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L'optique dans les instruments
Généralités

L'optique dans les instruments - hermès / lavoisier - 9782746219175 -
L'optique dans les instruments 

Auteur : 

Editeur : Hermès / Lavoisier

Collection : Traité EGEM Série Optoélectronique

Date parution :

Le traité Electronique, Génie Électrique, Microsystèmes répond au besoin de disposer d'un ensemble de connaissances, méthodes et outils nécessaires à la maîtrise de la conception, de la fabrication et de l'utilisation des composants, circuits et systèmes utilisant l'électricité, l'optique et l'électronique comme support.

Conçu et organisé dans un souci de relier étroitement les fondements physiques et les méthodes théoriques au caractère industriel des disciplines traitées, ce traité constitue un état de l'art structuré autour des quatre grands domaines suivants :

  • Electronique et micro-électronique
  • Optoélectronique
  • Génie électriqu
  • Microsystèmes

Chaque ouvrage développe aussi bien les aspects fondamentaux qu'expérimentaux du domaine qu'il étudie. Une classification des différents chapitres contenus dans chacun, une bibliographie et un index détaillé orientent le lecteur vers ses points d'intérêt immédiats : celui-ci dispose ainsi d'un guide pour ses réflexions ou pour ses choix.

Les savoirs, théories et méthodes rassemblés dans chaque ouvrage ont été choisis pour leur pertinence dans l'avancée des connaissances ou pour la qualité des résultats obtenus.


En suivant ce lien, retrouvez tous les livres dans la spécialité Cours d'électronique.

Descriptif : 

Reliure :
Relié
Nbr de pages :
324
Dimension :
15.6 x 23.4
Poids :
745 gr
ISBN 10 :
2746219174
ISBN 13 :
9782746219175
125,00 €
Sur commande
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Avis clients sur L'optique dans les instruments - hermès / lavoisier - Traité EGEM Série Optoélectronique

