L'astigmatisme irrégulier et abérration optiques d'ordre supérieur
L’œil humain est un organe très raffiné qui présente beaucoup d’analogies avec les autres systèmes optiques utilisés dans la vie courante.
La première fonction d’un système optique, courramment appelé “objectif” est de mettre correctement au point l’image sur le “récepteur”. Il s’agit par exemple du film photographique dans un appareil photo, du capteur CCD dans une caméra vidéo, ou pour ce qui nous concerne, de la rétine dans l’œil humain.
La mise au point, c’est à dire la focalisation, signifie que tous les rayons lumineux qui participent à la formation de l’image, convergent exactement au même endroit sur le centre de la rétine dans un œil “normal” (dit “emmétrope”).
Lorsque les rayons lumineux convergent en avant de la rétine parce que l’œil est trop long, on parle de myopie.
Inversement, si le point de convergence des rayons lumineux est en arrière de la rétine parce que l’œil est trop court, on parle alors d’hypermétropie.
L'astigmatisme régulier
L’astigmatisme régulier signifie que la moitié des rayons lumineux arrive grossièrement en une zone précise, tandis que l’autre moitié converge à un autre endroit. L’astigmatisme régulier peut être corrigé assez convenablerment par des systèmes optiques de forme géométrique simple. On peut ainsi employer un verre de lunette (dits “cylindrique”), une lentille de contact de forme adaptée (dite “torique”) ou une ablation au laser excimer spécifique (dite “elliptique”).
L'astigmatisme irrégulier
L’astigmatisme irrégulier traduit le fait que certains rayons lumineux arrivent à des endroits différent de l’œil, et non pas au centre de la rétine. La correction de cette anomalie ne peut se faire par un système optique géométriquement simple. On parle d’abberrations optiques de degré supérieur.
Les aberrations optiques: un facteur limitant de la performance visuelle
La focalisation exacte de la lumière sur la rétine est donc un phénomène plus ou moins complet et précis.
Une comparaison simple peut être établie avec les objectifs d’appareils photographiques. Pour une même focale (puissance permettant une mise au point correcte), il existe de nombreux degrés de qualité (et de prix !) traduisant la “performance” optique du système. Tous les objectifs permettent de faire une photo globalement nette, mais les objectifs qui présentent le moins d’aberrations optiques assurent une meilleure transmission de la lumière, une diminution des distorsions périphériques, un rendu des couleurs et un “piqué” de l’image plus précis.
Dans l’œil humain, les aberrations optiques d’ordre supérieur existent à des degrés divers chez tous les individus et impliquent une dégradation globale de l’image perçue par le centre de la rétine, quelque soit la correction conventionelle employée.
Ceci explique que l’acuité visuelle humaine soit limitée en général à 10 ou 12 dixièmes, alors même que des expériences scientifiques récentes démontrent que l’acuité visuelle de l’homme pourrait atteindre 20 à 30 dixièmes compte tenu de la densité des cellules réceptrices visuelles de la rétine.
Autrement dit “le film” capteur est très sensible , mais “l’objectif” transmetteur est imparfait.
L’effet de ces aberrations optiques de degré supérieur dépend du diamètre de la pupille (c’est à dire de l’ouverture du diaphragme optique de l’œil). Ceci explique en partie la baisse de qualité de vision que nous constatons tous dans l’obscurité partielle ou la nuit, notamment en cas de myopie ou d’astigmatisme.
Tester soit même les aberrations optiques d’ordre supérieur de son oeil: c’est simple !
Une expérience simple pour tester soit même le degré d’aberrations optiques de l’œil est de regarder une petite source lumineuse ponctuelle (par exemple la diode rouge ou verte témoignant de l’allumage d’un appareil électronique quelconque, magnétoscope, téléviseur ou autre).
La diode est d’autant plus précise, c’est à dire petite, régulière et exempte de distorsion que:
- la pièce est bien éclairée, ce qui diminue la taille de la pupille. Les bords deviennent imprécis dans le noir, car le diamètre de la pupille augmente.
- la correction optique habituelle est portée. Les lentilles de contact améliorent habituellement la précision par rapport aux lunetttes de même puissance.
- l’on regarde la diode à travers un “trou sténopéique”. Il s’agit d’un trou d’épingle légèrement élargi pratiqué dans une carte bristol, qui simule une pupille de très petit diamètre
Mesurer les aberrations optiques d’ordre supérieur: une prouesse technologique récente
Les aberrations optiques de l’œil d’un sujet peuvent être évaluées par différentes méthodes basées sur l’utilisation d’une instrumentation sophistiquée.
Une extrapolation approximative des aberrations optiques peut être obtenue à partir des cartes topographiques décrivant la forme de la cornée (lentille frontale de l’œil)
Plus récemment, ont été mis au point des aberroscopes. Ces instruments étudient la distorsion d’une batterie de rayons laser de faible puissance projetés sur la rétine.
Les distorsions de cette matrice de rayons lumineux sont captée par un système vidéo et la déviation des points par rapport à leur position idéale équidistante est analysée par un ordinateur. Une analyse mathématique très complexe permet de calculer et de représenter graphiquement le degré d’aberrations optiques de l’œil.
L’analyse mathématique de ces distorsions permet de calculer un modèle de l’ablation optimale permettant la correction théoriquement parfaite de la fonction optique oculaire par le laser excimer.
