L’ABC de l’optique

A

B

C

  • Carl Zeiss Advanced Optics System (AOS)

    Jusqu’à présent, la conception d’optiques haut de gamme nécessitait l’utilisation de lentilles dont les caractéristiques qualitatives ne pouvaient être obtenues que par le biais d’ingrédients comme le plomb, l’arsenic et d’autres produits de ce genre. Ces lentilles avaient un poids conséquent, qui se répercutait particulièrement sur les jumelles et les lunettes de visée à fort grossissement et à fort diamètre d‘objectif. Il s’agissait de trouver de nouvelles solutions.
    La société Schott Glas à Mainz, une entreprise de la fondation Carl-Zeiss qui est l’un des plus importants producteurs mondiaux de verres spéciaux, a réussi après des années de recherche en collaboration avec les opticiens Zeiss, à produire des lentilles sans plomb et sans arsenic. Bien entendu, ces lentilles possèdent des propriétés qualitatives irréprochables et sont parfaitement adaptées au montage dans des systèmes optiques haut de gamme. Les nouvelles lentilles Schott sont nettement plus légères et leur utilisation ne provoque plus la formation de déchets dangereux pour l‘environnement.

  • Champ de vision

    Le champ de vision d’une jumelle indique par ex., combien de mètres linéaires d’une lisière de forêt il est possible d’observer simultanément en étant situé à 1000 m de cette lisière. C’est pour cette raison que la valeur est indiquée en "Mètres à 1000 m". Pour les lunettes de visée, le champ de vision s’exprime à 100m, c’est à dire en "Mètres à 100 m". Il est également possible de parler d’angle de vision et dans ce cas il s’exprime en degrés.

    Plus le grossissement de l’instrument est grand et moins le champ de vision est large.

    Il est important de bien différencier le champ de vision ci-dessus (également appelé champ de vision de l’objectif ou angle de vision de l’objectif) et le champ de vision de l’oculaire ou champ de vision subjectif. Le champ de vision subjectif représente l’angle selon lequel l’image est prise en compte par l’œil à travers l’oculaire. Si cet angle est égal ou supérieur à 60°, l’oculaire càd la jumelle, sont respectivement qualifiés «d’oculaire grand-angle» et de «jumelle grand-angle».

    Exemple: une jumelle 10x42 possède un champ de vision de 110 m / 1000 m = 6,3 °. En raison du grossissement 10 fois, le champ de vision subjectif est dix fois plus grand, càd 63°. Cette jumelle est donc une jumelle grand-angle.

  • Contraste (fonction de transfert du contraste, MTF)

    La fidélité du contraste de l’image est primordiale pour la qualité de l’image, car c’est d’elle dont dépend la possibilité d’observer les détails de façon précise ou non. Elle se mesure sous l’appellation "Fonction de transfert du contraste" ou "Modulation Transfer Function" (MTF) et indique à quel point l’optique délivre des rapports de luminosité (contraste) fidèles à la réalité. Il est primordial que l’optique concernée ne se contente pas d’être très contrastée pour les détails grossiers. C’est la raison pour laquelle les jumelles et lunettes de visée Carl Zeiss, destinées à une utilisation crépusculaire, sont conçues de façon à offrir un contraste d’au moins 20% même lorsque la luminosité ambiante est à la limite de la perception oculaire.

D

  • Déformation

    Un système optique „déforme“, lorsque des lignes droites apparaissent courbées.

    Tandis que les objectifs d’appareils photo ont pour but de déformer le moins possible, les jumelles ZEISS de dernière génération offrent une déformation contrôlée de l’image.

    Si l’on observe une surface ou une lisière de forêt avec un certain angle latéral, les objets situés sur les bords de l’image sont plus éloignés que ceux au centre de l’image. Les objets au bord de l’image apparaissent plus petits que ceux au centre. En basculant une jumelle on obtient l’effet suivant: un objet qui apparait plus petit en bordure semble plus grand lorsqu’il passe au centre puis diminue en passant sur l’autre bordure. On a l’impression d’observer un globe tournant ("Effet globe"). La déformation contrôlée de l’image, permet de réduire cet effet artificiel.

