afocal

Un système optique afocal est un système dans lequel les rayons lumineux parallèles entrant dans le système en ressortent sous forme de rayons parallèles, le point focal effectif étant repoussé à l'infini. Cela se produit lorsque la puissance optique du système (l'inverse de la distance focale) est égale à zéro. Contrairement à une lentille ou un miroir conventionnel, un système afocal ne fait pas converger ou diverger la lumière; il la redirige plutôt tout en préservant la structure du faisceau collimaté. L'exemple pratique le plus courant est un télescope en réglage normal, où une lentille d'objectif de longue distance focale et un oculaire de courte distance focale sont espacés de manière à ce que leurs points focaux coïncident.

Les systèmes afocaux sont construits à partir de combinaisons de lentilles ou de miroirs dont les puissances individuelles s'annulent. Une simple loupe afocale se compose de deux lentilles positives séparées par la somme de leurs distances focales. Lorsqu'elles sont espacées de cette manière, un faisceau parallèle entrant produit un faisceau parallèle sortant, mais le diamètre du faisceau de sortie diffère de celui de l'entrée, créant un grossissement angulaire sans action de focalisation. Les jumelles et les lunettes de visée utilisent des conceptions afocales pour cette raison: elles grossissent la taille angulaire des objets éloignés tout en maintenant la pupille de sortie à une distance fixe de l'œil.

L'avantage clé d'un système afocal est qu'il peut grossir ou rediriger la lumière sans former d'image intermédiaire. Cela est important lorsque vous devez relayer un faisceau collimaté sur une distance, ou lorsque vous souhaitez un grossissement sans la demande d'accommodation oculaire qu'un point focal réel imposerait. Dans les systèmes laser et la projection de faisceaux, les télescopes afocaux sont utilisés pour dilater ou contracter le diamètre du faisceau tout en le maintenant parallèle, ce qui est essentiel pour contrôler la divergence et la taille du spot à distance.

La contrainte de conception est stricte: la distance de séparation entre les éléments optiques doit être exacte. Une petite erreur d'espacement ou d'alignement rompra la condition afocale et introduira une focalisation ou une aberration indésirable. La température et les vibrations mécaniques peuvent modifier suffisamment l'espacement pour dégrader les performances. Les instruments afocaux de qualité utilisent des tubes mécaniques de précision et parfois des mécanismes de réglage actifs pour maintenir la condition en utilisation sur le terrain.

Le terme vient du préfixe grec a- (sans) et du latin focalis (relatif à un foyer ou un point central). Il est opposé aux systèmes focaux, qui forment des images réelles à des distances finies. Dans les documents de conception optique et les logiciels de traçage de rayons, les systèmes afocaux sont identifiés par une distance focale effective et des paramètres de distance focale arrière nuls ou quasi nuls qui s'étendent à l'infini.