Composition optique et cercle d'image

Bonjour,

C'est une question pour les opticiens: dans une construction optique d'objectif, qu'est-ce qui fait le diamètre du cercle d'image?

Sont-ce les assemblages complexes des groupes de lentilles, de leur courbure, sont-ce les caractéristiques de la seule frontale arrière du fait de sa morphologie?

Quelles sont les formules qui permettent de faire varier, en tout cas d'agrandir ce cercle?

Merci d'agrandir le cercle de mes connaissances sur le sujet.

.

Le stenope permet, si le trou est fait dans une tôle mince, d'atteindre des angles extrêmes en restant orthoscopique,
Le tracé des rayon est très simple, juste des lignes droites qui passent pas le trou du sténopé,
On atteint 140° assez facilement.

Pour les optiques c'est pareil, mais il s'agit de lignes brisées qui dès que l'on change de milieu changent de direction selon une loi simple et connue, la réfraction.
Ensuite pour que cela fonctionne bien, cela devient vite très compliqué.
On peut comprendre sans savoir en maitriser la conception en observant des coupes d'optiques de référence.

de Jean :

... dans une construction optique d'objectif, qu'est-ce qui fait le diamètre du cercle d'image?

Difficile de répondre en quelques mots, et surtout, impossible de répondre sans reprendre l'histoire des objectifs photographiques !

Avec une lentille mince convergente diaphragmée en son centre, l'inclinaison des rayons en entrée et en sortie n'est pas plus limitée qu'avec un sténopé, mais la qualité d'image dès qu'on s'écarte de l'axe optique devient effroyable, bien pire que dans un sténopé en bord de champ.

Si on insiste pour utiliser une lentille mince convergente unique, ce qui donne les moins mauvais résultats, c'est le ménisque de Wollaston
https://galerie-photo.com/glossaire-optique.html#sec42
avec le diaphragme dans l'air en avant de la lentille qui est un ménisque convergent tourné de façon contre-intuitive.

Le diamètre de la lentille-ménisque et la distance diaphragme-lentille limitent l'angle de champ nettement plus qu'avec un sténopé, l'image est évidemment mauvaise au bord mais dans un angle de champ réduit, la gain en qualité et de luminosité d'image est considérable par comparaison avec un sténopé.

Si on regarde l'objectif de Petzval
https://fr.wikipedia.org/wiki/Objectif_de_Petzval
avec ses deux doublets aux bouts d'un tube, nul besoin d'un logiciel de calcul optique pour voir que l'angle de champ, côté objet, sera limité par le rapport entre le diamètre de la dernière lentille et la longueur du tube. Donc un champ très étroit, sans considération sur la qualité d'image, simplement en considérant les rayons les plus inclinés qui peuvent traverser entièrement l'objectif sans être bloqués quelque part à l'intérieur.

Dès la fin du XIX^e siècle, les ingénieurs améliorent considérablement les objectifs, le triplet de Dennis Taylor (1893 - appelé également triplet de Cooke du nom de l'entreprise) avec 3 lentilles seulement et une couverture autour de celle de la focale normale donc 53° est un compromis remarquable ... pour 3 lentilles seulement.

Les objectifs développés à partir du début du XX^e siècle sont pour la plupart de formule quasi-symétrique, à l'exception du Tessar qui est un peu dissymétrique.

Avec deux lentilles seulement, de formule parfaitement symétrique, l'Hypergon de chez Görz atteint les 130° ; mais les deux lentilles de l'Hypergon sont des ménisques très creux en forme de pelure d'oignon, ils sont fragiles et côuteux à fabriquer.
http://klassik-cameras.de/Superwides.html

Mais l'Hypergon est un progrès considérable vis à vis du sténopé, puisque qu'avec un nombre d'ouverture divisé par environ 10 (f/32 au lieu de f/320) le temps de pose est divisé par 100 !

