Optique, critère visuel : le chromatisme

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La plage de sensibilité de l'oeil

Elle varie chez chaque individu, mais nous présentons tous des caractéristiques communes pour la perception des couleurs

La plage visuelle s'étend de 390nm à 740nm (en étant très large)

Sensibilité diurne et nocturne : ci-dessous une courbe normalisée, réalisée à partir de test sur un grand échantillon de population. C'est une approximation fiable.

L’œil ne perçoit pas les couleurs sur tout le champ visuel de la même façon. La vision des couleurs est une interprétation primaire des neuronnes dédiées à la vision et du cerveau

La/les définitions des corrections chromatiques.

 

Achromatique : le système optique produit une image au point focal corrigée sur la plage des couleurs visibles du rouge au violet. (voir plus loin résidu chromatique)

Apochromatisme d'Abbe :

une optique est apochromatique lorsqu'elle est corrigée pour les aberrations sphériques pour deux longueurs d'onde distinctes et pour les aberrations chromatiques pour trois longueurs d'ondes distinctes. C'est Abbe, au siècle dernier qui a apporté cette définition.

Il faut y ajouter aplanétisme : correction de la coma

et une limite aux aberrations colorées. Chromatisme (ou spectre) secondaire < 1/10000 x f

Apochromatisme moderne Thomas M. Back :

Citation

After designing, testing and selling many different apochromatic lenses I can state this: There is no "definite" line where a lens becomes apochromatic (in the world of commercial APO lenses).

But any lens, be it a doublet, triplet, air-spaced or Petzval, that has a peak visual null (~5550A - the green-yellow) with a Strehl ratio of .95 or better, coma corrected and is diffraction limited from C (red) to F (blue) with 1/4 wave OPD spherical or better, spot sizes under the diffraction limit (about 10 microns in an f/8 system), has good control of the violet g wavelength with no more than 1/2 wave OPD P-V spherical and a spot size no larger than about 3x the diffraction limit, will satisfy the modern definition of "Apochromatism."

Traduction / explication : 

• au niveau du pic de sensibilité en visuel à 555nm Jaune verdâtre, la qualité de restitution de cette longueur d'onde doit atteindre un strehl de 0.95 ( PtV de 1/8eme d'onde) => contraste au minimum excellent
• La coma doit être corrigée (en fait vu les autres critères sur la taille de spot si celle-ci est la taille Totale, celui -ci devient mineur. )
• qualité sur la plage de la raie C "Rouge" à la raie F "Bleu cyané" : diffraction limited au minimum (PtV 1/4eme d'onde) + la taille du spot (il y a une différence en spot taille RMS et spot taille Totale) doit être comprise dans le disque de diffraction (ça ne bave pas )
• contrôle dans le "Bleu" et une partie du "Bleu-violet" : PtV de une demi-onde ( 1/2 ) et la taille du spot n'excède pas 3x la taille du disque d'Airy. (pareil : à voir si c'est la taille Totale ou RMS -> critère sur la coma)

 

Mesure du chromatisme :

La qualité de correction est définie sur plusieurs points de référence.

On établit le spectre secondaire qui est, entre autre, la mesure des écarts au point focal du "Bleu-cyané" raie Hydrogene beta et du "Rouge"  H-alpha.

En particulier, on mesure cet écart avec la raie "Jaune-verdâtre" e à 546,07nm qui est la raie d'émission du mercure, proche de la sensibilité maximale de l'oeil.

 

Principales raies d'émission, c'est pour permettre d'expliquer les appellations des couleurs

A 587,5nm (ci dessous, raies de l'Helium et du Sodium)  : des raies importantes et référence historique : dans le "Jaune orangé".  Elles sont très présentes dans la vie industrielle : éclairage électrique à lampe à vapeur de sodium et de mercure. Elles servent en particulier pour des mesures de référence en optique. (raies d et D)

A droite : convention de nommage des couleurs du spectre (les couleurs de l'arc en ciel) par Fraunhöfer.

