lentille de champ

Une lentille de champ est une lentille ou un groupe de lentilles à puissance positive positionné entre l'objectif et le plan image ou l'oculaire. Son rôle est d'intercepter les rayons lumineux après qu'ils ont formé une image intermédiaire et de les rediriger vers l'axe optique, modifiant ainsi l'angle de convergence et la taille du cône de lumière qui atteint le plan image final. Dans de nombreux instruments optiques, cela est essentiel pour contrôler le grossissement de l'image, faire correspondre les tailles d'ouverture entre les étages ou adapter l'image à un détecteur plus petit que ce que l'objectif seul exigerait.

Les lentilles de champ apparaissent le plus souvent dans les microscopes, les longues-vues et les systèmes de projection. Dans un microscope, une lentille de champ est placée dans la tourelle ou le tube entre l'objectif et l'oculaire, ou parfois comme partie d'un groupe de lentilles à l'intérieur du corps lui-même. Dans les systèmes de projection, les lentilles de champ relaient la lumière d'un condenseur à travers un petit élément transmissif ou réfléchissant (tel qu'un panneau LCD ou une puce DMD) et dans l'optique de projection. La lentille de champ doit être positionnée précisément au niveau ou près du plan image intermédiaire pour être efficace sans introduire d'aberrations ou de vignettage au bord du champ.

Cycle de service et modes de défaillance

Les lentilles de champ supportent une charge optique élevée car elles doivent gérer le cône de lumière complet de l'objectif sans couper les rayons. Dans les systèmes de projection, elles absorbent une chaleur importante des sources halogènes ou LED; un contact thermique inadéquat ou de mauvais revêtements peuvent provoquer un décentrage ou une dégradation du revêtement après des milliers d'heures. En microscopie, les lentilles de champ sont exposées à la pleine ouverture numérique de l'objectif, de sorte que la poussière, les empreintes digitales ou la croissance fongique sur leurs surfaces entraînent une perte immédiate de contraste de l'image et sont beaucoup plus perceptibles que sur les oculaires.

Le nom reflète la fonction : la lentille contrôle le « champ » effectif ou l'étendue angulaire du faisceau d'images relayé. Elle n'est pas appelée lentille de relais car les lentilles de relais forment généralement une paire conjuguée image-à-image à une certaine distance; une lentille de champ modifie simplement la convergence de la lumière qui est déjà sous forme d'image intermédiaire. Dans certains textes plus anciens, les lentilles de champ étaient appelées « lentilles de Barlow » lorsqu'elles étaient utilisées pour réduire la taille de l'image, bien que ce terme soit maintenant moins courant et s'applique plus spécifiquement aux lentilles accessoires pour télescopes.

La spécification d'une lentille de champ implique sa distance focale (généralement 30, 200 mm dans les microscopes, plus courte dans les systèmes de projection), le diamètre de son ouverture, le matériau optique (généralement du borosilicate ou du verre à faible dispersion) et un revêtement antireflet pour minimiser la réflexion arrière dans l'objectif. Les systèmes optimisés pour une ouverture numérique élevée (NA 0,9 ou plus) utilisent souvent des lentilles de champ asphériques ou des doublets collés pour corriger l'aberration sphérique et maintenir une performance de champ plat sur tout le champ de vision.