Illustration du phénomène de vignetage. Une partie du faisceau inclinés (en orange) est bloquée, alors que la totalité du faisceau d'incidence nulle (en bleu) est transmise : l'image sera moins lumineuse au bord.
Crédit :
ASM
Champ vigneté : les sources les plus éloignées se retrouvent éteintes.
Crédit :
ASM
Le vignetage
Le vignetage apparaît lorsque qu'un diaphragme coupe indûment le faisceau optique. Les bords de l'image ne sont alors plus suffisamment éclairés.
Prérequis
Optique géométrique ; tracé de rayons.
Objectifs
Bien accepter ou bien stopper les photons (sans trop rentrer dans les détails).
Champ et diaphragme
Le champ d'un instrument d'optique est la partie de l'espace dont cet instrument fournit une image acceptable.
Un diaphragme, c'est par définition ce qui limite un faisceau. En pratique, les montures des pièces optiques, la taille d'un détecteur sont des diaphragmes. La suite précise cette notion.
Diaphragme de champ
Un diaphragme de champ limite la taille angulaire du faisceau. Il est dimensionné pour assurer :
- Un champ aux dimensions voulues.
- Une bonne qualité optique dans le champ.
- Un éclairement uniforme.
Le détecteur, de taille finie, peut jouer le rôle de diaphragme de champ.
Diaphragme d'ouverture
Dans un système optique centré, le diaphragme d'ouverture est le diaphragme matériel qui limite
l'ouverture d'un faisceau centré. C'est donc le diaphragme vu de puis l'objet sous le plus petit angle ; c'est souvent la monture de la première lentille.
Un diaphragme d'ouverture limite l'éclairement. Il est essentiellement dimensionné pour assurer le niveau d'éclairement voulu. Il joue sur l'extension linéaire du faisceau : un grand diaphragme nécessite des pièces optiques de grande taille... dont la qualité doit suivre.
Pupilles
La pupille d'entrée d'un instrument est l'image géométrique du diaphragme d'ouverture par les lentilles placées en avant ce diaphragme.
La pupille de sortie est l'image géométrique de la pupille d'entrée. C'est aussi l'image géométrique du diaphragme d'ouverture par les lentilles placées après ce diaphragme.
Diaphragme de champ
Relation entre la taille du détecteur, faisant office de diaphragme de champ, et le champ accessible.
Crédit :
ASM
Diaphragme de champ
Un diaphragme de champ limite l'ouverture angulaire du faisceau. Dans l'animation proposée, c'est la taille du détecteur qui limite le champ accessible : le détecteur joue le rôle de diaphragme de champ.
Diaphragme d'ouverture
Relation entre le diaphragme d'ouverture et l'éclairement au foyer.
Crédit :
ASM
Diaphragme d'ouverture
Un diaphragme d'ouverture limite l'éclairement. Dans l'animation proposée, le diaphragme d'ouverture limite l'éclairement au foyer.
Diaphragme d'ouverture
Difficulté : ☆
Temps : 10 min
On propose d'utiliser un montage afocal, avec les lentilles L1 et L2 de caractéristiques respectives (focales et diamètres) :
;
.
Question 1)
Sous quelle ouverture sont vues les lentilles depuis leur foyer commun ?
[1 points]
Question 2)
En déduire la lentille qui joue le rôle de diaphragme d'ouverture.
[1 points]
La question précédente suffit pour apporter la réponse.
Pupille d'entrée de CoRoT
Difficulté : ☆☆
Temps : 30 min
Schéma optique de CoRoT.
Crédit :
ASM
La figure représente le montage optique du collecteur du
satellite CoRoT. Il comporte un baffle de grande taille dont le
rôle est de protéger le signal de toute perturbation extérieure,
pour une étude photométrique extrêmement précise. Le montage
collecteur (miroirs M1 et M2) est hors-axe, afin d'éviter toutes
les réflexions parasites qu'apporterait le miroir secondaire M2
avec sa structure dans le cas d'un montage axial.
Question 1)
D'après le schéma optique, à quelle configuration correspond l'ensemble des miroirs collecteurs M1 et M2 ? Quelles sont les propriétés du faisceau après passage par M2, en terme de diamètre, ouverture et étendue de faisceau comparées aux mêmes valeurs en amont de M1 ?
[2 points]
Examiner le tracé de rayons.
Identitifier la nature des rayons incidents, émergents. Que se passe-t-il entre les miroirs M1 et M2?
Question 2)
Le diaphragme 
est positionné en aval de M2, à une distance du miroir égale à la focale de M2. En déduire la position de la pupille d'entrée 
. Faire un schéma justifiant la réponse.
[2 points]
Le diaphragme 
est un diaphragme d'ouverture.
Se rappeler la définition de la pupille d'entrée, et le lien avec le diaphragme 
.
Question 3)
Que peut-on dire d'un photon qui passe par la pupille d'entrée ?
[1 points]
Quel lien encore entre diaphragme d'ouverture et diaphragme de champ ?
Question 4)
En fonction de ce qui précède, reformuler le rôle du baffle de protection.
[1 points]
, la lentille L2 sous 
.