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Sommaire

Table des matières
Avant-propos . .. 17

Jean-Pierre GOURE

Chapitre 1. Optique et instruments . 19

Jean-Pierre GOURE

1.1.Introduction.
.................... 19

1.2.
Les medias et les communications optiques.. 20

1.3.
Les instruments destinés à former des images 21

1.3.1.
Les instruments classiques de prise d'images . 21

1.3.2.
Voir de plus en plus loin . 22

1.3.3.
Voir et mesurer des objets de plus en plus petits. 22

1.304.
Améliorer l'image . 23

lA.
L'optique dans les procédés industriels . 24

104.1.
Métrologie et contrôle de fabrication . 24

104.2.
Le contrôle des processus . 26

104.3.
Transformation de la matière et façonnage des matériaux. 26

1.5.
L'optique et le secteur médical . 27

1.6.
La recherche . 27

1.7.
Les éléments de base d'un instrument. 28

1.8.
Bibliographie . 30

Chapitre 2. Formation des images. 31

Henri GAGNAIRE

2.1.
Introduction à l'optique . 32

2.2.
Etude d'un système centré dans les conditions de Gauss. 36

2.2.1.
Eléments cardinaux d'un système centré . 37

2.2.2.
Autre forme de la relation de Lagrange-Helmoltz. . . . . . 39

2.2.3.
Points nodaux , 40

2.2.4.
Relation entre les distances focales objet et image -vergence .. 41

2.2.5.
Relations de conjugaison de Descartes et de Newton. . . . . . .. 42

2.2.6.Grandissementlongitudinal.
.................... .. 44

2.2.7.Associationdesystèmescentrés
.................. .. 45

2.2.7.1.Vergencedej'association.
.................. .. 46

2.2.7.2.
Position du point principal image H' par rapport à H'z . .. 46

2.2.7.3.Formulesdansl'espaceobjet.
................ .. 47

2.2.7.4.Positiondesfoyers.
...................... .. 47

2.2.8.Dioptresphérique.
....................... 47

2.2.8.1.Plansprincipaux
........................ .. 48

2.2.8.2.
Vergence ' 48

2.2.8.3.Relationdeconjugaison.
................... .. 48

2.2.9.Lentille................................. .. 48

2.3.
Généralités sur les instruments d'optique ' 49

2.3.1.Introduction
.............................. .. 49

2.3.2.Grandeurde
l'image......................... .. 49

2.3.2.
I. Instrumentsobjectifs. ..................... .. 49

2.3.2.2.Instrumentssubjectifs.
.................... .. 50

2.3.3.Champ
................................. .. 52

2.3.3.1.
Diaphragme d'ouverture -pupilles. . . . . . . . . . . . . .. 53

2.3.3.2.
Diaphragme de champ -lucarnes. . . . . . . . . . . . . . .. 54

2.3.4.Conclusion.
.............................. .. 56

2.4.Aberrationsgéométriques
......................... .. 57

2.4.1.Introduction
.............................. .. 57

2.4.2.
Relation entre aberration de front d'onde et aberration
transverse de rayons , 58

2.4.3.Lesdifférentstypesd'aberration.
................. .. 59

2.4.4.LesaberrationsdeSeidel
...................... .. 61

2.4.4.1.Aberrationdesphéricité.
................... .. 61

2.4.4.2.Coma............................... .. 64

2.4.4.3.Astigmatisme.
......................... .. 66

2.4.4.4.
Courbure de champ , 68

2.4.4.5.Distorsion
............................ .. 69

2.4.5.Conclusion.
.............................. .. 70

2.5.Aberrationschromatiques
......................... .. 71

2.5.1.Introduction
.............................. .. 71

2.5.2.Quelquesdéfinitions
......................... .. 72

2.5.2.1.
Aberration chromatique axiale (ACA) , 72

2.5.2.2.
Aberration chromatique latérale (ACL). . . . . . . . . . . .. 73

Table des matières Il
2.5.2.3.
Achromatisme apparent -spectre secondaire .. 73

2.5.3.
Achromatisme apparent des doublets 74

2.5.3.1.
Doublet non collé.. 74

2.5.3.2.
Doublet collé 75

2.6.
Conclusion .. 75

2.7.
Bibliographie . 75

Chapitre 3. Rappels de photométrie-radiométrie 77

Jean-Louis MEYZONNETTE

3.1.
Introduction: rôle de la photométrie-radiométrie 77

3.2.
Les principales grandeurs d'un rayonnement optique. 78

3.2.1.
Flux (F) . 78

3.2.2.
Angle solide (n) . 79

3.2.3.
Intensité (I) . 81

3.2.4.
Etendue géométrique (G) 82

3.2.5.
Luminance (L), exitance (M) . 84

3.2.5.1.
Luminance (L) . 84

3.2.5.2.
Exitance M 84

3.2.6.
Eclairement E . 84

3.2.7.
Spectre . 85

3.2.8.
Unités radiométriques . 87

3.3.
Relations entre les grandeurs radiométriques d'un rayonnement. 88

3.3.1.
Relations générales entre grandeurs géométriques 88

3.3.1.1.
Flux et intensité . 88

3.3.1.2.
Flux et luminance . 88

3.3.1.3.
Luminance et intensité . 89

3.3.1.4.
Eclairement (ou exitance) créé dans un plan
parunrayonnementdeluminanceL ........ .. . . 90

3.3.1.5.
Eclairement E d'un plan sous éclairage dirigé

d'intensité l
: loi de Bouguer . 91

3.3.2.
Cas particulier des rayonnements à luminance uniforme. 92

3.3.2.1.
Définition. 92

3.3.2.2.
Intensité . 92

3.3.2.3.
Flux . 93

3.3.2.4.
Etendue géométrique d'un faisceau défini
par un diaphragme plan et un cône de révolution autour
de la normale au diaphragme . 93

