Projet Pédagogique 2016

Les lauréats de ce nouvel AAP pédagogique, Caroline Kulscar (Pr. des Univ., Lab. Ch. Fabry de l’Institut d’Optique) et Lionel Jacubowiez (Pr. Agrégé au LEnSE) ont pu financer une partie d’un projet intitulé ” L’OEil de lynx – L’oeil du LEnsE ” dont vous trouverez un résumé ci-dessous :

L’OEil de lynx – L’oeil du LEnsE
Démonstrateur pédagogique du fonctionnement de l’oeil

L’expression « Avoir un oeil de lynx » ne fait pas référence à l’animal du même nom, mais aux capacités merveilleuses de l’Argonaute Lyncée dont le regard traversait les nuages. Il pouvait voir jusqu’au fond de la mer et même à travers les rochers !
Le dispositif que nous proposons de réaliser, l’oeil du LEnsE, permettra de mieux comprendre la magie du fonctionnement merveilleux de cet instrument d’optique qu’est l’oeil, mais aussi ses défauts courants (myopie, hypermétropie, astigmatisme, presbytie), leurs effets sur la vision et
l’acuité visuelle, ainsi que leur correction. A notre connaissance, il n’existe pas de dispositif équivalent en France à l’heure actuelle.

Pourquoi ce projet avec le LEnsE ?
Le LEnsE est le « Laboratoire d’Enseignement Expérimental » de l’Institut d’Optique. Il a vocation à développer sans cesse de nouveaux outils pédagogiques expérimentaux en premier lieu pour la formation des élèves ingénieurs et pour la formation continue, sous la forme de Travaux Pratiques. Ces nouveaux outils sont également très utiles aux élèves des lycées, des collèges et des écoles pour les nombreuses actions de sensibilisation et de vulgarisation de la physique et plus particulièrement de l’optique et de la photonique à l’initiative de l’Institut d’Optique et LEnsE. Le LEnsE développe aussi de nouveaux dispositifs expérimentaux pour des événements très grand public comme la Fête de la Science, la Nuit des Musées (démonstration d’optique adaptative au musée du CNAM en mai 2015), etc.
Par ailleurs, un domaine de recherche très actif à l’heure actuelle est l’utilisation de l’optique adaptative pour une meilleure imagerie (haute résolution) de la rétine, et donc pour un meilleur diagnostique : rétinopathie diabétique précoce, DMLA (Dégénérescence Maculaire Liée à l’Age), …
L’optique adaptative peut être couplée à de l’OCT pour obtenir une image haute résolution de la rétine en profondeur (jusqu’à la choroïde).

Description de « l’OEil du LEnsE »
L’idée originale est d’utiliser une lentille liquide de focale variable et d’astigmatisme contrôlable « Visayan » pour simuler le cristallin d’un oeil humain. Cette lentille a été récemment développée par l’entreprise Varioptic basée à Lyon. Elle est le prolongement de travaux menés par Bruno Berge sur l’électromouillage. L’électromouillage s’intéresse à la modification des forces de tensions superficielles sur une goutte de liquide lorsqu’elle est soumise à des champs électromagnétiques. Celle-ci peut devenir hydrophobe ou hydrophile et, de ce fait, changer de forme. Son principe est résumé sur la figure suivante :

L’application d’une tension électrique change la forme du ménisque entre les deux liquides d’un indice différent, modifiant ainsi la convergence de la lentille (de -10 à 30 dioptries). Autrement dit, la focale de cette lentille peut varier continument de – 100 mm à + 30 mm. La nouvelle lentille « Visayan 80S0 » possède 8 électrodes, ce qui permet de modifier la convergence, mais aussi le tilt et le cylindre (astigmatisme).Son diamètre est de 8 mm, soit environ le double d’une pupille d’oeil en éclairage normal.
L’oeil du LEnsE sera donc modélisé à l’échelle 2, soit un diamètre 50 mm environ. Un diaphragme à iris réglable sera ajouté devant la lentille liquide pour montrer l’importance du diamètre de la pupille sur la qualité de la vision (en particulier pour un oeil présentant une amétropie ou un oeil presbyte).
Le capteur d’image, une matrice CMOS couleur, modélisera la rétine de l’oeil artificiel. Des pixels de 5 microns de côté permettront d’obtenir une limite de résolution angulaire voisine de celle d’un oeil emmétrope (environ 1 minute d’arc). Cette caméra sera reliée (par un port USB3) à un ordinateur portable, lui-même connecté à un grand écran de télévision ou un vidéo projecteur. L’ordinateur permettra de piloter la lentille à 8 électrodes et de modifier ainsi l’accommodation ou les défauts réfractifs de l’oeil artificiel.

Le schéma du dispositif complet est résumé sur la figure suivante :

Pour finir, suite à cet AAP, des projets ont pu être réalisés par des étudiants à l’Institut d’Optique comme en témoigne le poster que vous trouverez ici.