  • Diamètre d‘objectif

    Le deuxième chiffre qui constitue la description d’une jumelle, par ex 56, désigne le diamètre de l’objectif en millimètres. Il s’agit d’une indication concernant la quantité de lumière qui peut pénétrer dans la jumelle / la lunette de visée. Pour l’observation diurne, un diamètre d’objectif de 20 mm est suffisant. Dans l’obscurité l’objectif doit pouvoir capter un maximum de lumière résiduelle et pour ce faire, son diamètre doit être aussi grand que possible.

  • Distance de mise au point minimum

    Une distance de mise au point minimum courte, par ex 2 m, permet à l’observateur de profiter d’expériences visuelles nouvelles et d’images fascinantes de papillons, de libellules voire de fleurs sauvages – à fleur de peau et en plein format.

E

  • Ecart oculaire

    L'écart oculaire est la distance entre les deux points qui représentent le centre de chaque pupille oculaire.

    Il est important d'adapter l'écartement des tubes de la jumelle, afin qu'il permette d'avoir les deux yeux parfaitement dans l'axe des tubes. C'est ainsi que la qualité de l'image est la meilleure.

  • Etanchéité (norme ISO)

    Il convient de différencier „résistance aux éclaboussures“ et „étanchéité“. La résistance aux éclaboussures permet de soumettre la jumelle à des gouttes de pluie, sans risque de voir l’humidité pénétrer dans l’instrument et le rendre inutilisable. L’étanchéité offre une protection nettement supérieure, aucun échange n’étant possible entre l’intérieur de la jumelle et l‘extérieur. Il est important dans ce cas de disposer de la certification selon la norme ISO 9022-8 propre aux instruments optiques. Carl Zeiss ne soumet pas ses instruments uniquement à la norme d’agression environnementale par l’eau, mais aussi aux normes concernant les écarts thermiques, etc.

F

G

  • Grossissement

    Le premier chiffre utilisé pour la description d’une jumelle, indique combien de fois un objet apparaît plus grand en utilisant la jumelle comparé à l’oeil nu. Plus le grossissement est grand, plus on observe de détails. Les instruments à grossissement faible offrent une meilleure stabilité d’image, des images plus lumineuses, ainsi qu’un champ de vision plus large et une meilleure profondeur de champ.

H

  • Habillage en caoutchouc

    L’habillage en caoutchouc du corps de la jumelle, sert essentiellement à la protéger contre les chocs mineurs et à absorber le bruit. L’habillage en caoutchouc n’a aucun effet sur l’étanchéité de la jumelle.

I

  • Indice crépusculaire / performance crépusculaire

    L’indice crépusculaire est une référence en matière de performance lorsque la lumière décroit. Elle se calcule par la racine de la multiplication du grossissement par le diamètre de l‘objectif. Exemple: une jumelle 8 x 56 a un indice crépusculaire de 21,2. Il est toutefois important qu’une jumelle destinée à l’observation crépusculaire ait une pupille de sortie d’au moins 4 - 5 mm.

    L’indice crépusculaire n’est qu’un simple chiffre, qui ne traduit rien de la qualité offerte par l’otique. La qualité d’image est obtenue grâce à des critères comme la transmission qui doit être élevée, la réduction des reflets, un contraste et une définition élevés.

  • Injection d‘azote (N2)

    Les instruments optiques bénéficient d’une injection d’azote (N2) – l’atmosphère terrestre en est constitué à hauteur de 76 % - afin de supprimer la possibilité de voir l’humidité s’y infiltrer et y former de la condensation interne. Autre avantage de ce procédé, empêcher la formation de moisissures qui rendraient toute utilisation impossible. L’injection d’azote n’est cependant efficace qu’à condition que l’étanchéité de l’instrument soit telle qu’elle résiste par ex. à de l’eau pressurisée et à des écarts de température.

J

K

L

  • Longue-vue

    Les longues-vues sont des instruments d’observation à très fort grossissement, utilisés pour l’observation terrestre. Certains modèles sont téléscopiques – les longues-vues téléscopiques – mais la plupart sont à corps rigide. Pour ces derniers, il existe des versions droites et des versions coudées.
    Certains modèles – comme les longues-vues Victory DiaScope 65 T* FL et 85 T* FL – proposent le choix entre des oculaires à grossissement fixe et des oculaires à grossissement variable.

