Pupille de sortie trop grande

[Smith]

J'ai lu et relu ici et ailleurs, qu'avoir une pupille de sortie (oculaire) plus grande que la pupille de l'oeil, est équivalent à diaphragmer son télescope : Par exemple transformer son 300 en 250, et avoir ainsi moins de lumière.

 

Mais pourquoi pas plutôt du vignettage ?

Dans mon esprit une pupille trop grande serait "découpée" par la pupille de notre oeil, et nous ne verrions qu'une partie de l'image...un peu comme passer d'un oculaire à 82° de champ, à un oculaire à 66° ou 50°.

 

Je sais bien que mon raisonnement ne correspond pas à ce qui se passe en réalité, mais j'aimerais comprendre pourquoi. Quelqu'un a une explication ?

Merci par avance.

Modifié 3 février 2013 par Smith

[yaplusdenuit]

Tout simplement parce que tu réduis la luminosité de tous les points de l'image, et non pas seulement en bordure.

Quand tu diaphragmes, tu assombris autant le centre de l'image que les bords.

Représente toi le cylindre de lumiére qui sort de l'oculaire; pour l'image d'un point au centre du champ, ce cylindre sort paralléle à l'axe optique, donc parfaitement centré sur l'axe optique de l'appareil. Mais il va bien lui aussi se faire diaphragmer par la pupille de l'oeil qui est plus petite que le diamétre du cylindre de lumiére.

Pour un autre point du champ, on aura un autre cylindre de lumiére, mais qui fera un angle avec l'axe optrique, et lui aussi sera diaphragmé.

 

C'est donc bien toute l'image qui verra sa luminosité réduite, et dans les mémes proportions.

J'espére avoir été clair, sinon je suis à ta dispo.

[starac]

Bonsoir,

 

Abstraction faite du langage commun, je pense que pour un diamètre d'instrument donné, choisir un oculaire qui offre une pupille de sortie (PS), disons, > à 7mm, ne revient pas à diaphragmer l'instrument, car diaphragmer l'instrument, c'est réduire son pouvoir de résolution: or un oculaire n'a pas d'impact pour réduire le pouvoir de résolution d'un instrument qui ne dépend uniquement que de son diamètre: les détails sont là, quelque soit l'oculaire, et peu importe si on les voit ou non.

J'aurais tendance à dire qu'il y a plutôt vignettage du diamètre de l'instrument - mais si on entend par <<diaphragmer>> simplement le fait de réduire la lumière entrante, soit .

PS: post croisé avec celui de yaplusdenuit ,certes, vu sous cet angle ... en fait, ne faudrait-il pas distinguer selon l'endroit où on se place: avant l'oeil ou sur la rétine ... voire à quel égard: résolution ou luminosité de l'image ...

Modifié 3 février 2013 par starac

[Smith]

Tout simplement parce que tu réduis la luminosité de tous les points de l'image, et non pas seulement en bordure.

Quand tu diaphragmes, tu assombris autant le centre de l'image que les bords.

Représente toi le cylindre de lumiére qui sort de l'oculaire; pour l'image d'un point au centre du champ, ce cylindre sort paralléle à l'axe optique, donc parfaitement centré sur l'axe optique de l'appareil. Mais il va bien lui aussi se faire diaphragmer par la pupille de l'oeil qui est plus petite que le diamétre du cylindre de lumiére.

Pour un autre point du champ, on aura un autre cylindre de lumiére, mais qui fera un angle avec l'axe optrique, et lui aussi sera diaphragmé.

 

C'est donc bien toute l'image qui verra sa luminosité réduite, et dans les mémes proportions.

J'espére avoir été clair, sinon je suis à ta dispo.

 

En fait, si je comprends ton explication, chaque "pixel" de l'image (au centre comme au bord) fait par exemple 7mm, donc se fait diaphragmé si ma pupille d'oeil est à 6, c'est ça ?

 

J'ai encore du mal à saisir le truc, en particulier pour un photon qui passe par le centre du champ...

[Smith]

Bonsoir,

 

Abstraction faite du langage commun, je pense que pour un diamètre d'instrument donné, choisir un oculaire qui offre une pupille de sortie (PS), disons, > à 7mm, ne revient pas à diaphragmer l'instrument, car diaphragmer l'instrument, c'est réduire son pouvoir de résolution: or un oculaire n'a pas d'impact pour réduire le pouvoir de résolution d'un instrument qui ne dépend uniquement que de son diamètre: les détails sont là, quelque soit l'oculaire, et peu importe si on les voit ou non.

J'aurais tendance à dire qu'il y a plutôt vignettage du diamètre de l'instrument - mais si on entend par <<diaphragmer>> simplement le fait de réduire la lumière entrante, soit .

 

Justement il faut bien distinguer les deux.

