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Dioptrique oculaire : généralités Mars 2002 Jacques SIMON, Pierre PAYOUX Laboratoire de Biophysique, Faculté de Médecine Toulouse Purpan Remerciements.

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1 Dioptrique oculaire : généralités Mars 2002 Jacques SIMON, Pierre PAYOUX Laboratoire de Biophysique, Faculté de Médecine Toulouse Purpan Remerciements : Professeur Jean-Louis ARNE, Président en exercice de la Société Française d'Ophtalmologie, pour ses conseils et son aimable relecture Madame Pierrette AZUELOS pour sa participation active à la réalisation de ce document Biophysique de la vision (étude n'abordant pas l'intervention des voies optiques et du cortex cérébral)

2 comporte un orifice central ou pupille par lequel la lumière pénètre dans loeil cornée pupille procès ciliaires muscles ciliaires iris rétine macula lutea avec fovea centralis nerf optique 1. Description dioptrique de l œil : 1.1 forme sphérique de loeil 1.2 les enveloppes de lœil : la cornée : calotte sphérique transparente, en position antérieure les procès ciliaires : - renfermant notamment les muscles ciliaires - dont la partie antérieure ou iris la rétine : enveloppe neurosensorielle et pigmentaire renfermant des cellules spécialisées dans la photo-réception : les cônes et les bâtonnets

3 cornée humeur aqueuse pupille vitré cristallin procès ciliaires muscles ciliaires zonule iris rétine macula lutea nerf optique 1.3 le contenu de l œil : le cristallin : lentille biconvexe, transparente, située en arrière de liris la zonule : ligament suspenseur reliant la périphérie du cristallin aux procès ciliaires l humeur aqueuse : solution transparente en Av du cristallin (chambre antérieure) le vitré : gel transparent en Ar du cristallin (chambre postérieure)

4 1.4 la lumière traverse successivement avant d interagir avec la rétine : la cornée lhumeur aqueuse le cristallin le vitré ces milieux interviennent par : - leur transparence - la réfraction quils occasionnent à noter la différence entre axe visuel et axe géométrique de l oeil cornée humeur aqueuse pupille vitré cristallin procès ciliaires muscles ciliaires zonule iris rétine macula lutea nerf optique axe visuel axe optique ou géométrique

5 2. La transparence : permet la propagation de la lumière jusquà la rétine altérée par certaines affections (cataracte) 3. La réfraction : déviation de la lumière lorsquelle franchit un dioptre 3.1 notion de dioptre : surface de séparation de 2 milieux transparents,de propriétés optiques différentes,caractérisés par leur indice de réfraction n n : grandeur sans dimension (air n=1, eau n=1,33) forme des dioptres : plans, cylindriques,sphériques les dioptres de lœil sont pratiquement sphériques 3.2 phénomène de réfraction : faisceau réfracté faisceau réfléchi faisceau incident air eau soit un dioptre plan air-eau soit un faisceau lumineux incident arrivant sur ce dioptre une partie est réfléchie : faisceau réfléchi une partie est réfractée : elle franchit le dioptre en étant plus ou moins déviée : faisceau réfracté seul le faisceau réfracté nous intéressera par la suite

6 3.3 réfraction occasionnée par un dioptre sphérique : convergence, divergence convergence: FiFi soit un dioptre plan convexe des rayons lumineux initialement parallèles (provenant de linfini) convergent en un point situé sur laxe optique : foyer image F i divergence : F i virtuel soit un dioptre plan concave des rayons lumineux initialement parallèles (provenant de linfini) divergent foyer image F i : virtuel(construction graphique du prolongement des rayons réfractés divergents)

7 3.4 espace objet, espace image, convention de signe, notion de proximité : soit l œil et son axe optique espace image S r > 0 C FiFi R P espace objet l espace objet est situé en avant de lœil (à gauche sur le schéma) l espace image est situé à partir de l œil (à droite sur le schéma) l axe optique est orienté dans le sens de propagation de la lumière de G à D une origine est définie sur l axe optique : sommet S de la cornée les distances sont alors notées algébriquement (ex : r cornée SC>0 ) la position d un point sur l axe optique est exprimée par linverse de la distance le séparant de lorigine : proximité de ce point ( proximité de Fi>0, proximités de R et P<0) unité de proximité : le m -1, appelé dioptrie D : 1 D= 1 m -1 lumière

8 n 2 et n 1 : indices de réfraction des milieux en arrière et en avant du dioptre r : rayon de courbure du dioptre, en valeur algébrique puissance exprimée en dioptries comme pour les lentilles : convergence : D > 0, divergence : D < 0 selon les valeurs de n 2,n 1 et r : des dioptres convexes ou concaves peuvent être convergents ou divergents 4. Les dioptres sphériques de l œil : davant en arrière, la lumière rencontre : dioptre cornéen antérieur : convergent dioptre cornéen postérieur : divergent (négligeable) dioptre cristallinien antérieur : convergent dioptre cristallinien postérieur : convergent les caractéristiques de ces différents dioptres sont indiquées, pour mémoire, dans le tableau ci-après : 3.5 puissance D d un dioptre sphérique :

