La formation des images dans l’œil
La vision est un mécanisme qui permet, en utilisant la lumière diffusée par un objet éclairé par le soleil ou une lampe, d'en former une image fidèle dans le fond de notre œil, sur une surface écran appelée rétine (l'analogue du capteur de nos appareils photo numériques). Cette image est ensuite transmise au cerveau par l'intermédiaire du nerf optique.
Comment l'image se forme-t-elle sur la rétine ? La plupart des objets diffusent la lumière qu'ils reçoivent, c'est à dire que
chaque point de leur surface renvoie cette lumière dans toutes les directions et en particulier vers les yeux de la personne qui le
regarde.
Cette lumière entre dans chaque œil par la pupille, orifice bordé par l'iris (équivalent du diaphragme d'un appareil photo). S'il n'y avait rien d’autre dans le globe oculaire, les faisceaux de lumière issus des différents points de l'objet observé se mélangeraient sur la rétine et l’objet nous paraitrait flou.
Deux éléments permettent à chaque faisceau de lumière provenant d’un point de l’objet de venir se concentrer en quasiment un point sur la rétine afin d’obtenir une
image nette :
D'une part la forme arrondie de la cornée, associée à la présence de liquide (l'humeur) à l’intérieur de l’œil, concentre les faisceaux de lumière par un phénomène de réfraction, comme dans un bocal à poisson.
D'autre part le cristallin, lentille située juste après l’iris, augmente encore un peu la convergence des faisceaux qui se focalisent ainsi sur la rétine.
Ces deux éléments jouent un rôle équivalent à l’objectif d’un appareil photo. L’image est formée à l'envers sur la rétine mais notre cerveau l'interprète dans le bon sens.
Voyons à présent comment nous arrivons à voir nets des objets situés à différentes distances. Notre système de vision est conçu pour une vision confortable des objets éloignés : au repos notre cristallin a une courbure telle que les images se forment sur la rétine si les objets sont situés dans le lointain (pour un œil sans défaut de vision). Les rayons reçus d'un objet plus proche étant plus divergents, il faut une réfraction plus forte pour les faire converger toujours sur la rétine (voir ce site). C'est ce qu'on obtient en augmentant la courbure de la surface du cristallin, par l'action de muscles appelés ciliaires : c'est le phénomène d'accommodation. Ceci est possible jusqu'à une distance minimale d’une dizaine de cm si on est assez jeune (25 cm vers 40 ans) car avec l'âge la cristallin durcit et perd ainsi son élasticité : on devient presbyte. Dans un appareil photo le mécanisme de mise au point à différentes distances est différent : ce n'est pas l'objectif qui se déforme pour toujours focaliser la lumière sur la rétine, c'est le plan du capteur qu'on déplace pour l'amener au plan de focalisation.
Voyons maintenant pourquoi les myopes voient mal de loin et les hypermétropes de près. Les photos ci-contre montrent la focalisation dans l’œil d'un faisceau de lumière provenant d'un point très éloigné (les rayons incidents sur le cristallin sont parallèles entre eux) dans trois cas :
- Œil à vision normale : la cornée a une courbure telle que, quand le cristallin est au repos, le point de focalisation est situé sur la rétine. Cet œil voit net un objet éloigné sans accommoder. Pour la vision de près il peut accommoder jusqu'à une distance minimale dépendant de l’âge.
- Œil myope : la courbure de la cornée est trop forte ou la longueur du globe oculaire trop grande, l'image se forme en avant de la rétine. Cet œil voit flou un objet éloigné. Une accommodation ne règlerait pas ce problème car les muscles ciliaires ne peuvent qu'augmenter la convergence du cristallin. On corrige ce défaut en portant des lunettes à verres divergents. Cet excès de convergence de l’œil au repos permet à un œil myope de mieux voir de près : il a moins besoin d'accommoder qu'un œil sans défaut de vision.
- Œil hypermétrope : la courbure de la cornée est trop faible ou la longueur du globe oculaire trop petite, l'image se forme en arrière de la rétine. Cet œil au repos voit flou un objet éloigné mais il peut corriger son manque de convergence par l'accommodation ou en portant des lunettes à verres convergents. Un hypermétrope peut voir net sans lunettes grâce au phénomène d'accommodation mais comme il doit déjà accommoder pour voir de loin sa vision de près est plus limitée.
La vidéo ci-dessous montre successivement plus en détails ces trois cas de figure :