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Auteur(s)
-
Jean-Paul MARIOGE : Ingénieur de l’École supérieure d’optique - Docteur en optique
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L’instrument d’optique parfait transforme une surface d’onde incidente plane ou sphérique en une surface d’onde le plus souvent sphérique. Les aberrations ou les défauts des surfaces qui le composent altèrent la forme de l’onde émergente : l’onde oscille de part et d’autre d’une sphère moyenne. Les écarts de forme doivent être inférieurs aux tolérances définies par le calculateur. Les moyens de contrôler les défauts des surfaces optiques sont présentés ici.
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- Version archivée 1 de mars 1996 par Jean-Paul MARIOGE
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2. Défauts de forme et d’ondulation
Les surfaces optiques sont depuis toujours produites par rodage, ce qui permet d’obtenir des composants avec un excellent état de surface et très peu d’ondulation. En revanche, cette méthode peut engendrer des défauts de forme (figure 2). Les plus classiques sont des défauts à symétrie axiale appelés couronne concave ou convexe, ou des déformations asymétriques en selle de cheval bien souvent dues à une fixation de la lentille sous contraintes. Ces défauts de forme affectent la qualité des images et leur influence peut être simulée en adoptant les théories des aberrations. Par ailleurs, depuis quelques décennies, des recherches sont effectuées pour créer des moyens nouveaux de surfaçage de sphères, mais surtout de surfaces asphériques. Les méthodes sont très variées : évaporation sous vide, bombardement ionique, polissage, meulage, tournage, etc. Chacune d’elles a son domaine d’application. Elles engendrent des défauts spécifiques, sources d’altérations des images d’un nouveau type.
2.1 Effets sur les images
Les défauts engendrés sur la surface d’onde par les couronnes concaves ou convexes ou les défauts de cylindre des surfaces polies (figure 2) sont assimilables à de l’aberration sphérique ou de l’astigmatisme. Un instrument d’optique étant composé d’une association de dioptres et de miroirs, la qualité de chacun d’eux intervient dans le résultat final. L’application du théorème de Gouy permet de connaître le chemin optique aberrant relatif à l’ensemble de l’instrument pour un point image au centre du champ, en ajoutant les chemins optiques aberrants des divers éléments.
En fait, le problème est plus complexe, la simple addition des écarts aberrants axiaux ne pouvant pas être appliquée pour les rayons correspondant à un point image hors axe. De plus, certains défauts peuvent partiellement se compenser. Suivant l’optimisme du concepteur, on peut multiplier l’effet calculé pour un dioptre par N ou
, N étant le nombre de surfaces. Cela correspond soit à une simple addition des aberrations dues aux diverses surfaces, soit à une compensation partielle.
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Défauts de forme et d’ondulation
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MARÉCHAL (A.), FRANÇON (M.) - Diffraction, structure des images. Influence de la cohérence de la lumière - . Masson (1970).
-
(2) - MARÉCHAL (A.) - Aberrations instrumentales et limites de résolution - . Réunion de l’Institut d’optique du 17 avril 1944, p. 1.
-
(3) - STEEL (W.H.) - Étude des effets combinés des aberrations et d’une obturation centrale de la pupille sur le contraste des images optiques - . Thèse et Revue d’Optique t. 32, no 1 (1953) ; t. 32, no 3 (1953) ; t. 32, no 5 (1953).
-
(4) - HOPKINS (H.H.) - The frequency response of optical systems - . Proc. Phy. Soc. B, 69, 562 (1956).
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(5) - HOPKINS (H.H.) - The aberration permissible in optical systems - . Proc. Phy. Soc. B, 70, 449 (1957).
-
(6) - HOPKINS (H.H.) - Geometrical...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Optique et instruments d’optique – Traitements optiques – Partie 1 : définitions. Indice de classement : S10-005. - NF ISO 9211-1 - 6-1995
-
Optique et instruments d’optique – Indications sur les dessins pour éléments et systèmes optiques – Partie 1 : généralités. Indice de classement : S10-008-1. - NF ISO 10110-1 - 12-1996
-
Optique et instruments d’optique – Indications sur les dessins pour éléments et systèmes optiques – Partie 2 : imperfections des matériaux – Biréfringence sous contrainte. Indice de classement : S10-008-2. - NF ISO 10110-2 - 12-1996
-
Optique et instruments d’optique – Indications sur les dessins pour éléments et systèmes optiques – Partie 3 : imperfection des matériaux – Bulles et inclusions. Indice de classement : S10-008-3. - NF ISO 10110-3 - 12-1996
-
Optique et instruments d’optique – Indications sur les dessins pour éléments et systèmes optiques – Partie 4 : imperfections des matériaux – Hétérogénéité et stries. Indice de classement : S10-008-4. - NF ISO 10110-4 - 11-1998
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ANNEXES
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SAGEM http://www.sagem.com/fr
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Thales Angénieux http://www.angenieux.com
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