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Journal Français d'Ophtalmologie
Volume 36, n° 5
pages 418-430 (mai 2013)
Doi : 10.1016/j.jfo.2012.09.008
Received : 13 February 2012 ;  accepted : 26 September 2012
Particularités de l’eiconomètre électronique pour l’exploration fonctionnelle binoculaire
Features of the electronic eikonometer for the study of binocular function
 

C. Bourdy
61, avenue Philippe-Auguste, 75011 Paris, France 

Résumé

Après avoir présenté les éléments constitutifs de cet eiconomètre électronique (schéma de l’appareil et organigramme) pour l’analyse et la mesure des effets perceptifs de la disparité binoculaire, nous rappelons les particularités (tests à grandissements incorporés vus en lumière polarisée) et les avantages de cet appareil par rapport aux eiconomètres existants (absence de tous systèmes optiques intermédiaires). Nous donnons la liste des tests disponibles dans la bibliothèque de tests et leurs caractéristiques paramétriques : Test spatial de Ogle pour l’Aniséiconie, Test de Disparité de Fixation : vernier binoculaire, et Tests stéréoscopiques linéaires et aléatoires. Nous développons la méthodologie adaptée à chaque type d’examen et les manipulations à effectuer par l’opérateur et l’observateur. Puis, nous donnons quelques résultats d’examens effectués avec cet eiconomètre pour un échantillon d’observateurs équipés de lunettes, verres de contact ou implants. Nous proposons une analyse de ces différents effets perceptifs à partir d’études expérimentales et théoriques : Relief, Disparité et Fusion – bref rappel des études théoriques par calcul matriciel automatique de la grandeur des images rétiniennes pour différents types d’yeux : emmétropes et isomètropes réalisés à partir d’éléments dioptriques différents de l’œil de Gullstrand, anisométropes axiles, anisométropes de conformation, aphaques provenant de ces différents yeux. Nous montrons l’intérêt de ces études pour l’analyse des mesures subjectives d’aniséiconie recueillies et pour le choix de la meilleure correction : variations en amplitude et en signe des composantes monoculaires de la disparité de fixation selon la distance d’observation – complexité de la perception du relief, selon le test utilisé. Compte tenu de l’évolution de la technologie mise en œuvre lors de la réalisation de ce prototype, nous proposons que cet eiconomètre soit actualisé, en particulier par l’utilisation d’écrans plats à haute résolution, ce qui permettrait d’améliorer et d’enrichir la bibliothèque de tests (définition, contraste et taille des images observées).

The full text of this article is available in PDF format.
Summary

After presenting the components of this electronic eikonometer (device schematic and organizational chart) for the analysis and measurement of perceptive effects of binocular disparity, we review the specifics (tests with incorporated magnifications seen in polarized light) and the advantages of this device as compared to existing eikonometers (absence of any intermediary optical system). We provide a list of available tests in the test library and their parametric characteristics: Ogle Spatial Test for Aniseikonia, Fixation Disparity Test: binocular nonius, and Linear and Random stereoscopic tests. We develop a methodology adapted to each type of test and the manipulations to be performed by the operators and observers. We then provide some results of examinations performed with this eikonometer for a sample of observers equipped with glasses, contact lenses or implants. We propose an analysis of these various perceptive effects from experimental and theoretical studies: association between Depth, Disparity and Fusion; brief review of theoretical studies by automatic matrix calculus of retinal image size for various types of eyes: emmetropic and isometropic eyes based on various dioptric elements from Gullstrand’s eye, axial anisometropia, anisometropia of conformation, aphakia resulting from these various eyes. We demonstrate the role of these studies in the analysis of subjective measurements of aniseikonia and for the choice of best correction: variations in amplitude and sign of the monocular components of the fixation disparity as a function of the viewing distance, Complexity of depth perception, according to the test used. Considering the evolution of the technology used for the realization of this prototype, we propose that this eikonometer be updated, in particular by using high-resolution flat screens, which would allow improvement and enrichment of the test library (definition, contrast and size of the observed images).

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Mots clés : Eiconomètre électronique, Aniséiconie, Disparité de fixation, Acuité stéréoscopique

Keywords : Electronic eikonometer, Aniseikonia, Fixation disparity, Stereoscopic acuity


Cet eiconomètre représente la version électronique du stéréoprojecteur optique en lumière polarisée [1], réalisé au Laboratoire de Physique du Muséum (Paris) pour l’analyse et la mesure des effets perceptifs de la disparité binoculaire : étude de l’aniséiconie, de la disparité de fixation et de la stéréoscopie. Cet ensemble électronique qui regroupe divers tests d’examen binoculaire, nous a semblé mieux adapté à un service clinique d’ophtalmologie.

