Auteur: Emmanuel Bigler
Date: 01-09-2008 18:58
J'ai ouï dire qu'Olympus sur sa gamme d'optiques pour ses reflex en monture 4/3 utilisait également des formules optiques télécentriques, dont je ne saisissais pas du tout la signification.
Je commence par la réponse la plus courte : oui, parfaitement, chez Olympus, les ingénieurs savent ce qu'ils font, et ils le font bien. Hélas, ce sont les commerciaux qui prétendent parler à leur place aux utilisateurs. Il y a donc eu à ce sujet une communication, à mes yeux, calamiteuse en Amérique du Nord avec des diagrammes de tracés de rayons les plus loufoques qui soient.
En réalité, dans la perspective d'être obligés d'utiliser des capteurs à micro-lentilles qui n'aiment pas les rayons inclinés, les ingénieurs ont ressorti de leurs cartons ce qu'ils avaient appris des optiques télécentriques et ils ont prévu que des optiques rétrofocus à grand rapport pupillaire puissent un jour être montées. De ces optiques émergent des rayons les moins inclinés possibles, même en grand angulaire, en principe (du moins lorsque le diaphragme est assez fermé !), mais la lentille de sortie de l'objectif doit alors couvrir le format, d'où le diamètre surdimensionné de la baïonnette pour un tout petit capteur 4 fois plus petit en surface et 2 fois plus petit en diamètre qu'un 24x36 des familles.
Et que dire de la définition et surtout de la profondeur de champ qui semblerai nettement plus importante qu'une optique traditionnelle à champ couvert et rapport de grandissement èquivalents ?
Pour la définition, disons je ne vois pas bien ce qu'il pourrait y avoir de supérieur dans une optique télécentrique, la définition est limitée ultimement par l'angle sous lequel on voit la pupille de sortie depuis un point de l'image. Si on prend le modèle de la lentille mince avec diaphragme au centre ou diaphragme au foyer objet pour la rendre télécentrique, l'angle sous lequel on voit la pupille de sortie est le même dans les deux cas. Donc c'est le même effet de diffraction. C'est un peu plus difficile à voir dans une optique épaisse, mais je pense qu'on retombe sur ses pieds avec la période de coupure égale à N.lambda N étant le nombre d'ouverture (à mettre sur la liste de choses à préciser un jour ;-)
Concernant la profondeur de champ, euh.. là encore, on est déformé par des années de pratique de la profondeur de champ avec des optiques quasi symétriques. Si les optiques voient leur grandissement pupillaire (appelons-le g_p comme Galerie-Photo) s'envoler vers des sphères vraiment hautes (par exemple un g_p de 2x à 3x çà reste du petit boulot de rétrofocus ordinaire ;-)), il faut reprendre le pb de la profondeur de champ en tenant compte de ce que les pupilles ne sont plus placées là où l'on croit.
Mais à mon avis, pas de miracle, une image floue restera floue, si on raisonne en profondeur de foyer, il n'y a rien qui change, vraiment rien.
Si on reprend le modèle de la lentille diaphragmée soit en son centre (classique) soit diaphragmée près du foyer objet (télécentrique) on voit que l'ouverture du cône de rayons autour du point de focalisation est le même dans les deux cas, pour un objet éloigné. En revanche dans le télécentrique, comme la pupille de sortie est renvoyée loin devant, déplacer l'optique ne change rien. Donc dans un télécentrique la profondeur de foyer est insensible au réglage de distance. Alors que dans un classique la profondeur de foyer dépend du nombre d'ouverture effectif N_eff = N(1+G) qui bouge avec le rapport de grandissement G et donc le tirage at la distance à l'objet.
Mais il ne me semble pas que la tolérance de placement du film nécessaire à atteindre une performance donnée change fondamentalement à diaphgramge donné entre un classique et un télécentrique.
Pour traduire çà en profondeur de champ c'est un peu plus compliqué donc à tout hasard j'affiche ici les formules générales ; pour une fois on va utiliser les notations des formules de Newton pour simplifier l'écriture, les distances à l'objet sont donc mesurées par rapport au foyer objet, je les note "s" (au lieu de sigma dans les cours français classiques)
s1 = distance proche de netteté acceptable mesurée par rapport au foyer objet F ; s1 = p1-f
s2 = distance proche de netteté acceptable mesurée par rapport au foyer objet F ; s2 = p2-f
s = distance de mise au point nominale
H l'hyperfocale définie comme d'habitude H = f^2/(N.c)
f = focale, N = nombre d'ouverture classique à l'infini, c = cercle de confusion acceptable
g_p est le grandissement pupillaire, c'est une caractéristique de l'objectif, il est fixe si l'optique n'est pas un zoom. Pour une lentille mince diaphgramée en son centre ou pour une optique quasi symétrique, g_p=1. Pour un télécentrique vrai, g_p est infini (pupille de sortie à l'infini) ou vaut zéro (pupille d'entrée à l'infini). Pour la lentille diaphragmée au foyer objet le g_p est infini donc 1/g_p est nul. (au passage vu comme çà je ne vois pas encore bien comment une optique peut être doublement télécentrique avec les deux pupilles à l'infini, mais bon, infini sur infini pour un rapport de diamètres de pupilles çà peut donner ce qu'on veut...)
on a, tous calculs faits (je passe les détails..) :
s1/s = (H-f/g_p)/(H+s)
s2/s = (-H-f/g_p)/(-H+s) = (H+f/g_p)/(H-s)
Pour un télécentrique avec g_p infini, les formules deviennent,
s1/s = (H)/(H+s)
s2/s = (-H)/(-H+s) = (H)/(H-s)
ce qui peut se simplifier :
1/s1 = 1/s + 1/H
1/s2 = 1/s - 1/H
Formules valables à toutes distances s !
C'est dire exactement les formules de profondeur de champ simplifiées de la photo classique à grande distance si on néglige la focale f devant la grande distance s ~= p = s+f !
Donc si les fabricants prétendent qu'un télécentrique a plus de PdC, à grande distance, la réponse est, si mon calcul ets juste : non c'est pareil.
Reste à voir en macro ou bien au rapport 1:1 on a s=f (..j'abrège pour ne pas fatiguer le lecteur)..)
on trouve s2-s1 = 2Nc . H/(H-Nc)
En photo classique, l'hyperfocale H est en général nettement plus grande que Nc (N=22, c=90 microns)donc dans ces conditions on trouve une profondeur de champ totale s2-s1 de 2Nc comme d'hab' en 2f-2f !!
Donc sauf erreur de ma part, je n'ai pas encore trouvé quel gain en PdC un télécentrique peut apporter... (mais je peux me tromper.)
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