Entre les deux guerres les grand-angulaires sont plutôt symétriques, avec un groupe d'entrée et de sortie qui sont convergents.
Voir le Topogon de M. Richter chez Zeiss (1933) qui évoque un peu l'Hypergon, mais avec des lentilles moins exravagantes. On retrouve une structure à groupes d'entrée et de sortie convergents dans le vieil-angulon-pas-super de chez Schneider qui fut commercialisé jusqu'aux années 1960-1970.

En 1946 l'extravagant brevet étazunien N°2516724 déposé par le Camarade Michaël Roussinoff ...
https://www.google.com/patents/US2516724?hl=fr&dq=2516724
... montre tout l'intérêt de passer à une structure avec un groupe d'entrée et de sortie divergent, avec une lentile ménisque divergente de grand diamètre. Dans le brevet de Roussinoff, on explique le principe de la distorison pupillaire qui permet de récolter plus de lumière en bord de champ qu'avec les formules à groupes d'entrée convergents. En particulier l'Hypergon de chez Görz est soumis, tout comme le sténopé et le vieil-angulon-pas-super, à la mëme loi d'affaiblissement de l'éclairement dans l'image, en cos⁴θ. Avec un angle de champ 2θ de 120°, ça nous donne 60° d'inclinaison en bord de champ, et donc (cos(60))⁴ = (1/2)⁴ = 1/16 soit une perte centre-bord de 4 diaphs.

Donc qu'appelle-t-on cercle-image  ?
Si c'est le cercle de pleine lumière au sens de l'optique géométrique, alors l'Hypergon nous donne plus que 120°, avec une distorsion étonnamment faible ; mais la qualité d'image en bord de champ de l'Hypergon ne doit guère être meilleure qu'avec un sténopé, et la chute d'éclairement est considérable, moins quatre diaphs.

Et si on renonce à l'orthoscopie ?

Eh bien on développe les fish-eyes qui furent très en vogue vers 1960 - 1970, et du coup le fish-eye nous oblige à distinguer l'angle champ côté objet, qui est de 180° (parfois même un peu plus !) et le champ côté image, le fish-eye donne une image ronde affectée de la distorsion particulière des fish-eyes. La chute de luminosité en bord de champ d'un fish-eye n'est pas la même qu'avec une optique orthoscopique, dans un fish-eye l'effet de distorsion pupillaire est très important, mais ceci est une autre histoire.

Après la 2^e guerre mondiale, Ludwig Bertele qui travaillait en Suisse chez Wild-Heerbrugg calcule l'Aviogon, qui s'appellera Biogon chez Zeiss, 90 degrés avec très peu de distorsion, une ouverture max portée à f/4,5 pour les Biogons des années 1960, et un effet de distorsion pupillaire léger qui compense tout de même un peu la chute de luminosité en bord de champ.

En résumé, le cercle-image disponible résulte d'un compromis entre la netteté souhaitée au centre et l'angle de champ total. Si on restreint ses ambitions sur l'angle de champ, les formules d'objectifs de chambre héritières du Plasmat de M. Rudolph
https://en.wikipedia.org/wiki/Plasmat_lens
nous donnent autour de 70-75°, avec une ouverture max de 5,6.
Si on veut plus d'angle de champ, les formules de la famille du Biogon, des super-angulons et grandagons nous donnent jusqu'à 120°.

Sans oublier l'extragavant Hologon de M. Erhard Glatzel chez Zeiss,
https://lenspire.zeiss.com/photo/app/uploads/2018/02/en_CLB41_Nasse_LensNames_Distagon.pdf
110° orthoscopique avec 3 lentilles seulement, mais des lentilles-ménisques creuses et épaisses, probablement tout aussi difficiles à fabriquer que les pelures d'oignons de l'Hypergon !

