OPTIQUEOptique instrumentale

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Perception par les instruments visuels

Schéma de l'instrument visuel

On appelle « instrument visuel » celui dont l'œil constitue le récepteur unique. L'œil comporte un système optique muni d'un diaphragme à ouverture réglable, l'iris, formant l'image sur une mosaïque de cellules sensibles à la lumière, la rétine, dont les réponses sont transmises au cerveau qui en assure la perception.

Tout instrument visuel (lunette, télescope, microscope, projecteur de profil, etc.) se compose, sous sa forme la plus simple ( b), d'un objectif Ob formant une image de l'objet et d'un oculaire Oc, dont le rôle est, d'une part, de faire passer dans la pupille d'entrée de l'œil la totalité des faisceaux ayant formé l'image et, d'autre part, de grossir cette image. L'œil devra donc, pour voir l'image entière, faire coïncider sa pupille avec la pupille de sortie de l'instrument. appelée aussi « disque oculaire ».

Propriétés de l'œil

Les performances instrumentales S ou T se déduisent des limites de résolution angulaires s de l'œil, relatives à sa pupille d'entrée de diamètre ω, par la formule d'Abbe (1), qui devient :

Un cas particulier peut se présenter, le cas où la limite sn correspond au diamètre pupillaire naturel ωn.

Lorsque la pupille de sortie de l'instrument est plus petite que celle de l'œil, l'instrument travaille avec ses ouvertures de construction, que nous désignons par O, 2nsinν et o, et diaphragme la pupille de l'œil ; on a alors Ω = O.

Lorsque ω ≤ o, la pupille de l'œil diaphragme le disque oculaire, donc l'objectif, avec :

on a alors :

La limite de résolution de l'œil est mesurée sur une mire de Foucault, de période et de contraste C variables. Si LF est la luminance du fond et Lobj celle de l'objet, on a, par définition,

Les figures montrent les courbes s = (ω) et sω = (ω) pour deux luminances diurnes du test et plusieurs contrastes.

Limite de résolution

Dessin : Limite de résolution

Dessin

Variation de la limite de résolution s (en minutes d'arc) en fonction du diamètre de la pupille ω (en millimètres) 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Limite de résolution en fonction du diamètre de la pupille

Dessin : Limite de résolution en fonction du diamètre de la pupille

Dessin

Variation du terme s · ω exprimé en millimètres X minutes d'arc en fonction du diamètre ω de la pupille exprimé en millimètres. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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La formule empirique suivante fournit une bonne approximation des valeurs de sω en millimètres multipliés par des minutes d'arc dont on déduit facilement celles de s. Soit C le contraste, ωm le diamètre pupillaire optimal, correspondant au minim [...]

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Système optique à objet et image réels

Système optique à objet et image réels
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Limite de résolution

Limite de résolution
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Limite de résolution en fonction du diamètre de la pupille

Limite de résolution en fonction du diamètre de la pupille
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

I.O.O. et I.O.G. : diamètres pupillaires

I.O.O. et I.O.G. : diamètres pupillaires
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Écrit par :

  • : professeur honoraire à l'université de Paris-VI Pierre-et-Marie-Curie et à l'université de Paris-XI, Orsay, ingénieur conseil à l'Office national d'études et de recherches aérospatiales

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Pour citer l’article

Albert ARNULF, « OPTIQUE - Optique instrumentale », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 22 janvier 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/optique-optique-instrumentale/