Lunette

Du télescope à lentilles classique à l’apochromat : nous vous donnons ici un aperçu rapide de tous les types importants.

Un long tube mince qui pointe vers le ciel et, à l’extrémité inférieure, la vision. C’est bien comme cela que les lunettes se présentent ? C’est en tout cas ainsi que la plupart des gens se les représentent. Mais, en plus d’être aussi beaux, nous vous expliquons ici ce que les lunettes savent faire.

Les deux télescopes à lentilles qui existent sont

• La lunette de Galilée
• La lunette de Kepler

Ces deux systèmes sont d’une structure simple. Le système de Galilée est composé à l’avant d’une lentille collectrice et, à l’arrière, d’une lentille divergente. Ces systèmes sont essentiellement utilisés dans les jumelles d’opéra. Étant donné que la pupille de sortie se trouve à l’intérieur du tube (donc devant la lentille divergente), la lunette n’a qu’un petit champ de vision diffus sur le bord. Elle n’est conçue que pour les petits grossissements. Son avantage réside dans l’image redressée verticalement qu’elle offre.

La lunette de Kepler est également appelée Lunette astsronomique. De la même façon que le système de Galilée, elle présente à l’avant une lentille collectrice. À l’extrémité arrière, elle comporte toutefois également une lentille collectrice. Celle-ci sert d’oculaire. La lunette de Kepler génère une image à l’envers. Au point focal, elle génère une image intermédiaire. Le point focal de l’oculaire coïncide avec le point focal de l’objectif. L’oculaire, qui est ici la lentille collectrice unique, offre pratiquement une image agrandie de l’image intermédiaire.

Les lunettes « normales », que l’on trouvait surtout dans le passé, ont un inconvénient décisif : elles souffrent d’aberrations également connues sous les noms de Défauts de l’image ou d’aberrations chromatiques. Cela signifie que, pour différentes longueurs d’onde, la lumière est réfractée plus ou moins fortement. Par exemple, la lumière bleue est réfractée, par la lentille, plus fortement que la rouge.

Il en résulte des franges de couleur inesthétiques entourant les objets que l’on souhaite observer avec une lunette. Cet effet s’amplifie encore, en particlier lorsque l’on veut grossir un peu plus. Et ça n’est pas tout : ces aberrations chromatiques peuvent diminuer considérablement le contraste d’une lunette.

On a alors trouvé une possibilité de minimiser cet effet, en construisant un nouveau télescope que l’on a appelé « achromat ». Un achromat est composé non pas d’une mais de deux lentilles dans l’objectif. Ces lentilles sont le plus souvent en verre crown ou verre flint et représentent, par leur effet, une lentille convergente et une lentille divergente. Elles sont donc une fois convexes (vers l’extérieur) et une fois concaves (vers l’intérieur).

L’indice de réfraction (la densité) et la dispersion sont différents sur les deux lentilles, ce qui permet déjà d’éliminer la plupart des aberrations chromatiques. On peut cependant encore constater une petite frange de couleur que l’on appelle « spectre secondaire ». Les créateurs d’optiques ont alors développé un « apochromat » qui, par l’ajout d’une troisième lentille, permet de faire disparaître le spectre secondaire. Ce que cela signifie : l’optique est alors une optique de couleur pure.

Les achromats représentent le type de lunettes classiques le plus répandu aujourd’hui. Un achromat comporte un objectif constitué non pas d'une mais de deux lentilles, qui sont la plupart du temps en verre crown et en verre flint et qui contituent une lentille convergente et une lentille divergente.

Si vous envisagez d’acheter un apochromat, vous trouverez essentiellement deux types différents :

• Un apochromat ED doublet,
• Un apochromat ED triplet.

Les apochromats ED sont proposés en tant que systèmes à deux ou trois lentilles. Un élément de lentille est alors composé d’un verre ED qui, dans l’ensemble du système, assure une aberration chromatique corrigée. Les apochromats ED à deux lentilles réduisent beaucoup l’aberration chromatique, mais ils ne peuvent pas l’éliminer entièrement. C’est la raison pour laquelle certains astronomes amateurs appellent également ces lunettes « semi-apochromats ».

