Bonsoir Patrick
Le fait que la qualité de l'image s'améliore en fermant le diaph bien que la forme des lentilles ne change pas s'explique en jetant un coup d'oeil à cette page wiki sur l'aberration de sphéricité et de coma :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Aberration_de_sph%C3%A9ricit%C3%A9#Aberration_sph.C3.A9riqueComme tu peux le voir, si on laisse passer tous les rayons, ceux du bord ne convergent pas au même endroit que ceux proches du centre. En diaphragmant, on oblige les rayons à passer près du centre et presque tous iront converger en un même point.
Ce qui est très remarquable c'est qu'en règle générale l'amélioration à partir de la pleine ouverture en diaphragmant est vraie même dans une optique très bien corrigée avec beaucoup de lentilles, bien que le tracé de rayon et la forme des faisceaux soient effroyablemen compliqués.
Il y a un cas particulier amusant où on laisse volontairement passer les rayons du bord, c'est dans l'Imagon de chez Rodenstock, un objectif à flou artistique qui est de conception simple avec un résidu d'aberration de sphéricité bien calculé. Le diaphragme a la forme d'un trou centré entouré d'une couronne de trous un peu comme dans un presse-purée. Le trou central donne une image nette et les trous préiphériques nimbent cette image nette d'un halo nébuleux et onirique, mais il y a vraiment une image bien nette comme "charpente" de l'image. Alors qu'une image bêtement affectée d'aberrations diverses sera moche et floue (je n'en dis pas plus, sinon je vais me mettre à dos les Holga-ïstes qui soutiennent la consommation de films 120 et je ne veux pas me brouiller avec eux).
Aux très petites ouvertures, intervient la diffraction qui interdit de focaliser la lumière visible sur une tache plus fine que N microns environ, où N est notre bon nombre d'ouverture gravé sur la bague des diaphs : 8, 11, 16, 22, 32, 64.
Ce qui est un peu étonnant c'est que ce diamètre de tache ne dépende que de l'ouverture relative et pas de la focale.
Donc si je ferme trop, ma tache, qui avait commencé à se réduire en enlevant les rayons de bord (réduction des aberrations par suppression des rayons de bord), recommence à augmenter en diamètre (effet de diffraction par un petit trou).
Donc il y a un meilleur diaph quelque part entre la pleine ouverture et f/64.
Quand on fait un test sur mire, si on ne voit pas cela : amélioration, puis à nouveau dégradation de la qualité de l'image en diaphragmant, c'est probablement qu'on a un défaut de mise au point. Dans ces conditions, on part d'une image très mauvaise qui s'améliore lentement en diaphragmant, mais qui ne redescend plus en qualité et n'atteint jamais quelque chose de bien.
Dans le cas des grand angulaires de chambre couvrant 90° et plus, on doit prendre en compte l'homogénéité de la qualité de l'image sur tout le champ. Donc on est obligé de fermer un peu plus que le meilleur diaph pour la partie centrale de l'image, afin d'avoir quelque chose de correct sur le bord. Donc au diaph recommandé par les fabricants en grand angulaire de chambre on est, au centre, un poil moins bon au diaph recommandé que ce que l'optique pourrait donner de meilleur au centre.
C'est le cas par exemple avec le grandagon-N 6,8 de 75, le diaph recommandé est 22 mais si on l'utilise en 6x9 dans la partie centrale on peut travailler à f/11 avec de très bonnes images si on ne regarde pas les bords.
En prise de vue numérique ces principes ne sont pas remis en cause dans l'optique elle-même mais comme les focales sont plus courtes, on peut montrer que si on souhaite faire quelque chose d'aussi bon qu'en plus grand format, on ne doit pas fermer le diaph autant qu'en moyen et grand format.
La raison est est très simple, la diffraction
quelle que soit la focale impose toujours sa tache de diamètre minumum N microns où N est le nombre d'ouverture.
