Lumière, Ondes et Photographie

Prof. Dr. Lhoëst G.J.J.

National School of Research for investigations

 

1.  La Nature et la Propagation de la Lumière

1.1  La nature de la lumière

Jusqu'au milieu du 17ième siècle, il était généralement considéré que la lumière consistait en un faisceau de corpuscules émis par une source lumineuse telle le soleil ou une bougie.  Le déplacement de ces corpuscules se faisait en ligne droite et ils pouvaient pénétrer des matériaux transparents et être réfléchis par la surface de matériaux opaques.  Lorsqu'ils rentraient dans les yeux , la vision était stimulée.   Bien que cette théorie corpusculaire fut acceptée par de nombreux chercheurs de l'époque,  l'idée commençait à germer que la lumière pouvait être constituée par une onde en déplacement. D'une part les expériences de Thomas Young et d'Augustin Fresnel se rapportant aux phénomènes interférentiels en 1827 et d'autre part les mesures de la vitesse de la lumière dans les liquides par Léon Foucault un peu plus tard conduisirent à démontrer l'existence de phénomène optiques pour lesquels la théorie corpusculaire ne rendait pas compte des phénomène observés.  L'avancée suivante dans la compréhension du phénomène doit être attribuée au scientifique écossais James Clerk Maxwell qui en 1873 montra qu'un circuit électrique oscillant pouvait radier des ondes électromagnétiques.  La vitesse de propagation des ondes pouvaient être calculées à partir de mesures purement électriques et magnétiques et il apparut que cette vitesse était de 3x108 m/sec qui dans les limites des erreurs expérimentales correspondait à la vitesse mesurée pour la propagation de la lumière. La lumière consistait donc en des ondes électromagnétiques de très courte longueur d'onde.  Quinze plus tard, Heinrich Hertz en utilisant un circuit oscillant de petite dimension produisit des ondes de petites longueurs d'onde d'origine électromagnétique et montra qu'elles possédaient toutes les propriétés des ondes lumineuses.  Elles pouvaient être réfléchies, réfractées, focalisées par une lentille, polarisées etc comme le pouvaient les ondes lumineuses.  La théorie électromagnétique de la lumière de Maxwell et sa justification expérimentale par Hertz constitue un des triomphes des Sciences Physiques.

La théorie classique électromagnétique ne rendait pas compte du phénomène d'émission photoélectrique se rapportant à l'éjection d'électrons d'un conducteur par une lumière incidente à sa surface.  En 1905, Einstein A. proposa une extension de l'idée proposée cinq ans auparavant par M. Planck postulant que l'énergie d'un faisceau lumineux, au lieu d'être distribuée dans l'espace dans les champs électriques et magnétiques d'une onde électromagnétique, était concentrée sous la forme de petits paquets d'énergie appelés photons.  Un rappel à l'image ondulatoire fut retenu puisqu'un photon était considéré comme présentant une fréquence et que l'énergie du photon était proportionnelle à cette fréquence.   Le mécanisme impliqué dans l'effet photoélectrique consistait en un transfert de l'énergie du photon à l'électron et les expériences de Millikan montrèrent que les énergies cinétiques des photoélectrons étaient en accord complet avec la formule proposée par A. Einstein.  Une autre confirmation frappante de la nature photonique de la lumière est l'effet Compton.  A.H. Compton, en 1921, réussit à déterminer le mouvement d'un photon et d'un électron avant et après leur collision mutuelle et trouva qu'ils se comportaient comme des corps matériels présentant une énergie cinétique et une quantité de mouvement conservées dans la collision.  L'effet photoélectrique et l'effet Compton semblaient demander un retour à une théorie corpusculaire de la lumière.  En présence d'expérience apparemment contradictoire, il fut décidé que la lumière présentait des propriétés dualistiques et que le phénomène de propagation de la lumière était le mieux expliqué par la théorie des ondes électromagnétiques tandis que l'interaction de la lumière avec la matière se rapportant à des  processus d'émission et d'absorption relevait plutôt de phénomènes corpusculaires.

