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LES ABERRATIONS DANS LES JUMELLES ET LONGUES-VUES

Le terme « aberration » revient souvent dans le monde de l’optique ; on parle d’aberration chromatique, d'aberration sphérique, etc... De quoi s’agit-il ? Dans notre cas, aberration signifie simplement « défaut ». Voici les principaux défauts contre lesquels les ingénieurs opticiens vont lutter. Certains sont inhérents au principe de fonctionnement des jumelles, d’autres proviennent de l’imperfection des constituants.

L'aberration chromatique

L’aberration chromatique, comme l’indique son nom, affecte les couleurs. Les lentilles des jumelles infléchissent le chemin de la lumière, ce qui est nécessaire pour obtenir un facteur grossissant. Mais hélas, les rayons lumineux de différentes couleurs (= différentes longueurs d’onde) répondent de manière légèrement différente aux changements de direction imposés par les lentilles. Le résultat est une réduction de la qualité de l’image et l’apparition de franges de chromatisme au long des limites à fort contraste. On lutte contre l’aberration chromatisme en utilisant des verres fluorés dits « verres ED » qui réduisent fortement le phénomène et/ou avec des lentilles supplémentaires qui « corrigent » le cheminement des différentes couleurs de la lumière.


L'aberration chromatique est un défaut qui se manifeste par des franges colorées aux limites à fort contraste

Un instrument qui n’est virtuellement pas affecté par le chromatisme est dit apochromatique (correction de 3 couleurs). Un instrument achromatique bénéficie déjà d’un certain niveau de correction (correction de 2 couleurs).

L'aberration sphérique

Laberration sphérique est liée au fait que les rayons lumineux traversant une lentille dont la courbure est sphérique ne convergent pas vers un seul et même foyer, ce qui réduit la définition de l’image en la rendant moins nette. Les ingénieurs opticiens corrigent ce défaut en utilisant des lentilles asphériques (leur courbure n’est pas un arc de cercle parfait) qui améliorent la convergence en un point des rayons lumineux.


Avec une lentille à courbure sphérique, tous les rayons ne convergent pas au même point ce qui dégrade la définition de l'image

La distorsion et la courbure de champ

La distorsion est une aberration géométrique provenant du fait que le facteur de grossissement n’est pas exactement le même sur toute la surface de l’image. Celle-ci paraît donc « bombée ». Si l’image semble gonflée au centre, on parle de distorsion en barillet (barrelling). Si elle semble rétrécie au centre, on parle de distorsion en coussinet (pin cushion). En pratique, s’il n’est pas trop intense (moins de 0,5%), l’effet n’apparaît qu’au bord de l’image et lorsqu’on observe des structures rectilignes.
La courbure de champ est une autre aberration qui fait qu’un objet plat faisant face à l’observateur ne peut pas être mis parfaitement au point sur toute sa surface.


Au bord du champ, les jumelles souffrent généralement d'une distorsion "en coussinet" (pincushion)

On y peut remédier à ces problèmes avec un système de lentilles dit « aplanisseur de champ ». Il faut cependant remarquer qu’un champ parfaitement plat et sans distorsion produit un effet bizarre lorsqu’on déplace les jumelles en observant : on a l’impression désagréable que l’image « roule ». La présence d'un aplanisseur de champ sur jumelles et longues-vues, utilisée comme argument de vente par certaines marques, n'est certainement pas un élément positif pour le confort d'observation. Généralement, les fabricants préfèrent donc un niveau limité de distorsion en coussin.

L'astigmatisme et l'aberration comatique

 

L’astigmatisme (deux lignes perpendiculaires ne sont pas nettes en même temps) et l’aberration comatique (un point prend la forme d’une virgule) sont d’autres aberrations classiques.


La correction des aberrations a un prix. Lentilles supplémentaires et verres optiques plus performants coûtent cher et peuvent affecter d’autres caractéristiques comme le poids, la compacité ou la transmittance (% de lumière effectivement transmis à l’œil de l’observateur). La conception d’un instrument d’optique comme des jumelles ou une longue-vue est donc un processus complexe qui exige des choix et des compromis.

 
 
 
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