Choix cornélien ?

Coignet
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agent technique
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fredtravers a écrit :
Ah bon ? Vous êtes certain ?
J avais l impression que tout le bloc se déplaçait et pas seulement certaines lentilles ?

Bien sûr. La distance focale est la distance entre le plan de projection et le point de croisement des rayons. Celui-ci s'éloigne du plan de projection pour une mise au point de près, en conséquence la distance focale augmente, et l'angle vu réduit.
La distance donnée par les constructeurs correspond à une mise au point à l'infini.
Jean D.
    Réduction de champ
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Bonjour ! Permettez cette correction, car des erreurs entraînant une confusion ont été écrites dans trois des messages précédents :
  • la distance focale d’un objectif est un paramètre fixe (sauf évidemment dans le cas d’un objectif "à focale variable", dit zoom) ;
  • elle n’est donc pas modifiée en fonction de la mise au point, à laquelle on procède effectivement par déplacement du bloc optique (selon son axe) ;
  • la distance focale n’est pas (citations) « plus courte à l'infini qu'en vue rapprochée », mais demeure constante par construction (« la variation de focale entre l'infini et la distance minimum (0,8m) est flagrante » : absolument pas ! :non: ) ;
  • (citation) « la distance focale est la distance entre le plan de projection et le point de croisement des rayons », certes mais seulement lorsque les rayons lumineux proviennent de l’infini ;
  • l’indication gravée sur l’objectif ne correspond pas à (citation) « la longueur focale à l'infini » mais tout simplement à la distance focale sensu stricto, qui est fixe comme rappelé au premier point.
Ce n’est pas la distance focale qui varie en fonction de la mise au point, mais l’angle de champ qui se modifie légèrement ; alfort65 et aulmandin l'ont rappelé (ce dernier a opportunément amendé sa deuxième phrase ! :wink: ). J’espère que schéma ci-dessous permettra de comprendre facilement ce phénomène :

.......
  • l’objectif est conventionnellement ramené à une lentille mince convergente unique L (symbolisée par une double flèche verticale perpendiculaire à l’axe optique), de centre optique O et de distance focale f (ici arbitrairement choisie de 50 millimètres comme l'indique l'échelle, devinez pourquoi) ;
  • par rapport à cette lentille, l’appareil photographique (assimilé à une simple chambre noire) est situé à droite et l’objet photographié à gauche ;
  • cet objet est représenté en deux positions extrêmes, l’infini (symbole ∞) et la distance minimale de la mise au point (par exemple 70 centimètres, distance non respectée ici à l'échelle pour la commodité du dessin) ;
  • dans chacune de ces positions, l’objet est situé dans un "plan focal-objet" (terme d’optique) qui est perpendiculaire à l’axe optique ;
  • la lumière traverse l’objectif, et l’image de l’objet est projetée inversée sur un écran (en photographie cet écran est une portion rectangulaire de film appliquée contre la "fenêtre du film" et confondue avec elle, ou bien c’est le capteur dans le cas de la photographie numérique) ;
  • l’axe optique est perpendiculaire à la fenêtre du film, en son centre (point A) qui est nommé "foyer principal image" (terme d’optique) ;
  • l’image de l’objet est située dans un "plan focal-image" (terme d’optique) qui est également perpendiculaire à l’axe optique.
Raisonnons en format 24x36 millimètres et observons dans le plan vertical :
  • soient p et p’ respectivement la distance entre le plan focal-objet et le centre optique (point O) et entre le plan focal-image et ce même centre optique, la distance focale étant f, la formule de conjugaison de Descartes (ou "relation de Descartes") permet d’écrire
    1/p + 1/p’ = 1/f
    et cette formule permet de tracer les positions respectives des plans focaux (tout rayon passant par le centre optique n’étant pas dévié) ;
  • la hauteur (segment BB’) de la "fenêtre du film" mesure 24 millimètres, cette hauteur est évidemment constante mais il est important de s'en souvenir ;
  • soit α (lettre "alpha") l’angle entre l’axe optique et le rayon extrême atteignant le bord supérieur de la fenêtre du film ou du capteur (rayon passant par OB) ;
  • les triangles BB'O et CC'O sont isocèles et opposés par le sommet ;
  • à la distance minimale de la mise au point, le champ est couvert verticalement selon l’angle 2α et sa hauteur correspond à l’objet CC’ (points rouges) ;
  • lorsque la mise au point est amenée sur l’infini, p’ = f et le segment BB’ se rapproche de l’objectif jusqu'à se situer dans son plan focal, le champ est couvert verticalement selon un angle ß (lettre "bêta") supérieur à l’angle 2α (ß en format 24x36 est égal à 45° dans le plan vertical) et sa hauteur correspond à l’objet CC’ (points noirs rejetés à l’infini).
Ainsi, l’optique géométrique permet d’expliquer simplement (j’espère toutefois :oops: ) cet effet de réduction de champ, sans rapport avec une supposée "variation de focale".