Présentation du prototype appelé fusio-test lors de sa mise au point [2, 3]

La Figure 1 présente le schéma de l’appareil et son diagramme synoptique. Les tests sélectionnés pour chaque aspect de l’examen binoculaire sont présentés sur deux écrans vidéo, et vus par l’observateur en lumière polarisée : les images vues par l’œil droit et l’œil gauche sont séparées grâce à des polaroids croisés. On sait que ce type d’éclairage permet de dépister un trouble de la vision binoculaire dans des conditions de perception aussi peu dissociantes que possible, c’est-à-dire physiologiquement proche de la vision binoculaire naturelle. Ces tests électroniques sur écrans sont le plus souvent des images géométriques préprogrammées et à grandissement incorporé, ou des stéréogrammes de points aléatoires de Julesz. Nous donnerons ultérieurement la liste des tests disponibles dans la Bibliothèque de Tests. On notera pour la présentation des tests et les mesures durant l’examen, l’absence de tous systèmes optiques intermédiaires tels que les verres afocaux grossissants utilisés pour certains eiconomètres, ou le synoptophore pour la présentation d’autres tests. Ces appareils qui n’offrent aucune garantie d’appariement introduisent parfois des disparités parasites, ou des effets d’accommodation de proximité. Il peut en résulter un certain pouvoir dissociant qui entraîne une tendance à la diplopie ou à la neutralisation. De plus, l’examen peut se faire dans une ambiance lumineuse normale, ce qui élimine les problèmes tels que la myopie ou la presbytie nocturne, ou la diminution du réflexe de fusion en vision scotopique. L’observateur est confortablement assis à un mètre des écrans avec ses lunettes polaroid. Les tests sélectionnés sont appelés par l’opérateur qui dispose d’un clavier et d’un mini-terminal de contrôle (Figure 1). Il peut sélectionner un test pour chaque écran vidéo (œil droit ou œil gauche) en entrant directement son numéro de codage avec les touches numériques du clavier : si le numéro demandé existe dans la bibliothèque de tests, le nom abrégé du test s’affiche sur le mini-terminal. Il en est de même pour le choix du paramètre qui représente le pourcentage de disparité introduit sur l’œil droit ou l’œil gauche : on écrit la valeur choisie à partir du clavier numérique. L’appareil dessine alors le test correspondant sur les écrans vidéo.



Figure 1


Figure 1. 

Présentation de l’eiconomètre électronique. Schéma de l’appareil et organigramme.

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Les manipulations à effectuer sont les suivantes :

sélectionner parmi les tests disponibles dans la bibliothèque de tests, la configuration qui correspond à la fonction que l’on veut explorer (aniséiconie, disparité de fixation, ou stéréoscopie) ;
sélectionner les paramètres du test, c’est-à-dire les valeurs de disparité à proposer à chaque œil de l’observateur ;
sélectionner l’œil de référence ;
contrôler sur le mini-terminal, les données et les tests affichés ;
enfin, noter les valeurs des paramètres inscrites au mini-terminal, après les réponses de l’observateur, à la fin de l’examen, selon un mode opératoire adapté à chaque aspect du traitement de la disparité binoculaire recherché.

Nous développerons en détail la méthodologie utilisée dans chaque cas avec cet appareil, afin de faciliter l’interprétation des différentes distorsions stéréoscopiques perçues pour la mesure des effets perceptifs de la disparité binoculaire. La liste des tests disponibles dans la bibliothèque de test est présentée dans le Tableau 1.

Étude de l’aniséiconie

L’aniséiconie actuellement bien connue est une anomalie de la vision binoculaire due à une différence de taille des images perçues. Cette différence peut être, soit d’origine optique (images rétiniennes différentes, le plus souvent par anisométropie ou par aphaquie), soit d’origine fonctionnelle (images corticales, ou valeurs spatiales différentes entre les deux yeux). On sait que cette aniséiconie est plus ou moins importante chez les anisométropes et les aphaques monoculaires ou binoculaires, selon le type de correction optique prescrit (verres de lunettes, verres de contact ou implants intracamérulaires). Elle peut également se présenter chez les enfants et adolescents durant la phase d’emmètropisation de leurs yeux [10].

Tests proposés : test spatial de Ogle

Nous avons proposé pour cet eiconomètre, le test stéréoscopique de Ogle [4], qui permet une analyse plus fine de l’aniséiconie. On peut en effet déterminer les erreurs aniséiconiques dans les méridiens verticaux, horizontaux et obliques grâce aux distorsions caractéristiques du relief perçu (Figure 2). Nous rappelons en détail les trois types de distorsion et nous donnons, dans chaque cas, les explications qui facilitent l’interprétation du positionnement apparent des éléments de ce test.



Figure 2


Figure 2. 

Mesure de l’aniséiconie : test spatial de Ogle. Stéréogrammes et test vu dans l’espace. Distorsions caractéristiques : schémas a, b, c, d, e.

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La Figure 2a présente le test spatial, stéréogrammes vus en relief par un observateur normal, après la fusion des deux images :

deux fils verticaux dans un même plan frontal en avant ;
deux fils verticaux dans un même plan en arrière ;
une croix oblique dans un plan frontal intermédiaire.

