OPTIQUE Optique instrumentale

On appelle « instrument d'optique » tout système formant l'image d'un objet sur un ou plusieurs récepteurs sensibles à la lumière et dont le rôle est de percevoir ou d'exploiter cette image. Par exemple, une lunette comporte plusieurs lentilles formant l'image et un récepteur associé, généralement l'œil ; la cinématographie fait intervenir deux instruments, la caméra de prise de vues et le projecteur, et quatre récepteurs, les émulsions négative et positive, l'écran de projection et l'œil.

Tout instrument d'optique met donc en jeu trois éléments fondamentaux : l'objet, le système optique et le récepteur (ou les récepteurs).

L'objet est caractérisé par la composition spectrale de la lumière qu'il émet et par la distribution en ses divers points des radiances visuelles ou énergétiques correspondantes, qui détermine la structure spatiale plus ou moins fine de l'image.

Les radiations appartenant au domaine dit optique comprennent : l'ultraviolet, de longueurs d'onde comprises entre 200 et 400 nanomètres (nm) ; le visible, de 400 à 720 nm (ou 0,72 μm) ; l'infrarouge proche de 0,72 à 2 ou 3 μm ; l'infrarouge moyen de 2 ou 3 μm à 15 μm et l'infrarouge lointain de 15 à 1 000 μm. Cette composition spectrale est l'un des facteurs essentiels de l'élaboration de l'instrument. Elle impose les matériaux optiques qui doivent être transparents ou réfléchissants, pour le domaine spectral utilisé, et posséder les combinaisons d'indices de réfraction et de dispersion permettant d'obtenir une bonne image. D'autre part, la distance de l'objet et, pour un récepteur donné, la finesse des détails qu'on désire révéler déterminent le choix des caractéristiques géométriques de l'instrument.

Les récepteurs dépendent principalement du domaine spectral utilisé, et c'est à eux qu'on doit nombre des récents progrès de l'optique instrumentale. Parmi les récepteurs, on peut distinguer :

– L'œil, organe de perception, obligatoirement associé à tout dispositif visuel d'observation et de mesure ;

– Divers récepteurs qui, placés dans le plan d'une image, en fournissent une reproduction qui peut être observée par l'œil, permettant à ce dernier d'atteindre des domaines auxquels il n'a pas accès (on peut citer l'émulsion photographique sensible à l'ultraviolet, au visible et au début de l'infrarouge ; les convertisseurs d'images électroniques pour l'ultraviolet et l'infrarouge moyen, etc.) ;

– Enfin, les récepteurs dits « à balayage » ; certains de ceux-ci utilisent les méthodes de la télévision, couvrent l'ultraviolet et le visible et s'étendent progressivement vers l'infrarouge moyen ; d'autres possèdent un récepteur unique, quasi ponctuel, qui balaye successivement tous les points de l'image, le courant variable produit servant, par exemple, à moduler une lampe qui, au moyen d'un balayage synchrone, reproduit, en chaque point, les intensités de l'image primaire ; il existe sur le marché des appareils de ce type permettant d'obtenir les images à la cadence cinématographique normale grâce aux radiations émises par les corps considérés à la température ordinaire.

On peut, par le même procédé, analyser une seule ligne et reproduire le résultat sous forme de courbe (analyseurs de spectres, microphotomètres), ou même signaler le comportement d'un seul objet au milieu de nombreux autres ; en général, l'œil n'intervient plus, le signal électrique étant utilisé directement pour effectuer des comptages, des surveillances, des déclenchements d'alarme, des signaux sonores, ou des commandes d'automatisation. Le développement de ces récepteurs a créé une industrie de l'optique instrumentale infrarouge.[...]