Jean D.
LCT
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Oui étant précisé que la focale étant constante par définition, le changement de mise au point fait avancer ou reculer l'optique et non le plan image, toute variation de p entraînant une variation inverse de p' nécessairement. OK ?
fredtravers
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Vieux briscard
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Allos La Foux
Ahhhhhhh
Merci Jean D. ....
Il me semblait bien que la focale dépendait uniquement de l'optique et non des rayons.... sauf que les indices varient avec la longueur d'onde, donc la longueur focale dépends de la couleur du faisceau lumineux pour des lentilles d'optiques.
:)
Ronchnam
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Crozon Finistère
:roll: :applaudir: :applaudir: :applaudir:

Merci, merci et bravo à tous !!
Quelle érudition ! je n'avais plus été confronté à de telles démonstrations depuis la disparition de mon vieil ami Jacques "Chenz" Chenard :cry:

Bon dimanche,

Yvan
alain.besancon
    Aspirine
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Vieux briscard
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Un TRES grand merci à Jean car je commençais à perdre mon latin (d'autant que je n'en ai jamais fait :D ) .... bon, ça va certes m'obliger à prendre une Aspirine :D mais c'est bon pour déboucher les tuyaux de mon carafond :lol:
Un petit détail additionnel, mais connu de tous: Leica annonce clairement sur ses objectifs la focale REELLE de l'objectif sur ceux > 50mm (j'ai ainsi un 90,5 mm 'Cron AA) Variante fixe, la seule mais au sein d'une famille étiquetée "90"

Alain
M un jour, M toujours mais aussi CL et Pixii
fredtravers
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Vieux briscard
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Allos La Foux
C'est bien le < plan focal > qui change avec la distance / lentille, mais pas la < longueur focale > :)
Coignet
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En effet, et "pan sur le bec" pour les abus de langage que j'ai faits.

La distance focale d'une optique se définit seulement sur l'infini, et par définition ne peut pas changer. L'angle de champ change lorsque la distance entre le centre optique et le plan de projection change.
Abdoulaye L.
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Des cours comme ça, même le dimanche matin, moi je prends !
Jean D.
    Un "petit monde inversé"
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Bonjour et merci ! Alors, quelques commentaires supplémentaires pour démarrer la semaine… :wink:

