L'œil et la visée

Ce dossier détaille les propriétés optiques de l'œil humain qui conditionnent la qualité de la visée : accommodation, aberration sphérique, diffraction, imperfections optiques (myopie, hypermétropie, astigmatisme), œil dominant, vision binoculaire et acuité visuelle. Le sujet n'est pas propre au pistolet : il s'applique à toutes les disciplines de tir (carabine, pistolet, arbalète, tir à l'arc…).

Il complète les articles La visée au dioptre (diaphragme, profondeur de champ et cercle de confusion) et Plans focaux : FFP vs SFP.

L'exposé technique s'appuie sur le manuel original (en anglais) de l'U.S. Army Marksmanship Unit, le Pistol Marksmanship Training Guide ; le rappel anatomique a été recoupé avec l'article « Œil » de Wikipédia pour la précision des termes.

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Les principales difficultés auxquelles est confronté le tireur lors de la visée sont déterminées par les caractéristiques inhérentes à l'organe de la vision — l'œil — et à son fonctionnement en tant qu'appareil optique au cours du processus de visée. Il est bien connu que le processus de visée impose des exigences très élevées en matière de vision, car la cohérence et le degré de précision dépendent directement de la netteté de la vision et des conditions qui la déterminent. Il est donc nécessaire que le tireur ait une connaissance de certaines propriétés optiques de l'œil. Il doit connaître le degré et les conditions dans lesquels les imperfections optiques de l'œil peuvent affecter la précision de la visée.

Pour le tireur, il est utile de connaître les structures de l'œil qui interviennent directement dans la formation de l'image, et donc dans la qualité de la visée. On peut les regrouper selon leur rôle optique.

L'appareil réfringent (la « lentille » de l'œil). La lumière est d'abord déviée par la cornée, membrane transparente antérieure qui assure l'essentiel de la réfraction, puis par le cristallin, lentille souple capable de modifier sa courbure pour faire la mise au point : c'est l'accommodation. Le cristallin est tenu et déformé par les ligaments suspenseurs (zonule de Zinn) sous la commande du muscle ciliaire. Entre la cornée et le cristallin circule l'humeur aqueuse (chambres antérieure et postérieure) ; l'arrière du globe est rempli par le corps vitré, un gel transparent.

Le diaphragme. L'iris, partie colorée, fait varier le diamètre de la pupille — l'ouverture centrale — et règle ainsi la quantité de lumière admise, exactement comme le diaphragme d'un appareil photo.

Le capteur. L'image se forme sur la rétine, membrane interne tapissée de photorécepteurs : les bâtonnets (sensibles en faible lumière) et les cônes (vision des couleurs et des détails fins). La vision la plus nette se concentre sur la macula et, en son centre, sur la fovéa, minuscule zone dense en cônes. Les signaux gagnent le cerveau par le nerf optique ; son point d'émergence, la papille (ou tache aveugle), est dépourvu de récepteurs.

Les enveloppes. Le globe est entouré de la sclérotique, coque externe résistante (le « blanc » de l'œil), doublée de la choroïde, couche vasculaire qui nourrit la rétine.

1. L'œil humain est construit de telle manière qu'il ne peut pas voir clairement, simultanément, des objets situés à des distances variables de lui. Il n'est donc pas possible, en visant, de voir avec une netteté identique l'alignement des organes de visée et la cible, situés à des distances différentes de l'œil du tireur. Sachant cela, il ne faut pas forcer excessivement la vision dans de vaines tentatives pour tout voir net en même temps.

2. L'œil au repos est réglé pour percevoir les objets lointains (mise au point « à l'infini »). Pour voir net de près, un effort musculaire est nécessaire : le muscle ciliaire se contracte et le cristallin se bombe, augmentant sa réfraction. En conséquence, le tireur ne doit pas fatiguer son œil en déplaçant le regard avec une fréquence excessive d'un plan de netteté à l'autre — par exemple de la hausse et du guidon vers la cible, et inversement. L'effort prolongé dépensé dans ces conditions provoque une fatigue rapide et marquée des muscles oculomoteurs. Pour la même raison, le tireur ne doit pas viser pendant de longues périodes soutenues. Dans les intervalles entre les séries de visée, plutôt que de fixer un objet, il lui est conseillé de regarder un instant au loin « d'un regard distrait » pour reposer les muscles de ses yeux.

3. Lorsque l'éclairage change, le niveau de sensibilité à la lumière de l'œil change et l'œil s'adapte aux différentes quantités de lumière qui y pénètrent. Un rôle similaire à celui du diaphragme d'un appareil photo est joué par la pupille, l'ouverture au milieu de l'iris. Sous l'action de divers muscles oculaires, le diamètre de la pupille peut être rétréci ou élargi. C'est cette action qui régule la quantité de lumière entrant dans l'œil et qui améliore la profondeur de focalisation de l'image sur la rétine lorsque la pupille devient plus étroite. La vitesse à laquelle la pupille réagit à un changement d'éclairage mérite également l'attention. Quand la lumière devient plus intense, la pupille se contracte beaucoup plus rapidement qu'elle ne se dilate lorsqu'elle se retrouve dans des conditions de moindre brillance. Par exemple, la contraction de la pupille jusqu'au niveau stable correspondant à une intensité lumineuse moyenne prend environ 5 secondes, mais le processus inverse de dilatation, après un stimulus créé par une lumière de faible intensité, nécessite environ 3 minutes. Le tireur doit en tirer les conclusions correspondantes : afin de préserver l'efficacité du travail de l'œil sans réduire la précision de la visée, il ne faut pas, avant ou pendant la visée, regarder des objets très éclairés ni soumettre l'œil à des transitions brusques de la lumière à l'ombre. Dans les intervalles entre les tirs, il ne faut pas reposer les yeux en les fermant ; le meilleur moyen est de regarder des surfaces ternes lointaines, aux tons uniformes de gris, de vert ou de bleu.