La théorie moderne expliquant la nature de la lumière comprend la notion de dualité ondes-particules décrite par Albert Einstein au début des années 1900 et basé sur son étude de l'effet photoélectrique et des résultats de Max Planck.  Einstein affirma que l'énergie d'un photon est proportionnelle à sa fréquence et de façon plus générale la théorie rapporte que toute chose à une nature particulaire et une nature ondulatoire.  La nature particulaire est mieux discernée lorsque l'objet à une grande masse et ce n'est que suite à une proposition de Louis de Broglie en 1924 que la communauté scientifique réalisa que les électrons aussi exhibent cette dualité onde-particule.  La nature ondulatoire des électrons fut démontrée expérimentalement par Davisson et Germer en 1927.  Einstein reçut le prix Nobel en 1921 pour sa théorie photonique expliquant de plus l'effet photoélectrique et de Broglie reçut le prix Nobel en 1929 pour l'extension de cette théorie à d'autres types de particules.

                                 ou h est la constante de Planck =  4,13566733 eV s     D'où E(eV) = hc/l = 1240 eV nm/l (nm)                               

                                                 v  = la fréquence                                                     Un photon de longueur d'onde de 532 nm (lumière verte)

                                                 c   =  la vitesse de la lumière     299792458 m/s        présente une énergie de 2,33 eV et inversément 1 eV      

                                                 p  =  la quantité de mouvement d'un photon           correspond à un photon IR de 1240 nm

 

 

2.  Glossaire de la Photographie

-Aberration chromatique

Un liseré coloré peut apparaître le long des contours des objets au sein d'une image.  Ce défaut des optiques est appelé aberration chromatique

- Amplitude

L' amplitude que possède un objectif est défini par le rapport de sa focale maximale et minimale soit pour un objectif de 50 mm-200 mm une amplitude

de quatre fois.

-Angle de Champ

Des objectifs de focales diverses peuvent couvrir des angles de champ différent qui sont exprimés en degré.  Une scène sous un angle de champ entre 50 et 60 ° approximativement correspond au cadrage procuré par un objectif de 35 mm en 24x36 ou 24 mm en APS-C.

-APO

Des objectifs dont l'aberration chromatique a été corrigée sont appelés apochromatiques.

- Arracher

Un argot photographique définissant un objectif possédant un excellent piqué.

-Asphérique

Les deux faces d'une lentille sont en général formées par des portions de sphère.  La convergence des rayons à travers de telles lentilles n'est pas homogène en ce sens que la convergence est plus grande sur les bords qu'au centre ce qui se traduit par une perte de piqué.  Les lentilles dites asphériques ont une surface qui n'est plus une portion de sphère et permettent d'améliiorer la netteté de l'image en corrigeant ce défaut.

-Autofocus

Système permettant d'effectuer une mise au point automatique.

-Back-focus

Le système autofocus effectue une mise au point décalée en arrière du sujet.

 

Mise au point précise

 

 

 

Mise au point en avant du sujet

 

 

Mise au point à l'arrière du sujet

 

 

-Bague allonge

Pièce intercalaire entre le boitier et l'objectif permettant d'augmenter le grandissement afin d'accéder au domaine de la macrophotographie.  Des allonges à soufflet existent également.

-Baïonnette

Système mécanique permettant de fixer un objectif un objectif sur la monture à baïonnette d'un boitier par opposition aux montures à pas de vis.

-Baïonnette d'adaptation

Système mécanique intercalaire située entre l'objectif et le boitier permettant de monter des objectifs ne pouvant pas être adapté directement sur le boitier de l'appareil photographique.

 

Nikon V1 avec baïonnette adaptative pour objectif Nikon DX

Serial number body : 6 1005228

Lens 55-300 mm serial number 2118002

 

 

 

 

 

 

 

-Bascule

Inclinaison de l'axe optique de l'objectif par rapport à l'axe perpendiculaire au centre du capteur.  Ceci permet d'orienter la surface sensible par rapport au corps de l'appareil de façon à la maintenir parallèle au plan du sujet.

-Bokeh (Japonais) ou "ou rendu d'un certain flou"

Zones floues en dehors de la profondeur de champ qui sont rendues harmonieuses et qui dépendent de la forme du diaphragme.

-Bonnette

Lentille vissée sur le filetage avant et qui est ajouté à un objectif pour augmenter le grandissement de la prise de vue afin d'accéder au domaine de la macrophotographie.

