Nouveaux composants optiques pixellisés pour la correction visuelle : modélisation, optimisation et évaluation

New pixelated optical components for visual correction : modelling, optimization and evaluation

• Auteur / Autrice : Marius Peloux
• Direction : Pierre Chavel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 12/10/2011
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ondes et Matière (Orsay, Essonne ; 1998-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Charles Fabry (Palaiseau, Essonne ; 1998-....) - Laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'Optique / Scop
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Essilor International
• Jury : Président / Présidente : Alain Bosseboeuf
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Chavel, Alain Bosseboeuf, Jean-Louis de Bougrenet de la Tocnaye, François Lacombe, Thierry Lépine, Laurent Berthelot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Louis de Bougrenet de la Tocnaye, François Lacombe

Mots clés

Mots clés contrôlés

Presbytie

Fourier, Optique de

Ophtalmologie

Mots clés libres

Lentille pixellisée

Optique de Fourier

Modulateur Spatial de Lumière (SLM)

Pixelated lens

Fourier Optics

Spatial Light Modulator (SLM)

Résumé

Ce manuscrit de thèse traite de l’étude de verres ophtalmiques microstructurés et plus particulièrement pixellisés, ces derniers pouvant présenter un intérêt particulier en optique active pour la correction de la presbytie. Une étude théorique est proposée, permettant d’analyser les performances optiques d’une lentille pixellisée en termes de transport d’image et d’identifier les paramètres qui ont un impact direct sur ces performances. Après validation expérimentale des résultats obtenus, nous constatons puis expliquons l’effet sur l’observation d’une scène de l’excentrement de l’œil par rapport à la fonction de phase du verre. Nous étudions l’effet du repliement de phase inhérent aux limites des technologies de fabrication, qui vient ajouter un chromatisme axial aux défauts visuels engendrés par la pixellisation. Nous nous intéressons ensuite aux applications possibles de la pixellisation en optique passive. Nous prouvons que pour une application visée, des lentilles binaires non pixellisées, dont nous optimisons la qualité optique, conduisent à de meilleurs résultats que les lentilles pixellisées. L’impact sur l’acuité visuelle des phénomènes diffractifs parasites induits par la pixellisation est évalué au moyen d’un banc de mesure utilisant la simulation de certaines images telles qu’elles seraient vues au travers de verres ophtalmiques pixellisés. Enfin, nous menons une étude de l’aspect esthétique d’un verre pixellisé vu par un observateur externe, à partir de modèles de calcul hybrides mêlant optique géométrique et optique de Fourier.

This thesis investigates microstructured and more particularly pixelated ophthalmic glasses, the latter raising some hope for the active correction of presbyopia. A theoretical study is developed for the analysis of the optical performances of a pixelated lens in terms of image transport and leads to the identification of the parameters which have an impact on these performances. After experimental validation of the results obtained, we note and then explain the effect on the observation of a scene of eye displacement with respect to the optical function of the eyeglass. We study the effect of phase wrapping, which is inherent in the limits of the technologies implied in the manufacturing process and adds an axial chromatism effect to the visual defects generated by pixelation. We are also interested in the potential applications of pixelation in the field of passive optics. We prove that for a given application, non pixelated binary lenses, the optical quality of which we optimize, lead to better results than pixelated lenses. The impact on visual acuity of the parasitic diffractive phenomena induced by pixelation is evaluated with an optical bench using the simulation of test images seen through pixelated lenses. Finally, we study the aesthetic aspect of a pixelated component as seen by an external observer, using hybrid calculation models based on both geometrical and Fourier optics.