Les Figure 2(b, c, d et e) illustrent les quatre types de distorsions caractéristiques :

le grandissement horizontal d’une image entraîne une distorsion du type « effet géométrique », c’est-à-dire une rotation des plans frontaux (fils et croix) autour d’un axe vertical. L’image agrandie horizontalement correspond au côté le plus éloigné du test (Figure 2b) ;
le grandissement vertical d’une image entraîne une distorsion du type « effet induit », c’est-à-dire une rotation de la croix seulement, autour d’un axe vertical. L’image agrandie verticalement correspond au côté le plus proche du test (Figure 2c) : en effet, le grandissement vertical ne change rien aux fils verticaux ; le grandissement vertical de la croix entraîne une élongation de cette croix, de sorte que l’abscisse d’un point de cette croix est inférieure à celle de son point homologue sur l’autre œil ; (grandissement vertical sur l’œil droit, abscisse inférieure à droite) ;
il en résulte qu’un « effet sphérique » dû à un grandissement dit « overall » (à la fois vertical et horizontal) se traduit le plus souvent par un déplacement des seuls fils verticaux (Figure 2e) : car il faut noter que « l’effet induit » n’intervient que pour un certain intervalle de grandissement vertical, ce qui le différencie de l’« effet géométrique » ; le premier effet n’est pas toujours entièrement compensé par le second ;
le grandissement oblique d’une image entraîne une distorsion du type « déclinaison » c’est-à-dire une rotation de la croix autour d’un axe horizontal (Figure 2d).

Stéréogrammes réalisés – (tests à grandissement incorporé)

Pour le stéréoprojecteur optique [1], nous avions reproduit une série de stéréogrammes du test de Ogle représentant des grandissements de 0 à 15 % dans le méridien horizontal et le méridien vertical par échelon de 1 % pour chaque type de distorsion. Ces tests avaient été minutieusement dessinés (grandissement de 1mm sur 10cm soit 1 %) photographiés et mesurés au comparateur optique au 1/100e de mm, afin d’obtenir l’échelle des disparités recherchées.

Pour l’eiconomètre électronique [2, 3] nous avons programmé une série de stéréogrammes à grandissements incorporés, du même type que les clichés optiques. On a vu que nous disposons dans la bibliothèque de tests de deux stéréogrammes codés (Ogl O) et 15 stéréogrammes (Ogl V) grandissement vertical et (Ogl H) grandissement horizontal avec des grandissements de 0 à 15 % par échelon de 1 % pour l’œil droit et l’œil gauche. Nous rappelons que les stéréogrammes du test de Ogle à « grandissement incorporé » présentent de nombreux avantages :

l’élimination des verres afocaux grossissants à grandissements limités (0 à 6 %) ;
la mesure de l’« effet géométrique » et de l’« effet induit » à l’aide de deux séries distinctes de tests étalonnés par échelons de 1 % ;
notons que la mesure de la déclinaison n’est pas possible avec ces stéréogrammes ;
la compensation de différences aniséiconiques beaucoup plus importantes entre les deux yeux, supérieures à 15 % si nécessaire : cas de fortes anisométropies pouvant intervenir après la phase d’emmétropisation (anisométropie à composante axiale importante, due à des modifications de la profondeur de la chambre antérieure, ou de la longueur axiale de l’œil), cas d’aphaquie unilatérale [9].

Méthode de mesure

Quand la paire de stéréogrammes électronique Ogl O de 0 % est présentée à un observateur, le type de distorsion signalé peut être interprété par l’opérateur et conduire à un diagnostic d’aniséiconie.

Le sujet voit le test en relief : il a la vision stéréoscopique. Il observe d’abord les fils verticaux : si l’un des fils verticaux de chaque paire paraît plus près de lui c’est qu’il existe une aniséiconie sur un méridien horizontal. Le plan de la croix semble, lui aussi, avoir tourné dans le même sens. Le côté le plus proche correspond à l’image la plus petite. On agrandit cette image en recherchant le grandissement horizontal qui annule le déplacement des fils verticaux (modification du paramètre par l’opérateur à l’aide du clavier).

Si après cette correction, la rotation de la croix autour d’un axe vertical n’est pas nulle, c’est qu’il existe une aniséiconie sur un méridien vertical, l’image la plus petite verticalement correspondant à l’œil situé du côté de la croix qui s’est éloigné : on recherche le grandissement vertical qui annule ce résidu de rotation.

Si le sujet examiné ne présente pas d’aniséiconie dans un méridien horizontal, il n’observe pas de déplacement des fils verticaux, mais seulement une rotation de la croix, la première correction n’est pas nécessaire.

Une maquette (deux tiges verticales montées sur une réglette horizontale mobile autour d’un axe vertical, deux tiges verticales arrière, une croix oblique dans un plan frontal intermédiaire, également mobile autour d’un axe vertical), placée près de l’observateur lui permet, en guise de réponse, de positionner les différents éléments comme il les perçoit dans l’espace. La valeur de l’aniséiconie a été déterminée en recherchant les deux stéréogrammes différents qui doivent être proposés par l’opérateur à l’œil droit et à l’œil gauche afin d’éliminer la distorsion perçue et de retrouver la configuration classique normale (Figure 2a). L’opérateur doit alors noter les valeurs de paramètres inscrits au mini-terminal à la fin de l’examen.

Étude de la disparité de fixation

On sait que la disparité de fixation est une erreur de convergence fusionnelle qui caractérise la qualité de la fusion binoculaire réalisée par chaque observateur dans une situation donnée. Ce glissement de la fixation peut intervenir sur un œil ou sur les deux yeux à la fois, en présence d’un test de fusion. Ce phénomène met l’accent sur le fait qu’il existe un état intermédiaire entre la fusion précise et la diplopie. Le sujet croit fusionner avec exactitude, car la disparité binoculaire entre les points de fixation est inférieure au seuil de diplopie. Ce glissement varie en amplitude selon l’équilibre oculomoteur propre à chaque observateur et selon la distance d’observation. La disparité de fixation peut être mise en évidence par le déplacement d’un détail vertical, vu monoculairement par chaque œil en fixation centrale, en présence d’un test binoculaire assurant la fusion centrale et périphérique.

