perception de l'espace
vision stéréoscopique

 

 

Plan

I - perception de l'espace

1 - Vision monoculaire
2 - Vision binoculaire

II - vision stéreoscopique

1 - Fusion des images rétiniennes
2 - Acuité stéréoscopique

III - Vision d'un segment incliné appartenant au plan médiateur

IV - controle de l'acuité stereoscopique

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I - perception de l'espace

    1. Vision monoculaire

Un sujet monophtalme (borgne ou amblyope d'un œil), comme nous l'avons déjà vu, est capable d'avoir une perception de l'espace. Cette perception se fait en utilisant des facteurs dynamiques et des facteurs perceptifs.
Facteurs dynamiques
Le sujet peut balayer la surface de l'objet. Pour voir net chacun des points, il va devoir mettre en jeu une accommodation dépendant de la distance du point à l’œil. L'analyse des variations de l'accommodation lui permet une prise de conscience du relief de l'objet.
Lorsque le sujet déplace la tête, le déplacement apparent des objets, en sens inverse de la rotation de la tête, va dépendre de leur distance à l’œil. Les plus rapprochés semblent se déplacer par rapport aux objets éloignés (phénomène de parallaxe monoculaire).
Facteurs perceptifs
Ces facteurs font appel aux connaissances acquises par le système visuel.
- L'analyse du recouvrement des objets (l'objet proche masque les objets éloignés) renseigne sur leur position relative dans l'espace.
- Les ombres portées et les ombres propres renseignent elles aussi sur la forme des objets (on les utilise pour réaliser les peintures trompe l’œil qui donnent l'illusion du relief).
- L'angle apparent sous lequel on voit les objets connus permet une appréciation de leur distance.
- D'autres facteurs sont aussi utiles. Par exemple, dans le cas de l'observation d'un paysage, on sait que les objets éloignés sont vus dans une sorte de brume.

    1. Vision binoculaire

Le sujet disposant d'une vision binoculaire va disposer, pour chaque œil, des mêmes moyens que le monophtalme. Il va avoir à sa disposition deux nouveaux moyens d'appréciation du relief.
Facteur dynamique
Lorsque le sujet fixe un point de l'objet, pour le voir simple et net, il met en jeu l'accommodation et la convergence nécessaire. Comme l'accommodation, la convergence nécessaire est fonction de la distance du point. Lorsque le point de fixation balaye l'objet, la variation des valeurs prises par le couple A-C va renseigner le sujet d'une façon plus précise que la seule variation de A dont dispose le monophtalme.
Vision stéréoscopique
Les images rétiniennes droite et gauche ne sont pas rigoureusement identiques car les deux yeux sont séparés par une distance de l'ordre de 60 mm (parallaxe stéréoscopique). L'analyse de la disparité des deux images par le cortex permet une prise de conscience du relief. Cette capacité est la seule utilisée pour créer l'impression de relief lors de l'utilisation d'un stéréoscope ou d'anaglyphes et dans le cinéma en relief. Les deux yeux regardent des images planes légèrement différentes (les dissociateurs pouvant être des systèmes optiques, des filtres rouge-vert ou polarisés).

II - vision stéreoscopique
    1. Fusion des images rétiniennes

Comme nous l'avons vu dans le chapitre "Vision Binoculaire normale", lorsque le couple oculaire fixe un point M, l'ensemble des points ayant des images rigoureusement correspondantes sur les deux rétines est le cercle de Vieth Muller (horoptère théorique). En fait, tous les points appartenant à une zone de l'espace située de part et d'autre de ce cercle sont aussi vus simples. Cette zone de l'espace est l'horoptère expérimental pour le point de fixation choisi. Les images rétiniennes d'un point de cet horoptère expérimental n'appartenant pas au cercle de Vieth Muller sont légèrement disparates mais elles appartiennent à deux aires de Panum correspondantes. L'analyse de cette disparité permet la prise de conscience de la position de ce point par rapport au point de fixation.

N'D et N'G ne sont pas rigoureusement correspondantes car N n'appartient pas au cercle de Vieth Muller (a D et a G ne sont pas rigoureusement égaux). Ces deux images se forment sur des aires de Panum correspondantes puisque N appartient à l'horoptère expérimental.

  1. Acuité stéréoscopique

M: point de fixation, les images rétiniennes M'D et M'G se forment sur les fovéas correspondantes.
Les images K'D et K'G du point K sont disparates car K n'appartient pas à l'horoptère théorique.
J'D et J'G sont correspondantes car J appartient au cercle de Vieth Muller de M.
KM est vu sous l'angle h D par l’œil droit et sous l'angle h G par l’œil gauche. h D et h G sont les parallaxes stéréoscopiques et h D - h G = e exprime la disparité de K entre les deux yeux fixant M.
Vision du point K en fonction de e :
- si e est supérieur à e d (seuil de diplopie), le point K est vu double. Il n'appartient pas à l'horoptère expérimental. La valeur de
e D varie de 6' à 40' en fonction de l'excentricité de K par rapport M.
- si e est inférieur à e S , les points K et M sont vus dans le même plan de front. Il n'y a pas perception de relief. e S est l'acuité stéréoscopique du sujet (elle est de l'ordre de 6").
- pour e S < e < e d le sujet perçoit le relief, il peut dire s'il voit K en avant ou en arrière du plan de front de M.

e
S peut être considérée comme le seuil de perception:
- de la différence des parallaxes stéréoscopiques (vision statique du relief),
- de la variation de convergence du couple oculaire lorsque le point de fixation passe de M à K car e = b - b ' (vision dynamique du relief).