9 n2n2 n1n1 puissance cornéen ant. cornée=1,377 air = 1+ 7, m + 48 D ha = 1, , m r cornéen post. dioptre cornée=1, D crist. =1,42 ha = 1, , m + 8 D cristallinien ant. hv. = 1,336 crist. = 1,42 + 6, m + 14 D cristallinien post. En pratique, seuls doivent être pris en considération : - la cornée dans son ensemble : plan-convexe, convergente, puissance : + 42 D - le cristallin dans son ensemble : biconvexe, convergent, puissance : + 18 D Remarques concernant la puissance globale du cristallin (+ 18 D) : - il sagit de sa puissance dite basale, ou de repos, ou "non accommodée" : elle permet la vision nette de loin ( de l infini jusquà 5 mètres de l œil) - elle est inférieure à la somme des puissances des dioptres cristalliniens ant. et post. qui est de + 22 D - le cristallin en place dans lœil ne développe quune puissance de +12 D - les 2 remarques précédentes relèvent des systèmes optiques centrés - pour permettre la vision nette de près ( moins de 5 m) : la puissance du cristallin augmente de 15 D au maximum : phénomène daccommodation

10 5. Caractéristiques dioptriques de lœil normal : système convergent de puissance basale : 60 ± 2 D diamètre antéro-postérieur (longueur) = 24 mm foyer image F i situé sur la rétine : - du fait des valeurs harmonieuses des 2 paramètres précédents - assure la vision nette de loin 6. L œil simplifié : l œil est un système centré constitué de 4 dioptres l œil simplifié substitue à ces 4 dioptres 1 seule lentille convergente L dont les caractéristiques apparaissent sur le schéma ci-dessous : S 6,4 mm 24 mm n= 1,336 L = 60 D F i sur la rétine

11 objet ponctuel à l infini 7. Conditions de vision normale : stigmatisme, emmétropie, accommodation 7.1. Stigmatisme (étymologie : "le point" ) : lorsque cette condition n est pas réalisée, on parle d astigmatisme 7.2. Emmétropie (étymologie : "œil bien proportionné") rétine et linfini sont le conjugué lun de lautre (principe du retour inverse de la lumière) doit donner une image ponctuelle : doit donner une image ponctuelle située sur la rétine objet ponctuel R= rétine le stigmatisme est assuré par la symétrie de révolution sphérique des dioptres oculaires, en particulier du dioptre cornéen antérieur FiFi

12 l œil développant sa puissance basale : - le foyer image Fi doit se trouver sur la rétine, - le conjugué de la rétine doit se trouver à linfini et sappelle le rémotum R l emmétropie est assurée par les valeurs harmonieuses de la puissance dioptrique basale de l œil et de son diamètre antéro-postérieur : Puissance de l oeilDiamètre antéro-postérieur de l oeil + 60 D24 mm + 60 à + 62 Dlégèrement inf. à 24 mm + 58 à + 60 Dlégèrement sup. à 24 mm lorsque ces conditions ne sont pas réalisées, on parle damétropie : myopie et hypermétropie 7.3. Accommodation : un objet ponctuel proche de l œil émet des rayons lumineux divergents si la puissance de l œil était fixe : l image ponctuelle de cet objet se formerait en arrière de la rétine et l image rétinienne serait floue : cercle ou tache de diffusion

13 pour amener cette image sur la rétine, la puissance du cristallin augmente : phénomène d accommodation l accommodation est assurée par le cristallin, la zonule et le muscle ciliaire lorsque l accommodation est maximale, le conjugué de la rétine sappelle le Proximum P : point le plus proche de l œil dont la vision peut être nette l accommodation diminue avec l âge, la vision de près est gênée : apparition de la presbytie (étymologie : "le vieillard") Objet rapproché Image nette Image rétinienne floue cristallin accommodé Image rétinienne nette Objet rapproché Accommodation : amène limage nette sur la rétine

14 7.4. Au total : œil normal : stigmate, emmétrope et accommode normalement : R= vision nette P ˜ - 0,3 m vision floue vision nette : s étend du Rémotum (l) au Proximum (7 à 33 cm de l œil) vision floue : entre le Proximum et l œil, d autant plus que l objet est proche de l oeil cette stricte normalité est rare (13,5 % des adultes jeunes) œil amétrope (myope,hypermétrope) : voit de façon nette entre son Rémotum et son Proximum, mais ceux-ci sont situés en positions différentes de celles de l emmétrope

15 un ensemble de milieux transparents et convergents un diaphragme d ouverture variable : la pupille un système de mise au point en fonction de la distance : le cristallin un récepteur sensible à la lumière : la rétine Oeil = système optique complexe, comprenant :


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