Une autre lecture qui s'impose,  sur le 'net:
http://www.marcocavina.com/articoli_fotografici/Hypergon_Topogon_Biogon_Hologon/00_pag.htm

Et bien entendu, à avoir impérativement à la maison :
Rudolf Kingslake, « A History of the Photographic Lens », 334 pages, Academic Press (1989), ISBN 0124086403

E.B.

et l'Perigraphe, c'est d'la merdre?

amansjeanphilippe écrivait:
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> et l'Perigraphe, c'est d'la merdre?


Ben non, c'est le top, même si certaines focales sont introuvable

Merci à tous,

Emmanuel je me noie un peu dans ces détails historiques.

Les optiques sont généralement meilleures au centre. Cette qualité varie avec plusieurs paramètres dont le diaphragme.

On constate que cette bonne définition centrale se dégrade vers les coins et les bords.

Questions subsidiaires:

- Quelle est la raison optique de cette dégradation, si elle est connue?
- Le cercle d'image est-il le seul "responsable" de cette dégradation ou y a-t-il d'autres raisons?
- Une optique qui présente un fort écart de définition entre le centre et les bords est-elle perfectible, peut-elle être rectifiée, corrigée? Martin Vogt m'avait dit que oui..., mais comment?
- Existe-t-il une formule optique qui limite à l'extrême cette dégradation?
- Existe-t-il des optiques qui ne présentent aucune dégradation entre le centre et les bords?

Merci de ramener la qualité de mes connaissances des bords vers le centre.

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Jean écrivait:
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> - Quelle est la raison optique de cette
> dégradation, si elle est connue?

Cela dépend beaucoup de l'angle de champ, sur un 100° généraliste la différence est importante, sur une optique spécialisée de 30-40° la différence est faible.
Il s'agit d'une question de distance pour former le point image êxtreme plus grande que pour le point central.

> - Le cercle d'image est-il le seul "responsable"
> de cette dégradation ou y a-t-il d'autres
> raisons?

Je dirais l'angle de champ dans les 3 partie du spectre qui nous intéresse, c'est plus facile de faire un Apo de 40° qu'un Apo de 100°.

> - Une optique qui présente un fort écart de
> définition entre le centre et les bords est-elle
> perfectible, peut-elle être rectifiée,
> corrigée?

Dans son utilisation, oui, en lumière monochromatique.
Autrement c'est le boulot d'un atelier d'optique.

> - Existe-t-il une formule optique qui limite à
> l'extrême cette dégradation?

Les optiques ayant une correction extrême et un angle de champs assez faible

> - Existe-t-il des optiques qui ne présentent
> aucune dégradation entre le centre et les bords?

Sur la totalité du cercle "natif", je ne crois pas, mais sur une optique dont on a volontairement limité le cercle, c'est possible.

Il y a un autre moyen, c'est d'utiliser une optique de haute résolution avec un capteur basse résolution, on aura au final la résolution du capteur qui du point de vue de la résolution, n'a ni bord ni centre.

J'ai oublié de préciser que le cercle d'image, pour une combinaison optique donnée, augmente en proportion directe de sa focale ;-)
Donc avec un apo ronar de 1800 mm de focale, on n'aura pas 1800 mm de diamètre d'image, un peu moins parce que l'apo ronar n'est pas censé couvrir 53° (plutôt 40°), mais il restera pas loin d'un mètre cinquante de cercle-image utilisables ;-)

- Existe-t-il des optiques qui ne présentent aucune dégradation entre le centre et les bords?

Tout dépend ce qu'on appellle « le bord » !
Si on regarde les courbes FTM de l'apo ronar dans un champ de 30° (donc plus ou moins 15° par rapport à l'axe) il n'y a pratiquement pas de chute de qualité centre-bord. Et pratiquement pas de chute de luminosité. Mais le champ ne sera que 30°.

Si on regarde les courbes FTM d'un ultra-grand angulaire de chambre moderne, couvrant entre 100° et 120°, il y a toujours une chute de qualité centre-bord.