Expression de l'acuité stéréoscopique

D d : différence de profondeur entre M et K.
d: distance du plan de fixation.
Le couple oculaire fonctionne dans les conditions de Gauss:

si e est égale à l'acuité stéréoscopique e S , la distance D dmin est égale la variation de profondeur minimum discernable.

Prenons l'exemple d'un sujet ayant une acuité stéréoscopique de 6" et une ligne de base de 60 mm. Nous allons calculer la profondeur minimale perçue par effet stéréoscopique en fonction de la distance d du point de fixation.

      e S = 6" = 0,3.10-4 rad et D dmin = 5.10-4 d².

      d (m)

      0,2

      0,5

      1

      10

      100

      500

      D dmin (m)

      2.10-5

      1,25.10-4

      5.10-4

      5.10-2

      5

      125

On se rend compte à partir de ce tableau que l'efficacité de la vision stéréoscopique diminue rapidement avec la distance du point de fixation.
On peut évaluer la variation de convergence minimum perceptible par le sujet. On vient de voir qu'il ne peut discerner le relief entre le point M et le point K que si D d > D dmin . La convergence nécessaire pour fixer le point M est: C = 1/d, si nous supposons D d petit devant d, la variation de convergence quand la fixation du sujet passe de M à K va avoir pour expression:

III - Vision d'un segment incliné appartenant au plan médiateur

 

 

 

 

Le sujet fixe le point A milieu du segment MZ. Pour en étudier la vision, nous allons maintenant faire une projection dans le plan horizontal contenant A et Q'DQ'G.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En fonction de la déclinaison des images rétiniennes, le sujet pourra voir le segment MZ:
- "sans relief" si a est trop petit (AZH < D dmin),
- simple et incliné comme dans la réalité. M vu en diplopie croisée est extériorisé en avant de A et Z vu en diplopie homonyme en arrière de A.
- double si a est trop grand, la disparité des deux images rétiniennes est trop grande. On observe ce cas en plaçant un crayon incliné à 45° à une distance d'une quinzaine de centimètres de l’œil.
Inversement, nous avons vu que pour un couple oculaire dont l’un des yeux au moins présente un astigmatisme, la vision d’un segment n’appartenant pas à un méridien principal entraîne une déclinaison. Les deux images rétiniennes du segment pourront donc se trouver légèrement décalées comme dans le cas étudié précédemment. Le patient percevra alors, si son acuité stéréoscopique est suffisante, le segment incliné vers l’avant ou vers l’arrière. Une modification d’une compensation astigmate peut entraîner une modification de la perception spatiale. C’est surtout le cas lorsque les axes sont assez éloignés de l’horizontale et de la verticale.

IV - controle de l'acuité stereoscopique

Il existe de nombreux tests de contrôle de l'acuité stéréoscopique. Sauf dans de très rares cas (pilotes d’avion …), il ne font pas appel à une vision stéréoscopique en situation réelle. Le sujet est placé en situation dissociée et observe un test sur lequel figurent deux images disparates planes. Le système de séparation (filtres polarisés, rouge-vert), permet au sujet de voir avec chaque œil une image différente. Il est bien entendu que le sujet doit avoir les deux premiers degrés de la vision binoculaire. Il va les fusionner et aura une impression de relief si son acuité stéréoscopique est supérieure à celle du test considéré.

Principe de ces tests :
Nous allons étudier le test le plus courant des projecteurs.


Il est constitué d’un point central non polarisé et de traits verticaux polarisés. Les traits représentés en gris sont polarisés à 45° et les traits en blanc à 135°. On munit le sujet de filtres polariseurs à 45° devant l'œil droit et 135° devant l'œil gauche. On lui demande de fixer le rond central qui est vu par les deux yeux.
Nous allons représenter dans le plan horizontal ce qui se passe pour les deux traits du haut.

Schéma du couple oculaire :

On notera :
D
 : distance de projection du test
d
 : distance entre le plan d’extériorisation du trait supérieur et le plan de projection
h
 : distance séparant les deux traits
v
 : ligne de base du couple.

La disparité des deux traits verticaux pour le couple fixant le point T est h = h D + h G . Compte tenu des valeur de h et de D, h » e = h/D. Si cette disparité est inférieure au seuil de diplopie, le sujet verra le trait simple et si elle est supérieure à l’acuité stéréoscopique du sujet, il le verra en avant du plan de projection du test en K.
Calcul de la position théorique de K :

Dans les triangles Q’G K Q’D et KD K K:

D’ou : d ( w + h ) = D. h

Il est important de remarquer que cette distance dépend de la ligne de base de l’observateur.
Pour un sujet moyen observant le test classique ( w = 64 mm et h = 19 mm), on trouve d = 1,14 m.

Cette distance est purement théorique car nous ne savons pas si la fixation du point T est parfaite ou si le sujet présente une disparité de fixation. Dans ce dernier cas, la disparité du test pour le couple oculaire est alors inférieure à e . C’est la raison pour laquelle la mesure de la distance d’extériorisation ne nous permet pas un calcul de l’acuité stéréoscopique. Ce type de tests ne permet qu’une mise en évidence de la qualité de la vision stéréoscopique.

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