-Calage de la mise au point

L'association d'un boitier et d'un objectif introduit la notion de tolérance mécanique et peut conduire à une mise au point décalée de nature front-focus ou back-focus par rapport au sujet.  Une correction de ce décalage peut être effectuée sur certain appareil de par l'introduction d'une correction pour chaque objectif connue sous le nom de calage de la mise au point facilitée par l'utilisation de mires.

- Cercle image ou cercle de couverture.

C'est la surface sphérique dans laquelle un objectif matérialise l'image sans aucune perte de lumière.  Pour limiter le, vignetage (assombrissement des bords et des coins de l'image) ce cercle de couverture doit être adapté à lan taille du capteur.

-Coefficient de focale ou" Crop factor"

L'angle de champ est modifié lorsque un capteur différent de celui du 24x36 mm est utilisé.  Le coefficient de focale est celui qu'il faut appliquer pour retrouver le même angle de champ que dans le format 24x36 mm.

 

Nikon D7000  APS-C

Body serial number 6101733

Lens 18-105 mm in 24x36 mm (serial number 33726210)

 

Crop factor APS-C  1.5 

corresponding to a 27-157 mm zoom for the 24x36 mm format

 

 

 

 

-Coma

La coma, visible dans les coins de l'image, est un défaut optique faisant que certains points photographiés apparaissent sous la forme de comète sur l'image.

-Compendium

Utilisé surtout en moyen et grand format, c'est un pare-soleil à longueur variable

-Convertisseur de focale

Le convertisseur se place entre l'objectif et le boitier et est un accessoire optique comportant une lentille asphérique qui permet de multiplier la focale de l'objectif par 1,4 ou par deux.  Un objectif de focale 100 mm cadrera donc respectivement comme un objectif de focale 140 mm ou  200 mm.

-Décentrement

Possibilité de décalage de l'axe optique par rapport à l'axe de symétrie de la baïonnette. Le cercle image par rapport au capteur est déplacé permettant de compenser l'effet de perspective.

-Diaphragme

Le diaphragme souvent ajustable est une ouverture dans l'objectif qui permet le passage de la lumière.  L'exposition de la photo est déterminée par la combinaison de la vitesse d'obturation et de l'ouverture du diaphragme.  Plus l'ouverture est grande, plus la lumière est autorisée à passer au travers du diaphragme. La valeur d'ouverture du diaphragme combinée à la longueur de la focale détermine la profondeur de champ d'une image. 

 

La valeur d'ouverture du diaphragme est la rapport entre la longueur focale de l'objectif et le diamètre de l'ouverture du diaphragme.  Un objectif de 50 mm dont l'ouverture a un diamètre de 12,5 mm va donner par définition une valeur d'ouverture de diaphragme de 50/12,5 soit f4.  En conséquence plus la valeur d'ouverture du diaphragme est grande, plus le diamètre de l'ouverture du diaphragme est petit et au moins il passera de lumière. 

 

 

 

 

 

 

- Diffraction

Les rayons lumineux qui passent par une petite ouverture de diaphragme sont déviés et plus l'ouverture est petite plus la déviation sera importante.  Ce phénomène est associé à celui de la diffraction.  Lorsqu'une petite ouverture de diaphragme est utilisée, une perte de piqué de l'image est observée.  Les courbes de piqué présentent en général une forme incurvée de valeur minimale pour des valeurs de diaphragme de l'ordre de f8 à f11.  Le phénomène de diffraction dépend également de la taille des photosites du capteur et plus ils sont petits, plus grande la diffraction.

-Digiscopie

Un petit système optique est utilisé dans ce cas pour faire converger les rayons d'une lunette d'approche sur le capteur de l'appareil.  On utilise souvent un objectif standard type 50 mm auquel un adaptateur mécanique fixé sur le filetage avant est ajouté afin de coupler la lunette d'approche à l'appareil.  les lunettes d'approche les plus prisées sint Nikon, Swarovski et Leica.

-Echelle de profondeur de champ

Inscriptions placées sur l'objectif permettant de calculer la profondeur de champ en fonction de la distance de mise au point et de l'ouverture du diaphragme utilisée.