3.3.2.5.
Exemples de sources à luminance uniforme . 95

3.3.3.
Relations entre grandeurs énergétiques, photoniques
et visuelles . 95

3.3.3.1.
Relations entre grandeurs énergétiques et photoniques 95

3.3.3.2.
Relations entre grandeurs énergétiques et visuelles
(ou lumineuses) , . 97

3.3.3.3.
Relations dans le cas de rayonnements à spectres étendus. 99

3.4.
Quelques propriétés photométriques des instruments optiques .... 100

3.4.1.
Conservation de l'étendue géométrique dans un milieu optique
homogène et transfonnation de l'étendue à l'interface
entre deux milieux . 100

3.4.2.
Effets de la réfraction et de la réflexion sur la luminance
d'un rayonnement . lOI
3.4.3.
Rappels d'optique instrumentale . 102

3.4.3.1.
Diaphragmes d'un système optique. 102

3.4.3.2.
Hypothèse sur la qualité optique ... 103

3.4.3.3
Ouverture numérique et nombre d'ouverture
d'un instrument . 105

3.4.4.
Photométrie d'un système d'imagerie. 106

3.4.4.1.
Photométrie sur l'axe . 106

3.4.4.2.
Eclairement hors d'axe . 107

3.4.5.
Photométrie d'un instrument « collecteur de flux» . 108

3.5.
Bibliographie . 109

Chapitre 4. Sources lumineuses pour J'instrumentation optique. III

Jean-Pierre GOURE et Isabelle VERRJER

4.1.
Généralités sur les sources .. III

4.2.
Emission de la lumière .... 112

4.2.1.
Cohérence des sources. 113

4.2.2.
Caractéristiques des sources. 114

4.2.3.
Différents types de sources Ils
4.3.
Les lampes . 116

4.3.1.
Lampes à incandescence .. 116

4.3.2.
Lampes à halogène . 118

4.3.3.
Sources à décharge luminescente. 119

4.3.3.1.
Les sources luminescentes basse pression. 119

4.3.3.2.
Les lampes à cathode creuse . 121

4.3.3.3.
Les lampes à décharge sans électrodes. 121

4.3.3.4.
Les lampes à décharge haute pression 122

4.3.3.5.
Les lampes flash ... 126

4.3.3.6.
Arc à courant continu . 126

4.4.
Les lasers . 126

4.4.1.
Définition et caractéristiques générales .. 126

Table des matières 13
4.4.1.1.
Fonctionnement du laser . 127

4.4.1.2.
Modes transverses . 130

4.4.1.3.
Modes longitudinaux (ou axiaux) .. 131

4.4.1.4.
Laser en impulsion .. 132

4.4.1.5.
Laser accordable . 134

4.4.2.
Lasers à gaz . 135

4.4.2.1.
Lasers à atomes neutres. 135

4.4.2.2.
Lasers ioniques ... 136

4.4.2.3.
Lasers moléculaires 136

4.4.2.4.
Laser excimère ... 137

4.4.3.
Lasers solides . . . . . . .. . ..... 137

4.4.4.
Oscillateurs paramétriques optiques .. 139

4.4.5.
Les lasers à fibres . 140

4.4.5.1.
Principe . 140

4.4.5.2.
Sources lumineuses à émission spontanée amplifiée

(ASE) . 141

4.4.5.3.
Les sources blanches à fibres. 142

4.5.
Les diodes . 144

4.5.1.
Diodes électroluminescentes . 144

4.5.1.1.
Diodes électroluminescentes inorganiques ... 144

4.5.1.2.
Les diodes électroluminescentes organiques: OLED 147

4.5.2.
Diodes lasers . 149

4.5.2.1.
Diodes à émission latérale . 150

4.5.2.2.
Lasers à cascade quantique . 151

4.4.2.3.
Les vecsels (Vertical Cavity Surface Emitling Laser) 152

4.6.
Sources déportées et opto-alimentation . 153

4.7.
Bibliographie . 153