Et même si l'objectif était, par miracle, corrigé de toutes les aberration géométriques, l'augmentation de la distance entre le centre de la pupille de sortie et le bord de l'image fait que pour un diamètre apparent de pupille donné, l'effet de diffraction augmente du centre vers les bords.
De plus, si on regarde la pupille de sortie depuis le coin de l'image d'un ultra grand angulaire, elle apparaît comme une ellipse, en conséquence l'effet de diffraction est donc différent dans les deux directions sagittale et tangentielle, les deux courbes FTM correspondantes se séparent toujours au bord et le meilleur calcul optique n'y pourra absolument rien.

E.B.



Modifié 1 fois. Dernière modification le 14/06/21 21:45 par Emmanuel Bigler.

Bonsoir,
C’est une question intéressante et je me la suis posée il y a bien longtemps.
Depuis, j’ai compris que la compréhension des formules optiques n’est pas pour moi.
J’ajoute que l’excellent Nikkor 20/2.8 se monte sur la baïonnette située à plus de 30 mm du film.
Comment est ce possible?
Voilà une bonne question!

PHIP

PHIP écrivait:
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> Bonsoir,
> C’est une question intéressante et je me la
> suis posée il y a bien longtemps.
> Depuis, j’ai compris que la compréhension des
> formules optiques n’est pas pour moi.
> J’ajoute que l’excellent Nikkor 20/2.8 se
> monte sur la baïonnette située à plus de 30 mm
> du film.
> Comment est ce possible?
> Voilà une bonne question!

C'est possible depuis que Pierre Angénieux à inventé en 1950 le rétrofocus [fr.wikipedia.org]

J’ajoute que l’excellent Nikkor 20/2,8 se monte sur la baïonnette située à plus de 30 mm du film.
Comment est ce possible?

Je dirais même plus : la distance baïonnette-film (ou baïonnette-capteur) dans un boîtier reflex Nikon 24x36 est de 46,5 mm, donc la focale normale du 24x36, 43 mm, ne devrait pas passer ... Damned ! il serait temps que chez Nikon s'en rendent compte ! ;-) C'est p'têt pour ça qu'y zont inventé les mirrord-laisse ...

Eh oui, ce qui est possible avec une optique de ce genre n'est pas possible avec le légendaire Hologon du Dr. Glatzel ;-)
Et de plus M. Nasse de chez Zeiss rajoute à destination des nostalgiques de cet objectif à trois lentilles : « Ne regrettez rien, avec 55° d'inclinaison des rayons en bord de champ, vous ne trouverez pas de boîtier numérique capable de les détecter ».

E.B.



Modifié 1 fois. Dernière modification le 15/06/21 11:16 par Emmanuel Bigler.

Si je simplifie à l'extrême les réponses ci-dessus, la dégradation de définition sur les bords et les coins seraient davantage attribuables à l'utilisation de grands angles plutôt qu'à des focales standard ou longues, qui présentent donc des angles de champ plus fermés?

Dans ce cas comment expliquer que certaines optiques grand angle de certaines marques (je sais pas si vous mesurez l'épaisseur des précautions que je prends :-) ne présentent aucun défaut ni dégradation des bords?

"Ma seule certitude, c'est d'être dans le doute" Pierre Desproges.

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il y a toujours une dégradation sur les bords, ça dépend à quel niveau on fixe son exigence.

bonjour,
>Dans ce cas comment expliquer que certaines optiques grand angle de certaines marques (je sais pas si vous mesurez l'épaisseur des précautions que je prends :-) ne présentent aucun défaut ni dégradation des bords?

aucune courbe théorique parmi toutes celles publiées ne présente une telle caractéristique.

l'observation d'un transfert, argentique ou numérique, est un autre sujet.

danmrb écrivait:
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> aucune courbe théorique parmi toutes celles
> publiées ne présente une telle
> caractéristique.


C'est vrai, mais il y a une différence visuelle entre dégradation dérangeante et dégradation acceptable.

