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La distance focale
La
distance focale d'un objectif est, pour une mise au point sur l'infini.
La
distance qui sépare le verre dépoli du point principal arrière de
l'objectif. Il serait trop long d'expliquer ce qu'il faut entendre par
« point principal arrière » et
« point principal avant » de l'objectif.
Qu'il suffise de dire
qu'ils se situent habituellement très près du diaphragme, dans l'axe
optique de la lentille. (Pour les téléobjectifs, le point principal
arrière est situé assez loin devant l'objectif).
Il existe différentes
méthodes pour déterminer, sans calculs optiques et avec une approximation
suffisante, la distance focale d'un objectif. Voici une des méthodes les
plus simples :
Faire une mise au point
nette sur un objet éloigné, p.ex., une maison située à une centaine de
mètres. Mesurer la distance entre un point donné A de la partie fixe de
l'appareil et un autre point donné B de la partie mobile. La longueur
obtenue sera exprimée par a. Faire ensuite la mise au point sur un objet
rapproché (
Exemple : La distance entre A et B est de 11 cm pour une mise au
point sur l'infini, et de
Solution : En remplaçant les lettres ci-dessus par les valeurs
correspondantes. On obtient :
La distance focale est
donc de 20 cm.
La distance focale d'une
lentille est généralement exprimée en centimètres, parfois aussi en
dioptries. Qu'est-ce qu'on entend par dioptrie ?
La dioptrie est l'unité
de pouvoir de réfraction d'une lentille dont la distance focale est égale
à
Exemple : Le pouvoir de réfraction d'une lentille de
Pour les lentilles
positives (dont celles qui concentrent la lumière) on indique devant le
chiffre le signe + ; dans notre exemple, nous obtenons donc + 5 D.
Le nombre de dioptries
d'une lentille négative est égal à celui de la lentille positive qui
neutralise exactement sa dispersion. Dans ce cas, le caractère négatif de
la lentille est indiqué par le signe moins placé devant le chiffre. Une
lentille négative dont la dispersion est neutralisée par une lentille
positive de + 3 D p.ex., a donc un pouvoir de réfraction de - 3 D.
La grandeur de l’image
L’image est d’autant plus grande que la distance focale est plus
grande.
Pour une distance focale
triplée, l'image sera 3 X 3- 9 fois plus grande, etc.
En conséquence : La
surface de l'image est directement proportionnelle au carré de la distance
focale.
Pour compenser la perte
de lumière, l'objectif devra être rendu plus lumineux ; c'est ainsi que,
pour un agrandissement de n fois la distance focale, le diamètre de
l'ouverture utile la plus grande devra aussi être augmenté n fois.
Fig. Il.
On peut aussi considérer
la chose de la façon suivante : Nous avons vu que EFGH recueille quatre
fois moins de lumière que ABCD, car pour recevoir une étendue équivalente
du sujet sur notre verre dépoli, celui-ci devrait être quatre fois plus
grand. Dans ce cas, la quantité totale de lumière répartie sur ABCD serait
projetée sur une surface égale à A'B'C'D'. Or A'B'C'D' étant quatre fois
plus grand que EFGH (lequel est égal à ABCD) nous pouvons dire qu'à
ouverture absolue égale, une lentille à double distance focale est quatre
fois moins lumineuse.
De même, nous pouvons
dire qu'une lentille avec une distance focale trois fois plus grande est 3
X 3- 9 fois moins lumineuse et qu'une autre avec une distance focale
quatre fois plus grande est 4 X 4- 16 fois moins lumineuse.
Tout cela peut être
résumé dans la formule suivante : la luminosité d'une lentille est en
raison inverse du carré de la distance focale.
Distance et tirage de l'appareil
A propos de la distance
focale, il faut noter aussi que les rayons lumineux qui atteignent la
lentille, ne se croisent dans le plan du foyer que lorsqu'ils émanent d'un
sujet situé à l'infini. Plus le sujet à reproduire est rapproché de la
lentille, plus le tirage doit être allongé pour obtenir encore une image
nette, étant donné que l'image se forme alors au delà du foyer.