Imaginons un capteur silicium de format 10x12,5 mm, 10 fois plus petit qu'un film de 4x5 pouces.
En 4x5 pouces je peux fermer à f/22, ma plus petite tache sera autour de 20 microns, mais ce que l'oeil peut voir sans loupe c'est dans les 100 à 200 microns donc je peux agrandir entre 5 et 10 fois mon négatif. Pour la même dimension de tirage, je vais devoir agrandir mon image obtenue sur capteur 10x12,5 mm entre 50 et 100 fois. Et pour que la qualité soit identique je vais m'imposer dans ce tirage un tache minimale entre 100 et 200 microns, disons 150 microns pour fixer les idées. Imaginons que l'agrandissement numérique se fasse absolument sans perte, ce qui est presque le cas, pour obtenir ces 150 microns de tache dans le tirage je dois partir d'une petite tache entre 50 et 100 fois plus petite sur le capteur, donc une tache comprise entre 1,5 et 3 microns. Du coup on n'auraot aps l doirt de fermer plsu que f/1,5 ou f/3 !!
Même si j'accepte 200 microns de tache sur le tirage et que je n'agrandis que 50 fois, je dois partir sur le capteur d'une tache de 200/50 = 4 microns. Or la diffraction m'interdit de fermer au-delà de f/4 si je ne veux pas que mon image soit limitée par la diffraction.
Qu'à cela ne tienne, utilisaons de optiques à grande ouverture, petits focales, petites lentilles ça restera léger et ultra-compact. Sauf qu'il est très difficile de faire des bonnes images "à pas cher" avec une optique ouvrant à f/1. f/2 on sait faire cela avec le 50 mm du 24x36 mais son meilleur diaph c'est tout de même f/5,6.
Mais il est possible par un traitement numérique de remonter le contraste des fins détails et de faire une véritable compensation de certains défauts, du moment qu'ils sont bien connus. Ce qui sauve la qualité d'image avec de très petits capteurs, du moins vu par un amateur.
Les défauts qui ne se corrigent pas totalement c'est le défaut de mise au point grossier parce que certaines paires de lignes sont transmises avec 0% de contraste, celles-là sont perdues de toutes façons ; et pour ce qui est de la diffraction il y a une limite ultime au-delà de laquelle tout est perdu irrémédiablement.
Par exemple dans une optique fermée à f/64 tous les détails plus fins que 64 microns sont perdus sans possibilités de les récupérer. Alors que dans une optique fermée à f/64 les détails autour de 100 à 200 microns peuvent être renforcés, du coup l'image peut appraître plus nette, mais 100 à 200 microns cela correspondrait à une image observée sur un négatif à l'oeil nu non agrandie. En prise de vue numérique avec un capteur aux fins pixels de 5 microns, toute optique quelle que soit sa focale fermée à f/64 donne une bouillie limitée à 64 microns de détails, sans possibilité de renforcement du contraste. Dans un capteur pour téléphone portable de moins de 1 cm de diagonale avec des pixels sur une grille au pas de 1,4 micron, si on ferme au-delà de f/4 environ tout devient bouillie par diffraction, un capteur avec 10 fois moins de pixels suffirait.
Il y a un défaut optique qui n'est pas influencé par la fermeture du diaph c'est la distorsion. Mais on peut corriger cela en principe en recalculant une grille de points non distordue à partir de ce qui est enregistré, du moment qu'on peut faire un certain étalonnage avec une belle grille précise en entrée.
C'est un peu le même principe que la correction des erreurs de frappe dans la machine à écrire de Gaston Lagaffe, une fois qu'on sait qu'en tapant 'e' il sort 'r' et qu'en tapant 'z' il sort 'a', on peut prendre ses dispositions facilement pour sortir un texte juste à partir d'un clavier faux,mais dont le système d'impression sort des lettres parfaitement nettes ;-)
E.B.Modifié 4 fois. Dernière modification le 15/10/13 20:59 par Emmanuel Bigler (modérateur).
