Mise au point (optique)

En optique géométrique, un foyer, également appelé point image, est un point où convergent les rayons lumineux provenant d’un point de l’objet. Bien que le foyer soit conceptuellement un point, physiquement le foyer a une étendue spatiale, appelée le cercle de flou. Cette mise au point non idéale peut être causée par des aberrations de l’optique d’imagerie. En l’absence d’aberrations significatives, le plus petit cercle flou possible est le disque d’Airy, qui est causé par la diffraction de l’ouverture du système optique. Les aberrations ont tendance à s’aggraver à mesure que le diamètre de l’ouverture augmente, tandis que le cercle d’Airy est le plus petit pour les grandes ouvertures.

La mise au point de l’œil collecte idéalement tous les rayons lumineux d’un point sur un objet en un point correspondant sur la rétine.

Démonstration de la mise au point d’une caméra à différentes distances, montrant un toit de bambou

Texte sur une page qui est partiellement au point, mais le plus souvent non, à des degrés divers

Une image, ou un point ou une région de l’image, est au point si la lumière provenant des points de l’objet converge presque autant que possible dans l’image, et hors point si la lumière ne converge pas bien. La frontière entre les deux est parfois définie à l’aide d’un critère de « cercle de confusion ».

Un foyer principal ou point focal est un foyer spécial :

• Pour une lentille, ou un miroir sphérique ou parabolique, c’est un point sur lequel la lumière collimatée parallèle à l’axe est focalisée. Puisque la lumière peut traverser une lentille dans les deux sens, une lentille a deux points focaux – un de chaque côté. La distance dans l’air entre le plan principal de la lentille ou du miroir et le foyer est appelée distance focale.
• Les miroirs elliptiques ont deux foyers : la lumière qui traverse l’un d’eux avant de frapper le miroir est réfléchie de telle sorte qu’elle traverse l’autre.
• Le foyer d’un miroir hyperbolique est l’un ou l’autre de deux points qui ont la propriété que la lumière provenant de l’un est réfléchie comme si elle provenait de l’autre.

Les lentilles divergentes (négatives) et les miroirs convexes ne focalisent pas un faisceau collimaté en un point. Au contraire, le foyer est le point d’où la lumière semble émaner, après avoir traversé la lentille ou s’être réfléchie sur le miroir. Un miroir parabolique convexe réfléchira un faisceau de lumière collimaté pour le faire apparaître comme s’il rayonnait depuis le point focal, ou inversement, réfléchira des rayons dirigés vers le foyer comme un faisceau collimaté. Un miroir elliptique convexe réfléchira la lumière dirigée vers un foyer comme si elle rayonnait depuis l’autre foyer, tous deux situés derrière le miroir. Un miroir hyperbolique convexe réfléchira les rayons émanant du foyer situé devant le miroir comme s’ils émanaient du foyer situé derrière le miroir. Inversement, il peut focaliser des rayons dirigés vers le point focal qui est derrière le miroir vers le point focal qui est devant le miroir comme dans un télescope Cassegrain.