    A noter: la qualité d’image de la longue-vue est importante, mais il convient d’apporter un grand soin au choix du trépied qui doit être parfaitement stable et dont la rotule doit être parfaitement fluide

  • Lumière diffuse

    Elle est le fruit des reflets produits par le corps de l’instrument, les contours des lentilles et les points de fixation des lentilles, ainsi que d’autres composants de l‘instrument. Elle se superpose à l’image et provoque entre autre, une diminution de la brillance des images. Sur les jumelles et lunettes de visée ZEISS, de nombreuses techniques contribuent à maintenir la lumière diffuse à un niveau très contenu. Parmi ces techniques on peut citer la sélection très rigoureuse des verres utilisés et le traitement spécifique appliqué à l’intérieur du corps de l’instrument, ou encore la suppression des laques présentent sur les contours des lentilles. Les fixations et points de contacts des lentilles / des système d’inversion dans les jumelles / les lunettes de visée, bénéficient aussi de traitements spécifiques destinés à maintenir la lumière diffuse en-dessous de 2 %.

  • Luminosité géométrique

    La valeur étalon de la luminosité est la luminosité géométrique. Elle se calcule par le carré de la pupille de sortie. C’est ainsi qu’une jumelle 10x40 a une luminosité géométrique de 16 – la valeur minimum pour un instrument utilisé en conditions crépusculaires – tandis qu’une jumelle 8x56 a une luminosité géométrique de 49. A titre de comparaison, une jumelle 8x30 a une luminosité géométrique de 14,1 soit totalement inadaptée à l’observation crépusculaire.

    Attention: la luminosité géométrique n’est qu’une valeur de référence qui ne concerne pas la qualité de reproduction de l‘image, cette dernière ayant une véritable influence sur la luminosité réelle de l’image!

  • Lunette de Galilée

    Sur la lunette de Galilée (du nom de l’astronome Galileo Galilée, 1564 - 1642) l’objectif est constitué d’une lentille de concentration et l’oculaire d’une lentille de dispersion. L’image produite par la lunette de Galilée n’est inversée ni longitudinalement, ni latéralement. Sa conception fait l’impasse sur un plan focal intermédiaire et la pupille de sortie se trouve dans la lentille de l’oculaire. C’est la raison pour laquelle l’oculaire pour porteur de lunettes – permettant de profiter de la totalité du champ de vision avec ou sans lunettes – ne peut y être monté. Les lunettes de Galilée offrent un grossissement max. de 4 fois et sont donc réservées en règle générale au théâtre.
    A l’inverse, la lunette de théâtre Diadem de Carl Zeiss était dotée de prismes inverseurs et s’inspirait de la lunette de Kepler.

  • Lunette de Kepler

    Sur la lunette de Kepler (du nom de l‘astronome Johannes Kepler, 1571 - 1630) l’objectif est constitué d’une lentille de concentration et l’oculaire également. Dans le plan focal intermédiaire, l’objectif produit une image qui est inversée longitudinalement et latéralement. L’oculaire fait office de loupe avec laquelle cette image est observée.

M

  • Miroir diélectrique

    Lorsque la lumière traverse les prismes, des reflets se forment sur les côtés des prismes. Deux cas de figure se présentent alors:

     

    • La lumière à l’intérieur des prismes a un angle très fermé (inférieur à celui induit par le verre qui compose les prismes), elle est quasiment reflétée à 100 % (réflexion totale). Dans ce cas la lumière ne peut pas quitter le verre, un critère utilisé dans les verres conducteurs.
    • Si l’angle de la lumière sur les flancs des prismes est relativement ouvert, les flancs doivent être dotés de miroir. Jusqu’à présent les traitements de miroir en argent réfléchissaient jusqu’à 94 - 96 %, il y avait donc une perte d‘environ. 5 %. Grâce à l’application de couches non transmissives ("diélectriques") il est possible d’obtenir des miroirs qui reflètent jusqu’à 99 % de la lumière.

