Les principes de la photographie - chapitre I

Si nous perçons d'un trou une des parois dune boîte quelconque, et que nous remplaçons la paroi opposée par un verre dépoli, nous voyons se dessiner sur ce verre les objets qui se trouvent dans le champ visuel du trou (fig. 1). Cette image toutefois est loin d'être nette ; elle est sombre et imprécise, et par conséquent très imparfaite, ce qui est du reste tout ce que l'on peut attendre d'un appareil aussi rudimentaire.

Cependant l'appareil photographique moderne, sous une forme perfectionnée, n'en diffère pas essentiellement.

Pour obtenir une image de l'objet qui se trouve en face de cette boîte primitive, il suffirait de remplacer le verre dépoli par une plaque sensible.

L'image obtenue après développement de la plaque est inversée, les plans clairs apparaissant en sombre et inversement. C'est ce que l'on appelle un cliché, ou mieux un négatif, et on verra plus loin qu'en reproduisant par impression ce négatif sur un papier sensible, on provoque une nouvelle inversion, qui rétablit les valeurs des ombres et des lumières. On obtient ainsi une épreuve positive. Si maintenant on place une lentille dans l'ouverture pratiquée dans la paroi de la boîte en question, l'image projetée sur le verre dépoli devient beaucoup plus vigoureuse, plus claire et plus nette. Mais elle est encore bien imparfaite. On a réussi à l'améliorer en combinant plusieurs lentilles en une seule, et c'est ce qui a donné naissance à l'objectif photographique.

En poursuivant ces expériences, on remarque que pour obtenir une image nette des objets rapprochés, la distance entre l'objectif et la surface sensible doit être d'autant plus grande que l'objet est plus rapproché. Il s'ensuit que la distance objectif-surface sensible doit y pouvoir être réglée suivant les circonstances. [1] Ceci est généralement obtenu au moyen d'un soufflet en toile ou en cuir; parfois aussi, comme p. ex. dans les appareils petit format, à l'aide d'une lentille réglable.

Fig. 1. Le verre dépoli présente une image renversée de l'objet
(du fait que les rayons lumineux se propagent en ligne droite).

[1]

Dans les simples «box» et, en général, dans tous les appareils dits à foyer fixe, la lentille est calculée de manière à obtenir des images entièrement nettes, à partir de 2 mètres environ jusqu'à l'infini. Il n'y faut donc pas de mise au point. Pour les courtes distances, certains «box» sont pourvus d'une lentille supplémentaire dite bonnette d'approche».

Enfin, la plaque doit être exposée pendant un temps suffisant, de manière à permettre à la lumière d'agir convenablement sur la surface sensible ; la durée de l'exposition ou temps de pose dépend naturellement du plus ou moins grand éclairement de l'objet, de la sensibilité de la pellicule ou de la plaque etc. Le temps de pose est réglé au moyen d'un obturateur.

L'appareil photographique se compose donc de deux parois verticales, raccordées par un soufflet, et qui peuvent être rapprochées ou éloignées l'une de l'autre. La paroi de devant contient l'objectif, et la paroi opposée supporte le verre dépoli qui permet de voir l'image obtenue. Au moment de prendre le cliché, le verre dépoli est remplacé par la plaque sensible. Les appareils utilisant des pellicules en bobines au lieu de plaques ne sont pas pourvus d'un verre dépoli ; dans ce cas, le sujet est repéré à l'aide d'un viseur, et la mise au point se fait au moyen d'une échelle de distance. Le mode d'emploi qui accompagne chaque appareil donne les indications nécessaires à ce sujet.

L'appareil à plaques est complété par quelques châssis, c.à.d. de minces boîtes en métal, pouvant chacune contenir une plaque.

On peut utiliser aussi un châssis à film packs. [2]

Aucun châssis n'est nécessaire pour la pellicule en bobine (roll film), celle-ci étant enroulée par le fabricant sur une bobine qui peut être placée dans l'appareil, ou enlevée, à la lumière du jour.

[2]

Le film packs est un bloc de 12 pellicules planes et souples. Chaque pellicule est munie d'une longue tirette en papier à l'aide de laquelle on fait glisser la pellicule sous les autres pour la placer à l'arrière du paquet Après la douzième pellicule, un carton noir obture le paquet et permet d'enlever le film packs de son châssis pour le remplacer par un autre Ces manipulations peuvent se faire en plein jour.

L'objectif

La plupart des appareils box sont pourvus d'une lentille simple. généralement biconvexe ou convexo-concave. Celle-ci n'est au fond qu'une loupe de plus ou moins bonne qualité. Dans cette lentille (comme dans toutes celles ayant les bords plus minces que la partie centrale) les rayons lumineux sont réfractés de telle sorte que tous les rayons qui émanent d'un point déterminé et traversent la lentille convergent (en principe) sur un même point à l'arrière de la lentille (fig. 2 et 3).

Ce point s'appelle foyer. [3] On verra plus loin pourquoi nous disons «en principe». Mais comment interpréter les termes :«tous les rayons émanant d'un même point» ? Et comment ces rayons peuvent-ils former l'image ?

fig 2

a) Lentille en forme de ménisque.
b) Lentille biconvexe. Les bords de cette lentille sont plus minces que le centre.
De là, des aberrations de sphéricité, décomposition des couleurs et autres défauts.

fig 3

En principe, la lentille convexe fait converger vers un même point
les rayons lumineux qui émanent d’un point donné.

[3] Le «foyer» d'une lentille est le point de convergence des rayons émanant d’un point très éloigné et situé sur l'axe optique. Celui-ci est la droite passant par le centre de chaque face de la lentille.