 

Echelle de profondeur de champ pouvant être observée sur un objectif Minolta 35-70 mm

serial number 1356990

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-Filtre

C'est un système optique vissé à l'avant de l'objectif placé dans le trajet des rayons lumineux afin de modifier leurs propriétés.  Certains filtres sont utilisés pour protéger l'objectif (filtre UV), d'autres pour améliorer la densité du ciel et la saturation des couleurs (filtre polarisant) ou encore pour modifier les couleurs (filtres colorés).

-Fish-eye

Objectif à la perspective sphérique conçus pour photographier des sujets sphériques sans déformation.  L'angle embrassé est de 180°. Un fish-eye déforme énormément les lignes droites.

-Flare

Phénomène se produisant lorsque des rayons parasites provenant d'une zone ne faisant pas partie de la scène cadrée parviennent dans l'objectif.  Ce sont souvent des rayons du soleil frappant la lentille frontale de biais, le soleil n'étant pas dans le champ photographié.  Le flare se traduit par une perte de piqué, une désaturation des ombres et des couleurs et parfois même par des images fantômes du diaphragme.  Un pare-soleil est utilisé pour prévenir ce genre de phénomène.

-Fluorine

Certaines lentilles ayant une très faible dispersion sont composées de fluorine et limite ainsi l'aberration chromatique.

-Focale

 

 

Caractéristiques d'un objectif qui mesure la distance millimétrique à laquelle les rayons lumineux provenant de l'infini (unendlich) vont converger sur le capteur. Cette distance est la distance focale (die Brennweite).  En optique, la focale intervient dans de nombreux calculs concernant la mise au point, la profondeur de champ, l'ouverture et elle indique surtout en fonction du format utilisé, l'angle de champ couvert par l'objectif (voir graphique de droite).

Focaliser les rayons sur le capteur consiste à faire une mise au point.

 

 

 

 

-Focale normale

La diagonale d'un capteur de format 24x36 mm est de 43 mm et est considérée comme la focale normale de ce système photographique.  Cette focale normale est de 29 mm en APS-C tenant compte d'un rapport de focale de 1,5.  N'ayant pas de rapport direct avec la vision humaine,  elle permet la classification des objectifs en diverses catégories : grands- angles, téléobjectifs, trans-standards.

 

   

  Boitier Samsung NX10

 (serial number : A3QZC10Z200061P )

 avec un objectif de type "pancake"  30 mm

 correspondant à la focale normale d'un capteur

  APS-C.

 

 

 

 

 

 

- Formule optique

Consiste en l'agencement et la composition des lentilles à l'intérieur d'un objectif.  Bien que les formules optiques, découlant souvent d'anciennes formules, soient calculées par ordinateur, leur description simple se borne à indiquer le nombre de lentilles et le nombre de groupes qui la constitue.

 

   Dans un objectif à focale variable ou ZOOM , de multiples éléments en verre sont responsables du changement de longueur de focale et permettent d'accroître ou de diminuer le grossissement obtenu. L'élément concave situé au centre de l'objectif est l'une des parties les plus importantes d'un zoom optique puisqu'il sert d'élément de dispersion des rayons lumineux passant au travers de l'objectif.  Plus l'élément concave est situé à l'avant de l'objectif, plus l'image sera grossie.

 

 

 

 

 

 

 

 

-Fungus

De la colle relie des lentilles entre elles à l'intérieur des groupes optiques et des champignons peuvent de développer au sein de ce milieu organique.

- Grand-angle

C'est un objectif possédant un angle de champ important et correspondant donc à une focale courte.  Un objectif est classé dans la catégorie des grands-angles losque sa focale est inférieure à la focale normale.

-Grandissement

Rapport entre la taille de l'image réelle d'un objet mesurée sur le capteur et celle de l'objet initial.  Ce rapport est en général plus petit que 0,1.

-Grossissement

Rapport de taille entre l'objet et son image virtuelle à travers un viseur.  Dans un système à visée reflex, le grossissement est égal à la focale de l'objectif divisée par la focale de l'oculaire.  Ce rapport doit être supérieur à 0,7 pour une visée confortable et pour une mise au point manuelle précise.

-Groupe

Des lentilles collées les unes aux autres forment un ensemble appelé groupe.