LCT a écrit :
Oui étant précisé que la focale étant constante par définition, le changement de mise au point fait avancer ou reculer l'optique et non le plan image, (…)
Ces déplacements sont relatifs, mais la compréhension du raisonnement s’avère plus aisée si, en effet, on considère que l’objectif se déplace en fonction de la mise au point et que le plan focal-image demeure fixe ; c’est d’ailleurs ce qui se passe si l’appareil photographique est arrimé sur un trépied ! :content:
:idea: En fait, supprimons l’écran (c’est-à-dire le film ou le capteur) : l’appareil photographique se réduit à un banc optique et c’est un véritable "petit monde inversé" immatériel qui se forme en aval de l’objectif, représentant en volume la scène qui se trouve en amont, sous la forme d’une infinité d’images aériennes réelles, inversées et parallèles entre-elles. Intercalons ensuite l’écran (film ou capteur) dans ce volume et déplaçons-le (perpendiculairement à l’axe optique), il captera successivement toutes ces images (dans ce cas c’est le plan focal-image qui se déplace). Cette expérience décrite ici peut demeurer imaginaire mais permet néanmoins de mieux comprendre mentalement le phénomène de la formation de l’image photographique, qui est constituée par une section de ce "petit monde inversé" ; elle permet aussi de bien comprendre les notions de passage du flou au net, de cercle de confusion et de "piqué" (chaque élément d’un objet "net" représentant sur l’écran le sommet ponctuel d’un cône de lumière) ; enfin, cette expérience peut aussi être réalisée sur banc optique, l’écran étant constitué par un verre finement dépoli.

Ensuite, il a écrit :
(…) toute variation de p entraînant une variation inverse de p' nécessairement. OK ?

:content-anim: Exactement !
  • En photographie courante, p est très largement supérieur à p’ ;
  • la différence entre p et p' s’atténue en macrophotographie ;
  • au rapport x1 (par exemple pour la reproduction de diapositives) p = p’ = 2f ;
  • enfin cette différence s’inverse lorsque le grandissement devient supérieur à 1.
La relation de Descartes permet de constater facilement cela sur papier à l’aide d’une règle et d’une équerre.

Fred a écrit :
(…) sauf que les indices varient avec la longueur d'onde, donc la longueur focale dépend de la couleur du faisceau lumineux (…)
Effectivement ! La distance focale d’une lentille dépend de plusieurs paramètres, il s’agit principalement de ses rayons de courbure et de l’indice de réfraction de son milieu (généralement du verre). Le schéma ci-dessus demeure théorique, pour une radiation monochromatique, mais on peut bien sûr l’extrapoler pour couvrir tout le spectre visible. L’indice de réfraction varie en fonction de la longueur d’onde de la lumière ; un objectif apochromatique permet de corriger la dispersion des couleurs (voir notamment ce schéma).
Il est intéressant d’observer le repère marqué "R" gravé sur la monture de nombreux anciens objectifs, à droite du repère de mise au point : il correspond à un repère de mise au point annexe, en cas de photographie en infra-rouge (le plan focal-image doit être très légèrement reculé car l’image infra-rouge se forme un peu en arrière). Voir par exemple chez l’Elmar f:3,5/5 cm (on distingue ce repère "R").

Ensuite, il a écrit :
C'est bien le < plan focal > qui change avec la distance / lentille, mais pas la < longueur focale > :)
En effet, et mieux vaut écrire plus précisément : le plan focal-image.

Alain a écrit :
(…) Leica annonce clairement sur ses objectifs la focale REELLE de l'objectif sur ceux > 50mm (…)
En effet, la distance focale gravée autour de la lentille frontale de l’objectif est conventionnelle, généralement très légèrement différente de la distance focale réelle, qui varie faiblement en raison des tolérances de fabrication (lire à partir de ce message de Parmodyne).

Coignet a écrit :
(…) La distance focale d'une optique se définit seulement sur l'infini, et par définition ne peut pas changer. (…)

:non: Non : la distance focale ne se définit pas en fonction de la distance. Tu veux probablement dire que la distance focale se mesure facilement lorsque la mise au point est effectuée à l’infini : c’est la distance entre le centre optique et le point focal (dit foyer image). Exemple d’application pratique : lorsqu’on enflamme un papier en y concentrant les rayons du soleil à l’aide d’une loupe (qui est une lentille convergente), on forme l’image du soleil (objet situé à l’infini) sur le papier ; la distance entre la loupe et le papier est égale à la distance focale ; l’image du soleil est d’autant plus "au foyer"… que ça brûle ! :wink:
:content: Oui : la distance focale demeure constante par construction.

Ensuite, il a écrit :
(…) L'angle de champ change lorsque la distance entre le centre optique et le plan de projection change.