     

    Les prismes de type Abbe-König offrent uniquement des surfaces totalement réfléchissantes. C’est pourquoi ces prismes étaient un choix incontournable lorsqu’il s’agissait de produire des jumelles à haute transmission.
    Les systèmes Schmidt-Pechan sont en principe plus compacts, mais avaient l’inconvénient de nécessiter toujours un miroir argenté sur l’un des flancs, càd souffraient d’une perte de luminosité. Grâce à l’application des nouveaux miroirs diélectriques Carl Zeiss, cet inconvénient a été supprimé. C’est ainsi que les jumelles Victory 32 FL (à prismes Schmidt-Pechan) affichent des valeurs de transmission qui n’étaient jusqu’alors atteintes qu’avec des prismes Abbe-König.

  • Moisissures

    La présence de moisissures sur les instruments optiques est à éviter absolument. Leur répartition à la surface des lentilles et les déchets de leur métabolisme, provoquent une détérioration des traitements et une dégradation irréversible. Leur développement est rendu possible par une hygrométrie élevée et la présence par ex. de traces de doigts. Une vigilance particulière doit s’appliquer sous les Tropiques où les instruments doivent rester exposés à la lumière et à l’air, en aucun cas être enfermés dans des pochettes fermées (sauf en présence de produits absorbants).

  • Molette centrale (mise au point interne) / Molette individuelle (compensation dioptrique)

    Les jumelles doivent pouvoir offrir une mise au point pour diverses distances d'observation. Elles nécessitent un mécanisme de mise au point - les jumelles de type "auto focus" qui n'offrent donc pas cette possibilité ne sont pas dignes de confiance.
    Il existe différents types de mécanismes de mise au point:

     

    • Molette individuelle également appelée molette d'oculaire: système présent sur des jumelles à faible grossissement (7 fois à 8 fois) destinées aux sports nautiques et aux forces de l'ordre, où la mise au point se fait au niveau de chaque oculaire. Ce type de jumelles n'est pas adapté aux utilisations nécessitant des mises au point régulières et rapides sur des distances variables.*
    • Molette centrale: la mise au point est réalisée à l'aide d'une seule et unique molette située sur l'axe central et agissant sur les deux tubes. Selon le type de jumelles, soit les deux oculaires (mise au point centrale par les oculaires), soit les deux objectifs (mise au point centrale par les objectifs), soit des lentilles internes (mise au point interne) se déplacent. Pour ce type de jumelles il est fondamental de disposer d'une compensation dioptrique - située la plupart du temps dans le tube droit, afin de compenser d'éventuels écarts de vision entre les deux yeux.

     

    * L'exception: "Mise au point unique pour une netteté permanente" cette affirmation n'est que très rarement vérifiée - plus l'observateur est âgé et moins elle se vérifie.

N

O

  • Objectif (achromate, lentilles FL)

    Afin de réduire les franges colorées, ZEISS utilise principalement deux types d’objectifs pour ses jumelles.

     

    • L’achromate qui offre une bonne correction chromatique, mais dont les contours laissent néanmoins apparaître quelques franges colorées visibles (spectre secondaire) – particulièrement lors de forts contrastes.
    • L’utilisation de lentilles à composés fluorés et à dispersion partielle anomale (lentilles FL), permet de réduire encore considérablement le spectre secondaire. Les images sont quasiment dénuées de franges colorées – même sur les contours. C’est le cas par ex. sur les jumelles Victory FL et sur les longues-vues DiaScope.

  • Oculaire pour porteur de lunettes, Oculaire grand-angle pour porteurs de lunettes

    L’oculaire pour porteur de lunettes garantit un champ de vision maximum, que ce soit avec ou sans lunettes. Grâce à une construction spécifique de l’oculaire réalisée par Carl Zeiss, la pupille de sortie se trouve au moins à 15mm de la dernière lentille. Ceci permet à l’observateur porteur de lunettes, d’avoir sa pupille oculaire parfaitement bien placée par rapport à la pupille de sortie. Pour les utilisateurs non porteurs de lunettes, chez ZEISS la distance oculaire nécessaire entre l’œil et la jumelle est obtenue de trois façons selon les produits:

     

    Œilleton à mécanisme coulissant*
    Œilleton à mécanisme rotatif*
    Œilleton en caoutchouc souple rétractable

