Présentation de la mise au point
En photographie la profondeur de champ est liée à la mise au point. Si cette dernière peut se passer de la première, il est impératif de bien comprendre la mise au point pour pouvoir étudier la profondeur de champ. Nous verrons donc ici une approche simplifiée de la mise au point.
La mise au point : définition
« La mise au point est l'opération qui consiste, pour un photographe, à régler la netteté de l'image qu'il veut obtenir. » (Wikipédia)
Comme la définition l'indique, la netteté d'une image est dépendante d'un réglage appelé mise au point.
La mise au point, comment ça fonctionne ?
Dans cette introduction, nous nous placerons dans le cadre de l'optique de Gauss. Cette dernière néglige la diffraction et tous les défauts des lentilles. Cela simplifie grandement les calculs et cela permettra d'expliquer simplement la mise au point. Gauss est un mathématicien allemand qui a vécu au XVIII et au XIX siècles.
De plus, nous ne représenterons pas un objectif entier mais seulement une lentille, la complexité des objectifs est telle qu'il serait impossible d'expliquer succinctement la mise au point sur l'un d'eux.
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| Lentille convergente | Lentille divergente |
Voici le schéma d'une lentille convergente :
O représente le point dont nous étudierons l'image
Comme on peut le voir sur le schéma ci dessus, le point O est représenté, après convergence des rayons en un point I. Si le point I est situé sur le capteur ou la pellicule, alors ce dernier enregistrera une image équivalente au point O. La netteté sera parfaite. Néanmoins, si le point I est situé devant ou derrière le capteur, alors ce dernier enregistrera un disque à la place du point O. L'image du point O sera floue.
On en déduit que la netteté est parfaite pour un seul point. Néanmoins on estimera que tous les points représentés par un disque de diamètre inférieur ou égal à e sont nets. Ce cercle est appelé diamètre de confusion. Il admet une valeur de 0.03mm au niveau du capteur.
Pour régler la mise au point, on avancera ou on reculera la lentille de l'objectif.
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| Avec mise au point | Sans mise au point |
Sur la première image, tous les points sont représentés par un disque de diamètre inférieur à e. L'image est donc nette. Sur la 2ème image, les points sont représentés par des disques de diamètre supérieur à e. L'image est floue.
Ce réglage change en fonction de la distance du sujet (ici le point O) par rapport à l'objectif. C'est pour cela que ce réglage existe et n'est pas commun à toutes les situations.
Cependant, avec une même mise au point, le diamètre des disques images peut changer, ceci grâce au diaphragme que nous étudierons dans l'introduction à la profondeur de champ.
Solutions technologiques pour la mise au point
Le problème du réglage de la mise au point n'est pas dissociable de la conception d'un objectif quelconque. Pour cette raison, les ingénieurs ont imaginé de multiples systèmes, plus ou moins précis, plus ou moins pratiques pour pouvoir déplacer les lentilles de façon à mettre au point sur le sujet désiré.
Notion de groupe
Pour pouvoir palier à des problèmes d'aberrations optiques que nous verrons dans un prochain chapitre, certaines lentilles ne peuvent être utilisés seules. On a donc assemblé plusieurs lentilles différentes de façon à annuler les défauts d'une lentille seule qui aurait eu le même indice de réfraction que le groupe.
Dans le schéma ci dessus, on peut voir que l'objectif est constitué de 4 lentilles en 3 groupes: En effet le groupe le plus à droite comporte deux lentilles.
Il est évident que deux lentilles d'un seul groupe sont indissociables. Mécaniquement, elles seront toujours, quelque soit l'objectif, dans une même classe d'équivalence.
Première solution
La méthode la plus évidente pour régler la mise au point consiste à bouger tous les groupes de lentilles en même temps. Cette solution est très pratique, en effet, toutes les lentilles ne formant qu'un seul bloc, elles ne peuvent pas se déplacer les unes par rapport aux autres, et les mouvements entre lentilles qui dégraderaient l'image n'existe pas. Cette technique est utilisée depuis très longtemps, en effet les premiers appareils, avec soufflet, utilisait cette méthode : l'objectif était fixé sur un rail, on pouvait le déplacer selon ce rail grâce à une vis.
Un appareil à soufflet
Cette technique est toujours utilisée aujourd'hui : le rail a juste était remplacé par une hélicoïde. Cette technique possède néanmoins des défauts: le déplacement de toutes les lentilles en même temps entraîne une mauvaise souplesse de la bague de mise au point et un fort déplacement du centre de gravité. Ces problèmes restent acceptables dans le cadre des objectifs simples aux focales classiques (50mm par exemple). Mais, lors de l'utilisation de téléobjectifs, ces deux défauts sont très marqués.
Deuxième solution
Une autre méthode consiste à déplacer le groupe de lentilles situées à l'avant de l'objectif. Le centre de gravité reste alors quasiment stable et la mise au point se fait très proprement car peu de lentilles sont déplacées en même temps. Cette méthode n'est toujours pas parfaite : ce système dégrade l'image et ne peut donc être utilisé que dans des objectifs peu lumineux de formule simple aux focales pas trop longues.
Troisième solution
Cette solution est la plus moderne. On laisse les groupes de lentilles avant et arrière immobiles, la mise au point se fait en déplaçant un groupe de lentilles internes. Il est appelé groupe « baladeur ». Grâce à cette technique, la géométrie extérieure de l'objectif est invariable, et le centre de gravité de ce dernier se déplace beaucoup moins. Ce qui est bien plus pratique lorsque l'équilibre est précaire (certains trépieds). De plus, la masse à déplacer devient petite, l'inertie devient donc faible, en conséquence, le moteur de l'autofocus, si il est présent, est moins sollicité et est bien plus réactif.