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Comment ça marche ? Un peu de théorie :

L’œil humain est un merveilleux instrument, capable d’analyser des images dans une dynamique d’éclairement de l’ordre de 1 000 000 000 ! Pour cela, deux types de capteurs implantés dans la rétine sont utilisés : Les cônes, utilisés dans la vision de jour ou photopique par bon éclairage (en fait trois types de cônes, sensibles dans trois longueurs d’ondes coexistent, mais c’est sans importance pour le problème qui nous préoccupe). Les bâtonnets, utilisés dans la vision à très faible niveau d’éclairement, appelée vision scotopique. Au crépuscule, avec un éclairage faible, les deux types de capteurs sont utilisés simultanément (vision mésopique).

Les deux types ont une sensibilité maximale au milieu du spectre visible : vert (555 nm de longueur d’onde) pour les cônes et bleu-vert (507 nm) pour les bâtonnets. Comme on le voit sur la figure ci-contre, leur sensibilité décroît très vite vers les faibles longueurs d’onde (violet) et les fortes longueurs d’ondes (rouge). Les bâtonnets perçoivent la lumière grâce à un pigment protéique photosensible, la rhodopsine, qui, sous l’influence des photons de la lumière perçue se transforme en métarhodopsine II. Cette transformation est très sensible, puisque, après adaptation complète, un bâtonnet est capable de percevoir l’arrivée d’un photon unique ! Une réaction enzymatique complexe reconstitue la rhodopsine, mais cette réaction prend de 30 à 60 mn. Ceci explique la longueur de l’adaptation complète à l’obscurité de l’œil, puisque, en plein jour, la rhodopsine est sous forme méta et doit se transformer pour obtenir la vision scotopique optimale.

La courbe d’adaptation de l’œil en fonction du temps est indiquée sur la courbe ci-contre : (le Troland est une unité spécifique, qui tient compte de la luminosité perçue et de la surface de la pupille de l’œil qui s’agrandit dans l’obscurité : T = L x p où L : luminance en cd/m² et p : surface de la pupille en mm²). On voit que l’adaptation des cônes est beaucoup plus rapide, mais la sensibilité finale beaucoup plus faible que celle des bâtonnets. La limite de sensibilité des cônes est de l’ordre de 10-3 milliLambert (mL) contre 10-6 mL pour les bâtonnets.

Le problème de la vision de nuit en navigation, en pratique :

En navigation, il faut pouvoir voir les obstacles et le gréement, mais on doit aussi pouvoir distinguer des éléments plus petits : cap au compas, carte…
Le problème est que la vision nocturne ne perçoit pas les couleurs : la nuit tous les chats sont gris… et sa définition beaucoup plus faible que la vision de jour  : un œil présentant une acuité visuelle de 10/10 le jour verra au mieux la nuit avec une acuité de 1/10, voire moins : impossible de voir distinctement de petits objets dans ces conditions.

• La fausse solution :

Au début des études sur ces phénomènes, dans les années 1920, on a mis en évidence la moindre sensibilité des bâtonnets au rouge et, par similitude avec les pellicules photographiques « noir et blanc » de l’époque, émis l’idée que la lumière rouge ne dégradait pas la vision nocturne.
Cette théorie a été à l’origine de l’utilisation d’un éclairage rouge pour faciliter et maintenir l’adaptation à l’obscurité.
Cette solution était valable pour les avions de l’époque, qui se pilotaient « aux fesses », sans lecture d’instruments.
Elle a commencé à trouver ses limites pendant la seconde guerre mondiale avec les bombardements de nuit qui exigeaient le vol aux instruments.

En effet, pour pouvoir lire les instruments, il est nécessaire de faire appel aux cônes qui permettent d’avoir une définition visuelle suffisante. Par ailleurs le centre de la rétine où l’acuité est maximale, est composé exclusivement de cônes, d’où un « trou noir » en vision nocturne.

Il faudra donc apporter suffisamment de lumière pour que les cônes distinguent les objets. On voit sur la figure 2 qu’il faudra augmenter considérablement l’intensité de la lumière rouge, du fait de la sensibilité diminuée dans le rouge, jusqu’à un niveau environ mille fois plus élevé que si l’éclairage était vert (ou en lumière blanche). Ceci amène à une dégradation importante de la vitesse d’adaptation à l’obscurité. Un inconvénient supplémentaire est l’impossibilité de voir les annotations rouges sur les cartes.

Ceci a amené à préférer un éclairage blanc très faible pour les cockpits des avions militaires, obtenu d’abord par des instruments avec graduations et aiguilles fluorescentes et des lampes UV, donnant une image blanc verdâtre. Cette solution s’est maintenue jusqu’à la fin des tableaux de bords analogiques et est celle que j’ai connue du Fouga Magister au Mirage III… Le passage au tableau de bord à écrans numériques a ensuite permis une optimisation encore plus fine de la lisibilité.

Curieusement, l’aviation commerciale et les marins sont longtemps restés fidèles au rouge…

• La bonne solution :

La solution de l’éclairage vert se répand peu à peu malgré la routine.

Un élément nouveau est l’apparition de LED vertes permettant de réaliser simplement un éclairage adapté.
Trois exemples : en aéronautique : le tableau de bord de l’Hercules C 130 H, dernier avion de sa famille à instrumentation analogique, en marine l’éclairage du radier d’un des derniers transports de chalands de débarquement, et le fabricant américain de compas Ritchie qui est passé au vert pour l’éclairage de ses compas.

Tableau de bord C130 H	Radier navire US Navy	Catalogue Ritchie

Conclusion : Pour maintenir une acuité visuelle optimale de nuit tout en permettant la vision de petits objets, il est nécessaire d’utiliser le strict minimum d’éclairage pour activer suffisamment les cônes de la rétine. Ceci sera obtenu de préférence par un éclairage vert, contrairement à des habitudes tenaces. Cette solution est même parvenue jusque chez Microsoft, puisque j’ai découvert sur mon PC que, sur le logiciel Autoroute (obsolète depuis longtemps), si on demandait l’affichage de nuit, on obtenait ceci :

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Nota : cet article est largement basé sur le rapport USAF AL-SR-1992-002 « Night Vision Manual » des médecins-colonels Miller et Tredici, en essayant de simplifier sans trop trahir….