Les oculaires

Lors d'une soirée d'observation, nous admirons le ciel à l'oeil nu, aux jumelles... mais aussi et surtout au télescope. Ainsi, qui dit "télescope" dit "oculaires"... En effet, pour obtenir différents grossissements, il est impératif d'employer au minimum deux oculaires, c'est-à-dire deux lentilles différentes. Mais comment cela fonctionne-t-il ? Comment choisir un oculaire parmi la multitude de modèles existants ? Comment les différencier ? Cette page est là pour répondre à toutes ces questions. 

Les instruments astronomiques possèdent tous un objectif: on trouve des lentilles dans les lunettes, des miroirs dans les télescopes, mais aussi miroirs + lentilles dans d'autres types d'outils d'observation. Ces sytèmes optiques permettent tous d'obtenir une image locale de la voûte céleste. Toutefois, cette image reste toujours la même pour une zone donnée du ciel. C'est pour cette raison que l'on ajoute un autre élément optique au bout de l'instrument : l'oculaire. Grâce à ce dernier, il est possible de visualiser directement l'image du ciel et de l'exploiter. Sans cela, l'instrument ne peut pas être utilisé en observation visuelle. 

Une fois installé sur un télescope (ou sur une lunette), l'oculaire permet à l'oeil de voir l'image obtenue par l'instrument. Mieux encore : cette image étant toujours la même, il est possible de "zoomer" dessus afin de voir des détails ou des choses qu'il serait impossible de distinguer sans grossissement. Un oculaire offre donc un grossissement unique et fixe. 

En outre, un oculaire permet de s'approcher virtuellement d'une zone du ciel. Par exemple, lorsque l'on grossit 50 fois sur la Lune avec un télescope, cela signifie que grâce au grossissement de l'oculaire, l'observateur se trouve 50 fois plus près de la Lune. Il s'agit donc d'un avantage pour ceux qui souhaitent voir plus de choses sur les objets célestes sans quitter la Terre... mais attention : quels que soient les instruments et les oculaires utilisés, il y a toujours une limite de grossissement. 

D'un point de vue théorique, un oculaire est un ensemble de lentilles de formes diverses. Cet ensemble induit une trajectoire précise des rayons lumineux captés par l'instrument. C'est cette trajectoire qui compose l'image finale. Le grossissement de l'image ne s'effectue qu'au moment où les rayons lumineux traversent les lentilles de l'oculaire. 

Bien-entendu, les oculaires sont de taille différente. On les distingue en fonction de leur type (voir paragraphe suivant), mais aussi et surtout selon les dimensions de leur système de lentilles. Ainsi, on parle d'oculaires de 13 mm, de 20 mm, etc... On notera que ce chiffre n'indique aucunement le diamètre de la lentille. Au contraire, on pourrait dire qu'il s'agit plutôt de "l'épaisseur" de verre traversée par les rayons lumineux. 

Historiquement parlant, le premier oculaire (à usage astronomique) a été conçu au XVIII ième siècle par Huygens. Ce dernier a inventé un oculaire contenant une lentille seulement. Depuis, les oculaires de type Huygens ont été améliorés avec une seconde lentille. Plus tard, et afin d'obtenir une meilleure qualité optique, de nouveaux oculaires ont vu le jour: ce sont les oculaires de type Kellner, qui contiennent trois lentilles. 

Sur le marché de l'astronomie, les instruments d'initiation et d'entrée de gamme sont souvent accompagnés d'oculaires Huygens ou Kellner. Ces accessoires sont suffisants pour débuter et faire ses premières observations bien que leurs performances sont limitées par leur fabrication économique. 

Les oculaires dits orthoscopiques (on les surnomme parfois "ortho") possèdent un ensemble de quatre lentilles. Ils délivrent une image nette fidèle à l'apparence des objets observés. Leur champ est plutôt réduit (entre 40 et 45°) mais ils offrent toujours satisfaction aux observateurs de nos jours. Depuis quelques années déjà, les orthoscopiques ont donné naissance à un autre genre d'oculaires: les Plössl. Ceux-ci comportent également quatre lentilles et leur champ apparent ne dépasse pas 50°. Leur fabrication en série est beaucoup plus facile que pour les orthoscopiques car les lentilles des Plössl ne sont pas collées. 

Les Plössl ont un grand frère ! En effet, parmi les types d'oculaires, il existe les Super-Plössl. Ayant parfois une cinquième lentille en plus, les Super-Plössl ont toutefois une formule optique similaire à celle des Plössl. Finalement, leurs performances semblent légèrement plus élevées et leur efficacité n'est plus à prouver. Aujourd'hui, certaines gammes proposent des Super-Plössl (SP pour les intimes) avec un champ de 52 ou 55°. 

Jusqu'alors, les oculaires n'avaient que des champs relativement restreints. Mais depuis quelques années, on trouve des oculaires à grand champ. On peut par exemple citer les Erfle et les Wide Field... D'une manière générale, leur champ varie de 60 à 110° ! Ces oculaires possèdent au minimum cinq ou six lentilles. Quelques produits en contiennent jusqu'à 9 ! Dans tous les cas, les lentilles sont taillées avec une grande précision en leur centre. Pour les modèles les plus hauts de gamme (dont le prix peut se compter en centaines d'Euros pour les oculaires les plus chers), l'image est parfaite jusqu'en bord de champ. 

On notera qu'à notre époque, la plupart des oculaires reçoivent un traitement optique pour limiter les reflets, ombres, dégradations de l'image et aggravation des défauts des lentilles. A de rares exceptions près, la qualité et l'efficacité de ce traitement sont en adéquation avec le prix des oculaires. 

Ce n'est qu'à partir du XIX ième siècle que le diamètre (appelé "coulant") a été soumis à une norme. Ceci a permis de concevoir des oculaires pouvant s'adapter sur n'importe quel instrument. Les premiers oculaires "grand public" ont été au coulant de 24,5 mm et 27 mm. Puis, deux nouveaux formats standard se sont imposés...: depuis la fin du XX ième siècle, les oculaires sont au coulant 31,75mm et 50,8mm. En lui-même, le coulant des oculaires ne joue aucun rôle sur certains critères tels que le grossissement. En revanche, la taille du coulant limite théoriquement la focale maximum utilisable au regard du champ apparent de l'oculaire. En l'occurrence, la focale maximum des oculaires en 31,75 s'élève à environ 35 mm; pour les oculaires au coulant 50,8, la focale maximum se trouve autour de 55 mm. 

Comme il a été dit au début de l'article, chaque oculaire possède sa propre focale. Pour connaître le grossissement que donne un oculaire sur un télescope en particulier, il suffit d'effectuer le calcul suivant : 

Par exemple, si l'on souhaite connaître le grossissement d'un oculaire de 20 mm sur un télescope 114/900, on aura alors 900 / 20 = 45. On peut alors dire qu'un oculaire de 20 mm donne un grossissement de 45 fois si on l'utilise pour grossir avec un télescope 114/900. 

- Article rédigé par Jean-Baptiste Faupin pour Astropleiades. -