    Le porteur de lunettes place l’œilleton à plat, celui qui ne porte pas de lunettes place l’œilleton de façon à obtenir une position conforme à sa morphologie.
    Les oculaires pour porteurs de lunettes offrent un champ de vision standard compris entre 110 m et 115 m à 1000 m en grossissement 8 fois. Avec les oculaires grand-angle le champ est nettement supérieur et atteint par ex. en grossissement 8 fois 132 m à 135 m à 1000 m – là aussi avec ce type d’oculaire les jumelles ZEISS garantissent un champ de vision maximal avec ou sans lunettes de vision. Dans la mesure où chez Zeiss les oculaires pour porteurs de lunettes et les oculaires grand-angle pour porteurs de lunettes garantissent un champ maximal, toutes les jumelles en sont dotées.
    Attention: ce n’est pas l’œilleton qu’il soit à mécanisme ou non qui fait d’un oculaire un oculaire adapté aux porteurs de lunettes, mais bel et bien la conception optique. Il existe de nombreux oculaires dotés d’œilletons, qui ne garantissent qu’un champ de vision nominal de 50% aux porteurs de lunettes.

    * Dès 1954, Hensoldt a lancé le concept d’œilletons réglables et à cette époque la marque faisait office de précurseur en contribuant de façon conséquente à l’avancée technologique.

  • Oculaires

    Il existe deux types d’oculaires pour les jumelles, les oculaires standards et les oculaires pour porteurs de lunettes.

    Les oculaires standards ont une distance oculaire – distance entre la pupille de sortie et la dernière lentille de l‘oculaire – d‘environ 9 mm, ceci afin que la pupille de sortie soit bien en face de la pupille de l’œil et que ce dernier puisse exploiter l’intégralité du champ de vision (CV).

    Les oculaires pour porteurs de lunettes ont en règle générale une distance oculaire d’au moins 15 mm afin de pouvoir bénéficier de l’intégralité du champ de vision, même en portant des lunettes.

    A noter: les oculaires pour porteurs de lunettes ont été inventés en 1958 et utilisés sur la jumelle ZEISS 8x30B Porro conçue par Horst Köhler à des fins civiles.

    Les oculaires, qu’ils soient standards ou pour porteurs de lunettes, sont disponibles en version classique ou grand-angle. Il est intéressant de noter que le champ de vision subjectif de l’oculaire grand-angle doit être égal ou supérieur à 60°. Cette valeur se calcule ainsi pour obtenir une donnée en "m / 1000 m" : (SFOculaire = SFm@1000m x Grossissement / 17,5)

     

    A noter: l’oculaire grand-angle a été inventé en 1919 par Heinrich Erfle qui travaillait pour Carl Zeiss.

P

  • Position PS

    La position PS correspond à l'écart entre la pupille de sortie (PS) et la dernière lentille de l'oculaire. La pupille de l'observateur devrait se trouver précisément à cet éart afin de bénéficier de tout le champ de vision.

    Si l'œil est plus écarté (par ex. Si l'on porte des lunettes et que l'oculaire n'est pas rétracté) ou plus près de l'oculaire, des ombres apparaissent dans le champ de vision (c'est le vignettage).

  • Pupille de sortie (PS)

    La pupille de sortie (visible dans l'oculaire de la jumelle lorsque l'on prend un peu de recul sous forme de petit rond clair) est importante pour la visibilité crépusculaire, car c'est de son diamètre que dépend en grande partie la quantité de lumière qui arrive dans l'oeil. Elle se calcule en divisant le diamètre de l'objectif (plus exactement du diamètre effectif de l'objectif càd de la pupille d'entrée) par le grossissement. Exemple: une jumelle 8 x 56 a une pupille de sortie de 7 mm.

    Le potentiel de la pupille de sortie, concrètement la luminosité de la jumelle, est néanmoins totalement exploité uniquement si le diamètre de la pupille oculaire est au moins aussi important que celui de la pupille de sortie. Dans le cas contraire, le "rayon de lumière" très large qui sort de la pupille de sortie n'est pas intégralement pris en compte par l'oeil. Exemple: en plein jour lorsqu'une pupille oculaire ne mesure que 3 mm, une jumelle 8 x 56 (dont la PS est de 7 mm) ne fournira pas d'image plus lumineuse qu'une jumelle 8 x 32 (dont la PS est de 4 mm). Ce n'est que dans l'obscurité, alors que la pupille oculaire se dilate à par ex. 7 mm, que la jumelle 8 x 56 aura un avantage visible sur la 8 x 32.

