Qu'est-ce que la luminosité relative ?

La luminosité relative (ou brillance relative, parfois appelée relative brightness en anglais) est un indicateur permettant d’évaluer dans quelle mesure une paire de jumelles restitue une image lumineuse, particulièrement dans les conditions de faible éclairage. Elle se base sur la dimension de la pupille de sortie, qui est le diamètre du cercle lumineux que l’on observe en s’éloignant de l’oculaire, et qui représente la portion de lumière transitant jusqu’à l’œil. Plus cette pupille est large, plus le potentiel de luminosité est élevé en théorie du moins.

Calcul de la luminosité relative

Pupille de sortie : formule

La luminosité relative est souvent (mais pas toujours rigoureusement) reliée au carré de la pupille de sortie ((diamètre pupille de sortie)²). Par exemple, si la pupille de sortie est de 5 mm, la luminosité relative est de 25. Cette formule simple permet de comparer deux jumelles : plus la pupille de sortie est grande, plus la valeur de luminosité relative monte.

Cependant, ce calcul est théorique. Il se base sur la collecte de lumière par l’objectif et le grossissement, mais ne tient pas compte des pertes dues aux verres, aux revêtements, aux prismes, aux réflexions internes, etc.

Formule reliée à l’objectif et au grossissement

Une autre façon de considérer la luminosité relative est via le calcul de la pupille de sortie (“exit pupil”). On la obtient généralement en divisant le diamètre de l’objectif (objectif principal) par le grossissement. Par exemple :

Ensuite, la luminosité relative (théorique) s’obtiendrait comme le carré de ces valeurs, si on veut maintenir ce modèle.

Pourquoi la luminosité relative est-elle importante ?

Observation à l’aube, au crépuscule et en forêt

Quand la lumière naturelle diminue , le lever du jour, le coucher du soleil ou sous un couvert forestier, l’œil humain doit s’adapter. La pupille de l’œil se dilate pour laisser entrer plus de lumière. Si la saute entre la lumière disponible et celle que l’instrument vous fournit est trop grande, certains détails ne seront plus visibles. Une bonne luminosité relative aide à conserver une image claire, avec du contraste, même quand la luminosité ambiante baisse fortement.

Détection des détails, contraste et fatigue visuelle

La luminosité relative élevée ne garantit pas seulement une image plus lumineuse : elle favorise un meilleur rendu des couleurs, une meilleure visibilité des textures et des contours, et réduit la fatigue oculaire lors d’observations prolongées. Pour les ornithologues ou naturalistes, cela signifie distinguer les plumes, les motifs, ou les ombres qui seraient sinon effacés. Pour les astronomes amateurs, cela peut signifier voir des astres peu lumineux ou les limites des nébuleuses.

Applications spécifiques

• Astronomie amateur : observer des étoiles, nébuleuses, galaxies, la faible lumière est la norme.

• Ornithologie : tôt le matin ou tard le soir, les oiseaux sont souvent actifs quand la lumière est faible.

• Chasse et affût : mêmes contraintes, visibilité réduite.

• Surveillance, observation nature : pour voir des animaux ou objets dissimulés par l’ombre ou par le manque de lumière.

Limites de la luminosité relative

Pertes de lumière dans les optiques

Même si tu as une excellente pupille de sortie, une partie de la lumière collectée est perdue. Ces pertes proviennent des surfaces de verre non traitées, des prismes, des éléments internes, des reflets, etc. Le traitement optique (revêtement anti-réflexion, revêtements multicouches, prismes à haute réflectivité) joue un rôle crucial dans la transmission lumineuse réelle.

Limite imposée par l’œil humain

Ton œil ne peut pas toujours tirer parti d’une pupille de sortie très grande. En pleine lumière, la pupille humaine se contracte (≈ 2-3 mm) : un instrument dont la pupille de sortie est plus large ne donnera pas d’image significativement plus lumineuse. De même, avec l’âge, la capacité de dilatation diminue. Ainsi, un instrument très lumineux ne sera pas nécessairement perceptiblement meilleur pour un observateur dont la pupille ne s’ouvre pas beaucoup.

Compromis grossissement / champ de vision

Un grossissement élevé réduit la pupille de sortie pour un objectif donné, donc peut rendre l’image plus sombre (si toutes les autres choses restent égales). Par ailleurs, grossir beaucoup peut aussi rendre le champ de vision plus étroit, l’image plus sensible aux tremblements de la main, plus difficile à stabiliser. Un bon équilibre doit être trouvé selon l’usage.

Mesures et indicateurs associés

Transmission lumineuse globale

Ce chiffre, exprimé en pourcentage, indique la quantité de lumière recueillie par les objectifs qui parvient réellement à l’œil après passage par tous les verres, prismes, revêtements, etc. Deux jumelles peuvent avoir la même pupille de sortie mais des transmissions très différentes selon la qualité optique.

Indice crépusculaire (Twilight Factor)

Un autre indicateur qu’on rencontre parfois est le facteur crépusculaire, calculé souvent comme la racine carrée du produit entre le grossissement et le diamètre de l’objectif (grossissement × diamètre)^(1/2). Il donne une estimation de la capacité de l’instrument à être utile dans des conditions de faible luminosité, mais lui aussi a ses limites.

Comment choisir des jumelles avec une bonne luminosité relative

Voici quelques conseils pratiques pour un choix éclairé :

1. Regarder la pupille de sortie : vise au moins 4-5 mm pour des usages à l’aube / au crépuscule. Si tu vas souvent vraiment dans le noir (astronomie), 6-7 mm peut être utile, mais il faut que ton œil soit capable de s’ouvrir autant.

2. Vérifier le diamètre de l’objectif : un objectif plus grand collecte plus de lumière, mais cela alourdit et rend l’instrument plus encombrant.

3. Évaluer le grossissement : un bon compromis doit être trouvé entre grossissement et luminosité. Un très fort grossissement avec un objectif petit rendra l’image sombre, même avec une bonne luminosité relative théorique.

4. Choisir des optiques de qualité : revêtements multicouches, prismes performants (BaK-4 ou équivalent), traitements anti-réflexion, traitements de phase, etc. Ces éléments peuvent grandement améliorer la performance lumineuse réelle.

5. Considérer le poids, la taille et le confort d’utilisation : un instrument lourd ou grand sera moins utilisé à la tombée du jour s’il est pénible à tenir, à transporter ou à stabiliser.

Exemples concrets & comparatif

Ces exemples montrent que la performance lumineuse dépend autant de la pupille de sortie que des traitements optiques. Une jumelle avec pupille de sortie modérée mais traitement excellent peut donner de bien belles performances.