 

Pour moi le vignettage se produit par exemple par ce que le miroir secondaire d'un newton ne récupère par tous les photons renvoyés par le primaire, l'image est donc moins lumineuse sur les bord seulement.

 

Alors que diaphragmer réduit la lumière sur toute l'image. Pour la résolution, je ne sais pas quelles sont les conséquences...

[starac]

oups pardon, je viens d'éditer un peu mon post que tu cites en copie ... sûr qu'en diaphragmant, on augmente le rapport f/, mais ça, c'est pour la photo.

Ici, il faudrait bouger instantanément et continuellement la pupille oculaire dans tout le "champ" offert par la PS de sortie de l'oculaire pour ne pas rater une miette, ce qui est effectivement impossible. Mais comment l'image pourrait-elle être encore plus lumineuse que ce qu'une pupille oculaire peut choper au maximum?

 

Le problème reste un peu abstrait et on peut le prendre à l'envers: imagine une PS surdimensionnée de, mettons 9mm (ta pupille d'oeil est à 7):

pour revenir à une PS de 7mm (pour un oculaire donné)

- soit il faudrait augmenter la focale de l'instrument à diamètre donné (ce qui augmente le rapport f/ et diminue la PS par voie de conséquence - peut-on parler de diaphragmer?), soit il faudrait réduire son diamètre (peut-on également parler de diaphragmer?).

[Smith]

C'est probablement une question d'optique, de formation de l'image, des bases que je ne maitrise pas du tou...

[starac]

C'est probablement une question d'optique, de formation de l'image, des bases que je ne maitrise pas du tou...

 

Merci, je me sens moins seul , mais à réfléchir plus profondément sur le message de yaplusdenuit, je commence doucement à piger ... et je rectifie mon avis: il y aura diaphragmation dans la mesure tout simplement où avec une pupille d'oeil limitée à, dison 7mm, tous les rayons envoyés par chaque point de l'objet cible que l'oculaire renverra vers l'arrière et qui se trouvent au-delà de ce "cercle image" sont perdus, à la fois ceux sur l'axe et ceux autour: donc là, diaphragmation - si je comprends bien le post de yaplusdenuit.

Ceci étant, je reste d'avis que c'est une "fausse" diaphragmation de l'instrument car cela ne désigne que l'effet sur la rétine en termes de luminosité et non pas le pouvoir de résolution propre et invariable de l'instrument.

[patry]

Un instrument d'astronomie récupère une pupille d'entrée PE (disons l'objectif d'une lunette) et 'concentre' cette PE dans une pupille de sortie PS.

Si tu ne capture que 6mm sur 7mm (par exemple) du diamètre cela correspond à réduire le diamètre collecteur (mais pas la résolution) de la PE dans le même rapport 6/7e.

 

Il y a donc réduction du flux lumineux dont on ne se rend pas forcément compte sauf à noter que la réduction du grossissement (augmentation de la PS) n'augmente plus la luminosité globale.

 

Maintenant c'est pour un réfracteur !

Pour un réflecteur et plus globalement un instrument obstrué, il faut tenir compte de la partie non transmise du flux due au miroir secondaire.

Sur un 200mm obstrué à 25%, cela représente une "pastille" de 50mm de diamètre.

Le diamètre de 200mm se retrouve concentré dans un disque de 7mm, mais l'obstruction reste de 25% (soit 1,75mm). Bien sur avec un oeil de 6mm on ne capte que 6mm sur les 7, mais l'obstruction conserve son diamètre de 1,75mm. Et cela commence à faire beaucoup même si on est pas tous égaux (sensible) sur ce point.

 

Marc

[yaplusdenuit]

En fait, si je comprends ton explication, chaque "pixel" de l'image (au centre comme au bord) fait par exemple 7mm, donc se fait diaphragmé si ma pupille d'oeil est à 6, c'est ça ?

 

J'ai encore du mal à saisir le truc, en particulier pour un photon qui passe par le centre du champ...

 

c'est un peu ça ??

On reprend à la base:

Chaque point de l'objet lumineux arrive sur l'objectif sous forme d'un cylindre de rayons paralléles - ce cylindre a pour diamétre le diamétre de l'objectif- ce cylindre fait un angle d'autant plus important avec l'axe optique, que le point de l'objet est éloigné du centre de l'objet.

On peut dire aussi à l'inverse, que si l'on ne considére que le groupe des rayons qui arrivent sur l'objectif parallélement (entre eux), ils ne transportent la lumiére que d'un seul point de l'objet visé.

Comme l'objet est fait d'une infinité de points, il y aura une infinité de groupe des rayons car avec des inclinaisons toutes différentes par rapport à l'axe optique.

