movements of the target.
Bien , entendu, ces exemples ne sont pas limitatifs et de nombreuses variantes de réalisation du dispositif sont possibles, pour la mise en œuvre de la méthode selon 1A invention.
Well, of course, these examples are not exhaustive and many device variants are possible for the implementation of the method 1A invention.
Claims
KESVENDICATIONS KESVENDICATIONS
1- Méthode de détermination objective d'un critère de performance visuelle binoculaire d'un sujet humain ou animal, caractérisée en ce qu'elle comprend:1- Method for objective determination of a binocular visual performance criterion of a human or animal subject, characterized in that it comprises:
- la mesure objective des aberrations oculaires de chaque œil (H9, Hd) r - the objective measurement of the ocular aberrations of each eye (H 9 , Hd) r
- le calcul à partir des valeurs mesurées des aberrations d'un critère de performance monoculaire pour chacun des yeux gauche et droit (12g, 12d) / lesdits critères étant des fonctions caractéristiques de la performance d' imagerie respectivement de chaque œil gauche et droit, le calcul (13) du critère de performance visuelle binoculaire du sujet, par une fonction de sommation desdits critères de performance monoculaire gauche et droit.calculating from the measured values of the aberrations of a monocular performance criterion for each of the left and right eyes (12 g , 12 d ) / said criteria being characteristic functions of the imaging performance respectively of each left eye and right, calculating (13) the binocular visual performance criterion of the subject, by a summation function of said left and right monocular performance criteria.
2- Méthode selon la revendication 1, dans laquelle pour l'un au moins desdits critères de performance monoculaire, ladite fonction caractéristique de la performance d'imagerie de l'œil est recalée par application d'un décalage latéral.2. The method of claim 1, wherein for at least one of said monocular performance criteria, said characteristic function of the imaging performance of the eye is recalibrated by application of a lateral shift.
3- Méthode selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle ledit critère de performance monoculaire est une fonction complexe, définie à partir de la fonction de transfert optique de l'œil obtenue à partir desdites valeurs mesurées des aberrations.3- Method according to one of claims 1 or 2, wherein said monocular performance criterion is a complex function, defined from the optical transfer function of the eye obtained from said measured values of the aberrations.
4- Méthode selon la revendication 3, dans laquelle la fonction de transfert optique est calculée à partir de la réponse percussionnelle de l'œil obtenue à partir des valeurs mesurées des aberrations.4. The method of claim 3, wherein the optical transfer function is calculated from the percussion response of the eye obtained from the measured values of the aberrations.
5- Méthode selon l'une des revendications 3 ou 4 pour la détermination de la courbe de sensibilité au contraste binoculaire du sujet, dans laquelle chacun desdits critères de performance monoculaire est obtenu par la fonction de transfert optique de chaque œil, pondérée
par une fonction de sensibilité au contraste neurale du système visuel, et recalée par application d'un déphasage égal à l'opposé de la phase de ladite fonction de transfert optique. 6- Méthode selon la revendication 5, permettant en outre la détermination de l'acuité visuelle binoculaire du sujet, ladite valeur d'acuité étant calculée à partir de la fréquence 'de coupure, déduite de la courbe de sensibilité binoculaire au contraste. 7- Méthode selon 1.' une des revendications 3 ou 4 pour la détermination de l'acuité visuelle binoculaire du sujet, dans laquelle l'acuité binoculaire est obtenue par détermination d'une fréquence spatiale de coupure sur la courbe résultant de la fonction de sommation des deux critères de performance visuelle monoculaires gauche et droit .5. Method according to one of claims 3 or 4 for determining the binocular contrast sensitivity curve of the subject, wherein each of said monocular performance criteria is obtained by the optical transfer function of each eye, weighted by a function of sensitivity to the neural contrast of the visual system, and adjusted by applying a phase shift equal to the opposite of the phase of said optical transfer function. 6. The method of claim 5, further allowing the determination of the binocular visual acuity of the subject, said acuity value being calculated from the cutoff frequency, deduced from the binocular contrast sensitivity curve. 7- Method according to 1. ' one of claims 3 or 4 for determining the binocular visual acuity of the subject, wherein the binocular sharpness is obtained by determining a cutoff spatial frequency on the curve resulting from the summation function of the two visual performance criteria. monoculars left and right.