Chapitre 5. Colorimétrie. 155

Eric DINET

5.1.
Introduction . 155

5.2.
La couleur et l'observateur. 157

5.2.1.
Le stimulus physique. 159

5.2.2.
Le système visuel humain . 161

5.3.
Les bases de la colorimétrie . 167

5.3.1.
Coordonnées trichromatiques .. 172

5.3.2.
Diagramme de chromaticité ... 173

5.4.
Perception des différences de couleurs. 175

5.4.1.
Espace chromatique L·u'v· CIE 1976. 177

5.4.2.
Espace chromatique L'a'b' CIE 1976. 178

5A.3.
Casdescouleurs sombres..................... 178

5.5.
Evaluation des différences de couleur. . . . . . . . . . . . . . . . . 179

5.5.1.
Ecarts de couleur dans les espaces chromatiques CIE 1976 . 180

5.5.2.
Quelques remarques à propos des espaces chromatiques

CIE1976. .......... 182

5.5.3.FonnuleCMC(I:c)................. 183

5.5A.
FonnuleCIE1994 ................. 184

5.5.5.
Fonnule d'écart total de couleur CIE DE2000. 185

5.6.
Appréciation des mesures et acceptabilité. 186

5.7.
Conclusion. . 189

5.8.Bibliographie.
................. 190

Chapitre 6. Bases pour l'analyse d'image 195

Michel JOURLIN

6.1.Introduction.
................... 196

6.1.1.
Qu'est-ce qu'une image? . . . . . . . . 196

6.1.2.
La numérisation du support spatial. . 199

6.1.3.
La numérisation de l'échelle de gris. . 201

6.2.Classificationd'image
............. 203

6.2.1.
Premiers outils de classification: seuillage, multiseuillage,
détectiondecontours ................... 203

6.2.1.1.
Maximisation de la variance interclasse 205

6.2.1.2.
Maximisation de l'entropie. . . . . . . . 207

6.2.1.3.
La classification par nuées dynamiques . 208

6.2.)
A. MéthodedeKahler. ............. 209

6.2.1.5.
Méthode de conservation des moments statistiques 211

6.2.1.6.Méthodemétrique
............ 212

6.2.2.
Perspectives vers des outils plus complexes 214

6.3.
Interprétation des images binaires . . . . . . . . . 216

6.3.1.Mesures.
..................... 216

6.3.1.1.
Premier exemple: aire d'une particule.. . . . . . 216

6.3.1.2.
Deuxième exemple: périmètre d'une particule. 217

6.3.2.Paramètresdefonne
.................... 220

6.3.3.
Morphologie mathématique binaire. . . . . . . . . . . 221

6.3.3.1.
Détection des zones rentrantes et sortantes d'un objet A 224

6.3.3.2.
Lien avec la FAO (fabrication assistée par ordinateur). . 225

6.3.3.3.
Morphologie mathématique et vectorisation. . . . . . . . 225

6.3.3.4.
Reconstruction par marqueur ou dilatation conditionnelle 226

6.3.3.5.
Evaluation de distances. . 226

6.3A.
Correctiondetramecarrée ...................... 227

Table des matières 15
6.4.
Morphologie mathématique à niveaux de gris ' 231

6.5.
Un exemple de modèle non linéaire: le modèle LIP

(Logarithmique Image Processing) ...................... .. 232

6.5.1.Cadrephysiqueinitial
........................ .. 232

6.6.Conclusion
.................................. .. 234

6.7.Bibliographie.
................................ .. 235

Chapitre 7. Les optiques de prise de vue -définition, réalisation,
applications. ............................... 237