La plage "Bleu" et la plage "Rouge" sont importantes par rapport à l'appellation commune "couleurs qui bavent", elle sont une partie du spectre secondaire dans la mesure du chromatisme.

 

Le spectre secondaire donne un critère d'évaluation proche du ressenti de l'utilisateur de l'instrument.

Les deux écarts de point focal F et e, e et C sont additionnés et moyennés.

Sur les objectifs modernes on mesure aussi l'écart à la raie e si elle n'est pas sur le point focal extrême.

Le résidu chromatique est alors calculé comme suit :

N = f/D, lambda_e=546,07 * 10^-3 um, F = f_F - f_e, C = f_e - f_C en um

RC = ( | F | + | C | / 2 ) / ( 2 * lambda_e * N²  )

En dessous de 15, l'objectif est achromatique. (c'est historique d'après l'usage du début du 20eme siècle). On considère qu'au focus optimal dans la plage une taille de spot de 3x ou moins le diamètre du disque d'Airy est acceptable sur la plage.

De 2 à 1 : il est semi-apochromatique. (nach August Sonnefeld : das Astro Spezial Objektiv)

En dessous de 1 : il satisfait à une des conditions de l'apochromatisme

 

Ci-dessous les spectres secondaires des grandes séries d'objectif. L'objectif E est le type même de l'objectif achromatique. Le point focal préféré par les utilisateurs se trouve sur ou sous l'intersection avec la ligne du 0 (zéro)

L'objectif AS a été longtemps considéré comme une innovation car, dans les limites générales de construction technique, il est suffisamment corrigé pour rester sous la perception des résidus chromatiques (vision de jour). C'est une référence pour l'intervalle de correction entre la qualité "visuelle" suffisante  et "photographique" suffisante.

 

En commentaire : le défaut de chromatisme se perçoit dans une image à fort contraste. Un achromat "bave" dans le bleu, un semi-apo est discret en visuel : il "bave" dans le violet, un objectif apochromatique bien réglé ne montre que rarement des résidus sauf sur les capteurs photographiques et c'est très réduit.

Le défaut de chromatisme nuit à la résolution dans l'image en venant perturber des zones où cette couleur non désirée est présente. Il peut limiter le grossissement maximal.

Techniquement : c'est du à la superposition de la couleur mal concentrée (elle "bave") sur les zones d'intérêt.

 

L'oeil a une perception logarithmique de l'intensité lumineuse, il s'adapte vite mais sa plage de contraste s'étend peu sur 1/200eme (d'ou les 8bits d'origine du codage informatique des couleurs, les 10bits et 12bits sont des évolutions dans le monde de la vidéo pour s'adapter à des plages lumineuses faibles ou fortes et éviter les moirages)

Quand on réussit à réduire l'intensité du résidu chromatique sous 1/200e de l'intensité de l'image, le chromatisme n'est pas perceptible. En vision chien et loup c'est encore moindre, et en vision de nuit sans couleur, on est facilement aveugle à des détails peu contrastés.

=> Cela conduit à pondérer notre sensibilité des couleurs dans les calculs optiques. (la version moderne de la conception se fait sur au moins deux groupes d'environ 5 couleurs suivant le calibrage de jour, de nuit/mésopique)

 

 

Modifié 18 février 2020 par lyl
interprétation apochromatisme

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Les couleurs des capteurs de l'oeil humain plusieurs sources,  avant l'étude publiée en 2017

evolut mecanismes opsines

cerveau, neurones et cônes

Des capteurs photo

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Mon document de travail publié récemment, permettant, par l'étude statistique, une approche scientifique de ce que les grands concepteurs d'optique du siècle dernier avaient constaté par empirisme. Ils avaient conçu une approche des réglages tout a fait fonctionnelle.

 

Citation

Pour un champ d’observation de diamètre angulaire 10◦ , les fondamentales présentent un maximum de sensibilité à 568,6 nm, 541,3 nm et 447,9 nm

 

 

 

 

Modifié 18 février 2020 par lyl

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Je remets ce que j'ai affiché dans le fil Refracteur sur Astro Pratique

 

Voici le nouveau système de colorimétrie qui est en train de se mettre en place et qui remplacera les fréquences de base dans le système X Y Z du CIE

Des études ont été menées sur la perception neuronale/cerveau sur la perception des couleurs et des contrastes. Une archive ouverte est disponible depuis 2017

Voici les grandes lignes :

2 types de récepteurs : cônes et bâtonnets. Vision de jour/nuit, perception des mouvements.