8- Méthode selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la fonction de sommation est une sommation quadratique. 9- Méthode selon l'une des revendications 3 ou 4 pour la simulation d'une image rétinienne perçue en vision binoculaire par un sujet, dans laquelle pour chacun desdits critères de performance monoculaire, ladite fonction complexe est le produit de la fonction de transfert optique de l'œil et du spectre de fréquences spatiales de l'objet.8- Method according to one of the preceding claims, wherein the summation function is a quadratic summation. 9- Method according to one of claims 3 or 4 for the simulation of a retinal image perceived in binocular vision by a subject, wherein for each of said monocular performance criteria, said complex function is the product of the optical transfer function of the eye and the spatial frequency spectrum of the object.
10- Méthode selon l'une des revendications 3 ou 4 pour la simulation d'une image rétinienne perçue en vision binoculaire par un sujet, dans laquelle pour chacun desdits critères de performance monoculaires, ladite fonction complexe est obtenue par le- produit de la fonction de transfert optique de l'œil et du spectre de fréquences spatiales de l'objet, multiplié par le module dudit produit. 11- Méthode selon l'une des revendications 9 ou 10, dans laquelle pour l'un au moins desdits critères de
Rerforman.ce monoculaire, ladite fonction complexe est recalée par application d'un terme de basculement de phase.10- Method according to one of claims 3 or 4 for the simulation of a retinal image perceived in binocular vision by a subject, wherein for each of said monocular performance criteria, said complex function is obtained by the product of the function optical transfer of the eye and the spatial frequency spectrum of the object, multiplied by the module of said product. 11- Method according to one of claims 9 or 10, wherein for at least one of said criteria of Rerforman.ce monocular, said complex function is recaled by applying a term of phase shift.
12- Méthode selon la revendication. 11, dans laquelle ledit terme de basculement de phase est pour une fréquence spatiale donnée, l'opposé de la valeur moyennée de la phase de chacun des critères de performance monoculaire, pondérée par le produit d'une fonction de sensibilité au contraste neurale du système visuel avec le module dudit critère monoculaire et avec l'inverse de ladite fréquence spatiale.12- Method according to claim. 11, wherein said phase swinging term is for a given spatial frequency, the opposite of the averaged value of the phase of each of the monocular performance criteria, weighted by the product of a system neural contrast sensitivity function. visual with the module of said monocular criterion and with the inverse of said spatial frequency.
13- Méthode selon l'une des revendications 1 ou 2 pour la simulation d'une image rétinienne perçue en vision binoculaire par un sujet, dans laquelle pour chacun desdits critères de performance monoculaires, ladite fonction caractéristique de la performance d' imagerie de l'œil est une image monoculaire calculée dans le plan de la rétine .13- Method according to one of claims 1 or 2 for the simulation of a retinal image perceived in binocular vision by a subject, wherein for each of said monocular performance criteria, said characteristic function of the imaging performance of the eye is a monocular image calculated in the plane of the retina.
14- Méthode selon la revendication 13, dans laquelle l'image monoculaire est calculée dans le plan de la rétine par convolution de la réponse percussionnelle de l'œil avec la répartition spatiale en luminance de l'objet.14- The method of claim 13, wherein the monocular image is calculated in the plane of the retina by convolution of the percussion response of the eye with the luminance spatial distribution of the object.
15- Méthode selon l'une des revendications 13 ou 14, dans laquelle pour l'un au moins desdits critères de performance monoculaire, ladite image monoculaire est recalée par application d'une translation de ladite image suivant un vecteur donné.15- Method according to one of claims 13 or 14, wherein for at least one of said monocular performance criteria, said monocular image is recaled by applying a translation of said image along a given vector.
16- Méthode selon l'une des revendications 1 ou 2 pour la détermination de l'acuité visuelle binoculaire du sujet, dans laquelle pour chacun desdits critères de performance monoculaire, ladite fonction caractéristique de la performance d'imagerie de l'oeil est la réponse percussionnelle de l'œil calculée dans le plan de la rétine, ladite fonction percussionnelle étant recalée pour l'un au moins des deux critères par application d'une
translation selon un vecteur donné, la valeur d'acuité binoculaire résultant d'un calcul d'une caractéristique dr étendue spatiale de la fonction de sommation desdits critères monoculaires. 17. Méthode selon la revendication 16, dans laquelle ladite fonction de sommation est une addition.16- Method according to one of claims 1 or 2 for determining the binocular visual acuity of the subject, wherein for each of said monocular performance criteria, said characteristic function of the imaging performance of the eye is the response percussion of the eye calculated in the plane of the retina, said percussion function being recaled for at least one of the two criteria by application of a translation along a given vector, the binocular acuity value resulting from a calculation of a characteristic of r spatial extent of the summation function of said monocular criteria. The method of claim 16, wherein said summing function is an addition.