Le réflexe pupillaire décrit ci-dessus règle la quantité de lumière qui entre dans l'œil, mais il ne suffit pas à expliquer ce que le tireur perçoit lorsque l'éclairage change. Une idée répandue — y compris dans d'anciens manuels — veut que « l'œil ait besoin de recevoir une quantité de lumière constante ». C'est inexact, et cela conduit à des raisonnements erronés. Voici ce qui se passe réellement.

L'œil ne se comporte pas comme un seau qu'il faudrait remplir d'une quantité fixe de lumière : il compare des brillances. Sur une plage d'éclairement gigantesque (de la pénombre au plein soleil, soit un facteur de plusieurs millions), ce que l'œil distingue n'est pas une quantité absolue de lumière, mais un contraste, c'est-à-dire le rapport entre le clair et le sombre. C'est la loi de Weber–Fechner : si l'on double l'éclairage général, le contraste perçu entre le visuel noir et le fond blanc reste pratiquement inchangé.

Ce comportement vient de l'adaptation rétinienne : les photorécepteurs et les circuits de la rétine ajustent en permanence leur sensibilité à la lumière ambiante (réponse compressive, dite de Naka–Rushton). Deux conséquences quantitatives en découlent :

• Loi de Weber — pour une luminance de fond L élevée, la variation de réponse à un petit écart ΔL est proportionnelle à ΔL / L, et non à ΔL : c'est le contraste qui est perçu, pas l'écart absolu.
• Modèle de Rose — la détectabilité d'un détail ne croît que comme √L, et non comme L : quadrupler la lumière n'améliore la finesse perçue que d'un facteur deux.

Cette logique de contraste est d'ailleurs à l'origine d'illusions d'optique connues : dans l'illusion de contraste simultané, une même plage grise paraît plus claire sur un fond sombre que sur un fond clair, car l'œil juge la luminance par rapport au voisinage, pas dans l'absolu.

Au pas de tir, le même mécanisme opère : un guidon (ou un visuel) d'une luminosité donnée n'est pas perçu de la même façon selon l'arrière-plan — cible blanche éclairée, ciel, butte sombre, ombre.

Couplé à l'irradiation (section suivante), cela explique pourquoi l'« image » que l'on a de ses organes de visée change avec le fond et l'éclairage, à réglage pourtant identique.

Si la lumière modifie tout de même la visée, c'est surtout par un phénomène d'optique physiologique : l'irradiation, décrite par Helmholtz dès 1867. Un fond très lumineux fait paraître un objet sombre plus petit (plus mince) qu'il ne l'est réellement. C'est le même effet qui fait paraître le filament allumé d'une ampoule plus épais qu'éteint, ou une barre sombre devant une fenêtre éclairée plus fine qu'elle n'est.

Le mécanisme : à cause du léger flou optique de l'œil, le bord entre le noir et le blanc est étalé ; le système visuel place ce bord là où le signal franchit un seuil interne. Quand la luminance du fond augmente, ce seuil est atteint « plus tôt », du côté noir : le bord perçu glisse vers le noir et la zone sombre se contracte. Le rétrécissement croît avec la lumière, mais de façon concave : il sature (grossièrement en √(ln L)), de sorte que l'effet est marqué quand on passe du gris au clair, puis de plus en plus faible ensuite.

La quantité de lumière admise se règle au diaphragme (iris réglable du dioptre, filtres colorés), et non en modifiant la géométrie des organes de visée. Attention toutefois à ne pas trop fermer l'iris : en dessous d'environ 1 mm, la diffraction dégrade la netteté de l'image (voir la section Imperfections optiques ci-dessous). Il existe donc une ouverture optimale, de l'ordre de 0,9 à 1,2 mm selon les yeux, qui réalise le meilleur compromis entre brillance, profondeur de champ et finesse de l'image. Ce sujet est développé dans La visée au dioptre.

Il faut distinguer deux ouvertures placées en série. La pupille de l'œil a son optimum propre, autour de 3 mm (compromis aberration/diffraction de l'œil, voir l'aberration sphérique plus bas). L'iris du dioptre est une ouverture externe, que l'on ferme davantage (~1 mm) non pour la lumière mais pour gagner en profondeur de champ — voir net, en même temps, la hausse, le guidon et la cible ; étant plus petit que la pupille, il devient alors l'ouverture effective du système. Cette préoccupation est propre aux visées mécaniques (dioptre, organes ouverts) ; avec une optique, la netteté se règle à la mise au point de la lunette.

Tous les tireurs doivent faire un effort conscient pour améliorer l'état de leurs yeux pendant les intervalles où ils ne visent pas, en laissant fonctionner les habitudes de la vue normale. Il y a trois choses que tout œil sain fait : cligner, centrer son attention (la « fixation centrale ») et se déplacer.

1. Le clignement. Première habitude de la vue normale, c'est une action involontaire : la fermeture et l'ouverture rapides, légères et faciles de l'œil, qui se produisent par intermittence chez tout œil normal. Le taux de clignement varie selon les personnes et selon l'usage que l'on fait de l'œil ; par exemple, on cligne davantage en regardant quelque chose de brillant qu'en regardant quelque chose de doux.

