1.4. Pupilles d’entrée et de sortie
Toute lentille a un diamètre fini qui limite le nombre de rayons collectés par l’instrument. Nous allons définir ici les pupilles d’un instrument, directement liées à cette limitation. Imaginons un système constitué de deux lentilles convergentes L 1 et L 2 et d’un
diaphragme D placé entre les lentilles. Celui-ci, de diamètre parfois variable, est destiné
à limiter l’ouverture des faisceaux ou à éliminer les lumières parasites. D’une source A
située sur l’axe de propagation, on obtient une image intermédiaire A
et l’image finale
A
. On trace trois rayons particuliers (figure 10.6) :
– le rayon (1) passe par le bord de la lentille L 1 ;
– le rayon (2) passe par le bord du diaphragme D ;
– le rayon (3) passe par le bord de la lentille L 2 .
Optique
292
L 1
L 2
A
A ' '
A '
(3)
(1)
(2)
(3)
(2)
(1)
F 2
F' 2
F 1
F' 1
D
Figure 10.6 • Définition des pupilles d’un instrument. C’est le diaphragme D qui limite
le plus le faisceau transmis par l’instrument. On l’appelle le diaphragme d’ouverture.
On peut remarquer que, parmi les trois éléments, celui qui limite le plus les rayons est le
diaphragme D ; on lui donne le nom de diaphragme d’ouverture. Étant donné la petite
taille du diaphragme d’ouverture, certains rayons traversant les lentilles ne pénètrent
pas dans l’instrument. Le diaphragme d’ouverture peut être aussi bien une des montures des systèmes optiques.
Pour rechercher le diaphragme d’ouverture, il faut donc dessiner les rayons passant par
les bords de chacun des éléments et de chacun des diaphragmes et identifier celui qui
limite le plus le faisceau. En particulier, sur la figure 10.6, les deux lentilles sont trop
grandes ; L 2 a un diamètre trop important et sa partie extérieure ne sert à rien puisque
les rayons extrêmes passant par son bord sont déjà à l’extérieur de L 1 . On se rend
compte sur cet exemple simple que la recherche du diaphragme d’ouverture à partir de
la construction des rayons est laborieuse. On évite cette recherche en définissant les
pupilles. Soient D
1 et D
2 , les images respectives de D à travers L 1 et L 2 (figure 10.7).
Considérons le rayon (2) dessiné sur la figure 10.7a : par construction, il passe par le
bord de D , mais aussi obligatoirement par le bord de D
1 . Ainsi, tout rayon issu de A et
passant à l’intérieur de D
1 donnera obligatoirement un rayon conjugué à l’intérieur de
D . Pour le point A , D
1 joue le rôle de fenêtre d’entrée par laquelle il est obligatoire de
Toute lentille a un diamètre fini qui limite le nombre de rayons collectés par l’instrument. Nous allons définir ici les pupilles d’un instrument, directement liées à cette limitation. Imaginons un système constitué de deux lentilles convergentes L 1 et L 2 et d’un
diaphragme D placé entre les lentilles. Celui-ci, de diamètre parfois variable, est destiné
à limiter l’ouverture des faisceaux ou à éliminer les lumières parasites. D’une source A
située sur l’axe de propagation, on obtient une image intermédiaire A
et l’image finale
A
. On trace trois rayons particuliers (figure 10.6) :
– le rayon (1) passe par le bord de la lentille L 1 ;
– le rayon (2) passe par le bord du diaphragme D ;
– le rayon (3) passe par le bord de la lentille L 2 .
Optique
292
L 1
L 2
A
A ' '
A '
(3)
(1)
(2)
(3)
(2)
(1)
F 2
F' 2
F 1
F' 1
D
Figure 10.6 • Définition des pupilles d’un instrument. C’est le diaphragme D qui limite
le plus le faisceau transmis par l’instrument. On l’appelle le diaphragme d’ouverture.
On peut remarquer que, parmi les trois éléments, celui qui limite le plus les rayons est le
diaphragme D ; on lui donne le nom de diaphragme d’ouverture. Étant donné la petite
taille du diaphragme d’ouverture, certains rayons traversant les lentilles ne pénètrent
pas dans l’instrument. Le diaphragme d’ouverture peut être aussi bien une des montures des systèmes optiques.
Pour rechercher le diaphragme d’ouverture, il faut donc dessiner les rayons passant par
les bords de chacun des éléments et de chacun des diaphragmes et identifier celui qui
limite le plus le faisceau. En particulier, sur la figure 10.6, les deux lentilles sont trop
grandes ; L 2 a un diamètre trop important et sa partie extérieure ne sert à rien puisque
les rayons extrêmes passant par son bord sont déjà à l’extérieur de L 1 . On se rend
compte sur cet exemple simple que la recherche du diaphragme d’ouverture à partir de
la construction des rayons est laborieuse. On évite cette recherche en définissant les
pupilles. Soient D
1 et D
2 , les images respectives de D à travers L 1 et L 2 (figure 10.7).
Considérons le rayon (2) dessiné sur la figure 10.7a : par construction, il passe par le
bord de D , mais aussi obligatoirement par le bord de D
1 . Ainsi, tout rayon issu de A et
passant à l’intérieur de D
1 donnera obligatoirement un rayon conjugué à l’intérieur de
D . Pour le point A , D
1 joue le rôle de fenêtre d’entrée par laquelle il est obligatoire de