18- Méthode de détermination d'un critère de performance visuelle binoculaire selon l'une des revendications précédentes, pour une distance de vision donnée du sujet, dans laquelle un ensemble de mesures des aberrations oculaires est réalisé pour chaque œil pour différentes distances de vision (41g, 41a) , la méthode comprenant en outre la sélection (43) pour chaque œil de l'une desdites mesures en fonction de la distance de vision donnée, la correction de l'une au moins desdites mesures sélectionnées en fonction du parcours d' accomodation de chaque œil, le critère de performance monoculaire caractéristique de l'imagerie rétinienne de chaque œil étant calculé à partir de ladite valeur corrigée des aberrations (42g, 42a) •18- Method for determining a binocular visual performance criterion according to one of the preceding claims, for a given viewing distance of the subject, in which a set of measurements of the eye aberrations is made for each eye for different viewing distances ( 41 g , 41a), the method further comprising selecting (43) for each eye of one of said measurements as a function of the given viewing distance, correcting at least one of said selected measurements as a function of the viewing distance. accomodation of each eye, the criterion of monocular performance characteristic of the retinal imaging of each eye being calculated from said corrected value of the aberrations (42 g , 42a)
19- Méthode de détermination d'un critère de performance visuelle binoculaire selon l'une des revendications 1 à 17, pour une distance de vision donnée du sujet, dans laquelle un ensemble de mesures des aberrations oculaires est réalisé pour chaque œil pour différentes distances de vision, la méthode comprenant en outre pour chaque œil un calcul des aberrations à ladite distance de vision par interpolation à partir dudit ensemble de mesures, le critère de performance monoculaire caractéristique de l'imagerie rétinienne de chaque œil étant calculé à partir de ladite valeur corrigée des aberrations .19- A method of determining a binocular visual performance criterion according to one of claims 1 to 17, for a given viewing distance of the subject, wherein a set of measurements of ocular aberrations is made for each eye for different distances of vision, the method further comprising for each eye a calculation of the aberrations at said interpolated vision distance from said set of measurements, the characteristic monocular performance criterion of the retinal imaging of each eye being calculated from said corrected value aberrations.
20- Dispositif pour la mise en œuvre de la méthode de détermination objective d'un critère de performance visuel binoculaire d'un sujet humain ou animal selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il
comprend un système de mesure objective (SM) des aberrations oculaires d'un oeil, une unité de traitement20- Apparatus for implementing the method of objective determination of a binocular visual performance criterion of a human or animal subject according to one of the preceding claims, characterized in that includes an objective measurement system (SM) eye aberrations of an eye, a treatment unit
(UPT) permettant notamment le calcul, à partir des valeurs mesurées des aberrations, de chacun des critères de performance monoculaire caractéristique de l'imagerie rétinienne respectivement de chacun des deux yeux, et le calcul du critère de performance visuelle binoculaire du sujet, par une fonction de sommation des critères de performance monoculaire gauche et droit. 21- Dispositif selon la revendication 20, dans lequel le système de mesure objective des aberrations comprend un analyseur de surface d' onde de type Shack- Hartmann .(UPT) allowing in particular the calculation, from the measured values of the aberrations, of each of the monocular performance criteria characteristic of the retinal imaging respectively of each of the two eyes, and the calculation of the binocular visual performance criterion of the subject, by a summation function of left and right monocular performance criteria. 21. The device according to claim 20, wherein the objective aberration measurement system comprises a Shack-Hartmann type wave surface analyzer.
22- Dispositif selon l'une des revendications 20 ou 21, comprenant en outre des moyens (CSA) de contrôle de la distance de vision du patient.
22- Device according to one of claims 20 or 21, further comprising means (CSA) for controlling the distance of vision of the patient.
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2005
- 2005-08-18 WO PCT/FR2005/002097 patent/WO2007020333A1/en active Application Filing
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