Test proposé

Le test proposé par l’eiconomètre électronique est l’arrangement de Ogle [4], présentant deux repères verticaux vus chacun d’un œil en lumière polarisée formant ainsi un vernier binoculaire, entouré de détails qui stimulent la fusion (optotypes par exemple), (Figure 3a). Le décalage linéaire des deux repères, rapporté à la distance d’observation constitue la mesure angulaire de la disparité de fixation. La disparité de fixation est généralement analysée sur la base de courbes de disparité en convergence forcée (Figure 3b).



Figure 3


Figure 3. 

Mesure de la disparité de fixation. a : test de Ogle : vernier binoculaire ; b : courbe de variation en convergence forcée. Abscisse : dioptrie prismatique ; BE : prisme base externe ; Bi : prisme base interne ; ordonnée : ésodisparité ou exodisparité.

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Notons que sur la courbe 3b, l’ordonnée à l’origine Y représente la valeur de la disparité de fixation sans prisme, et l’abscisse à l’origine X, représente la valeur du prisme qui neutralise la disparité de fixation ou phorie associée. Les mesures de disparité de fixation avec ou sans prismes par une méthode des limites sont aisément obtenues avec cet eiconomètre puisqu’il est possible de changer la configuration du test simplement en entrant le code approprié (série Ogl 2) et les paramètres préprogrammés des repères verticaux de l’alignement vernier par le clavier et le mini-terminal de contrôle de l’opérateur.

Étude de la stéréoscopie

L’examen stéréoscopique est l’aspect du bilan fonctionnel le plus connu et le plus recherché tant en clinique qu’en ergonomie, car il est considéré comme l’aboutissement du processus de fusion normale et le signe d’un confort visuel maximal.

Tests disponibles dans la bibliothèque de tests et méthodes

Deux types de tests ont été programmés dans cet eiconométre pour le contrôle de la perception du relief et l’évaluation de l’acuité stéréoscopique :

des stéréogrammes linéaires dont les bords sont perçus monoculairement (série codée AST0 et AST1) ;
des stéréogrammes de points aléatoires (random dot stereogram ) [5] qui démontrent qu’une forme monoculaire n’est pas nécessaire à la perception de la forme stéréoscopique cyclopéenne (série JulZ1 et JulZ2).

Tests linéaires

La Figure 4 présente un exemple de stéréogrammes linéaires constitués de série de lignes verticales dont le nombre et l’écart relatif varient selon les cas.



Figure 4


Figure 4. 

Perception du relief : tests linéaires. Tests (a), (b), (d) : tests vus alignés en profondeur ; tests (c) : tests vus non alignés en profondeur.

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Ces tests permettent l’étude des variations de localisation spatiale et la mesure des seuils d’acuité stéréoscopique par différentes méthodes psychophysiques préprogrammées (méthode du choix forcé, méthode des stimulis constants, méthode de choix multiple) ; par exemple pour le choix forcé : l’objet à localiser ne peut avoir que deux positions, devant ou derrière : l’observateur dispose alors pour ses réponses d’un clavier à deux boutons. Il doit presser l’un ou l’autre, selon son interprétation de la localisation du test. À chaque réponse, le test disparaît et réapparaît dans une autre position présélectionnée. La séquence des positionnements des éléments du test peut être préprogrammée selon une méthode psychophysique de recherche des seuils : quand un élément du test a été correctement localisé, la position suivante est d’un échelon plus difficile, alors qu’après une réponse incorrecte, la position suivante est d’un échelon plus facile. En fait, afin de réduire l’éventualité de bonnes réponses dues au hasard, trois réponses correctes consécutives sont exigées, avant qu’un échelon plus difficile soit proposé. Les réponses de l’observateur peuvent être enregistrées graphiquement en continu.

Stéréogrammes aléatoires

Ces stéréogrammes réalisés par ordinateur se présentent comme des nappes de points paraissant disposés au hasard. Le test destiné à l’œil droit ne se distingue de celui destiné à l’œil gauche par aucun détail monoculaire (lignes ou contour). En revanche, en vision binoculaire et après la fusion des images, on voit surgir en relief, et au milieu de la nappe de points, une surface aux contours nets. Pour ces stéréogrammes aléatoires (RDS), deux séries de tests sont proposées (Figure 5). Dans une première série JulZ1, la forme cyclopéenne est soit un carré, un cercle ou un triangle, perçu à différentes positions et différentes profondeurs en avant ou en arrière d’un fond carré de points aléatoires, permettant une réponse de l’observateur par choix multiple soit une pyramide en escalier présentant un nombre de marches de difficultés croissantes.



Figure 5


Figure 5. 

Perception du relief : stéréogrammes aléatoires. a et b : stéréogrammes de points aléatoires RDS ; c : RDS fusionnés ; d : différentes formes de figures vues en relief ; e : pyramide en escalier (Pyr).

