Description de l'oeil
L'oeil a la forme d'un globe à peu près sphérique (24 mm de long sur 22 mm de haut) délimité par une membrane dure, fibreuse et blanche, appelée sclérotique. En avant de l'oeil, la sclérotique devient transparente : c'est la cornée. Lorsque la lumière entre dans l'oeil elle traverse la cornée, puis un liquide appelé l'humeur aqueuse. Immergé dans l'humeur aqueuse, se trouve un muscle circulaire, l'iris, qui est percé d'un trou, la pupille. L'iris sert de diaphragme et règle l'ouverture de la pupille afin de contrôler la quantité de lumière qui entre dans l'oeil (le diamètre de la pupille peut varier entre 2 mm en pleine lumière et 8 mm dans 1'obscurité). Derrière l'iris se trouve le cristallin qui se comporte comme une lentille convergente biconvexe. Il a une structure feuilletée comme celle d'un oignon et comporte 22 000 fines couches. Le cristallin, en se contractant, fait varier la distance focale de la lentille équivalente de 15,6 mm à 24,3 mm. Derrière le cristallin se trouve un autre liquide, l'humeur vitrée. Le fond de l'oeil est constitué de trois membranes : à l'extérieur, la sclérotique, en avant la choroïde qui a pour fonction de ne pas laisser passer la lumière vers l'extérieur (elle se comporte comme une couche noire), et enfin la rétine. C'est sur la rétine que se forme l'image produite par le cristallin. La rétine est formée de cellules photoréceptrices, les cônes et les bâtonnets, qui ont des fonctions différentes : les bâtonnets sont sensibles à très peu de lumière et ne distinguent pas les couleurs (ces cellules se comportent comme une pellicule très sensible en noir et blanc) ; les cônes ont besoin de beaucoup de lumière pour réagir mais distinguent les couleurs (chacune de ces cellules comprend un parmi trois pigments différents, l'un sensible préférentiellement au rouge, l'autre au vert et le troisième au bleu). Les informations enregistrées par ces cellules sont transmises au cerveau par l'intermédiaire du nerf optique. Notons qu'une portion de la rétine, celle qui est reliée au nerf optique, ne contient aucune cellule sensible à la lumière : il existe donc un point de l'oeil que l'on appelle le point aveugle. Il existe également une petite partie de la rétine qui forme une dépression, la tâche jaune ou fovea : cette région ne contient aucun bâtonnet et contient énormément de cônes, c'est une région importante pour la vision "en couleurs".
Par Schematic diagram of the human eye en.svg: Rhcastilhos / travail dérivé: - lyhana8 , Jmarchn — Schematic diagram of the human eye en.svg, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6917352
Accommodation - vision normale
Pour simplifier, on peut assimiler l'oeil à un système optique comprenant :
- une lentille convergente de distance focale variable, le cristallin ;
- une surface sensible sur laquelle se forment les images, la rétine qu'on assimilera à un plan parallèle au cristallin ;
- un diaphragme, l'iris.
Pour un oeil normal, lorsque le cristallin est au repos, les images des objets situés à l'infini se forment sur la rétine : on dit alors que l'oeil n'accommode pas. En revanche, lorsque l'oeil regarde un objet proche, son cristallin se contracte, ce qui change la distance focale et permet aux images de se former sur la rétine : on dit alors que l'oeil accommode. La rétine ne changeant pas de place, c'est en accommodant (c'est-à-dire en contractant le cristallin, afin de diminuer la focale de la lentille équivalente) que l'on arrive à avoir une image nette sur la rétine.
Remarquons que l'image obtenue sur la rétine est inversée (c'est l'image d'un objet réel fournie par une lentille convergente) : grâce au cerveau qui redresse l'image, nous ne voyons pas à l'envers. L'expérience suivante donne une idée des mécanismes cérébraux encore peu connus. Des chercheurs ont fait porter à des personnes des lunettes qui inversaient les images. Au début, elles voyaient à l'envers, puis, au bout d'une semaine environ, elles ont commencé à voir à l'endroit. Quand elles ont été habituées à revoir à l'endroit on leur a enlevé les lunettes : elles ont à nouveau vu à l'envers pendant encore environ une semaine. Le cerveau a mis une huitaine de jours pour rétablir la situation.
On définit pour chaque oeil :
- un punctum remotum : c'est le point le plus éloigné que l'oeil peut voir net sans accommoder ;
- un punctum proximum : c'est le point le plus proche que l'on peut voir net en accommodant au maximum ;
- la distance minimale de vision distincte : c'est la distance entre l'oeil et le punctum proximum.
Un oeil normal voit net un objet situé à l'infini sans accommoder. Le punctum remotum est donc situé à l'infini. Le punctum proximum dépend, pour un oeil normal, de l'âge : il est situé à 10 cm chez un enfant, 15 cm environ chez un jeune adulte, entre 28 et 40 cm pour une personne d'âge moyen et peut atteindre 100 cm aux environs de 60 ans. Devant cette diversité, on a l'habitude de définir un oeil standard, appelé normal, pour lequel le punctum proximum est à 25 cm (c'est en particulier la distance à laquelle un jeune adulte peut lire longtemps sans se fatiguer).