• a. Souvent, le point de démarcation entre une paire d'yeux normale et anormale est son impulsion à cligner dans une situation donnée. Si les yeux sont parfaitement normaux, ils cligneront ; la suppression du clignement montre une tendance à devenir anormal.
• b. L'action des paupières lors du clignement est essentielle au maintien d'une vision normale. Le fluide qui maintient les yeux humides est produit par une petite glande, la glande lacrymale, située sous la partie externe de la paupière supérieure. Quand on cligne des yeux, ce liquide est étalé sur le globe oculaire et garde les yeux humides. Cette humidité a plusieurs fonctions :
  • (1) le fluide a une action antiseptique et nettoyante ;
  • (2) la brillance des yeux et leur capacité à réfléchir la lumière sont en grande partie dues au liquide présent à leur surface ;
  • (3) le liquide est essentiel à la cornée, petite partie antérieure translucide de l'œil : dépourvue de vaisseaux sanguins, elle a besoin de ce liquide pour rester humide, faute de quoi elle pourrait développer des ulcères ;
  • (4) lorsque des particules étrangères pénètrent dans l'œil, le liquide lacrymal a tendance à les faire flotter, alors que sur un œil sec elles peuvent coller et s'incruster ;
  • (5) par temps froid, des clignements fréquents tendent à garder l'œil au chaud (un globe oculaire peut être très inconfortable quand il fait froid) ;
  • (6) par vent fort ou par temps très sec, le clignement réconforte et protège l'œil ; dans ces conditions, il faut cligner fréquemment, presque continuellement, car le liquide est perdu rapidement ;
  • (7) pendant le court intervalle du clignement, les muscles de la pupille ont la possibilité de détendre momentanément leur tension ;
  • (8) le clignement permet aussi à l'œil de bouger légèrement, donnant aux muscles droits la petite quantité de mouvement essentielle à leur bien-être, le mouvement étant nécessaire à la santé de tout muscle ;
  • (9) la circulation du liquide lymphatique autour de l'œil est facilitée par le clignement, et l'œil est renforcé par cette bonne circulation, comme tout organe bénéficie d'une circulation active autour de lui.
• c. Cligner des yeux n'interrompt pas la vision continue. La vision continue est une illusion que produit un œil normal — un effet authentique, mais une illusion néanmoins. Lorsqu'une image tombe sur la rétine, il s'y produit une image rémanente : l'image reste sur la rétine un court instant de plus que la présence réelle de l'objet devant l'œil. Il n'est donc pas nécessaire que l'œil voie activement en permanence pour produire l'illusion de voir constamment. En fait, rien dans le corps ne fonctionne plus de la moitié du temps : plus de la moitié du temps de chaque organe est consacré à la réparation et au remplacement de ses tissus et à l'élimination de ses déchets.
• d. La fréquence des impressions visuelles faites par l'œil est de l'ordre de trente à quarante images par seconde.
• e. En fait, cligner augmente la durée réelle pendant laquelle on peut voir activement, car ne pas cligner constitue une contrainte qui peut réduire le nombre d'images de trente ou quarante à vingt ou moins par seconde. Il n'existe aucun cas où le clignement interfère avec la vue : c'est une performance naturelle et constructive, qui améliore l'œil. Si, pour une raison quelconque, l'œil ne cligne pas normalement, la reprise d'un clignement normal améliore sa vision.
• f. Ne confondez pas un clin d'œil ou un spasme de la paupière avec un clignement. Un spasme de la paupière est une constriction puissante et involontaire, impliquant généralement les muscles autour de l'œil en plus de ceux de la paupière, et fréquemment associée à certaines maladies nerveuses. Un clignement, lui, est un mouvement léger, facile, fluide et à peine perceptible de la paupière.
• g. Si vous avez pris l'habitude de regarder les choses de manière trop fixe, pensez à cligner des yeux.

2. La fixation centrale. La deuxième habitude d'une vue normale est d'avoir l'œil et l'esprit coordonnés de manière à se fixer en même temps sur une petite surface. Autrement dit, lorsque vous regardez un objet, vous devez localiser votre attention, la fixer sur une petite zone et non la disperser.

