Club d’Astronomie de Lyon Ampère

Jumelles & Astronomie

vendredi 12 août 2005 par Jean Paul Roux

Toutes les familles ou presque possèdent des jumelles, mais combien d’entre elles pensent à les pointer vers le ciel nocturne ? Une simple observation de la lune ou une ballade au cœur de la voie lactée pendant une nuit d’été révèlera alors leurs potentiels insoupçonnés. Des jumelles de qualité ne seront pas seulement un premier instrument d’initiation, mais un instrument qui satisfera l’astronome amateur le plus confirmé ainsi que toute la famille pour diverses utilisations (observation de la nature, ornithologie, tourisme et voyage...). Les jumelles réunissent des performances simultanées remarquables :Une grande luminosité, un champ étendu, une maniabilité exceptionnelle et enfin l’agrément de l’observation binoculaire. Mais, il y a jumelle et jumelle, quels sont les modèles qui seront les mieux adaptés pour des observations astronomiques de qualité ?

Valeurs géométriques

Il s’agit de valeurs mesurées telles le diamètre de l’objectif, le grossissement et le champ qui sont inscrits sur le corps des jumelles : 7x50 ; champ à 1000m :122m, dans cet exemple, 7 correspond au grossissement, 50 au diamètre des objectifs et 122 au champ observable à travers les oculaires à une distance de 1000m. A partir de ces valeurs, la pupille de sortie et l’indice crépusculaire pourront être calculés.

Toutes ces données sont importantes comme nous allons le voir, mais non exclusives, car ici la qualité, le choix des verres et des formules optiques n’est pas pris en compte, c’est pourquoi je parle de données géométriques.

- Le diamètre (D) : plus celui-ci est important et plus les jumelles capteront de lumière, c’est donc un élément très important en astronomie.

- Le grossissement (G) : plus celui-ci est élevé, plus grande sera la perception des détails (remarque :le pouvoir théorique de résolution ne sera jamais atteint avec des jumelles car le grossissement reste trop faible),mais aussi plus la luminosité et le contraste baisseront ainsi que la stabilité surtout si celles-ci sont tenues à mains levées.

- Le champ : un grand champ apporte indiscutablement un réel confort d’observation, mais là encore, attention, plus le champ augmente, plus les difficultés, donc le coût des optiques augmentent...
De plus, le relief d’œil (distance entre l’oculaire et l’œil) diminue d’où un inconfort potentiel pour les porteurs de lunettes.

Pupille de sortie {JPEG}
- La pupille de sortie est calculée en divisant le diamètre par le grossissement (exemple pour des 7x50 on a 50/7 = 7),on peut aussi l’observer directement en tenant les jumelles à bout de bras et en mesurant le cercle lumineux qui sort de l’oculaire (Fig 1).En observation nocturne, la pupille de l’œil se dilate au maximum :7mm pour un jeune adulte,5 pour un adulte de 50 ans...Afin d’avoir une luminosité maximum, la pupille de sortie instrumentale doit être équivalente à celle de l’œil (une pupille de sortie plus grande que celle de l’œil n’apporte aucun gain de luminosité, au contraire, l’iris jouant le rôle de diaphragme).

- L’indice crépusculaire (I) est un calcul : I = v(GxD).
Utilisé à l’origine par les chasseurs, cet indice d’observation par faible lumière est parfaitement adapté à l’observation astronomique. Plus le diamètre sera important, plus grand sera le pouvoir collecteur mais aussi moins les jumelles seront maniables. L’autre paramètre capital est la pupille de sortie qui doit idéalement se situer vers 7mm pour les plus jeunes, mais plus raisonnablement vers 5mm pour les adultes. L’indice crépusculaire qui favorise autant le grossissement que le diamètre instrumental va à l’encontre des grandes pupilles de sortie, le tout est de faire un compromis entre ces deux paramètres.

Un autre choix fondamental est le choix ou non de la maniabilité : au-dessus de 80mm et de 10x, il n’est pas raisonnable de penser tenir l’instrument à la main, un trépied sera nécessaire.