Gérard CORBASSON, Jacques DEBIZE et Thierry LEPINE

7.1.Lesobjectifspourla
photographie.................... .. 237

7.1.1.Lesobjectifsàfocale
fixe. ..................... .. 239

7.1.1.1.Lesobjectifsélémentaires.
.................. .. 239

7.1.1.2.
Les types fondamentaux d'objectifs. . . . . . . . . . . . . .. 240

7.1.2.Lesobjectifs
àfocalevariable ................... .. 244

7.2.
Les objectifs pour le cinéma et la télévision. . . . . . . . . . . . . . . .. 246

7.2.1.Lecinéma
............................... .. 246

7.2.2.Latélévision.
.............................. 248

7.2.3.Laréalisation
............................. .. 252

7.3.L'optiqueen
astronomie. ......................... .. 253

7.4.Bibliographie.
................................ .. 256

Chapitre 8. L'optique pour la prise de vue en bas niveau de lumière. . .. 259

Joël ROLLIN

8.1.Introduction.
................................. .. 259

8.1.1.L'imagerie
active. .......................... .. 260

8.1.2.
L'imagerie passive bas niveau de lumière . . . . . . . . . . . . .. 260

8.1.3.Lathermographie
infrarouge.................... .. 262

8.2.
Les dispositifs à intensification de lumière . . . . . . . . . . . . . . . .. 267

8.2.1.
Les différentes technologies capteurs: les tubes

àintensificationde lumière......................... .. 267

8.2.2.
Les différents capteurs: les solutions vidéo-compatibles . . . .. 268

8.2.2.1.
CCD versus CMOS ...................... .. 268

8.2.2.2.Lesdifférentscapteurs.
.................... .. 269

8.2.3.L'optiquepourlessystèmesBNL
................. .. 270

8.2.3.1.L'architecture
générale.................... .. 270

8.2.3.2.
Le choix des champs de vue pour les applications
portables.................................. .. 271

8.2.3.3.L'objectif............................ .. 273

8.2.3.4.
Les oculaires , 274

8.2.3.S.
Les accessoires , 278

8.3.Uncas
àpart:labandeSWIR. ...................... .. 279

8.3.1.IntérêtdelabandeSWIR
...................... .. 279

8.3.2.Lesdétecteurs
SWIR. ........................ .. 280

8.3.3.Lesoptiquespour
labandeSWIR ................. .. 280

8.4.
Les bandes 3-S !lm et 8-12 !lm .. .. .... .... ... ... .... .. 281

8.4.1.
Les différents types de détecteurs et les contraintes
deconceptionafférentessurl'optique. .................. .. 281

8.4.2.Lesmatériauxoptiquesenbande
IR. ............... .. 28S

8.4.3.
Des composants optiques un peu spéciaux. . . . . . . . . . . . .. 288

8.S. Lefutur. ................................... .. 290

Chapitre 9. Du microscope classique au microscope à effet tunnel. . . . .. 291

Michel SPAJER

9.1.Introduction.
................................. .. 291

9.2.
Vers la limite de résolution. Eléments sur la formation des images. ' 292

9.2.1.Fonctionde
transfert. ........................ .. 292

9.2.2.
Fonction de transfert en éclairage cohérent. . . . . . . . . 29S
9.2.3.Aberrations.
........................... 296

9.2.4.
Fonction de transfert en éclairage partiellement cohérent 297

9.2.S.
Fonction de transfert en éclairage incohérent. . . . . . . . 299

9.2.6.
Eclairage structuré, pupille synthétique. . . . . . . . . . . . . . .. 301

9.3.Lemicroscopeconfocal
.......................... .. 303

9.3.1.Microscopeconfocalcohérent
................... .. 303

9.3.2.
Microscope confocal incohérent (fluorescence) . . . . . . . . . .. 30S
9.3.3.Ouverturesynthétique
4Pi. ..................... .. 306

9.3.4.
Confocal à déplétion stimulée (STED) . . . . . . . . . . . . . . .. 307

9.4.
Optique adaptative ' 308

9.S. Lumièrepolarisée.............................. .. 309

9.6.Microscopiesde
phase........................... .. 310

9.6.1.
Mesures interférométriques absolues à décalage de phase. . . .. 311

9.6.2.
Mesures à partir d'un seul interférogramme . . . . . . . . . . . .. 313

9.6.3.Microscopieholographique
3D................... .. 314

9.7.
Microscopies en lumière confinée. Ondes évanescentes . . . . . . . .. 3 IS
9.8.
Microscopie en champ proche à sonde locale. . . . . . . . . . . . . . .. 316

9.9.Bibliographie.
................................ .. 318

9.10.Glossairedestermesemployés
..................... .. 319