3 subdivision dans la typologie des cônes, une répartition inégale sur leur disposition dans la rétine : 10 cônes L, 5 cônes M, 1 cône S

Sensibilité : pour un champ d’observation de diamètre angulaire 10◦ , les fondamentales présentent un maximum de sensibilité à 568,6 nm, 541,3 nm et 447,9 nm

3 voies majeures d'interprétation du contraste et de la couleur : environ 8 connexions synaptiques d'un neurone vers des "groupes" de cônes

 

Comme le dit la légende :

premier niveau

1) La voie Parvo-cellulaire, principale effectue un premier tri dans un neurone pour déterminer à la fois le contraste et une dichromie par soustraction entre 568,6 et 541,3 nm => naissance de la perception orange-vert et de la luminosité/contraste

2) la colorimétrie via la voie de gauche Konio-cellulaire : par contribution des récepteurs S (dans  le bleu !). Apparition du bleu et par absence, du rouge

deuxième niveau

3) La luminosité et le contraste est affiné dans la voie Magno-cellulaire : par agrégation des informations de neurones

 

Il est donc à noter que seuls les cônes L et M participent directement à la sensibilité au contraste !

Ca change beaucoup de choses par rapport aux mesures précédentes qui sont liées aux constatations via la chimie des opsines à 534 et 564nm

 

Pour l'anecdote, l'explication du décalage du métamérisme théorique est plus claire maintenant.

Mais le plus important est aussi le pourquoi nous sommes très sensibles au contraste dans les plages Jaune-verdâtre, Vert franc puis Jaune, Jaune-orangé, Orangé  etc

Le pic de sensibilité à la luminosité est à 545nm, décalé par rapport à la médiane de de ces deux récepteurs : c'est le fait que les cônes L soient deux fois plus nombreux (en moyenne) mais moins sensibles qui fait que la plage de contraste est décalée de la plage de sensibilité lumineuse.

En vision basse lumière (scotopique), le pic de sensibilité est à 504nm à la limite du Bleu cyané et du Vert-Bleu.

 

Nos cônes les plus nombreux ont un "trou" à 500nm mais ça rebondit dans ce fameux "bleu 450nm violet 434nm" => Gêne au contraste par gêne à la mesure de base remontée par les cônes L

Sans le signal des cônes S : la perception du rouge semble altérée !

 

Conclusion : une mauvaise gestion de la plage autour de 450nm dans les optiques entraîne une perturbation dans la perception du contraste et de la diversité des couleurs perçues.

=> il faut :

soit filtrer ou disperser suffisamment (annuler l'influence sur les cônes L) : stabilise le contraste

soit corriger : améliore la plage de couleurs perçues.

 

Les pires réfracteurs achromatiques pour le contraste : le achromats médian ou non filtrable

 

Les pires réfracteurs ED soi-disant "apochromatiques" pour le contraste : une correction non optimale sur la plage de sensibilité maximale des cônes dits "de contraste" L principalement et M (aux alentours de 568,6 nm et 541,3 nm ) => aplatir les fronts d'onde tordus (condition de strehl de Thomas Back minimum 0.95 ou PV/8 à 555nm)

Abbe avait été encore plus sévère en imposant l'annulation du sphérochromatisme sur 2 fréquences dont je suppose qu'elle sont possibles et à prendre dans une plage proche pour arriver au même résultat.