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Dans la seconde série JulZ2, la forme cyclopéenne est encore un carré, mais la corrélation binoculaire des points est réduite de 100 % à 40 % comme l’a proposé Julesz lui-même. Pour la première série, il est préférable de demander à l’observateur si la figure cyclopéenne apparaît en avant ou en arrière du fond, plutôt que de lui demander ce qui est perçu, vu que la forme peut être reconnue, seulement par le lustre binoculaire. Dans la seconde série, l’observateur devra dire à partir de quel niveau de décorrélation, le carré central cesse d’apparaître comme un carré.

Exploration fonctionnelle binoculaire effectuées a l’aide de l’eiconomètre électronique

Quelques résultats sont présentés dans le Tableau 2 pour un échantillon d’observateurs équipés d’un des trois types de corrections optiques : lunettes, verres de contact ou implants.

L’aniséiconie

Le Tableau 2 donne quelques exemples de l’aniséiconie mesurée à l’aide de l’eiconomètre électronique. Le sujet D, bonne acuité visuelle, corrigé en verre de lunette, faible anisométropie, a une aniséiconie peu élevée de l’ordre de 1 %. Les sujets B et A – acuité visuelle différente sur l’œil droit et sur l’œil gauche, anisométropie plus importante, fusionnent le test spatial et ont des aniséiconies de l’ordre de 3 %. Le sujet S – jeune anisométrope de dix ans : œil gauche emmétrope, œil droit – dix dioptries, corrigé en verre de contact, fusionne le test spatial avec un effet géométrique de 5 % (grandissement horizontal). Chez les pseudophaques unilatéraux implantés, on note de faibles aniséiconies, excepté pour le sujet Co qui présente 6 % d’effet induit (grandissement vertical). Le sujet Ma – un implant n’a pu percevoir le relief avec aucun des tests stéréoscopiques disponibles sur l’eiconomètre. En revanche, le sujet R – deux implants, acuité élevée à chaque œil, bonne acuité, stéréoscopique avec les RDS, a été incapable de percevoir le test d’aniséiconie en stéréoscopie. Nous avons trouvé chez cet observateur une perception du relief anormale, seulement pour les tests linéaires et en disparité croisée.

La disparité de fixation

Nous donnons dans le Tableau 2 les valeurs de Y, ordonnée à l’origine qui représente la valeur de la disparité de fixation sans prisme. Le sujet D a une ésodisparité de 10′ en accord avec une forte ésophorie. D’autres observateurs ont révélé de faibles eso ou exodisparités (inférieures à 2′) considérées comme normales. Quatre autres ont signalé une suppression alternée de l’un des repères verticaux quand les deux yeux sont ouverts, alors que chaque œil voit normalement son repère.

Stéréoscopie

Quelques anomalies du traitement de la disparité binoculaire sont décelées :

meilleure acuité avec les tests linéaires qu’avec les tests aléatoires (sujet D, M, S, C) ;
impossibilité de percevoir le relief pour des tests aléatoires RDS, alors que les tests linéaires donnent une stéréoscopie normale (sujets B, A, Co) ;
difficultés à identifier soit les disparités croisées, soit les disparités homonymes (sujets N, R) ;
une situation complexe est observée chez le sujet R équipé de deux implants : il a une bonne acuité visuelle à chaque œil, il a vu aisément le relief avec les RDS (acuité de 30” avec le carré de la série (1) et la pyramide en escalier). Mais avec les tests linéaires, il n’a pu percevoir aucun relief en disparité croisée, alors qu’en disparité homonyme, il a une acuité de 300” ;
le sujet MA en revanche, n’a plus aucun indice de fusion et de stéréoscopie.

Commentaires et discussion à propos du traitement de la disparité binoculaire
Vision du relief, disparité et fusion

La vision stéréoscopique est souvent considérée en orthoptie et en ergonomie comme un signe évident de fusion normale et de confort visuel maximal. Cependant, on sait actuellement que la vision de relief est indépendante de l’état de fusion [6, 7]. La Figure 6 montre schématiquement, comment le relief perçu varie en fonction de la disparité binoculaire. Autour du point A, proche de la disparité nulle, se retrouve le seuil d’acuité stéréoscopique, au-dessous duquel, on ne peut percevoir aucun écart de localisation en profondeur des deux stimuli. Dans la région AB, le relief perçu est exactement égal au relief réel, correspondant à la disparité existante. Ce point B est la limite de l’aire de fusion dite « aire de Panum ». Au-delà du point B, la disparité n’est pas entièrement traitée, mais elle donne toujours une sensation de relief qui croit jusqu’à un maximum (point C) puis décroît alors que la disparité augmente régulièrement jusqu’au point D, limite supérieure où la disparité est si importante que le relief perçu devient nul. On note qu’un large intervalle de disparité donne naissance à une sensation de relief et que le maximum de relief perceptible intervient à partir d’images doubles, même si ce relief n’est pas conforme à la réalité. Ainsi, d’après ce schéma, il n’y a pas de relation unique entre le relief et la disparité : un relief donné peut provenir de deux valeurs de disparités situées de part et d’autre du maximum de la courbe, une plus faible et une plus forte, le relief perçu s’annulant quand la valeur maximale de disparité est dépassée.



Figure 6


Figure 6. 

Représentation schématique des limites de variation du relief perçu et de la fusion en fonction de la disparité binoculaire.