La fig. 12 montre comment
se forme l'image. L représente le plan de la lentille, P le sujet, f le
foyer et B l'image. La distance entre le sujet et le plan de la lentille
s'appelle distance du sujet et la distance entre l'image et le plan de la
lentille s'appelle distance de l’image.
Si la distance du sujet
est exactement égale à deux fois la distance focale, le sujet est
représenté en grandeur naturelle. La distance entre l'image et le point
principal arrière (en fait le plan de la lentille) est alors égale aussi à
deux distances focales.
Dans les objectifs
doubles ordinaires, les deux points principaux se rencontrent pratiquement
au point central du diaphragme. C'est ce que nous appelons ci-dessus le
plan de la lentille.
S'agit-il p. ex.
d'obtenir une image n fois plus grande que le sujet, la distance de
l'image sera n + 1 fois la distance focale. La distance du sujet est égale
à la distance de l'image divisée par n ou
Exemple : On veut obtenir
une image 2z fois plus grande que le sujet avec un objectif de
Si, d'autre part, on veut
obtenir une image réduite n fois par rapport au sujet, la distance du
sujet est au contraire égale à n + 1 distances focales et la distance de
l'image correspondra à
Angle de champ
Avec un objectif monté
sur un grand appareil pourvu d'un verre dépoli, on voit, en ouvrant
l'obturateur, apparaître sur ce verre dépoli un cercle où se dessine
l'image. Ce cercle est le champ optique de l'objectif. Faisons une mise au
point sur l'infini avec pleine ouverture (p. ex. sur une tour d'église
située à
Or, il va de soi que l'on
cherche habituellement à obtenir une image qui soit également claire et
nette sur toute sa surface.
Le cercle - appelé cercle
limite d'image nette - répondant à cette condition est notablement plus
petit que celui qui apparaît sur le verre dépoli.
C'est le diamètre de ce
cercle qui détermine la diagonale de la pellicule ou de la plaque à
employer, donc le format maximum (voir fig. 13).
L'angle de champ est
l'angle sous lequel les rayons qui passent par le point central optique de
l'objectif viennent former l'image.
Notons par parenthèse que
la valeur de cet angle dépend aussi du diaphragme.
On peut dire d'une façon
générale que mieux l'objectif est corrigé au point de vue des aberrations
chromatiques et de sphéricité, de l'astigmatisme, de la courbure de champ
etc., plus le cercle d'image nette sera étendu. Un anastigmat a donc un
angle de champ plus grand que l'aplanétique ordinaire équivalent.
Pour trouver l'angle de
champ, on pourra procéder comme suit : Tracer une ligne A B (voir fig. 14)
égale à la diagonale du format maximum utile de l'image et, partant du
milieu de A B, élever une perpendiculaire C D égale à la distance focale
de l'objectif. Tracer ensuite les lignes A C et B C. L'angle A C B est
égal à l'angle de champ. Cet angle peut être mesuré à l'aide d'un
rapporteur (demi-cercle gradué).
Dans les objectifs
ordinaires, à tous usages, l'angle de champ est généralement de 50"
environ. La distance focale est dans ce cas à peu près égale à la
diagonale du matériel négatif. Dans les objectifs à portrait, qui
réclament une meilleure perspective, l'angle de champ est plus petit,
savoir 35" environ. En revanche, il ira jusque 85°, 90", voire 100", dans
les objectifs grands angulaires. Nous donnons ci-dessous un graphique qui
permet de déterminer très facilement les angles de champ pour les
distances focales et les formats les plus usuels.
On place une règle sur le
chiffre de gauche qui correspond au diamètre de l'image
Source du document:
Manuel de photographie Gevaert, édition 1949
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