 

https://gcs-vimeo.akamaized.net/exp=1560880939~acl=*%2F774533296.mp4*~hmac=38ca4814f1219c126f9490ca304b2aa8e78d62f48117968fc7ecb951d5514c27/vimeo-prod-skyfire-std-us/01/4257/8/221288079/774533296.mp4

 

Modifié 18 février 2020 par lyl

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J'ai trouvé une présentation explicite de la nouvelle norme faite par Fairchild & Asano en 2015 au CIE

Le contraste ne dépend que des cônes M en dessous de 470, limite intéressante, grosse variation grâce aux cônes L au-delà à cause de leur apport élevé (1,98x en moyenne) par rapport aux M

 

Métamérisme :

 

 

Modifié 18 février 2020 par lyl

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Chromatisme comparé de quelques conceptions de réfracteurs.

Le doublet Meade est suffisant dans le rouge, par contre la difficulté de passer la barre des 470nm est évidente !

Elle est un peu à droite du milieu entre les raies g et F, même le doublet Taka FS 128 f8 ou le triplet TEC 140 f7 sont un peu juste mais satisfaisant : en observation astronomique seulement. Le triplet Zeiss APQ était multi-usage.

 

Soit on corrige la raie F franchement, soit on s'en écarte. C'est un  trou de sensibilité en vision photopique, celle qui procure le fort contraste. En vision mésopique, on utilise cette longueur d'onde, en particulier pour des détails sur les nébuleuses rayonnant en OIII ou Hbeta, le fait que le bleu bave gêne mais ne pas oublier que l'on est rarement à la résolution maximale, ce sont des objets faibles. Sauf pour les gros réfracteurs qui permettent de les observer avec une petite pupille de sortie, on s'en sort bien en laissant dériver sur les petits diamètres que l'on a intérêt a bien caler sur la plage traditionelle des achromats qui fonctionnent bien et à soigner ensuite le Halpha.

 

Plus c'est gros en diamètre, plus c'est contraignant de corriger la raie F et son voisinage pour pouvoir exploiter la résolution possible.

 

 

Modifié 7 juillet 2018 par lyl

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Le strehl polychromatique complet façon Takahashi.

De la courbe ci-dessus il est possible de sortir une valeur synthétique pour les doublets modernes et les achromats.

Sp = somme pondéré des strehls de plusieurs longueurs d'ondes dont voici la table de pondération.

 

Pour les achromats qui coupent nettement avant la raie F et avant la raie C, je pense qu'il ne faut pas prendre en compte les calculs et les pondérations préfixées dm (doublet moderne)

Sous 0,4 de strehl on dépasse lambda/2 et le spot est très diffus, ça ne devrait pas gêner.

 

Wavelengths Lambda (Weight)

dm 422.5 (2)

dm 448.0 (4)

dm 473.5 (9)

499.0 (28)

524.5 (69)

550.0 (98)

575.5 (89)

601.0 (58)

626.5 (28)

652.0 (8)

dm 677.5 (1)

 

Avec cette règle la Telemator obtient un polystrehl restreint de .909, il indique la qualité de restitution chromatique

Le remake en 75/1000 : 0.927

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Interprétation du Strehl polychromatique  sur Amateur Telescope Optics :

Citation

The advantages of using polychromatic Strehl for defining the level of chromatic correction are obvious. Now we can put it, say, as 0.9 visual Strehl apo, 0.84 visual Strehl semi-apo, or 0.77 visual Strehl achromat, describing both, actual correction level and the mode of correction (i.e. objective type) in as few words as possible. No more guessing: is the apo "true" or not, how far ahead it is of the achromat, how good is the semi-apo, etc.

 

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Le  classique BK7-F2 100mm f15 : ecart F-e-C : 845um, RC=3.44, CA ratio 3.82 (Sigwick)

calage F-C, mini vers 556,5nm

polystrehl total : S=84,8%, A=89,9%

Plage Pl : 518-615nm (strehl L et M > 99,9%), Plage pondérée : 509-628nm, 95,7% dans le vert, 93,5% pour le jaune.

 

Impressionant avec les dernières infos collectées : je pense que la E110-1650 est entre  3.65/3.78 pour le RC mais avec un polystrehl > à 83,3%.

L'intérêt avec le steinheil c'est de pouvoir caler vert et jaune au même focus : on perd en polystrehl mais le piqué planétaire est extra.