• a. Par exemple, en regardant une page imprimée, vous ne pouvez pas voir clairement la page entière. Si vous fixez vos yeux sur le coin supérieur droit, vous le voyez clairement, mais le reste de la page, bien que dans votre champ de vision, est beaucoup moins net. Pour voir nettement le dernier mot de la page, vous devrez déplacer vos yeux pour les diriger directement vers ce mot.
• b. Il en va de même pour des mots assez proches les uns des autres. Pour voir clairement le premier mot d'une ligne, il faut le regarder directement ; pour voir le dernier mot, il faut déplacer le regard. La même chose vaut pour le deuxième mot de la ligne : on le voit en le lisant, mais pas parfaitement net quand on regarde le premier mot. Essayer de voir les choses ainsi implique une certaine tension, et cela jusqu'au moindre degré d'espace.
• c. Il y a à cela une raison fondamentale et structurelle. La macula (macula lutea), seule partie de l'œil qui voit parfaitement net, se trouve au centre de la rétine et n'est pas plus grosse que la tête d'une épingle ordinaire. Ce point de vision parfaite est placé dans l'œil comme un point au fond et au centre d'un bol dont les côtés s'inclinent doucement comme une arène. Ce petit point a une vision claire et forte. Hors de ce point, la clarté de la vision est considérablement réduite ; on a, à la place, une vision floue et collatérale, de plus en plus floue à mesure qu'on s'éloigne du centre, jusqu'à ne plus percevoir, près du bord, que la forme générale, la couleur et le mouvement.
• d. Puisque seul ce point, la macula, a une vision parfaitement nette, seule une très petite zone peut être vue clairement à un instant donné. Mais le mouvement de déplacement est si rapide qu'il donne l'illusion de voir une grande surface : les images tombant sur la macula sont rapidement transmises aux centres visuels du cerveau, se succédant à raison de trente ou quarante — parfois plus — par seconde, créant ainsi l'illusion d'une image complète.
• e. Cette capacité du cerveau à enchaîner des images successives, et donc à produire l'illusion de voir clairement l'objet entier ou une zone considérable, est un fait impressionnant ; mais c'est aussi une cause de problèmes pour le tireur. On en vient à croire que l'œil lui-même peut voir clairement une vaste zone, et un mauvais usage s'installe, car toute tentative en ce sens revient à utiliser l'œil sans se concentrer.
• f. « Grande zone » signifie essayer de voir, par exemple, deux mots ou plus à la fois. L'œil sain et normal ne voit habituellement qu'une très petite zone à la fois. L'esprit et l'œil se coordonnent normalement sur chaque mot ou point d'observation, sans effort ni impulsion d'en voir plus, comme lorsqu'on écrit. Si la pratique consistant à voir une grande zone à la fois persiste assez longtemps, la capacité de se concentrer parfaitement se perd, et la vision floue de la zone collatérale devient la seule possible. Il faut alors rééduquer l'œil et l'esprit à ne regarder qu'une petite zone, afin de retrouver la fixation centrale, sans laquelle aucune vision ne peut être claire et normale.
• g. On peut lire indéfiniment sans se fatiguer ni se blesser les yeux si ceux-ci sont détendus et la vision localisée. Mais si l'on sollicite le champ de vision collatéral, l'œil se fatigue, avec perte d'efficacité. On ne saurait trop insister : l'œil ne voit clairement qu'une très petite zone à la fois. C'est dans la conscience de ce fait que réside la coordination de l'esprit avec les limites structurelles de l'œil, sans laquelle il ne peut y avoir de vision normale. Si vous comprenez ce principe de vision focalisée et fermez mentalement votre vue à une vaste zone, vous acquerrez cette précieuse habitude de fixation centrale et retrouverez une efficacité accrue de vos yeux au tir.

3. Le déplacement (changement). La troisième habitude bénéfique des yeux normaux est de changer de point de fixation. Cela semble contredire la deuxième habitude (localiser son regard), mais ce n'est pas le cas : vous devez pointer votre regard, tout en changeant constamment de point de vue. Si vous ne le déplacez pas, vous regardez fixement — et le regard fixe est l'une des formes de fatigue oculaire les plus graves et les plus courantes.

• a. Le déplacement est une fonction normale, qui s'effectue habituellement de façon inconsciente. Sa fréquence varie selon le type de sollicitation imposée aux yeux ; par exemple, regarder un livre ou regarder un match de tennis. Le livre est immobile et les yeux n'ont pas tendance à bouger, tandis que les balles et les joueurs sont en mouvement constant, si bien que les yeux doivent bouger continuellement pour les suivre.
• b. Quoi qu'il en soit, les changements devraient être aussi fréquents que possible. Les personnes qui ont tendance à regarder une zone trop longtemps — et tout œil anormal le fait — gagnent en vision et en confort si un déplacement fréquent du point regardé est consciemment pratiqué. Si votre vision est anormale, sans porter vos lunettes, regardez un mot, puis un mot situé trois espaces plus loin, puis revenez au mot d'origine ; recommencez jusqu'à ce que les deux mots deviennent nets. Restez détendu pendant l'exercice.
• c. Si votre vision est bonne, regardez la lune en clignant fréquemment, et changez votre point de vision.
• d. Le changement est à la fois volontaire et involontaire. Le changement involontaire est continu : il y a dans chaque muscle un léger tremblement, car le tonus musculaire n'est pas constant mais résulte d'une succession rapide de contractions produisant une traction relativement régulière. Comme les yeux sont maintenus en position par les muscles et que toute la focalisation est produite par eux, ils sont soumis à toutes les conditions accessoires au fonctionnement normal des muscles.
• e. Lorsque l'œil est détendu, les déplacements volontaires sont fréquents et de courte amplitude. Un œil tendu peut faire un grand mouvement, mais il faut de la relaxation et de la normalité pour qu'un œil continue à se déplacer, détendu, avec de très petits mouvements. Cela vaut pour tous les muscles : plus le mouvement est fin, mieux le muscle doit être entraîné et détendu. Quand un œil est tendu et la vision anormale, la pratique du déplacement fréquent soulage la tension et améliore la vision.
• f. Un déplacement normal est absolument essentiel à une vue normale. La perte de vision est souvent directement proportionnelle à la perte de mouvement.

4. Renforcer la tolérance à la lumière. En plus des trois habitudes ci-dessus, un tireur peut juger souhaitable de renforcer sa tolérance à la lumière.