-Homogénéité

Entre le centre de l'image et les bords, il peut y avoir des différences de piqué s'exprimant par une certaine homogénéité de l'image.

-Hyperfocale

La manière dont il faut régler un objectif pour que la profondeur de champ s'étende de la moitié de la distance focale à l'infini dépend de la focale et de l'ouverture du diaphragme.  Cette distance dite hyperfocale est calculée  comme suit pour le format 24x36 :  la focale au carré divisé par 30 fois l'ouverture utilisée soit pour une focale de 70 mm à f:8  cette distance hyperfocale sera de 4900/240 = 20,4 m arrondi à 20m .  En conséquence, si la mise au point est réglée sur 20 m, tout sera nette de 10 m à l'infini.

 

  Minolta 9000 24x36 (serial number: 17014456) monté avec un objectif SIGMA 70 mm (serial number: 11266452)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-Indice de réfraction

Lorsqu'un train d'ondes lumineuses frappe un interface entre deux matériaux optiques comme l'air et le verre par exemple, les rayons sont en partie réfléchis et en partie réfractés (transmis) dans le second matériau.

 

  Des études expérimentales concernant les directions prises par des rayons incident, réfléchis et réfractés ont abouti aux conclusions suivantes:

1. Les rayons incidents, réfléchis , réfractés et la normamle à la surface se trouvent dans un même plan.

2. L'angle de réflexion Fr est égal à l'angle d'incidence Fa pour toutes les longueurs d'ondes et toute paire de matériau.

                  Fr = Fa

3.  Pour une lumière monochomatique et pour une paire de substances données, le rapport du sinus de l'angle Fa à celui de l'angle Fb est une constante.

                     sin Fa / sin Fb = constante

Si le milieu a est le vide, la constante dans cette loi de Snell est appelé l' indice de réfraction

La plupart des verres utilisés dans des instruments d'optique ont des indices de réfraction entre 1.4 et 2.0 .  Certaines substances comme le diamant et le rutile (dioxyde de titane) présentent des indices de réfractions de 2;42 et 2.62 respectivement.  L'indice de réfraction ne dépend pas seulement de la substance mais de la longueur d'onde de la lumière.  Cette dépendance à la longueur d'onde est appelée dispersion.

 

 

 

-Infini

Un objet situé à 100 fois la distance focale peut être considéré à l'infini.

-Joints d'étanchéité

Afin d'éviter l'introduction de poussières et d'humidité, des joints peuvent être disposés autour des commandes d'un objectif et aussi pour assurer l'étanchéité boitier-objectif au niveau de la baïonnette.

-Lentilles

Constituées de verre ou de polycarbonate

-Lentille flottante

En général chaque lentille conserve un écartement fixe avec les autres mais il existe également des objectifs dans lesquels certaines lentilles se déplacent par rapport aux autres soit pour effectuer une mise au point interne soit pour optimiser les performances à courte distance.

-Lentille frontale

Lentille susceptible d'être soumise aux agressions physiques et chimiques.

- Limitation de la plage AF

 

  Un interrupteur situé sur l fût de l(objectif permet de limiter la plage de recherche des distances  du système autofocus afin d'accélérer la mise au point.  L'objectif verrouille les butées basses et haute de sa plage de mise au point

 

Ci-contre un boitier Sony a55 (serial number:5033321) avec un objectif Sigma macro 70 mm muni sur le fût d'un interrupteur pouvant limiter la plage de recherche du système autofocus.

 

 

 

 

 

-Macrophotographie

  

  Lorsque le grandissement est compris entre 1 et 10 la profondeur de champ est faible et la taille de l'image sur le capteur est égal ou supérieur à celle de l'objet photographié.  C'est le domaine de la macrophotographie.  Des objectifs dont la mise au point minimale est très faible sont appelés des objectifs macro permettant d'accéder au domaine de la macrophotographie.

Des bagues allonges, des soufflets ou des bonnettes peuventn également être utilisés pour augmenter le grandissement des objectifs classiques.

 

 

 

 

 

 

-MAP mini

Distance minimale à laquelle l'objectif peut photographier un objet.  Elle se situe souvent entre 8 à 12 fois la focale sauf pour les objectifs macro.