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La mesure de l’aniséiconie au moyen du test de Ogle étant basée sur la perception stéréoscopique, certaines difficultés, rapportées lors de la localisation spatiale des éléments du test, peuvent être attribuées, soit à un défaut partiel de la modalité du traitement de la disparité croisée ou homonyme, soit à la duplicité de la relation entre « relief perçu » et « disparité », mise en évidence par la Figure 6.

Un sujet qui a une importante aniséiconie peut parfois percevoir une distorsion spatiale faible et instable, difficile à compenser, en raison de la « position » de ce relief apparent, dans une zone de décroissance du relief perçu sur la courbe Figure 6, ce qui pourrait expliquer en partie la différence souvent signalée entre une aniséiconie objective et une aniséiconie subjective mesurée.

Grandeurs des images rétiniennes – anisometropie – aniséiconie – étude théorique

Nous avons étudié par une méthode de calcul matriciel automatique (1962–1967–1972) le rôle des différents éléments dioptriques de l’œil, dans la détermination de la puissance, de la réfraction et de la grandeur de l’image rétinienne [8, 9, 10, 11]. Nous avons réalisé théoriquement un certain nombre d’yeux de chaque catégorie :

yeux emmétropes divers, construits à partir d’éléments dioptriques différents de l’œil de Gullstrand ;
yeux amétropes variés : amétropies à composante axiale dominante, amétropies de conformation à composante cornéenne ou cristalienne plus ou moins importante, amétropies de puissance, aphaquies provenant de ces différents yeux.

Nous avons donné, dans chaque cas [10] le pourcentage d’aniséiconie rapporté à l’œil de Gullstrand pour les trois types de correction (verres de lunettes, verres de contact, implants) et nous avons indiqué les meilleures solutions à adopter pour réduire l’aniséiconie.

Nous avons précisé la participation des diverses composantes dioptriques (cornée, chambre antérieure, longueur axiale), dans l’ajustement de l’œil durant la phase d’émmétropisation de l’œil du nouveau-né jusqu’à l’adolescence. En cas de dissymétrie entre les deux yeux, il en résulte une aniséiconie plus ou moins importante et variable (variations dues aux épaisseurs de la chambre antérieure et du cristallin), qui peut être la cause des troubles de la vision binoculaire, si fréquents en cette période de croissance, et même en présence de faibles anisométropies.

Ces études théoriques présentent l’intérêt d’analyser toutes les situations possibles, de prévoir et d’expliquer tous les cas d’aniséiconie subjective rencontrés. Elles permettent de mieux comprendre :

la fréquence élevée de l’aniséiconie qui peut s’installer naturellement au cours de la phase d’émmétropisation ;
la grande variabilité des valeurs d’aniséiconie obtenues chez les adolescents et adultes pendant la croissance de l’œil. Les amétropies de conformation sont en général faibles, inférieures à quatre dioptries. En cas d’anisométropie, les écarts entre les images seront plus ou moins importants suivant le siège de l’amétropie (cornée – chambre antérieure, cristallin) et le type de correction adoptée [9] ;
quant aux cas particuliers rencontrés dans la pratique, soit pour des emmétropes ou isométropes, soit pour des anisométropes ou aphaques, la tolérance de la correction complète de réfraction et le degré d’anisométropie sont très variables pour un même degré d’aniséiconie, chez des sujets dont les yeux seraient composés à partir d’éléments dioptriques différents [10].

Les Figure 7, Figure 8, Figure 9 montrent les courbes théoriques de base des variations de la grandeur de l’image rétinienne, selon le type d’amétropie, et le système correcteur. La Figure 7 rappelle les cas d’amétropie axile et amétropie de puissance corrigée. Théoriquement, selon ces courbes, un anisométrope purement axile serait mieux corrigé avec un verre de lunette en ce qui concerne l’aniséiconie. La Figure 8 illustre le cas de l’aphaque monoculaire. Les images de l’œil aphaque corrigé par un verre de lunettes sont en général beaucoup plus grandes que celles de l’œil aphaque corrigé par un verre de contact. Théoriquement, l’œil aphaque devrait toujours être corrigé par un verre de contact. La Figure 9 présente le cas de l’œil aphaque comparé à l’œil non aphaque. La partie hachurée montre le domaine où les écarts sont les plus faibles entre un œil aphaque et un œil non aphaque. Pour réduire l’aniséiconie dans le cas d’une aphaquie unilatérale, théoriquement, on aurait toujours intérêt à corriger l’œil aphaque par un verre de contact, et l’œil non aphaque par un verre de contact, s’il est myope, et par un verre de lunette s’il est hypérope [10].



Figure 7


Figure 7. 

Variation de la grandeur de l’image rétinienne en cas d’amétropie axile ou d’amétropie de puissance, corrigée par un verre de lunettes (L) ou un verre de contact (C). Abscisse : amétropie D en dioptrie ; ordonnée : g : grandeur de l’image de l’œil amétrope corrigé par un verre de lunette (L ou un verre de contact). La grandeur de l’image est rapportée à l’image de l’œil emmétrope de Gullstrand.

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Figure 8


Figure 8. 

Grandeur de l’image rétinienne pour un aphaque monoculaire corrigé. Abscisse : amétropie D en dioptrie ; ordonnée : g grandeur de l’image corrigée (L) lunette, (C) contact.

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Figure 9


Figure 9. 