• a. La lumière du soleil est très bénéfique pour les yeux : elle détend et stimule à la fois. Mais il faut savoir en profiter, car la lumière du soleil directement dans les yeux peut provoquer de graves dégâts. On renforce la tolérance de l'œil à la lumière par une exposition judicieuse, de la manière suivante :
  • (1) fermez légèrement les yeux, le visage tourné vers le soleil, et tournez lentement la tête d'un côté à l'autre pendant quatre à cinq minutes ; puis, une fois les yeux détendus par la chaleur du soleil et le mouvement de la tête, ouvrez-les, mais seulement momentanément et quand la tête est tournée sur le côté. Les yeux ne doivent pas regarder directement le soleil, mais peuvent regarder à proximité. Ne faites aucun effort pour voir et n'ouvrez les yeux que par clignements. À mesure que l'exercice se poursuit et que les yeux s'habituent à la lumière croissante, le regard peut être dirigé de plus en plus près du soleil ;
  • (2) en pratiquant cela régulièrement, des jours successifs et pendant une durée progressivement croissante, tout œil se renforce et sa vision s'améliore.
• b. L'œil est admirablement équipé pour se protéger et fonctionner dans des conditions d'éclairage très variables.

En raison de diverses imperfections optiques de l'œil, les images des objets sur la rétine présentent des bords qui ne sont pas complètement nets, voire dans une certaine mesure totalement flous. La netteté de la vision n'est donc pas constante : elle a une valeur variable, qui dépend du degré et des conditions dans lesquels les imperfections optiques de l'œil ont un effet notable. Le tireur doit donc connaître, au moins globalement, les conditions qui influencent la netteté de la vision, et donc le degré de précision de la visée. En tant qu'instrument optique, l'œil présente notamment des phénomènes d'aberration et de diffraction de la lumière.

1. Aberration sphérique. C'est le phénomène par lequel les rayons lumineux tombant sur le cristallin sont réfractés différemment et ne sont pas focalisés en un seul point : les rayons extérieurs extrêmes sont plus fortement réfractés que les rayons centraux (figure 2). De ce fait, un faisceau de rayons parallèles entrant dans l'œil est focalisé sur la rétine non pas comme une image nette, mais comme un cercle de diffusion. La taille de ce cercle de diffusion est directement proportionnelle à celle de l'ouverture pupillaire : la netteté de l'image augmente si l'on élimine les rayons extrêmes, donc à mesure que la pupille se contracte. On peut le démontrer simplement : de petits repères et objets, difficiles à distinguer par temps couvert, deviennent bien plus perceptibles si on les regarde à travers un petit trou jouant le rôle d'une pupille artificielle (effet sténopé).

2. Diffraction. Les rayons lumineux traversant de petites ouvertures, notamment à travers le cristallin, semblent se courber (figure 3) et produisent sur la rétine, non pas un point net, mais un cercle entouré d'anneaux concentriques de netteté décroissante. Cela tient à la nature ondulatoire de la lumière.

• a. À mesure que l'ouverture pupillaire diminue, le diamètre de l'anneau de diffraction augmente. Les anneaux de diffraction n'ont un effet notable que pour des dimensions de pupille extrêmement petites — un comportement, on le voit, contraire à celui de l'aberration sphérique. La diffraction se fait sentir lorsque l'éclairage solaire vient de face et que le soleil brille dans les yeux, ou qu'il y a des taches de soleil sur les surfaces horizontales des organes de visée (guidon et hausse), etc. C'est aussi cette limite qui borne le rétrécissement utile de toute petite ouverture — la pupille, mais aussi l'iris d'un dioptre (œilleton) ou le diaphragme d'une optique.

• b. Le fonctionnement de l'œil en tant qu'appareil optique est aussi compromis, dans une certaine mesure, par la lumière des objets situés sur un fond sombre. L'effet de diffusion de la lumière, sous la forme d'un rayonnement diffus moins perceptible couvrant le champ de vision, est provoqué par des milieux dépourvus de transparence absolue — le cristallin et l'humeur vitrée. Cette diffusion dans le milieu optique est responsable des halos lumineux, particulièrement visibles lorsque les cibles sont fortement éclairées : le fond blanc de la cible projette alors une réflexion vive et provoque une diffusion considérable dans le milieu optique, d'où un effet aveuglant. La cible est perçue comme une tache grise aux bords indistincts, et les organes de visée (guidon et hausse) avec des contours peu clairs.
• c. Il ressort de ce qui précède que la quantité de lumière diffusée par l'aberration sphérique est directement proportionnelle à la taille de l'ouverture pupillaire, tandis que celle diffusée par la diffraction lui est inversement proportionnelle ; il n'est donc pas possible d'éliminer complètement ces diffusions. En raison de cette dépendance inverse, les meilleures conditions de vision nette correspondent à une taille moyenne d'ouverture pupillaire — un diamètre d'environ 3 mm. En conséquence, selon les conditions d'éclairage qui influencent la taille de la pupille, le tireur doit s'efforcer de créer les conditions les plus favorables au fonctionnement de l'œil : protéger ses yeux de la lumière à l'aide de visières, de lunettes de tir à filtre, voire d'une pupille artificielle (un disque oculaire fixé aux lunettes, réglable en diamètre) ; veiller aussi à ce que les lunettes ne brillent pas et ne produisent pas d'effet aveuglant — elles doivent être soigneusement et uniformément noircies.
• d. Les sources de lumière vive nuisent à l'œil surtout par le secteur violet du spectre visible et par ses parties invisibles. L'élimination complète du secteur violet est obtenue par des filtres jaunes, jaune-vert et jaune-orange : non seulement ils ne réduisent pas l'acuité visuelle, mais ils l'augmentent. Un verre plus foncé, protégeant les yeux des sources vives, réduit quelque peu l'acuité ; cependant, en disposant d'un assortiment de lunettes de tir de différentes teintes, on peut les choisir et les utiliser de façon que l'œil perçoive l'alignement correct de la visée, sous l'éclairage le plus vif, presque comme par temps couvert.