Notons enfin que, bien que la rétine soit, en première approximation, équivalente à un écran, nous voyons le relief. Cette vision du relief est due à la vision binoculaire, c'est-à-dire au fait que nous avons deux yeux. En effet, chaque oeil regarde dans des directions différentes (fermez l'oeil droit et regardez un crayon tenu à bout de bras : fermez maintenant l'oeil gauche et regardez toujours le crayon, vous le verrez plus à gauche), ce qui implique que l'image d'un objet donnée par chaque il n'est pas située au même endroit de la rétine. l'oeil droit voit mieux la partie droite d'un objet que l'oeil gauche et réciproquement. C'est ce phénomène qui est à l'origine de la vision du relief. Notons qu'un borgne (une personne qui n'a qu'un seul oeil) ne voit pas en relief.
Défauts de la vision et correction
Un oeil, même jeune, peut présenter un certain nombre de défauts, dont les principaux sont la myopie, l'hypermétropie et l'astigmatisme. En vieillissant, les muscles de l'oeil manquent de souplesse et 1'oeil devient presbyte, c'est-à-dire qu'il accommode de moins en moins.
Oeil myope
Lorsqu'un oeil myope n'accommode pas, les rayons provenant de l'infini convergent devant la rétine. En accommodant, loe'il myope rapproche le point de convergence du cristallin : il n'a aucun moyen de voir à l'infini et son punctum remotum est à distance finie. À partir de cette distance, les muscles accommodateurs entrent en action pour les objets de plus en plus rapprochés, la distance minimale de vision distincte est donc beaucoup plus faible pour un myope que pour une personne ayant une vue normale. Pour corriger la myopie, on met devant un oeil myope une lentille qui va renvoyer le punctum remotum à l'infini, c'est-à-dire une lentille divergente, lentille qui va également éloigner le punctum proximum, bien que ce ne soit pas le but recherché. Vous avez sûrement déjà vu des lunettes de personnes très myopes, elles ont des verres très épais, c'est-à-dire des lentilles à bords épais, donc divergentes.
Oeil hypermétrope
Un oeil hypermétrope accommode déjà quand il regarde un objet situé à l'infini : en effet, s'il n'accommodait pas, l'image d'un objet situé à l'infini devrait, en théorie, se former derrière la rétine, ce qui est évidemment impossible. L'hypermétrope, étant obligé d'accommoder déjà pour les grandes distances, devient incapable de le faire à une distance minimale relativement grande, d'où l'impossibilité, pour lui, de rapprocher suffisamment les objets dont il veut distinguer les détails, par exemple l'écriture. L'hypermétrope doit porter des verres qui rapprochent les deux punctums : il s'agit de verres convergents.
Oeil astigmate
L'astigmatisme est un défaut de courbure de 1'oeil. L'oeil n'a pas la même courbure dans des plans méridiens différents. En conséquence, la vision est distincte pour des objets orientés d'une certaine façon et trouble pour des objets orientés autrement. Par exemple, un astigmate verra distinctement les lignes horizontales et troubles les lignes verticales d''une feuille de papier quadrillée. L'astigmatisme se corrige avec des verres non sphériques (cylindriques ou toriques) afin de pouvoir rectifier le défaut de sphéricité.
Oeil presbyte
La presbytie est un défaut lié au vieillissement : le cristallin devient moins souple et se contracte beaucoup moins bien. Tous les yeux myopes, hypermétropes et astigmates peuvent devenir presbytes. Une personne ayant une vue normale et qui devient presbyte voit encore distinctement les objets éloignés, mais ne peut plus voir les objets proches : cela devient gênant lorsque nous n'avons plus les bras assez longs pour tenir et lire le journal. Ce défaut est corrigé à l'aide de lentilles convergentes qui rapprochent non seulement le punctum proximum (but recherché) mais aussi le punctum remotum : un presbyte ne peut pas voir de loin avec des lunettes de presbyte. Vous avez sans doute déjà vu des presbytes avec des lunettes "demi-lune" qui permettent à leur porteur de regarder de près avec les verres correcteurs et de regarder de loin sans eux, en regardant au-dessus.
Quand un myope devient presbyte, la distance minimale de sa vision distincte s'allonge et se rapproche de la distance maximale : un myope peut avoir besoin de verres de myope pour voir loin ( des verres divergents) et de verres de presbyte pour voir de près (des verres convergents).
Quand un hypermétrope devient presbyte, la distance minimale de vision distincte s'allonge démesurément pour lui : il peut même arriver qu'il ne voie plus distinctement à aucune distance, si grande soit-elle. L'emploi de plusieurs verres convergents de distances focales différentes s'impose alors.