J'ai essayé en asphérique léger -0.04 surface 2 du F2 =>  85,7% en réglage focus pondéré, face arrière plate, on peut caler le strehl à 1 en jaune et vert en choisissant le focus. A -0.08 ça rebaisse à 84,9% pour le strehl pondéré. Je soupsonne Zeiss d'avoir bricolé quelque chose dans le genre par essai lors de leur méthode de polissage/contrôle en auto-collimation.

 

Telemator avec oculaire de 20mm, à main levée. (ne pas chercher le piqué mais le rendu des couleurs : on voit le bleu pacifique en plein jour dans le smartphone qui est plus sensible.

 

Modifié 3 août 2018 par lyl

[lyl 4 483]

Les mesures que je peux faire.

La cobaye : la TeleBaTron, bon je sais c'est trop facile : ça donne de merveilleuses images d'interférences.

4 prises d'images : C63-840, ronchi au foyer, plossl 20mm et ASI185MC qui reçoit la projection. Le test dans le rouge : photo prise avec le smartphone.

450, 505, 570 et 635 nm avec des FWHM de 10 à 20nm

Je dois avoir aussi une étoile artificielle verte mais je viens de m'en rappeler : c'est celle de Pierro Astro, je ne sais pas trop à quelle fréquence elle est (532 ?)

On voit quand même que le jaune et le cyan 505 sont très bien. Plus difficile à évaluer les deux autres : ç'est surexposé.

de toute façon elles sont carrément toutes dans leur focus individuel > lambda/10 donc strehl >=0.97.

Ça serait probablement mieux en double passe mais pour de l'auto-contrôle ?

 

Modifié 29 juillet 2018 par lyl

[a s p 0 6 845]

en autocollimation sur un plan avec un montage plus propre ce serai mieux.

dans le bouquin que tu as commandé la manipe est décrite.

[lyl 4 483]

Je voulais quand même vérifier la grosse merde que W.Rohr avait posté, même si c'est du double passe, c'est quand même très étrange d'être aussi loin et moi aussi proche de la théorie.

Son objectif avait du prendre un coup qui le rend astigmate ou je ne sais quoi. En tout cas pour le jaune ... et le 505 même si j'ai refocusé

 

Modifié 29 juillet 2018 par lyl

[a s p 0 6 845]

lui il fait de l'interférométrie et toi du ronchi, vous ne voyez pas la même classe d'amplitude dans les défauts. le ronchi c'est pour voir les gros défauts.

 

Modifié 29 juillet 2018 par asp06

[lyl 4 483]

0.90 de strehl en vert avec focus vert, là j'y crois pas une seconde : Zeiss avec 2 mains gauches !

lambda sur 6 pour le meilleur focus d'une lunette : je jette direct.

Modifié 29 juillet 2018 par lyl

[a s p 0 6 845]

ou alors un objectif démonté et mal remonté avec des défauts qui ne se compensent plus.

[lyl 4 483]

Ok, de toute façon tu as raison ce n'est pas les différences que je mesure, comme avec un Bath, je vais regarder la doc.

Hop, je rembale la manip, je dois réfléchir au montage de toute façon : 10 lignes c'est trop pour le ronchi d'après les exemples.

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On me dit de faire 2 ou 4 lignes au max. et ça donne une interprétation possible jusqu'à lambda sur 5 à f/D10 (là on est à f13.3).

Impossible de valider les seuils de strehls recherché comme ça donc. Je cherche à valider les bases pour les doublets en particulier sur les longueurs d'ondes importantes du .95 (l/8) et du .97 (l/10) et peut-être du l/6 sur les secondaires du spectre (à leur meilleur focus).

Après, eh bien, il y a aussi le calage chromatique à vérifier pour voir si on doit encore corriger vers le bleu ou le rouge.

La théorie c'est bien joli mais si on ne peut pas l'appliquer et la valider, ça va partir en cacahuète, c'est pas un miroir ... il y a le chromatisme à ajuster en plus.

Modifié 29 juillet 2018 par lyl

[lyl 4 483]

Un peu de nouveauté utile : source Zeiss Vision Care (documentation interne gracieusement prêtée)

A) le bleu "informatique" en perception subliminale.