3. Myopie, hypermétropie et astigmatisme. Parmi les imperfections optiques de l'œil figurent la myopie, l'hypermétropie et l'astigmatisme, qui empêchent une focalisation correcte de l'image sur la rétine.

Figure 4 : Réfraction d'un faisceau parallèle selon l'état de l'œil. (a) Œil normal (emmétrope) : le foyer tombe exactement sur la rétine. (b) Œil myope : globe trop long (ou œil trop convergent), le foyer se forme en avant de la rétine. © Œil hypermétrope : globe trop court (ou œil trop peu convergent), le foyer se formerait en arrière de la rétine. Dans les deux défauts, l'image qui atteint la rétine est floue.

• a. Œil normal (emmétrope). Lorsque les rayons d'un faisceau parallèle se focalisent exactement sur la rétine, sans aucun effort d'accommodation, l'œil est dit normal (figure 4a).
• b. Œil myope. L'œil est myope lorsque ces rayons se focalisent en avant de la rétine (figure 4b) : l'image qui l'atteint est alors floue. La myopie provient d'un globe oculaire trop long (d'avant en arrière), d'une réfringence trop forte, ou des deux. Elle se corrige facilement avec des lunettes : de nombreux tireurs au pistolet sont myopes et, une fois correctement corrigés, obtiennent des résultats du plus haut niveau.
• c. Œil hypermétrope. L'œil est hypermétrope lorsque les rayons se focaliseraient en arrière de la rétine (figure 4c) : ils n'ont pas fini de converger quand ils l'atteignent, et l'image y est floue. Ce défaut résulte d'une réfringence trop faible, d'un globe trop court, ou des deux ; il est plus difficile à corriger, mais les lunettes y aident. Chez le tireur hypermétrope, le défaut caractéristique est que l'encoche de la hausse semble se fondre dans le guidon.
• d. Astigmatisme. Une image indistincte et floue peut aussi résulter d'un astigmatisme. Un œil dont les surfaces réfringentes de la cornée et du cristallin n'ont pas une forme parfaitement sphérique est dit astigmate : des rayons parallèles n'y produisent pas une image précisément focalisée sur la rétine. La réfraction des rayons en divers points du globe se fait sous des angles différents ; l'œil ne possède donc pas un foyer unique, mais plusieurs foyers situés à des distances différentes de la rétine — d'où une image indistincte et inégale (figure 5). Certains phénomènes étranges fréquemment observés au tir de précision (par exemple, deux tireurs tirant avec le même pistolet, au réglage de visée identique, dont les centres d'impact diffèrent fortement) sont, selon toute probabilité, liés à l'astigmatisme.

On peut facilement vérifier la présence ou l'absence d'astigmatisme à l'aide d'un diagramme circulaire (figure 6) : il faut regarder d'un seul œil, depuis la distance de meilleure vision (environ 10 pieds), un disque sur lequel sont dessinés des cercles concentriques. Si la personne est astigmate, seules certaines zones du disque apparaîtront nettes, les autres paraissant floues.

4. Correction des défauts. Si des défauts de vision, même légers, sont découverts, il est nécessaire de porter des lunettes correctrices lors du tir, car l'accommodation excessive résultant de la visée fatiguerait considérablement la vision et pourrait réduire encore sa précision. Il faut aussi garder à l'esprit que des lunettes de tir choisies de manière ordinaire, en cabinet d'optométrie, ne donnent pas toujours entière satisfaction au tireur. Il est très souhaitable, lors du choix des verres, de les vérifier immédiatement sur le champ de tir, pour s'assurer que l'on voit bien l'alignement des organes de visée situés à la distance d'une longueur de bras. Ce contrôle porte moins sur la dioptrie du verre que sur la qualité de son polissage, car tous les défauts s'y révèlent rapidement. Lorsqu'on porte des lunettes de tir (y compris à verres filtrants), il faut s'assurer que la ligne de visée est perpendiculaire à la surface du verre et passe par son centre, car la partie centrale du verre est généralement bien mieux polie et présente donc moins de distorsion. Maintenir les verres perpendiculaires à la ligne de visée ne nécessite aucun changement par rapport à la position de tête habituelle en position de tir.

Il est nécessaire de s'attarder sur une autre particularité de nos yeux, d'une importance capitale pour la visée : l'existence de la vision monoculaire et binoculaire.

1. La vision avec un œil est dite monoculaire, la vision avec deux yeux, binoculaire. Avoir deux yeux ne signifie pas toujours posséder une vision binoculaire : il arrive que l'œil ayant la plus mauvaise vision ne soit pas inclus dans l'acte de vision, la personne n'utilisant en réalité que le meilleur. La domination d'un œil sur l'autre se produit aussi lorsque les deux yeux ont une vision identique. L'œil que la personne préfère utiliser s'appelle l'œil dominant (ou directeur). Il existe une méthode très simple pour déterminer lequel des yeux est le plus fort.

2. Plusieurs gestes simples permettent de repérer l'œil directeur ; le principe est toujours le même : fixer un objet lointain à travers une petite ouverture, les deux yeux ouverts, puis fermer alternativement chaque œil (figure 7).

