Il existait aussi des combinaisons optiques avec plusieurs
lentilles (soit collées, soit parfois avec un film d’huile pour l’interstice),
mais principalement avec des surfaces sphériques et des verres coûteux (par
exemple la fluorite). Puis, il est apparu des formes dites « asphériques »
(des formes de symétrie cylindrique, un peu plus compliquées que la simple sphère).
Les premières « asphériques » furent surtout utilisées dans les
objectifs d’appareils photographiques numériques ou des caméras embarquées
(rappelons que les capteurs numériques sont très sensibles au moindre défaut de
l’optique). Elles permettaient d’améliorer encore la qualité de l’image : l’image
obtenue s’approche avec ces lentilles dites « asphériques » de plus
en plus du cas idéal (nous avons un peu simplifié ici le problème théorique,
mes excuses pour les puristes). Mais il y a eu aussi une autre évolution,
quasiment en même temps, sur la qualité des « verres » utilisés en
optique.
Supposons que l’on fabrique un objectif ou une lunette avec
une simple lentille de profil sphérique. En réalité, l’image observée à travers
l’instrument sera fortement ici dégradée par de nombreuses imperfections : on
parle d’aberrations. L’aberration chromatique est un défaut particulièrement
difficile à maîtriser avec une seule lentille : l’image est alors irisée. L’irisation
signifie que les transitions ou les bords des objets ne sont pas nets :
ils sont colorés, par exemple avec les couleurs de l’arc en ciel. Les premières
lunettes avaient très fortement ce défaut, d’où l’invention de Newton avec son
télescope qui évite ce problème. On a compris très rapidement que pour éviter
ce défaut dans le cas des lunettes, on doit employer deux verres différents
avec des comportements optiques inverses. En les associant proprement, on peut diminuer
fortement l’aberration chromatique. Toutefois, on arrivait difficilement à faire
des lunettes ou des objectifs très compacts. La dimension du tube optique (ou
plus exactement la focale) restait élevée.
Des travaux sur les verres ont été réalisés permettant de
fabriquer des instruments plus compactes (donc avec des « focales »
plus courtes). En effet, des lunettes aux performances optiques de qualité pour
un coût raisonnable sont apparues sur le marché au début du XXIème
siècle, en corrigeant très bien cette aberration chromatique. Ces lunettes
utilisent des verres dits de « dispersion faible » permettant de rendre l’instrument « très lumineux ».
Rentrons un peu plus dans les détails. La distance focale d’une
lunette optique caractérise sa capacité à réaliser un grandissement angulaire de
l’image ou un grossissement. Plus la focale est grande, plus la lunette
permettra d’accéder à des détails intéressants, par exemple sur la lune. Le
rapport de la focale F sur le diamètre D est également un paramètre important
qui caractérise les instruments : on l’appelle couramment le rapport F/D.
Plus ce rapport est élevé pour une lunette d’astronomie, plus le champ est
petit, moins l’instrument sera lumineux pour des mêmes conditions d’observation.
Soyons précis : plus le rapport F/D est élevé, plus la durée de la pose d’un
capteur photographique devra être élevée pour un même résultat.
Ainsi, il est plus intéressant d’avoir une lunette avec un
rapport F/D faible ou « court » (par exemple autour de 6) plutôt qu’une
lunette avec un rapport F/D élevé ou « long » (par exemple 15). De
plus, plus ce rapport est élevé, plus le tube de la lunette sera long pour un
même diamètre. Enfin, le champ sera plus petit pour une même focale. Durant
très longtemps, il était très difficile de faire des rapports F/D dit « courts »,
proche de 6 avec seulement deux lentilles sans avoir fortement des aberrations
et un chromatisme élevé (il était proposé par le passé certaines combinaisons optiques
pour résoudre ce problème, mais il fallait rajouter d’autres groupes de
lentilles, d’où des coûts de fabrication plus élevés et sans une compacité réelle).
Ces nouveaux verres, dont on parlé plus haut ont permis de s’affranchir de ces
problèmes en obtenant des lunettes avec F/D court et une très bonne qualité d’image.
Mais à quand des combinaisons « d’asphériques »
ou des "free forms" pour les lunettes ?
Nous reviendrons par la suite
sur les évolutions aussi de la qualité de l’usinage mécanique pour ces instruments.