    En observation diurne, une jumelle à forte PS a toutefois l'avantage d'offrir un plus grand confort d'observation car l'oeil n'aura pas besoin d'être excatement dans l'axe des lentilles.

    Une pupille de sortie doit toujours être parfaitement ronde, ses contours très nets et sa clarté homogène. La présence d'ombres est un indicateur de qualité inférieure.

Q

R

S

  • Stabilisation d’image (S)

    La jumelle ZEISS 20x60 T* S dispose d'une stabilisation d'image unique au monde, qui diminue l'instabilité liée aux mouvements de la main et permet ainsi d'utiliser un grossissement de 20 fois sans le moindre appui.

    Le système fonctionne sans le moindre bruit et de façon entièrement mécanique sans pile. Le centre névralgique du système repose sur un amortisseur ultra précis qui suspend le système de prismes de la même façon qu'un cardan et le désolidarise ainsi du corps de la jumelle.

  • Systèmes de prismes

    Dans la mesure où un objectif transmet toujours une image inversée longitudinalement et latéralement, il est nécessaire de remettre cette image à «l’endroit». Cette opération est réalisée par un système d’inversion, matérialisé sur les lunettes de visée par un bloc de lentilles et sur les jumelles par des prismes. A l’intérieur des prismes, le rayon lumineux est réfléchi à plusieurs reprises, càd qu’il est «divisé». Autre avantage des systèmes d’inversion – des prismes, permettre une conception globale plus compacte de l’instrument.

    Les jumelles ZEISS utilisent 4 types de systèmes d’inversion, choisis selon la géométrie de l’instrument final.

    • Porro 1: jumelles larges et à hauteur contenue, par ex. Marine 7x50 GA T*.
    • Porro 2: utilisation uniquement dans la jumelle ZEISS 20x60 T* S.
    • Prismes en toit Schmidt-Pechan: jumelles compactes, par ex. Toutes les jumelles de poche Carl Zeiss et les modèles Victory FL à diamètre d’objectif de 32 mm.

    Prismes en toit Abbe-König: jumelles longues et élancées, par ex. Victory 8x56 T* FL

T

  • Traitement à correction de phase

    Sur les jumelles à prismes en toit, il est fréquent d’observer des interférences entre les deux parties du rayon (divisé en deux par l‘arête du prisme) qui provoquent une diminution de la définition lorsque l’on observe des structures extrêmement fines.

    En appliquant un traitement à correction de phase sur chaque pan du prisme, cet inconvénient est supprimé et la définition en est nettement améliorée. Toutes les jumelles et longues-vues ZEISS à prismes en toit en sont dotées.

  • Traitement multicouches Carl Zeiss T* (T*)

    L’amélioration optique obtenue par l’application d’une couche de traitement sur les lentilles et les prismes, a été considérablement augmentée par l’application d’un traitement à plusieurs couches sur toutes les surfaces de contact entre l’air et le verre. Grâce au traitement multicouches Carl Zeiss T* dont profitent la quasi totalité des jumelles et lunettes de visée ZEISS – ces modèles sont repérables grâce au logo "T*" – on obtient un maximum de transmission lumineuse et de contraste sur l’ensemble du spectre lumineux.

  • Transmission

    Elle représente la quantité de lumière en %, qui traverse l’instrument et arrive jusqu’à l‘œil. L’important n’est pas seulement d’avoir une valeur aussi élevée que possible - 90% est une valeur standard pour les jumelles et lunettes de visée Carl Zeiss – mais cette valeur maximum doit aussi être constatée dans la partie adéquate du spectre et ce, particulièrement pour les instruments destinés à une utilisation crépusculaire. En ambiance crépusculaire l’œil est plus sensible au bleu, ce qui veut dire qu’un instrument dont l‘image est à dominante jaune ou rose en observation diurne n’offrira pas la précision nécessaire à l’identification détaillée en observation crépusculaire.

U

V

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Y

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