• Anneau des mains, ou trou dans une feuille. Bras tendus, formez un petit anneau avec les doigts et le pouce — ou, plus reproductible, percez un trou d'environ 1 cm au centre d'une feuille et tenez-la à bout de bras. Centrez un objet lointain dans l'ouverture, puis fermez un œil, puis l'autre : l'objet reste dans l'ouverture pour l'œil directeur et en sort pour l'autre.
• Variante « rapprochée ». Sans rien fermer, ramenez lentement l'ouverture vers le visage en gardant l'objet centré : elle vient d'elle-même se placer devant l'œil directeur.
• Avec le doigt. Bras tendu, pointez l'index sur un objet lointain, les deux yeux ouverts ; en fermant un œil puis l'autre, le doigt reste aligné sur l'objet pour l'œil directeur.

Chez la plupart des gens (environ deux sur trois), l'œil directeur est le droit.

3. Le travail prolongé d'un seul œil (par exemple chez les assistants de laboratoire ou les microscopistes) contribue à le rendre dominant. Cela vaut aussi pour les tireurs qui visent d'un seul œil : l'œil droit est, dans l'écrasante majorité des cas, leur œil dominant.

4. Autrefois, on demandait généralement au tireur de fermer l'œil gauche en plissant les paupières et de pointer le pistolet sur la cible avec son œil droit. Dans l'instruction moderne, il n'est plus nécessaire de continuer ce procédé de fermeture de l'œil, car il présente des défauts majeurs, attestés par de nombreuses recherches médicales.

• a. Le premier inconvénient est la tension provoquée par le plissement, difficile à supporter pour la plupart des gens. Autre aspect indésirable : le plissement d'un œil s'accompagne presque toujours d'une tension et d'une pression de la paupière fermée sur le globe oculaire ; or cette pression affecte la réfraction du cristallin et nuit donc à l'acuité de l'œil ouvert. Un troisième facteur défavorable à la précision est la dilatation sympathique involontaire de la pupille de l'œil ouvert, en réponse à la fermeture ou au plissement de l'autre œil. Ainsi, pour exclure le second œil du travail, mieux vaut ne pas plisser les paupières, mais supprimer les impressions visuelles de l'œil gauche ouvert au moyen d'un disque opaque, qui laissera une intensité lumineuse égale parvenir à l'œil.
• b. Avec la visée binoculaire, c'est-à-dire les deux yeux ouverts, la ligne de visée est toujours obtenue avec un seul œil.

5. La visée binoculaire présente plusieurs avantages majeurs : le tireur n'a pas à fournir l'effort supplémentaire du plissement — ce qui est très important lors de tirs prolongés — et l'acuité de la vision binoculaire est généralement meilleure que celle de la vision monoculaire. La perception visuelle d'un œil intensifie le stimulus total envoyé au système nerveux central par la perception de l'autre œil ; dans une telle visée, les stimuli envoyés par les deux yeux sont plus naturels que ceux envoyés par un seul.

6. Tous les mouvements du globe oculaire, ainsi que le maintien de sa position fixe lorsque le regard est fixé sur un objet, sont assurés par trois paires de muscles oculaires. Pendant que les yeux travaillent — y compris lors de la visée — ces muscles sont animés d'une vibration ou d'un frémissement léger et imperceptible. Par exemple, lorsqu'un tireur vise en tournant la tête vers le bas et vers la droite, le globe oculaire tourne respectivement vers le haut et vers l'intérieur ; il est alors maintenu dans la position la moins souhaitable, qui exige le travail combiné et intensifié des trois groupes musculaires (figure 8). Quand les muscles oculaires se fatiguent, le tremblement involontaire du globe augmente nettement, ce qui diminue la précision de la visée. Le tireur doit donc accorder une grande attention à la position de sa tête lors du tir : il doit choisir la position dans laquelle la tête est la plus naturelle, avec le moins d'inclinaison, afin de ne pas regarder la cible sous ses sourcils ou de côté — ce qui entraînerait une fatigue rapide des muscles oculaires et, par conséquent, une baisse de la précision.

Le tireur s'intéresse principalement au degré de sensibilité différenciatrice de l'œil et à l'acuité visuelle qui en résulte, ainsi qu'au degré de précision de visée que l'œil peut garantir.

1. Fondamentalement, la netteté de la vision dépend des propriétés physiques de l'anatomie de l'œil. L'état physique de l'œil détermine principalement la précision, plus ou moins grande, de l'image d'un objet sur la rétine. Ces conditions anatomiques et physiologiques déterminent notre capacité à voir l'objet ; la netteté de l'image sur la rétine est l'impression reçue par le cerveau.

2. La netteté de la vision est généralement définie par l'espace minimum que nous pouvons distinguer entre deux objets. Pour que cet espace soit visible, il faut qu'au moins un élément rétinien se trouve, entre les images de ces deux points, pour être stimulé. Ainsi, la netteté normale de la vision est généralement considérée comme celle à partir de laquelle l'œil distingue deux points vus sous un angle d'une minute.

3. Cependant, les dimensions anatomiques des éléments rétiniens (bâtonnets et cônes) ne déterminent pas à elles seules la limite de l'acuité visuelle ; celle d'un œil normal peut être considérablement supérieure à la norme médicale. Des travaux de recherche ont montré que l'acuité visuelle moyenne d'un œil humain normal, à cent mètres sous un éclairage normal, peut distinguer des objets séparés dans la limite de 40 minutes angulaires. Cela signifie que l'œil normal peut distinguer assez nettement, par exemple, un espace de 0,1 pouce entre le côté du guidon et la surface intérieure verticale de l'encoche de la hausse, sur un viseur de pistolet, à une distance d'un mètre (la distance approximative entre l'œil et le guidon). Mais l'œil d'un tireur expérimenté peut distinguer un espace bien plus petit : un certain nombre d'expériences attestent la plus grande finesse de vision d'un tireur entraîné — par exemple, l'espace vertical entre le guidon et la hausse, sur un fond blanc, peut être discerné jusqu'à la largeur infime de 0,01 pouce.

