L’oeil et ses défauts

L’oeil et ses défauts#

Modélisation#

Eleménts et modélisation#

Important

Modélisation optique de l’oeil Du point de vue de l’optique géométrique, on peut modéliser l’oeil comme une lentille (le cristallin) diaphragmée (par la pupille) - celle-ci ne sera pas toujours représentée. La lentille est située en amont d’un écran (la rétine) situé à une distance d (en général \(d \approx 2.5cm\)) pour un oeil emmétrope - oeil normal).

Accomodation#

Important

Principe d’accomodation Lorsque l’oeil vise un objet, il doit adapter sa distance focale pour former nettement l’image de l’objet visé sur la rétine. On parle d’accomodation.

L’accomodation de l’oeil se fait grâce à des muscles qui vont déformer le cristallin et changer sa distance focale.

L’oeil ne peut voir plus loin qu’un point appelé Punctum Remotum. Lorsqu’il vise ce point, les muscles de l’oeil sont relâché et ne se fatiguent pas. On dit que l’oeil est au repos.
L’oeil ne peut voir plus près qu’un point appelé Punctum Proximum (car c’est la configuration où le cristallin est bombé au maximum).

Oeil emmétrope

L’oeil emmétrope ou oeil normal est considéré comme la norme lorsqu’il s’agit d’étudier un oeil (on parle aussi d’oeil sans défaut) ou de construire et d’évaluer un instrument d’optique (cf. suite). Ses caractéristiques sont les suivantes:

Le punctum Remotum est à l’infini.
Le punctum Proximum est à une distance \(d \approx 25 cm\)

Défauts de l’oeil

Voici une présentation succincte des différents défauts de l’oeil. Il ne s’agit pas de connaître par coeur les causes possibles mais de savoir que des défauts peuvent exister.

Oeil myope Un oeil myope est un oeil qui ne peut pas voir de loin. Le Punctum Remotum est ramené à une distance proche (quelque fois quelques dizaines de centimètres).

En général, la myopie est due à une cavité oculaire plus grande que la normale (myopie axiale) mais il arrive qu’elle soit liée à une augmentation de l’indice de réfraction du cristallin (myopie d’indice).

Oeil hypermétrope Un oeil hypermétrope au repos à tendance à faire converger les rayons derrière la rétine. Cela est souvent dû à une cavité oculaire trop petite.

La conséquence est que l’oeil n’est jamais au repos puisqu’il doit sans cesse accommoder pour voir l’objet visé, même à l’infini. Cela entraîne souvent une fatigue oculaire plus fréquente.

Presbytie La presbytie, en général liée à l’âge, est la difficulté de voir de près. En général, cela est lié à une fatigue musculaire empêchant de bomber le cristallin suffisamment.
Astigmatie L’astigmatie est un défaut dans la symétrie axiale de l’oeil qui conduit à donner d’un point objet une image sous forme de tâche. Les images peuvent alors paraître déformée ou floue et entraîne une fatigue oculaire.

Les caractéristiques de l’oeil (en ligne)#

Il est utile de comprendre ce que représentent physiquement ces grandeurs mais la connaissances des valeurs précises n’est pas à connaître.

On peut se poser la question car en effet, le stigmatisme et l’aplanétisme prévoit la conjugaison d’un objet à une image et la conjugaison du plan de la rétine avec un seul plan (celui de l’objet visé).

La raison vient du fait que l’oeil n’a pas besoin de former un point sur la rétine pour voir l’objet net ! En effet, l’oeil est constitué de cellules rétiniennes qui ont une taille finie. Si la tâche (au lieu du point) formé est plus faible que la cellules rétiniennes, l’oeil verra l’objet net même s’il n’y a pas conjugaison au sens de l’optique géométrique.

Cette “imperfection” de l’oeil (elle limite la résolution) est très utile puisqu’elle permet de voir des objets nets alors qu’ils ne sont pas dans le même plan: c’est la profondeur de champ.

Caractéristiques de l’oeil

Champ angulaire de l’oeil (ou d’un instrument d’optique) : angle d’observation maximale.
- Exemple : Le champ angulaire d’un oeil est d’environ \(160^\circ\) à \(180^\circ\). Il est en pratique limité d’un côté par la présence du nez.
- Un instrument possède aussi son champ angulaire : cf. l’appareil photographique,
- Utilisation : Etude du champ angulaire d’un instrument (lunette utilisée par l’oeil)
Résolution angulaire : écart angulaire minimale entre deux objets peuvent être distinguer par l’oeil.
- La résolution angulaire de l’oeil seul est de l’ordre de \(3 \times 10^{-4} \rm{rad}\).
- La résolution angulaire est due à l’existence de cellule rétinienne dont la taille est finie. Si deux objets proches forment une image sur la même cellule rétinienne, ils ne seront pas distingués.
- Un instrument à capteur possède aussi une résolution angulaire (appareil photographique limité par la taille de ses capteurs CCD)
- En pratique la diffraction par la pupille limite aussi la résolution angulaire.
Profondeur de champ : Intervalle de position donnant une image considérée comme nette par l’instrument (ici l’oeil) pour une configuration (un réglage) de l’instrument (ici pour une valeur de focale du cristallin).