SCHEMA DE PRINCIPE DE L'OBJECTIF
Il est constitué de groupes de lentilles en verre, que l'on peut déplacer grâce à des bagues, il contient aussi le diaphragme et (sauf pour les objectifs dits manuels) des moteurs électriques qui
commandent l'ouverture du diaphragme, la mise au point, et parfois aussi la focale et un système anti-vibration.
Pourquoi toute cette sophistication?
Parce que très vite on s'est aperçu que la nature n'est pas simple et qu'il fallait corriger toutes sortes de petits défauts liés parfois aux lois de la nature qui l'empêchent d'avoir une image
parfaite d'elle-même du moins dans le domaine de la lumière.
Comme le montre le schéma ci-dessous, un objectif est simple.
On a constaté que le trajet d'un rayon lumineux (en bleu sur le dessin) n'est pas dévié lorsqu'il passe par le centre O de la lentille, et les rayons parallèles à l'axe optique sont déviés et
passent par le point focal. Si la lentille est convergente une image réelle de l'objet peut apparaître sur un écran, avec une lentille divergente l'image est dite virtuelle parce qu'elle
n'est pas observable sur un écran, mais elle est visible pour l'œil.
Un simple calcul géométrique permet donc de savoir comment construire un objectif.
Lorsque l'objet est à l'infini ou à une distance très grande, son image est juste sur le plan passant par le point focale, la distance Of' est la longueur
focale de l'objetif. Ce point est important, explication ici (aux § 2 et 3).
Premier problème :
En utilisant un prisme de verre on voit que le trajet de la lumière diffère légèrement en fonction de sa couleur, il dévie plus en haute fréquence (violet) qu'en basse fréquence (rouge), une
lumière blanche est donc décomposée par un prisme.
Dans les lentilles, le même phénomène implique que le trajet d'un rayon lumineux n'est pas exactement le même selon sa longueur d'onde (ou fréquence, ou couleur) et donc ils ne coïncident pas
exactement sur le plan focal, pour corriger cela, la 1ière idée fut de coller 2 voire 3 verres d'indice différent comme sur la figure et cela a donné de très bons résultats.
Deuxième problème :
On s'est aperçu que plus les rayons lumineux parallèles à l'axe optique sont éloignés de l'axe, plus ils s'éloignaient du passage par le point focal un peu comme les rayon de couleur différente que l'on a vu précédemment (ce qui est le cas des objectifs de gros diamètre, grande ouverture). Et donc l'image d'un point devient une petite tache sur le capteur ce qui revient à obtenir une image floue. Pour remédier à ça, il a fallu usiner des lentilles ASPHERIQUES, c'est-à-dire que les 2 faces ne sont plus des portions de sphère simple mais une surface plus complexe dont le rayon de courbure change quand on s'éloigne du centre. Ces surfaces extrêmement difficiles à fabriquer coûtent cher.
Troisième problème :
Au final, un objectif (et les zooms en particulier) est constitué d'un grand nombre de lentilles. A chaque passage air/verre, il y a une perte de luminosité (environ 4%) et une réflexion
des rayons lumineux (les 4% qui ne passent pas sont réfléchis).Un zoom contenant 13 groupes de lentilles donc 26 interfaces air/verre perd en gros 65% de luminosité. Pour pallier aux multiples
réflexions internes qui transformeraient l'objectif en un véritable kaléïdoscope et compenser la grande perte de luminosité, on procède à un traitement multicouche du plus grand nombre possible
d'interfaces air/verre.
Tant qu'il s'agit d'un objectif manuel, il pourra être relativement massif, solide et néanmoins les bagues pourront être douces à manipuler. Mais s'il est bourré d'électronique et de moteurs il
devra être le plus léger possible afin d'éviter aux moteurs de subir une trop grande inertie. La fiabilité et la solidité se trouvent ainsi fortement compromises.
Ci-dessus, sont présentés, à gauche le nombre de lentilles d'un simple objectif fixe et standard (50mm planar) mais lumineux (f0,95), à droite le principe du zoom, on voit qu'au final les choses se compliquent.
CONCLUSION :
Dans un réflex, le miroir impose une distance minimum entre la lentille interne et le capteur de 50mm au moins pour un 24x36. Compte tenu du fait qu'il est aussi nécessaire de laisser un peu
d'espace aussi pour l'obturateur focal, le filtre passe-bas et autre grille de Bayer, une optique de focale inférieure à 50 mm (soit l'ensemble des focales courtes) sera difficile à adapter
surtout si on lui demande d'être lumineuse. L'ensemble aura une longeur finale importante et une lentille frontale démesurée.
Le reflex s'adapte mal aux courtes focales, trés utilisées aussi bien en architecture interne et externe que pour le
paysage.
A l'époque de l'argentique, le photographe exigeant avait plusieurs solutions de rechange comme le télémétrique ou le double objectif par exemple, mais ils étaient extrêmement coûteux.
Aujourd'hui les hybrides ont apporté une solution qui permet de réduire considérablement le coût du matériel (la chance que
vous avez les jeunes!).
Nous avons vu que la netteté d'une image est donc un problème compliqué pour le fabricant.Mais il y a d'autres déformations macroscopiques qui sont liées à la structure de l'objectif :
2 images à gauche présentent, les déformations en coussinet et en barillet.
L'image de droite montre le vignettage : c'est quand le capteur n'est pas uniformément éclairé, en général plus sombre sur les bord qu'au centre, un peu comme sur cette image qui devrait être uniformément blanche sans le vignetage.
L'achromatisme est un autre défaut qui apparaît plus particulièrement dans les coins mais peut être présent partout. C'est l'irisation visible sur les bords à fort contraste, présente sur l'image ci-contre. Les logiciels de retouche sont capables de gommer ces défauts, néanmoins les divers détails réels n'apparaîtront jamais, l'image est simplement plus « propre ».
Pour en savoir un peu plus sur les OBJECTIFS