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Ces pages donnent un apperçu de l'évolution des optiques, à commencer par les lentilles simples, puis les lentilles asphériques. Il est recommandé de lire préalablement la page de la théorie du fonctionnement des lentilles.

Les premières émulsions photographiques étaient orthochomatiques (uniquement sensible à la lumière verte). Dès qu'on a commencé à utiliser des émulsions panchromatiques ou des émulsions couleur, de nouveaux problèmes sont apparus. La lentille se comporte comme un prisme et produit une dispersion de la lumière selon sa longueur d'onde. C'est très beau, mais c'est absolument pas ce qu'on cherche. La dispersion rend l'image floue (émulsion panchromatique noir et blanc) ou faussée (les différentes teintes ne se recouvrent pas lors de l'emploi de film couleur).

Aucune lentille simple ne peut réduire ce phénomène, il faut absolument passer aux systèmes à lentilles multiples.


Aberration chromatique

La photo de droite est prise à travers le collimateur d'un projecteur. Le collimateur sert à concentrer les rayons lumineux de la lampe. Une aberration n'a ici aucune importance, il s'agit simplement de concentrer la lumière. Il s'agit d'une simple lentille convexe sphérique (loupe).


Doublet achromatique

La seconde photo est prise à travers l'objectif du même projecteur. L'image projetée à l'écran ne peut pas avoir d'aberrations. L'optique ne peut pas produire de déformations. La puissance de la lentille (dioptrie) est moindre que celle d'une lentille non-compensée. De plus, la lentille est asphérique.

Doublet achromatique

Pour réduire la dispersion, il faut combattre le mal par le mal. On utilise pour cela une seconde lentille (concave) qui va réduire l'effet de la première. La lentille concave doit avoir un taux de dispersion élevé pour éliminer la dispersion créée par la lentille convexe. Les deux lentilles sont collées dos-à-dos et forment un doublet achromatique. On colle les deux lentilles l'une contre l'autre pour réduire les pertes (passages d'un milieu réfractaire à un autre). La lentille principale (convexe) est en verre de type Crown (BK7) et la lentille correctrice en verre Flint (F1). La résultante est une lentille moins puissante que la lentille principale, mais les défauts de dispersion sont réduits.

On peut comparer l'utilisation d'une lentille correctrice à la contre-réaction utilisée dans les amplificateurs haute fidélité: le but est d'obtenir un son de meilleure qualité, mais le gain est réduit, ce qui oblige l'utilisation d'un ou de plusieurs étages d'amplification supplémentaires.

Plus tard, on utilisera du verre au fluor pour parfaire la correction: il s'agit des optiques apochromatiques. Le verre achromatique effectue une correction sur une fréquence, tandis que le verre apochromatique effectue la correction sur deux (et parfois trois) fréquences.

“Diffractive Optics”

Il est possible d'utiliser deux lentilles convexes pour réduire la dispersion sans atténuer le gain de l'ensemble. La lentille de correction utilise la diffraction au lieu de la réfraction. La diffraction produit une dispersion inverse à la réfraction: les deux dispersions s'annullent, tandis que la réfraction s'ajoute à la diffraction.

On peut ainsi construire des optiques plus compactes (“DO” chez Canon), mais ce principe ne permet pas d'obtenir des images aussi contrastées qu'avec des optiques classiques.

L'avantage des optiques “Diffractive Optics” est qu'il permet de réduire la taille et le poids des optiques, avec comme inconvénient une réduction de la netteté. Comparez en cela les optiques

Terminologie:

Et ce n'est pas encore terminé. Au lieu d'un simple doublet achromatique, on s'est rendu compte qu'une construction symmétrique à lentilles multiples permet de meilleurs résultats.

Lentilles a(po)chromatiques


Lentille simple Doublet


Un double achromatique en pratique


“Diffractive Optics”

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