:content-anim: Exactement ! L'angle de champ est maximal lorsque la mise au point est faite à l’infini, et décroît légèrement progressivement lorsque la mise au point se rapproche. Certains viseurs, comme le VIOOH/12000, comportent un repère tenant compte de la réduction de champ à courte distance ; un système compensant automatiquement cette réduction fut imaginé pour un prototype du Leica M2.

Jean D.
jml
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Effectivement abus de langage et erreur que d'employer le terme variation de focale... mais je plaide coupable et ne suis manifestement pas le seul puisque même Westlicht dans la présentation du fameux prototype du M2 auquel Jean D. fait référence, écrivait "but also correction of difference of focal length determined by focus"... :wink:
fredtravers
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Allos La Foux
... par contre, notre cristallin, celui qui nous permet d'être sur ce forum avec un Leica dans les mains, est à focale variable, son élasticité et les ch'tits muscles le déforment, cela permet une mise au point particulièrement précise ...

... et la profondeur de champ se corrige toute seule en fonction de nos besoins, l'iris se fermant plus ou moins selon l'intensité lumineuse ...

combien d'asa la rétine ??? :)
LCT
    Re: Un "petit monde inversé"
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Jean D. a écrit :
LCT a écrit :
Oui étant précisé que la focale étant constante par définition, le changement de mise au point fait avancer ou reculer l'optique et non le plan image, (…)
Ces déplacements sont relatifs, mais la compréhension du raisonnement s’avère plus aisée si, en effet, on considère que l’objectif se déplace en fonction de la mise au point et que le plan focal-image demeure fixe ; c’est d’ailleurs ce qui se passe si l’appareil photographique est arrimé sur un trépied...

Pour le plaisir de la discussion, c'est la même chose à main levée. Quand nous faisons la mise au point, l'optique (et non l'objectif) se déplace et le plan image reste fixe par rapport à l'appareil. Sans quoi l'image serait floue sur le film ou le capteur.
Jean D.
    Réalité immatérielle du "petit monde inversé"
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Bonjour ! Certes, c'est la même chose à main levée ; j'avais choisi l'exemple de l'appareil fixé sur un trépied parce que l'opérateur est alors davantage "indépendant" et que ça me semblait plus clair.
:) Pour le plaisir de la discussion, LCT a écrit :
(...) Quand nous faisons la mise au point, l'optique (et non l'objectif) se déplace (...)
Je ne comprends pas ce que tu entends par là... Dans ce raisonnement théorique, je n'établis pas de distinction entre "optique" et "objectif" mais je considère un ensemble pouvant être ramené à une lentille mince convergente unique, se déplaçant le long de son axe lors de la mise au point.

Ensuite, il a écrit :
(...) et le plan image reste fixe par rapport à l'appareil. Sans quoi l'image serait floue sur le film ou le capteur.
Tu veux dire : le plan-focal image. Il existe une infinité de plans-focaux image, dont la juxtaposition constitue le "petit monde inversé" évoqué dans mon message précédent. Tu as raison, mais j'exprime ton affirmation en d'autres termes : c'est en faisant la mise au point que l'on fait coïncider le plan-focal image qui nous intéresse (c'est-à-dire celui dans lequel se forme l'image supposée plane du sujet) avec le plan du film (ou du capteur) afin que la photo soit nette ; les autres plans-focaux image (dont le nombre est infini), situés en deçà et au delà de ce plan choisi, participent à la construction du flou de la photo. Se représenter cela mentalement (ou par le dessin), en admettant la réalité immatérielle* du "petit monde inversé" existant dans le secret de la chambre noire, permet de bien comprendre les notions de profondeur de champ et de cercle de confusion (qui sont définies conventionnellement en fonction d'un "degré de flou" devenant perceptible).
* car le "petit monde inversé" est composé de la juxtaposition de ce qu'on nomme en optique des "images aériennes" (en quantité infinie, parallèles).

Jean D.
Phil d'Yvoir
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YVOIR (Belgique)
Absolument excellentes, les explications de Jean D. Bravo et merci !
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