Grandeur de l’image rétinienne pour l’œil aphaque corrigé (Ap L ou Ap C) comparé à l’œil non aphaque (amétrope corrigé : Am L ou Am C). Abscisse : amétropie D en dioptrie ; ordonnée : Ap gL, et Ap gC ou Am gL et Am gC.

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La disparité de fixation – composantes monoculaires

La disparité de fixation renseigne sur la qualité et le type de la fusion réalisée pour diverses distances d’observation sans dissociation des images [12]. Plus la disparité de fixation est importante moins la fusion est bonne. Les composantes monoculaires de la disparité de fixation varient en grandeur et en signe avec la distance d’observation (Figure 10). On passe le plus souvent d’une ésodisparité en vision loin, à une exodisparité en vision de près. Ce glissement est souvent d’amplitudes différentes pour les deux yeux et parfois de signes contraires. La disparité de fixation renseigne aussi sur l’aspect directionnel de la dominance oculaire : l’œil directeur serait celui dont la composante est la plus faible et la plus stable. Elle permet en clinique de noter l’existence et de connaître l’importance de l’hétérophorie non contrôlée par les forces de fusion [13]. On peut, en éliminant la disparité de fixation, déterminer la valeur maximale des prismes qui doivent être prescrits pour corriger l’hétérophorie non compensée. On peut également à l’aide de ce test, suivre l’évolution d’un traitement orthoptique.



Figure 10


Figure 10. 

Variations des composantes monoculaires de la disparité de fixation (amplitude et signe) avec la distance d’observation. Abscisse : la distance d’observation exprimée en angle métrique AM ou en dioptrie prismatique ; ordonnée : la disparité de fixation en minute d’arc (’). La courbe R est la résultante.

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La stéréoscopie – cas particuliers de la perception du relief et complexité des réponses.

En ce qui concerne la stéréoscopie, le terme d’acuité stéréoscopique est généralement lié à la détection de la différence de distance juste perceptible entre deux points objets, vus par un observateur en vision binoculaire. En réalité, le seuil stéréoscopique est en relation directe avec la correspondance rétinienne normale, la répartition géométrique des points correspondants et l’horoptère réel, déterminé par la méthode du vernier binoculaire [15]. On sait que les valeurs spatiales temporales sont plus faibles que les valeurs spatiales nasales (horoptère – vernier en général, extérieur au cercle de Vieth-Muller). De plus, l’intervalle entre les éléments correspondants augmente avec l’excentricité. Ainsi, la localisation spatiale est plus précise en vision centrale qu’en périphérique.

Ces particularités de la correspondance rétinienne tant fovéale que périphérique ne font que souligner les difficultés rencontrées au cours de l’examen binoculaire pour le seuil d’acuité stéréoscopique, et les anomalies signalées selon les appareils et les tests utilisés. De nombreux auteurs insistent sur la variabilité des réponses obtenues. Cependant, ils s’accordent à reconnaître que les tests peu dissociants (par exemple ceux présentés en lumière polarisée) permettent des investigations sur l’état sensoriel réel du sujet, c’est-à-dire qu’ils sont moins susceptibles de perturber les faibles états sensoriels normaux ou anormaux.

Le test de correspondance rétinienne normale est par définition le vernier binoculaire. Mais en raison de la corrélation généralement admise entre la disparité binoculaire et le relief stéréoscopique, on considère, en clinique, une valeur acceptable du seuil stéréoscopique comme un critère suffisamment sûr de la correspondance normale, et le but à atteindre pour tout traitement orthoptique.

Nous avons réalisé une étude des variations du seuil stéréoscopique dans la région fovéale, pour des éléments dont la séparation varie de 0 à 1° par intervalle de 6′, de part et d’autre, du point de fixation [14] : la meilleure acuité n’est pas trouvée au centre de la fovéa, à l’écartement zéro, mais pour une position excentrique variable selon l’observateur (Figure 11).



Figure 11


Figure 11. 

Variation de l’acuité stéréoscopique dans la région fovéale : abscisse : l’excentricité, écart latéral en minute d’arc (’) ; ordonnée : l’acuité stéréoscopique en seconde (”).

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On montre que l’utilisation de tests fins, à séparation variable, peut permettre de déceler des accidents de localisation spatiale pour des régions rétiniennes bien définies. Ainsi, une exploration plus complète de la région voisine du point de fixation pourrait faciliter l’interprétation des réponses recueillies en tant que test de correspondance rétinienne normale.

Avec l’eiconomètre tel qu’il est proposé, il suffira d’enrichir la bibliothèque de tests, et de programmer la configuration et la procédure expérimentale choisies. L’opérateur n’aura qu’à appeler ces tests sur le mini-terminal et les réponses de l’observateur seront notées ou enregistrées en continu. Quant aux RDS de Julesz [5], ils constituent un stimulus exceptionnel pour le traitement global de la disparité et la perception du relief. La vulgarisation de ces RDS a permis de nouvelles études psychophysiques et neurophysiologiques de la perception du relief ainsi que des recherches cliniques intéressantes. Les possibilités d’utilisation clinique de ces tests avaient été largement prévues et développées par Julesz lui-même dans son livre (Foundation of Cyclopean Perception) [5]. Il proposait en effet plusieurs séries de stéréogrammes pour des applications variées. Les plus connues sont celles qui servent aux mesures normales d’acuité stéréoscopique.