 

De chaque point des objets que nous voyons émanent des rayons lumineux, soit dans une direction déterminée, soit dans toutes les directions.

 fig 4

De même que pour les points A et B, des rayons lumineux émanent de tous les autres points du sujet et
 se propagent dans toutes les directions. Le faisceau lumineux reçu de chacun de ces points
par la lentille est transmis par celle-ci sur au seul point de la pellicule ou, de la plaque,
en sorte que chaque point est rendu par un point.

Il importe peu ici de savoir si ces rayons émanent directement d'une source lumineuse ou bien s'ils sont seulement réfléchis. Disons, pour bien faire comprendre le rôle de la lentille, que chaque point du sujet photographié vient frapper celle-ci sous forme de faisceau lumineux, lequel se concentre ensuite sur un point de la surface sensible (fig. 4). Il en est de même pour tous les points qui composent le sujet, et c'est ainsi que se forme l'image.

Inconvénients de la lentille simple

La lentille simple présente divers inconvénients et défauts. Ces défauts sont dus au fait que les surfaces de cette lentille sont convexes au lieu d'être planes, et il en résulte que les rayons marginaux ne se concentrent pas sur le même point que les rayons centraux (fig. 5). En outre, les bords ogivaux de la lentille agissent à la manière d'un prisme, c.à.d. qu'ils décomposent les rayons dans les différentes couleurs qui les constituent. La réfraction est la plus forte pour les rayons violets et bleus, et la plus faible pour les rayons rouges (fig. 6).

fig. 5

 Aberration de sphéricité.
A) Rayons provenant d’un seul point à distance « infinie » (p. ex. une maison située à une trentaine de mètres).
B) Rayons marginaux réfractés plus fortement que les rayons centraux. Les foyers (F1 – F2 – F3) ne coïncident donc pas.

fig. 6

Fig. 6 Aberration chromatique ou décomposition des couleurs.
Par suite de l’action prismatique des bords de la lentille,
les différentes couleurs sont réfractées inégalement et la lumière blanche est décomposée.

 

Il en résulte qu'avec une pareille lentille (à grande ouverture) il est impossible de rendre un point par un point. Si l'on fait la mise au point sur les rayons centraux, on obtient autour des points nets des taches diffuses provoquées par les rayons marginaux, et toutes ces taches diffuses réunies donnent une image floue. Le contraire se produit en faisant la mise au point sur les rayons la mise au point sur les rayons marginaux (fig. 7).

fig. 7

A) Mise au point sur les rayons marginaux : les rayons centraux forment une tache diffuse.
B) Mise au point sur les rayons centraux : les rayons marginaux forment une tache diffuse.

Dans aucun cas, un point-objet n’est rendu par un même point.

Chacun peut aisément se rendre compte de ce défaut, en essayant p.ex. d’obtenir sur une feuille de papier, à l’aide d’une simple loupe, une image du soleil ou d’une lampe. Quoi que l’on fasse, on n’obtiendra pas une image nette.
Le premier défaut s'appelle aberration de sphéricité ; le second, aberration chromatique.

Comment faire pour les éviter?

Le moyen est bien simple on intercepte les rayons marginaux, et de cette manière l'image est formée par les rayons centraux seulement. Cela est obtenu grâce au diaphragme, dont il est fait mention plus loin (voir fig. 8).

fig. 8

.
Diaphragme interceptant les rayons marginaux.

C'est cette méthode qui est mise en pratique dans les appareils box. Elle ne va toutefois pas sans inconvénients. En interceptant les rayons marginaux, on supprime une bonne partie de la lumière.

On a donc logiquement cherché le moyen d'utiliser les rayons marginaux tout en évitant cet inconvénient, et ce moyen a été découvert. Il consiste à opérer la combinaison de deux lentilles, l'une biconvexe et l'autre biconcave.

On obtient ainsi un objectif dont l'épaisseur est partout la même (fig. 9). Par cette combinaison, l'aberration de sphéricité et l'aberration chromatique sont pratiquement éliminées. [4]

fig. 9

L'objectif «aplanétique» a partout la même épaisseur.
La lentille convexe se compose de «verre crown», et la lentille concave de «verre flint».

[4]

Si le rouge joue un rôle important, comme dans le procédé en couleurs des arts graphiques, il ne suffit pas d'éliminer la différence focale entre le bleu violet et le jaune (objectif achromatique). Le foyer des rayons rouges aussi doit coïncider avec ceux des autres rayons (objectif apochromatique).

Il va de soi cependant qu'un objectif de ce genre ne concentrerait nullement les rayons si les deux lentilles étaient constituées par un verre de même nature, puisque la lentille concave disperserait à nouveau les rayons dans la mesure où la lentille convexe les concentrerait. On choisit donc pour la lentille concave un genre de verre (flint) qui disperse les rayons moins que la lentille convexe ne les concentre (verre crown ).

Mais ce système est-il entièrement exempt de défauts ?

Pas encore. Il en subsiste quelques-uns, notamment l'astigmatisme, par lequel les rayons obliques font apparaître un point-objet sous forme d'un trait ou d'une petite croix ; il y a également la courbure du champ (le l'image, qui a pour effet de rendre les bords de l'image moins nets (ou vice-versa, les bords nets et le milieu flou, selon la mise au point).

 fig. 10

Courbure du champ de l'image.

Les rayons qui partent des points A, B et C de la surface du sujet ne sont pas projetés sur un champ plan par la lentille.
Il en résulte que les points A et C apparaissent sur le négatif sous forme de cercles diffus (a et c).
Seuls les bons anastigmats modernes réalisent la planéité du champ.

Ces défauts, avec quelques autres, sont évités grâce à l'objectif anastigmatique, c.à.d. une combinaison de trois lentilles au moins. Un calcul exact de la position et de la courbure des lentilles importe beaucoup pour l'élimination des défauts.