Pourquoi les prismes sont-ils utilisés dans les jumelles ?

Les prismes sont des objets transparents faits de verre ou d'un autre matériau transparent, dont les faces planes et les angles sont correctement façonnés pour réfléchir la lumière. La réflexion interne peut modifier la direction de la lumière, c'est pourquoi les prismes sont utilisés dans les jumelles.

Les jumelles offrent aux utilisateurs une vision tridimensionnelle, contrairement à un télescope (monoculaire), car chaque oculaire présente une image légèrement distincte à l'œil de chaque spectateur, et la parallaxe donne au cortex visuel la capacité de générer un sentiment de profondeur.

Selon leur utilisation, les prismes peuvent prendre différentes formes. Le prisme de Porro, par exemple, est utilisé dans divers dispositifs de vision optique, notamment les périscopes, les jumelles et les monoculaires. Il est composé de deux prismes qui sont positionnés de manière à inverser une image.

Prismes vs miroirs

Voici différentes raisons pour lesquelles les prismes sont utilisés dans les dispositifs de vision optique à la place des miroirs :

• La réflexion interne totale (TIR) est plus élevée dans les prismes que dans les miroirs. Il offre donc des avantages optiques plus importants. Les miroirs provoquent souvent une distorsion de la réflexion, ce qui diminue la qualité de l'image.
• Les prismes présentent une réflexion interne totale, ce qui permet de conserver l'intensité de la lumière incidente. En revanche, les miroirs absorbent toujours une partie de la lumière, ce qui réduit l'intensité de la lumière incidente.
• Pour une meilleure réflexion, les prismes sont utilisés dans les jumelles à la place des miroirs. Les jumelles utilisent généralement des prismes à angle droit. Les prismes peuvent améliorer l'efficacité de la réflexion dans les jumelles jusqu'à 95 %.
• La réflexion interne totale, que les prismes utilisent, présente des avantages par rapport aux pertes que l'on peut attendre des miroirs. Environ 95 % seulement de ce qui est réfléchi par les prismes aux angles TIR appropriés est réfléchi par les miroirs. La déformation par réfraction qui peut se produire lors de l'utilisation d'un miroir à face de verre et à revêtement réfléchissant est également évitée par les prismes.

Raisons pour lesquelles les prismes sont utilisés dans les jumelles 

Sans prisme, les jumelles produisent des images inversées. Les images binoculaires sont construites à l'aide de prismes afin de les rendre acceptables pour la vision humaine. Les prismes raccourcissent également le trajet optique de la lumière, ce qui réduit la taille des jumelles.

Les jumelles sont des outils grossissants qui font paraître un objet plus grand qu'il ne l'est. Un prisme est un dispositif optique clair et bien poli qui courbe la lumière lorsqu'elle passe à travers ses surfaces. Les prismes sont principalement utilisés dans les jumelles pour deux raisons.

• L'objectif produit une image inversée latéralement et à l'envers. Le prisme permet de redresser l'image et de l'orienter correctement afin qu'elle puisse être observée par l'œil humain.
• L'utilisation de prismes permet de réduire la longueur d'une jumelle, ce qui présente un autre avantage. La trajectoire de la lumière est raccourcie et courbée par le prisme, ce qui réduit la taille de la jumelle.

Les types de prismes utilisés dans les jumelles

Les jumelles utilisent le prisme de Porro et le prisme de toit, deux prismes différents.

Prisme de Porro :

Le prisme de Porro est constitué de quatre surfaces réfléchissantes triangulaires à 45 degrés. Deux prismes de Porro sont utilisés dans des jumelles en angle. Lorsque la lumière traverse une large surface rectangulaire, les faces triangulaires du prisme subissent deux fois une réflexion interne complète.

La lumière sort de la surface rectangulaire dans la direction opposée à celle où elle est entrée. Lorsqu'elles sont posées sur leur objectif, les jumelles à prisme de Porro ont la forme d'un M, car l'objectif et l'oculaire sont coudés à angle droit.

Avantages du prisme de Porro :

• Images plus lumineuses grâce à une meilleure transmission de la lumière
• Mise au point rapide
• Mise au point rapprochée
• Un champ de vision plus large.

Prisme en toit :

Les deux faces d'un prisme réfléchissant appelé prisme de toit se rencontrent à un angle de 90 degrés. Le nom « prisme de toit » fait référence à la similitude de la jonction avec le toit d'une maison. La lumière qui pénètre dans le prisme de toit est divisée en deux parties. Une partie est inversée et l'autre se reflète à travers les deux surfaces.

Les jumelles à prisme de toit ont une forme de H lorsqu'elles sont debout, car elles sont normalement droites avec l'objectif aligné sur l'oculaire. Le prisme de Porro est préféré au prisme en toit car il offre plus de contraste.

Avantages du prisme de toit :

• Manipulation simple
• Mise au point rapprochée sur les modèles plus modernes
• Longévité accrue grâce à la réduction du nombre de pièces mobiles externes
• Meilleur rapport poids/puissance.

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