Ce système est un apochromat complet, tandis que les deux systèmes précités sont appelés Semi-apochromats. Il est typiquement composé de trois lentilles. Il corrige entièrement les aberrations chromatiques.

Depuis quelque temps, on voit également apparaître des super-apochromats. Ces lunettes sont composées de cinq éléments de lentilles différents qui sont le plus souvent disposés en deux groupes. Le premier groupe, composé de trois lentilles, remplit la même fonction qu’un apochromat triplet. Le deuxième groupe, composé de deux lentilles, corrige la courbure du champ de vision dans le but d’obtenir une astrophoto parfaite.

Cet apo est composé de deux lentilles collées, l’une étant en verre fluorite. L’effet est le même qu’avec un ED.

Une autre méthode, pour réduire l’aberration chromatique des lunettes, consiste à choisir des lunettes présentant un rapport d’ouverture aussi petit que possible. Cela signifie que, sur ces télescopes, la focale doit être longue. On réduit ainsi également l’aberration chromatique résiduelle. Une règle empirique indique toutefois que la focale d’un achromat doit être de quinze fois le diamètre de son objectif pour que l’on puisse obtenir une image correcte aux couleurs pures. Pour une lunette de 100 mm, il s’agirait toutefois d’une focale de 1 500 mm f = 1:15. Pour une lunette encore plus grosse, il faudrait même que la focale soit plus longue encore.

Mais comme ceci donnerait de très longues lunettes qui seraient également peu maniables, on renonce souvent à de telles longueurs de construction. La formule Focale = ouverture² constitue un compromis acceptable. La lunette de 10 cm  aurait alors une focale de 100 cm ou bien l’instrument de 12 cm aurait une focale de 144 cm.

Que doit-on faire si l’on possède une lunette présentant une aberration chromatique ? Faut-il la mettre au rebut et en acheter une nouvelle ? Par bonheur, vous n’avez pas à en arriver à cette extrémité, car il existe des remèdes.

Si une frange de couleur minimale vous gêne, vous pouvez par exemple utiliser un filtre minus violet. Ce filtre supprime la frange de couleur bleue et augmente en même temps le contraste. L’image n’est toutefois pas tout à fait neutre, elle apparaîtra au contraire très légèrement jaunâtre. Cependant : ses détails se reconnaîtront mieux.

Le filtre minus violet est une variante classique mais il existe également d’autres filtres qui remplissent la même fonction.

Un filtre spécial est le filtre anti-franges Fringe-Killer de Baader. Il bloque environ 50 % de la lumière bleue mais laisse passer la lumière rouge et la lumière verte. Son intelligente conception fait que la perte de lumière n’est que de 12 %. Vous pouvez ainsi utiliser ce filtre avec confiance sur les petites lunettes.

Un autre filtre porte le nom de Semi APO Filter. Il s’agit là d’un nom de produit d’enfer mais le filtre est-il à la hauteur de son nom ? Prenons une lunette d’une focale courte de, disons, 500 mm. Vous voyez une frange bleue épaisse entourant des objets lumineux. Qu’en est-il de la frange si vous vissez un filtre Semi APO dans l’oculaire ? La frange entourant les objets lumineux disparaît. L’image apparaît globalement encore plus neutre qu’avec le Fringe-Killer. Mais, avec le Filtre Semi APO, la perte de lumière est plus importante et se situe à 30%. Avantage : avec ce filtre, l’image apparaît particulièrement neutre. Avec une lunette plus petite, vous prendrez de préférence le Fringe-Killer mais, avec des lunettes de 100 à 120 mm, vous trouverez votre compte avec le Filtre Semi APO.

La lunette est un bel instrument si elle est correctement corrigée. Toutefois, une grosse lunette devant également offrir beaucoup de lumière est relativement chère et encombrante également. Par conséquent, penchons-nous sur les télescopes à miroirs.