L’eiconométre électronique tel qu’il a été réalisé se prête particulièrement bien à l’observation des tests proposés par Julesz. Quelques-uns présentant des disparités relativement importantes ont pour but initial l’étude des anomalies de la perception stéréoscopique. Notons qu’à cet effet, il n’est pas absolument nécessaire que l’observateur perçoive un relief ; il lui suffit parfois de reconnaître la forme de la figure cyclopéenne. Il est recommandé de présenter à l’observateur des vues en la pseudoscopie : on transpose à l’œil droit, l’image précédemment vue par l’œil gauche et réciproquement (relief inversé) afin de vérifier si les figures sont plus aisément perçues dans une direction.

Une autre série de tests permettant de quantifier les anomalies du relief est proposée par Julesz. Ces stéréogrammes présentent une corrélation binoculaire de plus en plus réduite (de 100 % à 40 %), c’est-à-dire un nombre croissant de points qu’il n’est pas possible de fusionner. Le résultat de cette baisse de corrélation est que, si au début le carré central émerge à 100 %, les coins de ce carré disparaissent d’abord, une partie centrale arrondie restant toujours en relief. La perte de ce relief est de plus en plus importante, à mesure que le bruit augmente : un grand nombre de points apparaissent dans d’autres plans que le carré central ou le fond et finalement, il est impossible de détecter une partie centrale différente. On a vu qu’une méthode d’utilisation de ce test consiste à déterminer pour quel niveau de bruit, le carré central est encore reconnu comme un carré.

Ces stéréogrammes constituent un outil incomparable pour le clinicien qui désire effectuer un bilan fonctionnel complet. Lanthony et Matray en 1974 ont tenté de montrer l’intérêt clinique de ces tests de Julesz dans les strabismes, phories et nystagmus, mais ils ne disposaient que de quelques reproductions vues en anaglyphes ou au synoptophore [16]. Julesz, lui-même, signalait dès 1971 que ces RDS pourraient, grâce à un bref entraînement quotidien de quelques minutes, empêcher la perte de la vision binoculaire chez les sujets jeunes durant la période critique de maturation. Ce type de stéréogrammes correctement présentés à l’eiconomètre électronique, sera donc très utile, non seulement chez les jeunes enfants, mais chez tous les sujets dont la vision binoculaire est fragile et instable (anisométropes forts, aphaques unilatéraux), car ils constituent un stimulus puissant de fusion binoculaire.

Conclusion

Ce projet d’eiconomètre avait été particulièrement bien accueilli par de nombreux praticiens qui souhaitaient disposer d’un instrument unique et de manipulation aisée, avec des tests adaptés aux divers aspects de l’examen :

les centres hospitaliers universitaires d’ophtalmologie pour l’enseignement de la vision binoculaire ;
les services spécialisés dans la correction des anisométropes, aphaques et strabiques, enfants, adolescents ou adultes, au moyen de verres de contact ou d’implants intracamérulaires ;
les centres de traitement orthoptique qui sont continuellement confrontés aux problèmes de la fusion binoculaire et qui doivent suivre l’évolution de la rééducation de leurs patients ;
les centres de médecine du travail et les spécialistes d’ergonomie visuelle pour la détection de faibles anomalies et l’examen de sujets dits normaux ;
et tous les praticiens – ophtalmologistes ou opticiens – désireux de contrôler l’état sensoriel de leurs patients strabiques ou amblyopes rééduqués, et d’assurer le confort maximal à leurs patients anisométropes, quel que soit le type de correction prescrit.

Nous avons développé les particularités et les avantages de cet eiconomètre électronique. Les différents tests à grandissement incorporés, vus en lumière polarisée, qui constituent l’originalité de ce nouvel appareil, sont aisément accessibles à l’opérateur grâce à un clavier et un mini-terminal de contrôle pour le choix de la meilleure correction.

En raison de l’évolution de la technologie mise en œuvre pour ce prototype appelé Fusio – test réalisé en 1985 grâce à un contrat ANVAR – CNRS (Agence nationale de valorisation de la recherche de Paris), nous pensons que cet eiconomètre électronique devrait être actualisé, compte tenu des possibilités de programmation d’images haute résolution sur écrans plats ; ce qui permettrait d’améliorer et d’enrichir la bibliothèque de tests proposés : définition, contraste et taille des images observées, réalisées avec la précision nécessaire pour chaque test et chaque procédure expérimentale adaptée à l’exploration fonctionnelle binoculaire.

Déclaration d’intérêts

L’auteur déclare ne pas avoir de conflit d’intérêt en relation avec cet article.


Remerciements

J’adresse mes plus vifs remerciements à Françoise Cottin, physicien-adjoint CNRS, et à Yannick James, électronicien, qui ont participé à la mise au point de cet eiconomètre électronique.

Références

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Bourdy C., Cottin F., James Y. Exploration fonctionnelle binoculaire : aspects fondamentaux et analyse par le Fusio test J Fr Ophtalmol 1988 ;  11 : 441-451
Ogle K.N. Researches in binocular vision  Philadelpia: Saunders Philadelphia (1950). 
Julesz B. Foundations of cyclopean perception  Chicago: University of Chicago Press (1971). 
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