Voici quelques choix possibles selon vos besoins :
- Diamètre de 40 à 56 mm et grossissement de 7 à 8 fois pour une utilisation polyvalente à mains levées.
- Diamètre de 60, 80, 100, 120 et plus avec des grossissements plus conséquents (une pupille de 4-5mm est idéale, 7 sera trop important, baissant significativement l’indice crépusculaire). L’utilisation d’un trépied devient alors indispensable, les observations peuvent être fascinantes, mais adieu la maniabilité. Si l’on juge ces diamètres un peu faibles, certains ont réalisé de véritables doubles télescopes binoculaires !!!

Paramètres qualitatifs non géométriques

Jumellles avec prismes en toit {JPEG}
Deux types de prismes équipent les jumelles : les Porro et les prismes en toit (Fig 2). Dans les classiques Porro, l’objectif est décalé de l’oculaire alors que celui-ci est dans l’axe de l’oculaire avec l’utilisation de prisme en toit, ce qui rend les instruments moins encombrants, mais qualitativement il n’y a pas de supériorité de l’un ou de l’autre, les prismes en toit étant beaucoup plus délicats à réaliser et à aligner, ils restent l’apanage des modèles haut de gamme et sont à fuir sur les modèles bon marché.

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Les données géométriques sont importantes mais non exclusives. D’autres paramètres plus difficiles à chiffrer sont d’une importance capitale et peuvent expliquer des différences de prix de 1 à 10 sur des instruments en apparence équivalents ! Un fût de jumelles contient au moins : 5 lentilles (2 pour l’objectif et 3 pour l’oculaire) et 2 prismes.
Si les verres utilisés sont ordinaires et qu’aucun traitement antireflet n’est effectué, la transmission lumineuse ne sera que d’environ 50% alors qu’un instrument multitraité équipé de prismes et de verres spéciaux atteindra plus de 90%. C’est pourquoi des 8x30 peuvent s’avérer plus lumineuses que des 7X50 !
Et je ne parle pas de certains instruments bas de gamme ou les données géométriques frisent la publicité mensongère avec des diaphragmes réduisant de plus de 50% les diamètres annoncés ; entre l’objectif et les primes, aucun diaphragme ne doit être visible ou que les prismes ont été sous-dimensionnés ; on le constate en observant la pupille de sortie, si celle ci n’est pas parfaitement circulaire, les prismes sont sous dimensionnés !

Les prismes ordinaires ne donnent pas de très bons résultats, il faut au moins des BAK4 ou BPG2. Quant aux traitements des lentilles, il y a : les « coated »(une ou plus d’une lentille traitée au fluorure de magnésium), les « fully coated » (toutes les surface air-verre sont traitées comme précédemment), les « multicoated »(une ou plus d’une lentille traitée avec un revêtement multicouches) et enfin les « fully multi coated »(toutes les surfaces air-verre sont multitraitées). Les marques les plus prestigieuses utilisent les meilleurs verres et les meilleurs traitements sans aucune de ces spécifications.

Les qualités mécaniques ont aussi leurs importances. La précision de l’alignement des deux fûts est extrêmement importante et permet de longues observations sans fatigue. Pour vérifier le bon alignement, observer un sujet lointain en obstruant de la main un des objectifs, puis enlever votre main rapidement et si vous constatez qu’il vous faut quelques secondes d’accommodation, c’est que l’alignement n’est pas bon et que de longues observations vous conduiront à la migraine ! La mise au point peut être classique avec un simple mouvement d’avant en arrière des oculaires, ce qui induit une aspiration-expiration de l’air ambiant attirant poussière et humidité, alors qu’avec une mise au point interne, seul un groupe optique interne se déplace sans phénomène d’aspiration - expiration. Sur les modèles haut de gamme, en plus du choix de la mise au point interne, le fût est rempli d’azote sous pression qui exclu tous problèmes de buée interne ou d’aspiration de poussière, allant même parfois jusqu’à l’étanchéité totale jusqu’à l’immersion (Fig 3).

Choisir ses jumelles

Jumelles Polyvalentes
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Le minimum décent débute vers 150 €, mais c’est aux alentours de 300 € que l’on dispose d’un instrument qui répond à la précision requise par les observations astronomiques, Minolta, Pentax, Nikon, Fujinon, Perl-Vixen... offrent de bons modèles dans cette gamme de prix (Fig 4).Le très haut de gamme représenté par Leica, Zeiss et Swarovski annonce des prix de 1500€ à des sommets dont je n’oserai ici parler...Mais ces maisons n’abusent pas de leurs renommées, observer ne serait-ce qu’une fois dans un de ces instruments et vous comprendrez immédiatement l’intérêt de ce perfectionnisme (certains ont peut-être quelques agréables souvenirs d’observation avec des 8x56 Zeiss à Astroguindaine ou Astroqueyras).

