Physiologie de l'oeil

"L'oeil est souvent comparé à un appareil photographique, mais il serait plus juste de le comparer à une caméra de télévision fixée sur un tripode asservi à un système de poursuite automatique ; cette caméra posséderait une mise au point automatique, un contrôle de l'ouverture du diaphragme selon l'intensité lumineuse et une lentille auto-lavable; en outre elle serait reliée à un ordinateur très élaboré, capable de traiter en parallèle l'information." (David Hubel "L'oeil, le cerveau et la vision") 

Bases anatomiques de l'oeil (coupe schématique transversale et distances moyennes).

Lorsqu'il voit une cible et qu'il l'accroche, le but de l'oeil est de garder cette cible le plus possible au centre de sa fovéa, qui est la partie la plus dense en cônes et donc la plus précise en termes de définition.

C'est le phénomène de (con)vergence qui permet aux yeux de suivre le même objet dans l'espace, chacun gardant la cible à sa fovéa.

Si l'oeil regarde au loin (à l'infini), les deux axes du regard sont parallèles.

Si la cible s'approche trop près, il y a un seuil de convergence, dit punctum proximal de convergence (PPC) ou "point de bris". C'est la plus courte distance positive positive MK, pour laquelle l'alignement fovéal peut être conservé. Sa valeur moyenne est MK=7,5cm (soit Cr=44°).. Au-dessous du point de bris, l'oeil directeur garde l'alignement, l'autre s'écarte en se mettant en exotropie (les deux yeux regardent en parallèle).

Pendant la fixation sur la cible, les yeux ne sont pas complètement immobiles. Ils effectuent trois types de micromouvement :

• les micronystagmus : fins tremblements de très petite amplitude et de fréquence assez élevée
  
• les dérives ou glissades, mouvements lents dont la vitesse ne dépasse pas 15'/s et l'amplitude 5'
  
• les microsaccades, mouvements rapides dont l'amplitude varie, suivant les sujets et les circonstances de 2 à 20'.
  

Ces micromouvements sont involontaires mais indispensables (pour la vision des couleurs et des contours).

Les saccades sont des mouvements oculaires volontaires qui permettent de centrer l'image d'un objet sur la fovéa, scruter une scène visuelle et localiser des cibles ou constater leur absence. Ce sont des mouvements très rapides, dont la vitesse est proportionnelle à la distance à parcourir : 400°/s pour 10° et 700°/s pour 80°. La vitesse maximale est 700°/s ( ou : une saccade dure de 100ms pour une amplitude de 40° à moins de 25ms pour une amplitude de 10°. La relation durée/amplitude est linéaire).

Il y a une première saccade dite principale, dont l'amplitude correspond à 90% de la distance à parcouri, et une saccade secondaire dite "corrective" amenant les yeux sur la cible.

Lorsqu'une cible apparaît sur la périphérie du champ visuel, nous réalisons en premier une saccade oculaire, puis un mouvement de la tête en direction de l'objet  accompagné d'un mouvement des yeux dans le sens opposé (mouvement compensatoire). le mouvement de la tête n'est pas systématique, il est déclenché dès que la rotation de l'oeil dépasse 30°

Il existe aussi des saccades exploratoires qui sont utilisées pour scruter une scène visuelle, où notre regard saute sans arrêt d'un point à un autre.

Les clignements des yeux correspondent à l'abaissement de la paupière qui assure le nettoyage automatique de la face antérieure de la cornée. Lorsqu'une irritation y survient, ses fibres nerveuses transmettent l'information qui provoque le réflexe de clignement de l'oiel et la sécrétion de larmes. Ces clignements, effectués de manière involontaire, sont réalisés en moyenne toutes les 3 secondes et leur durée n'excéde pas 160ms. Les clignements volontaires, eux, ont une durée supérieure à 250ms.

Sources :

"Capture et suivi du regard par un système de vision dans le contexte de la communication homme-machine" C.Collet, mars 1999, mémoire de thèse, archives Limsi.fr

"Eléments et réflexions d'optique physiologique" Claude Darras, Ed. ERA, 1995