4. De nombreuses expériences confirment que la netteté de la vision peut être considérablement augmentée par l'exercice. Cette amélioration s'obtient par la recherche de nouveaux indices, de nouveaux critères de reconnaissance de la forme des objets. Un tel indice est, pour les tireurs, leur sens très développé de la symétrie et leur mémoire visuelle.

5. Mémoire visuelle. Pour obtenir la symétrie, une mémoire visuelle de l'alignement correct de la visée — avec la relation symétrique entre les organes de visée (guidon et hausse), à savoir une quantité d'espace égale de chaque côté et la planéité de leur surface horizontale — doit être ancrée dans l'esprit et jamais violée. Aucun coup ne doit être tiré sans une image parfaite. Tous ces facteurs, joints à une acuité visuelle existante, permettront une visée précise et cohérente, et donc la précision du tir.

6. Déclenchement du tir. Le déclenchement précis d'un tir dépend du rappel exact de l'image mentale de l'alignement des organes de visée au moment du tir. Comme on l'a montré, une erreur d'alignement de 1/100ᵉ de pouce entraîne une erreur d'environ 3 pouces par rapport au centre de la cible à 50 mètres. La conscience aiguë du moindre degré d'erreur d'alignement est une exigence absolue d'un tir précis, et fait appel à une mémoire visuelle claire. L'écrasante majorité des tireurs cherchent à voir le guidon nettement, acceptant ainsi le flou de la cible. Avec le temps et une pratique régulière, l'œil développe la capacité d'obtenir la même relation spatiale entre le guidon et la hausse, et peut, de plus en plus souvent, positionner la visée uniformément au centre de la zone de visée floue. Finalement, le tireur développe ses facultés visuelles au point que l'œil accomplit l'acte de viser automatiquement et qu'il peut lâcher son coup sans erreur.

7. Changement du degré de précision. Lorsque l'œil effectue un travail intense, non seulement son appareil moteur, mais aussi son appareil photosensible voient leur efficacité réduite. Quand le regard est fixé sur un objet, l'œil possède sa plus grande acuité pendant les premières secondes, après quoi la netteté de l'image sur la rétine diminue progressivement. Le tireur ne doit donc pas se laisser captiver par une visée trop prolongée car, après 12 à 16 secondes, son œil cesse de remarquer certaines imprécisions de visée : s'appuyant sur l'hypothèse erronée que le guidon et la hausse sont correctement en relation l'un avec l'autre, le tireur commet de graves erreurs sans s'en apercevoir, et ne sait donc pas pourquoi elles ont été commises.

• a. Si l'on calcule le temps entre le moment où l'attention visuelle se concentre sur l'obtention de l'alignement précis des organes de visée (guidon et hausse) et le moment où le tireur décide d'appuyer positivement sur la gâchette, le processus de visée ne doit pas dépasser 6 à 8 secondes.
• b. En visant, certains tireurs parcourent du regard le guidon, puis l'encoche de la hausse, puis le troisième objet, la cible, en répétant rapidement ce trajet jusqu'à ce que ces trois points soient alignés. Cette méthode provoque une fatigue rapide de l'appareil musculaire de l'œil et ne fournit pas d'objet fixe constant pour la formation d'une mémoire visuelle. Elle rend par exemple très difficile le tir rapide (rapid fire), très limité dans le temps : le tireur n'a tout simplement pas le temps de regarder d'avant en arrière entre des objets situés à des distances variables ; les coups peuvent partir alors qu'il est concentré sur n'importe lequel des trois objets, et des tirs constamment précis sont alors impossibles. Par conséquent, en visant, le tireur doit s'efforcer de voir nettement et distinctement le seul guidon.

• U.S. Army Marksmanship Unit, Pistol Marksmanship Training Guide (annexe « Optical Properties of the Human Eye »), édition originale en anglais — texte intégral (PDF).
• Article « Œil », Wikipédia (consulté pour le recoupement de l'anatomie et de la terminologie).
• Figure 1 — « Schematic diagram of the human eye (fr) », Rhcastilhos, Lyhana8 & Jmarchn, Wikimedia Commons, licence CC BY-SA 3.0.

Pour la section sur la réponse de l'œil à la lumière (contraste, adaptation, irradiation) :

• G. T. Fechner, Elemente der Psychophysik, Leipzig, 1860 — loi de Weber–Fechner (perception du contraste).
• H. von Helmholtz, Handbuch der physiologischen Optik, Leipzig, 1867 — phénomène d'irradiation.
• K. I. Naka, W. A. H. Rushton, « S-potentials from colour units in the retina of fish », Journal of Physiology, vol. 185, 1966 — réponse rétinienne compressive (adaptation).
• A. Rose, « The sensitivity performance of the human eye on an absolute scale », Journal of the Optical Society of America, vol. 38, 1948 — détectabilité en √L (limite quantique).
• M. E. Chevreul, De la loi du contraste simultané des couleurs, Paris, 1839 — contraste simultané (une plage paraît plus claire ou plus foncée selon son voisinage).