Détails techniques, la barrière utile : 460nm

Modifié 6 octobre 2018 par lyl

[lyl 4 483]

Un article de 2009 de l'Optical Society of America sur la conception d'optique pour le visuel (photopique)

https://www.osapublishing.org/DirectPDFAccess/C781D9D6-BB78-FBC9-F2F7DA44AE4ADB71_176072/oe-17-3-1414.pdf?da=1&id=176072&seq=0&mobile=no

Citation

Based on the human spectral response normalized to a maximum of one, as shown in Fig. 1, we choose the wavelengths of 460 nm, 555 nm and 647 nm, where 555 nm is the central wavelength.

[lyl 4 483]

Le sphérochromatisme est difficile à comprendre : voir une explication par AiryLab - Chromatisme

Je l'illustre de façon synthétique par le biais de l'aberration longitudinale et de l'apparence du spot au point focal dans la couleur de référence (description incomplète mais imagée)

Le fait de disposer de verres ED et de combinaison à haut index permet de raccourcir le f/D (augmenter l'ouverture de l'objectif) mais entraine l'apparition d'aberration d'ordre élevé qui déforme les fronts d'onde.

Bref, une petite image issue de Cloudy Nights sur 2 combinaisons modernes et l'ancienne classique.

Le rendu chromatique est bien entendu plus difficile à restituer avec les anciennes combinaisons non ED, haut index mais le piqué "planétaire" et le polychromatisme souffre quand même plus quand on raccourcit le f/D.

Faire une "apo" de 120mm en BK7-F2, ce n'est pas utilisable. La recherche des bons critères est essentiel avant de choisir la combinaison optique à adopter en fonction du diamètre désiré.

 

La combinaison de gauche est moins chère que la centrale au détriment d'un contraste sur la plage colorée visuelle. Celle de droite, bien que "meilleure" sur le rendu chromatique montre la limite de construction avec la plus ancienne combinaison de verre.

Note : le "bleu clair" du schéma correspond à la couleur violette à l'extrémité du spectre. Assez peu utile de l'afficher vu son aspect extrême, que ce soit en visuel comme en photo. De même pour "l'orange" 707 raie r qui correspond à la sensibilité near-IR. Ce qui donne une plage -2/2 à considérer pour les achromats plutôt que -10/10 : c'est trompeur. D'autant plus qu'à long f/D genre 12 / 15, la marge de défocus est ... 2 fois plus grande qu'à f/7.5 => Le résultat se voit sur la forme du spot en comparaison avec la matérialisation du cercle d'Airy.

 

Mon commentaire : doublet lanthane court f/D => adapté pour la gestion du chromatisme photo mais perte de piqué planétaire à cause de la déformation du front d'onde / taille du spot dans le vert-jaune.

Le verres type kurz-flint  KzFS (dispersion bleu-jaune faible) restent imbattables. Ce sont les évolutions des combinaisons optiques Astro-Spezial de Sonnenfeld.

On peut passer au triplet également pour remonter le "piqué" dans la plage planétaire, un degré de liberté en plus pour diminuer le sphérochromatisme.

Ci-dessous un spot classique bien corrigé pour le visuel équivalent à 90f15 en verre BK7-F2

Le trait à gauche avec marqué 0.05 correspond à la limite de 3x le diamètre du disque d'Airy qui rend imperceptible le chromatisme en visuel (sensibilité de l’œil) sauf très forte luminosité/contraste mais ce n'est pas gênant pour la précision d'observation : les longueurs d'onde non significatives sont enlevées et le choix des couleurs est plus fidèle.

Dans l'ordre (planétaire à gauche : piqué dans le jaune-vert, grand champ au centre, H-alpha à droite)

Modifié 2 janvier 2019 par lyl

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Un ajout pas tout à fait dans le sujet chromatisme

 

perso, j'ai jamais mis le nez dans cette formule d'intégration de l'erreur de front d'onde sur toute la pupille de sortie ρ en coordonnées polaires dρ (sur le rayon) dϕ (sur l'angle) : je découvre...