 

pour faire plus simple: un cylindre de rayons paralléles entre eux (mais inclinés par rapport à l'axe optique) transporte la lumiére d'un seul point de l'objet

 

De cet infinité de cylindres, il en est un qui est paralléle à l'axe optique, alors il transporte la lumiére du centre de l'objet visé.

 

C'est exactement pareil en sortie de l'oculaire:

Tous ces cylindres sortent de l'oculaire pour aller dans l'oeil sauf que, par rapport aux cylindres tapant sur l'objectif:

-leur diamétre est plus petit (=pupille de sortie)

-leur inclinaison sur l'axe optique est beaucoup plus grande, et c'est ce qui produit le grossissement (inclinaison de sortie = inclinaison d'entrée x grossissement)

-leur inclinaison est à l'envers - ce qui fait que l'image est renversée dans une lunette.

 

Tout cela est de l'optique trés basique; ce serait beaucoup plus simple à expliquer avec un schéma - il n'y a tout au plus que 4 ou 5 régles de base pour tracer le cheminement des rayons dans une lunette.

 

Si intéressé je peux envoyer un petit topo explicatif du fonctionnement de la lunette, avec schéma.

On y retrouve trés facilement pourquoi l'image est inversée, pourquoi le grossissement égale le rapport des focales objectif/oculaire et pourquoi la pupille de sortie égale diamétre objectif divisé par grossissement

[jgricourt]

Très bonne explication yaplusdenuit ! (tu dois être prof ?) sinon un schéma permet de mieux voir ce qui se passe, justement j'en ai retrouvé un que j'avais fait il y a quelques temps pour expliquer à des novices en optiques le trajet des rayons lumineux dans un Newton jusqu'à la formation de l'image derrière l'oculaire.

 

Un arbre situé hors axe (donc en bord de champ) est représenté, on constate qu'une image réelle (palpable sur un écran ou une feuille de papier) se forme d'abord sur le plan focal, ensuite l'oculaire permet de grossir cette image somme toute petite et de la rendre cette fois ci virtuelle (rayons en pointillés). Donc l'oculaire nous donne l'illusion (d'ou le terme de virtuel) de voir l'objet comme si il était éloigné à l'infini comme on pourrait le voir à l'oeil nu. On voit qu'après passage par le télescope, l'image est inversée (voir flèche marron) et que sa dimension angulaire à augmenté (l'effet du grossissement).

 

 

Note: on voit aussi qu'à partir du moment où l'on met les optiques dans un tube certains rayons (au delà d'un certain angle) n'arrivent plus sur le primaire d'où le vignettage et la baisse de luminosité en bord de champs (si toutefois le champ capté par oculaire permet de le voir !). C'est ce qui explique que le champ pleine lumière n'est pas infini.

Modifié 4 février 2013 par jgricourt

[Daube-sonne]

Bonjour,

 

Si l'iris diaphragme la pupille de sortie alors il y a aussi perte de résolution mais uniquement théorique : notre œil n'est pas capable de la voir.

 

Il faut pour apprécier la résolution qu'offre un certain diamètre D grossir au minimum à D/2 pour un très bon œil jeune !

 

S'il existait quelqu'un capable de voir une tache d'airy à D/6 il verrait cette chute de résolution instrumentale.

 

 

Le fait de diaphragmer avec notre iris est la même chose que de diaphragmer avec un cache l'entrée de l'instrument ou le miroir directement.

- Il n'y a pas de chute de luminosité pour les objets étendus : ils seront plus petits car augmenter la pupille de sortie diminue le G, mais toujours vus avec la même luminosité surfacique, celle maximale que notre pupille dilatée autorise.

- Il y a une chute de luminosité pour les étoiles, car pour les objets ponctuels, elle dépend du diamètre. Lui-même diaphragmé par notre iris.

 

 

Pour faire très simple si on connait sa propre dilatation pupillaire (prenons 6 mm), il suffit de multiplier le grossissement que l'on utilise par cette taille d'iris et ça nous donne le diamètre effectif que l'on exploite.

 

Un exemple : j'ai un 300/1200, je lui colle un 35mm j'obtiens comme grossissement 1200/35 = 34,3x ; que je multiplie par 6... Diamètre exploité 6x34,3 = 206 mm !

 

Voilà Gx6 et vous avez votre diamètre effectif !

 

Pour l'obstruction qui peut devenir gênante faut y aller très fort quand même. C'est surtout sur la Lune que ça peut se produire, parce que déjà notre iris n'est plus à 6 mm mais plutôt autour de 2~3 mm, et surtout qu'elle est très lumineuse.

 

En ciel profond 40% d'obstruction ne se sentent pas vraiment.

 

 

Ce qui peut être intéressant de constater c'est que pour un diamètre donné on peut simuler un diamètre inférieur pour obtenir un plus grand champ sur le ciel. De plus en général il sera très homogène : on obtient un grand champ de pleine lumière.