Jumelles lourdes plus spécifiques à l’astro (usage d’un trépied) :

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Le premier modèle est représenté par les 11-12-15-20x80 (Fig 5)qui reste relativement abordable (500- 800 €), ma préférence va vers les 15 ou 20 qui offriront de meilleures performances nocturnes mais impliquent nécessairement l’emploi d’un trépied stable. Ensuite on arrive dans le très beau matériel avec des diamètres supérieurs à 80mm, atteignant 150 mm. Les marques incontournables sont : Miyauchi, Perl vixen, et Fujinon (Fig 6).Sur la plupart des modèles, les oculaires sont interchangeables et on peut choisir son instrument avec une visée droite, à 45°ou 90°, ces dernières étant les plus confortable pour les observations zénithales. Les prix démarrent au alentour de 1000 € pour atteindre des sommets (>20000 €).

Quelques cas particuliers :

Les jumelles stabilisées existent depuis de nombreuses années surtout pour des applications militaires. Il s’agit de jumelles équipées d’un système souvent gyroscopique de stabilisation rendant l’utilisation d’un trépied inutile même avec des grossissements élevés en atténuant tous les tremblements de l’observateur. J’ai eu l’occasion d’observer avec des Zeiss 20x60ST (Fig 7)qui m’ont totalement bluffé... Les tremblements sont magiquement transformés en de très lentes ondulations non gênantes (on a l’impression que tout flotte dans un bain d’huile), fini les étoiles qui tremblotent et rendent les observations fatigantes, mais leurs tarifs sont à l’échelle de leurs performances (>5000€). Aujourd’hui, on assiste à une relative démocratisation de ce type d’instruments, notamment Canon qui propose différents instruments :10x30IS jusqu’au 15x50IS (600 à 2000 €). Je n’ai pas eu l’opportunité de les tester, mais si ça marche comme les Zeiss, ça vaut certainement le coût.

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Pour finir, j’ai un petit faible pour l’optique de l’Est (URSS, ex RDA) qui peut être exceptionnelle et excessivement bon marché ! Par contre, il n’est pas évident de s’en procurer, sauf peut-être en chinant dans les foires photos, dans certains magasins d’optique, de photo ou d’équipements marines qui ont un faible turnover et peuvent en dégoter une paire sous un peu de poussière ! Les meilleures sont certainement les Zeiss-Jena, notamment les classiques 7x50 ou les 8x40 à prisme en toit. Dans les modèles Russes, c’est un peu plus risqué, le meilleur peu côtoyer le pire. On les trouve sous différentes appellations :Oural, Tento, Foton ou des caractères sibiliques. Les Oural 7x50 sont mécaniquement rustiques, mais l’optique est assez satisfaisante malgré une dominante un peu jaune pour des prix d’environ 30 € ! Les 7x35 Foton sont équipées de prismes en toit et d’une mise au point interne, elles offrent malgré leur faible diamètre des performances très proches des Zeiss dont elles sont la copie pour un prix dérisoire de l’ordre de 60 €.Il existe aussi des 20x60 mécaniquement toujours, aussi rustiques mais avec une définition assez époustouflante : les anneaux de saturne sont parfaitement identifiables ! Dans l’ensemble, il est préférable de trouver des modèles d’avant l’explosion de l’URSS (préférer made in USSR aux made in russia ou ukraine), la qualité s’étant plutôt dégradée, mais ce n’est pas une règle. Les meilleurs prismes disponibles proviennent de l’ex Allemagne de l’Est et de Russie ou l’emploi de terre rare à base de lithium notamment offre des performances supérieures, technologie interdite en occident pour cause de radioactivité de ces verres ! Mais, n’ayez crainte, 50g de prisme représente une radioactivité non significative, mais il en était autrement pour les employés de ces usines ou des tonnes de ces matériaux étaient utilisées...

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Article publié dans le NGC69 numéro 66 de novembre 2002.


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