Note : pupille circulaire.

En général, on approxime pour les valeurs > 40%

 

ρ : position sur le rayon normalisé [0,1] de la pupille de sortie

ϕ : angle sur la pupille

ω : erreur RMS (root mean squared, valeur moyenne statistique) sur le front d'onde normalisé sur la longueur d'onde. (ex. : 1/n . 𝛌, lambda étant à choisir à la sensibilité désirée)

S : Strehl (ratio à la PSF maximale, fonction d'étalement du point)

 

Note : les opticiens essaye de garder une relation entre PtV (erreur max.) et ω (valeur efficace ou RMS), un ratio proche de 3.5.

 

Le critère de précision requise (définition de Thomas Back) pour la longueur d'onde de sensibilité maximale de jour 555nm est de 1/28 𝛌 soit S=95%

(c'est mieux si c'est le strehl global vu à l'oculaire)

 

si le front d'onde est "propre"  (erreur faible inférieure à 1/15𝛌 ~> 1/4𝛌 PtV)

S~1-39.5ω2

S>=.824 (.828 avec l'autre approximation)

 

Le critère diffraction limited a été positionné à S=80% pour ω~0.075, un chouilla en dessous.

 

au delà pour les cas courants "limites" en optique de précision (pour ω de 1/15𝛌 à 1/5𝛌)

S~1-10ω1.5

Dans cette plage, un système optique est encore considéré "performant" (il permet une discrimination minimale du contraste) quand l'erreur sur le front d'onde est inférieure à .15𝛌 (𝛌/6.7)

=> Le strehl est alors S>.42

 

En dessous : le strehl ne peut plus servir de critère d'évaluation des défauts et on ne peut pas exploiter le front d'onde pour extraire une information utile avec le reste. (dans le cas d'une mesure sur la plage de couleur utilisée)

 

Pour une lunette "apo"' on est contraint à S>.40 pour la raie violette (raie g : 435nm)

 

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Un excellent achromat comme les anciens classiques à f/15 : raie F et C à Strehl >.42

Une semi-apo planétaire (à droite)

 

Le .15 𝛌 RMS

 

cf citation dans le rapport de Fabien LEMARCHAND DEA (page 73) au laboratoire d'Astronomie Spatiale (SupPhy Marseille) (A droite DEA pdf)

F.Lemarchand est enseignant chercheur à l'institut Fresnel équipe RCMO, participations multiples à des articles dans Applied Optics

 

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Mon but était de mettre en valeur un des trois critères les plus utilisés maintenant en tant qu'indicateurs en conception optique : le Strehl ou rapport de strehl (indicateur de l'éclairement de la PSF et de la tâche d'Airy). Les deux autres : FTM (fonction de transfert de modulation) et EE (encircled energy : plus utile en cas d'optique obstruée)

Le Strehl grâce à André Maréchal (c'est lui qui a défini le "diffraction limited" ou critère principal de Maréchal ) pour ses travaux complémentaires est le baromètre sur de nombreux éléments d'une chaîne optique

 

Citation

 

Application à l'évaluation de la qualité d'un système optique

Grâce au travail d'André Maréchal, un critère a été mis en place pour déterminer à partir de quelle limite le rapport de Strehl montre que le système n'est pas suffisamment corrigé des aberrations

 

Optique imageante

En optique imageante, on considère que le système optique est de bonne qualité si le rapport de Strehl est supérieur à 80%. # en fait c'est plutôt 82,.. % ~𝛌/14

On considère qu'un contraste est visible si le rapport de Strehl dépasse 40%. # le .15 RMS ou 𝛌/6.7

 

Astronomie

En astronomie, il permet de donner un indice de qualité pour le seeing et d'estimer les performances des systèmes de correction sur les optiques adaptatives. Il peut également être utilisé en technique lucky imaging.

 

 

 

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Le .15 𝛌 RMS

une idée pour exploiter ce critère

 

Le critère .15 n'est pas mon idée, on a eu une discution avec Guy Delubac (G2D2) au club sur la détection décalée.