 

Amicalement, Vincent

Modifié 4 février 2013 par Daube-sonne

[Smith]

Merci aux interventions des uns et des autres;

Je vais analyser ce schéma quand j'aurai un peu de temps, et à tête reposée.

[Toutiet]

Bonjour,

 

Si l'iris diaphragme la pupille de sortie alors il y a aussi perte de résolution mais uniquement théorique : notre œil n'est pas capable de la voir.

 

Il faut pour apprécier la résolution qu'offre un certain diamètre D grossir au minimum à D/2 pour un très bon œil jeune !

 

S'il existait quelqu'un capable de voir une tache d'airy à D/6 il verrait cette chute de résolution instrumentale.

 

 

Le fait de diaphragmer avec notre iris est la même chose que de diaphragmer avec un cache l'entrée de l'instrument ou le miroir directement.

- Il n'y a pas de chute de luminosité pour les objets étendus : ils seront plus petits car augmenter la pupille de sortie diminue le G, mais toujours vus avec la même luminosité surfacique, celle maximale que notre pupille dilatée autorise.

- Il y a une chute de luminosité pour les étoiles, car pour les objets ponctuels, elle dépend du diamètre. Lui-même diaphragmé par notre iris.

 

 

Pour faire très simple si on connait sa propre dilatation pupillaire (prenons 6 mm), il suffit de multiplier le grossissement que l'on utilise par cette taille d'iris et ça nous donne le diamètre effectif que l'on exploite.

 

Un exemple : j'ai un 300/1200, je lui colle un 35mm j'obtiens comme grossissement 1200/35 = 34,3x ; que je multiplie par 6... Diamètre exploité 6x34,3 = 206 mm !

 

Voilà Gx6 et vous avez votre diamètre effectif !

 

Pour l'obstruction qui peut devenir gênante faut y aller très fort quand même. C'est surtout sur la Lune que ça peut se produire, parce que déjà notre iris n'est plus à 6 mm mais plutôt autour de 2~3 mm, et surtout qu'elle est très lumineuse.

 

En ciel profond 40% d'obstruction ne se sentent pas vraiment.

 

 

Ce qui peut être intéressant de constater c'est que pour un diamètre donné on peut simuler un diamètre inférieur pour obtenir un plus grand champ sur le ciel. De plus en général il sera très homogène : on obtient un grand champ de pleine lumière.

 

Amicalement, Vincent

 

Tu veux dire grossissement, je suppose...?

[yaplusdenuit]

Bonjour,

 

 

Ce qui peut être intéressant de constater c'est que pour un diamètre donné on peut simuler un diamètre inférieur pour obtenir un plus grand champ sur le ciel. De plus en général il sera très homogène : on obtient un grand champ de pleine lumière.

 

Amicalement, Vincent

 

Bonjour Vincent,

J'ai peut étre mal compris tes propos; tu sembles dire qu'en diaphragmant l'objectif pour le rendre plus petit en diamétre, on augmenterait le champ ??

 

En fait le champ ne sera pas modifié car, pour un oculaire donné, le champ ne peut étre modifié que par la modification du grossissement.

Or diaphragmer ne modifie pas le grossissement qui reste égal au rapport des focales objectif/oculaire

 

Amicalement

[Daube-sonne]

Oui mais ici il est question de diaphragmer le primaire avec notre iris par l'utilisation d'un grossissement trop faible donnant une trop grande pupille de sortie.

 

On simule donc bien un diamètre inférieur : que j'observe dans un 180 à x30 ou dans un 300 à x30 c'est pareil : je simule un 180 avec mon 300 par le simple fait d'utiliser ce grossissement.

L'intérêt d'une telle pratique c'est uniquement le champ bien entendu...

 

Vincent

[Toutiet]

Oui mais ici il est question de diaphragmer le primaire avec notre iris par l'utilisation d'un grossissement trop faible donnant une trop grande pupille de sortie.

 

On simule donc bien un diamètre inférieur : que j'observe dans un 180 à x30 ou dans un 300 à x30 c'est pareil : je simule un 180 avec mon 300 par le simple fait d'utiliser ce grossissement.

L'intérêt d'une telle pratique c'est uniquement le champ bien entendu...

 

Vincent

 

Ben oui, c'est ce qu'on appelle le grossissement équipupillaire, en deçà duquel on diaphragme l'objectif. C'est donc le grossissement limite, inférieur, qui permet d'adapter au mieux l'instrument à l'œil.

[Fred_76]

Tex Avery a bien montré que lorsque la play mate passe devant le loup, ses yeux (au loup) et ses pupilles se dilatent. Le loup voit alors le grossissement augmenter et la play mate devient d'un coup encore plus ... hmmmm ouahouuuhhh !

 

 

C'est pas ça ?

 

Modifié 4 février 2013 par Fred_76