Je teste justement une optique de marque et de grande réputation qui présente le défaut dérangeant au meilleur diaphragme, l'usine a depuis 3 jours entre les mains des fichiers qui ne souffrent aucune contestation sur ce défaut et j'attends ses conclusions. A priori mes interlocuteurs commerciaux étaient incrédules voire dans le déni.

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Surface sensible argentique ou numérique ?
Objectif neuf ou d'occasion ?

Numérique neuf

Pour les capteurs numérique il faut des optiques dédiées numériques dont la formule optique permet d'éclairer les photo- sites le mieux possible, c'est à dire en limitant l'angle d'incidence par rapport au capteur.

Jean écrivait:
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> danmrb écrivait:
> --------------------------------------------------
> -----
>
> > aucune courbe théorique parmi toutes celles
> > publiées ne présente une telle
> > caractéristique.
>
>
> C'est vrai, mais il y a une différence visuelle
> entre dégradation dérangeante et dégradation
> acceptable.
>
> Je teste justement une optique de marque et de
> grande réputation qui présente le défaut
> dérangeant au meilleur diaphragme, l'usine a
> depuis 3 jours entre les mains des fichiers qui ne
> souffrent aucune contestation sur ce défaut et
> j'attends ses conclusions. A priori mes
> interlocuteurs commerciaux étaient incrédules
> voire dans le déni.
>
> .
Ce sont des choses qui arrivent, ils vont sûrement te filer une autre optique.
Pour les commerciaux, ce n'est pas leur métier, faut pas leur en vouloir.

Nestor Burma écrivait:
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ils vont
> sûrement te filer une autre optique.


J'en suis à la deuxième...

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Jean écrivait:
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> Nestor Burma écrivait:
> --------------------------------------------------
> -----
>
> ils vont
> > sûrement te filer une autre optique.
>
>
> J'en suis à la deuxième...
>
> .
Merde, une sorte de mouton Noir, un peu comme la première fournée de la superbe série SSXL de 80 mm qui était daubée ...

Soleil levant ou boche?

Des nouvelles bientôt j’espère, je dirai tout…

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Jean écrivait:
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> Des nouvelles bientôt j’espère, je dirai
> tout…
>
> .

Il ne faut jamais tout dire sur internet,
Internet transforme le moindre cas particulier en cas général,
Ce qui peut être très préjudiciable pour la réputation d'une entreprise.

Nestor Burma écrivait:
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> Il ne faut jamais tout dire sur internet,
> Internet transforme le moindre cas particulier en
> cas général,
> Ce qui peut être très préjudiciable pour la
> réputation d'une entreprise.


Pas de procès d'intention.
Ce ne sera que de l'information, à tout le moins, la révélation d'un secret de polichinelle.

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bellegarde écrivait:
-------------------------------------------------------
> [...] ou boche?


J'ai peine à croire que nous sommes en 2021.
-(

Zoran écrivait:
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> bellegarde écrivait:
> --------------------------------------------------
> -----
> > [...] ou boche?
>
>
> J'ai peine à croire que nous sommes en 2021.
> -(


Absolument !!!
Surtout vu l'appétance des Français pour les productions d'outre Rhin ...



Modifié 1 fois. Dernière modification le 16/06/21 11:37 par Nestor Burma.

Zoran,je ne veux blesser personne, on peut aussi parler de spaghettis de rosbif ou de froggy.... Ceci dit, je possède des optiques allemandes et je suis loin de m'en plaindre.
Mea culpa si quelqu'un s'est senti offensé sur le forum.
Entièrement d'accord avec Henri concernant la réputation des entreprises sur le Net;.

Soleil levant ou

Vu de chez moi, le soleil levant vient très précisement du côté de Heerbrugg (CH-SG) et de Lenzburg (CH-AG)

E.B.



Modifié 2 fois. Dernière modification le 16/06/21 12:22 par Emmanuel Bigler.

Ostrogoths vs kamikazes???

Zatize question :-)

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