Petit retour arrière : en microscopie on ne s'en sert jamais, c'est toujours fortement illuminé, mon expérience de 4-5 ans sur du contrôle de semi-conducteur m'a bien formée sur ce domaine particulier.

 

Donc Guy me bassinait avec cette histoire que j’approuvais intellectuellement mais pas du tout pour la pratique. (Guy est un bon chasseur avec son 450 ASTAM comme un ancien collègue avec son 500 sur le toit de sa maison en Seine et Marne). Le jour ou il a ramené la bino avec les Ethos, je l'ai pris pour un taré : il observe en CP avec ça.

 

J'ai le vertige avec les ethos : la perte de repère spatial ça va à l'encontre de ma formation/expérience. Par contre le fait d'avoir attrapé la boule de neige bleue (snow ball NGC7662) plus facilement que sur le dob 406 avec le Nagler ça m'a bluffée.

C'est lui qui m'a expliqué sa technique d'observation, le mécanisme de fonctionnement de l'oeil et de l'humain pour affiner, j'ai creusé ensuite. On a refait un test à l'aveugle sur du faible. Ex. va chercher et centrer l'étoile faible de telle couleur dans le champ que je te présente. Évidemment, je focuse sur la majorité des étoiles en jaune et je demande une couleur exotique un peu bleutée. Dans ce sens là ça marche bien. Allez chercher du rouge par contre, c'est plutôt bof mais normal.

 

Donc, je m'en sers pour définir la marge dans les optiques avec chromatisme, ça colle avec le x3 cercle d'Airy.

En photo il ne faut même pas y penser mais ça à de l'intérêt pour les apo. dans la raie g qu'on est obligé de tempérer sinon le prix fonce au plafond ; de toute façon, tu le sais déjà les capteurs couleurs mettent le centre de sensibilité vers 460nm pour le bleu et l'intensité du rayonnement en champ profond n'est pas très forte à 435nm alors bon ...

 

Pour l’œil c'est intéressant : si tu fais une optique achro. améliorée calée FC ou très ouverte calée Fd ou Fe, le fait de maintenir la raie F ou un peu mieux (460-470nm) à S>.42 permet à l’œil de choper l'amorce de détail° et à l'observateur de choisir de re-focuser si nécessaire.

Je redécouvre les résultats des observateurs qui ont donnés leur réputation aux lulus d'antant. C'est pas écrit aussi clairement qu'on le pense.

Bref je cogite encore sur la définition de comment il faut faire pour un bon réfracteur de balade : l'idée du 5" me plait assez.

 

J'ai regardé ce qui se faisait et trouvé la FS-128 de taka qui s'est pris une mauvaise réputation, j'avoue que j'ai du mal à comprendre et je pense que ce n'est pas mérité. Du coup je me suis fait une idée sur les contributeurs d'Astrosurf et je sais que certains (je fais attention à leur avis) ont un œil qui est loin du cul de bouteille comparé à d'autres.

 

Ma conclusion c'est que ce critère .15 est utile en conception pour exploiter le pic de sensibilité des bâtonnets° qui sont répartis moins denses que les cônes mais qui sont utiles dans le mode mésopique, mode que l'on rencontre fréquemment sur les petits diamètres quand on pousse le grossissement ; il faut des oculaires de 60° pour en bénéficier en bord (>40°) tiers extérieur de champ

 

Mon doute sur l'utilité des oculaires grands champs est bien évidemment tombé.

Donc ... pas pour de la photo mais le marqueur utile en conception de réfracteur pour du visuel

 

° : fonctionnement itératif de l’œil par discrimination générale puis changement du point d'intérêt 

dans la zone entre 30° et 20° (au-delà aussi), les bâtonnets sont actifs en mode mésopique (c'est une baisse progressive de l'inhibition chimique provoquée par les cônes). On peut exploiter leur surcroit de sensibilité malgré leur plus faible densité. Pour les cônes, l’œil se recentre pour illuminer la fovea et la fovéola pour discriminer les détails (et le contraste).

Modifié 4 février 2019 par lyl