-Mégazoom

Lorsque l'amplitude de focale est égale ou supérieure à 10, on parle de mégazoom.  Un objectif couvrant les focales 28-300 mm est un mégazoom.

-Micro-contraste

L'écart entre les valeurs les plus sombres et les plus claires d'une image est le contraste.  Lorsque cette notion est appliquée aux détails particuliers d'une image, on parle de micro-contraste et plus il est élevé, plus la sensation de netteté sera grande en raison de l'accentuation des détails.

-Mise au point ou MAP

La recherche de netteté d'un sujet photographié s'effectue en tournant une bague de mise au point ou sont gravées les distances de prise de vue.  Un sujet proche est photographié par le déplacement des lentilles vers l'avant, un sujet lointain par le déplacement des lentilles vers l'arrière et pour un sujet situé à l'infini, l'objectif se présente dans sa position la plus compacte.  Les mises au point peuvent également être réalisées par un système autofocus interne au boitier mis en action par un moteur autofocus.

-Mise au point interne

Si toute les lentilles internes d'un objectif devaient être déplacées en même temps, la consommation d'énergie par le moteur autofocua serait trop grande.  C'est pourquoi certaines lentilles se déplacent pour effectuer la mise au point, c'est la mise au point interne.

-Motorisation sonique

Un train d'ondes ultrasoniques est utilisé pour faire tourner le rotor du moteur situé à l'intérieur de l'objectif , permettant de déplacer les lentilles et d'effectuer la mise au point.  C'est ce qui est appelé la motorisation sonique qui est rapide et silencieuse.  Les moteurs soniques les plus évolués se découplent automatiquement lorsque la bague de mise au point est tournée manuellement.

-Optimisation numérique

Afin d'optimiser les performances, la structure du capteur est prise en compte dans le calcul de la formule optique.

-Ouverture maximale

Plus un objectif est lumineux, plus le nombre exprimant l'ouverture est petit. 

 

   Sur ce zoom Samsung 18-55 mm muni d'un pare-soleil limitant le flare , l'ouverture maximale pour la plage de focale la plus courte est f:3.5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-Perspective

Sur une image à deux dimensions, une scène à une certaine profondeur, traduite par le mot perspective.  Les objets les plus rapprochés sont les plusn grands sur l'image et obéissent à une perspective centrale associée à des perspectives fuyantes lorsque des structures comme des rails de chemin de fer sont photographiées.

-Photomicrographie

Lorsque le grandissement est supérieur à 10, le domaine de la photomicrographie est abordé, c'est donc un domaine se situant au-delà de la macrophotographie.  Ce domaine est généralement abordé enn utilisant un microscope.

-Piqué

Le piqué exprime la netteté d'une image qui est essentiellement dépendante de la qualité de l'objectif.

-Pouvoir séparateur

Capacité d'un objectif à séparer des détails très proches.  Des alternances de lignes noires et blanches peuvent être photographiées afin de mesurer cette capacité d'un objectif cette alternance de lignes de plus en plus minces jusqu'à un point de non-discernement par l'objectif.  On détermine ainsi le nombre maximal de lignes par mm que l'objectif est capable de séparer.

-Profondeur de champ

Zone de netteté en avant et en arrière du plan de mise au pount.  La profondeur de champ est importante lorsque l'ouverture est faible.

-Proxiphotographie

Lorsque le grandissement est compris entre 0,1 et 1 donc situé juste avant le domaine macro, on parle de proxiphotographie

-Pupille d'entrée

L'image du trou ménagé par le diaphragme à l'intérieur d'un objectif vu à travers les lentilles avant.  L'image du trou vue depuis l'arrière de l'objectif ou pupille de sortie est souvent différente de la pupille d'entrée sauf pour les objectifs symétriques.

-Purple fringing

Liseré magenta apparaissant le long des contours d'une image.

-Rétro-focus

Une optique rétro-focus comporte un groupe divergent à l'avant et un groupe convergent à l'arrière de l'objectif permettant de déporter le centre optique de l'objectif vers l'arrière.  Sans formule rétrofocus, il faudrait pour un grand angle que l'objectif pénètre plus profondément dans le boitier ce qui n'est pas compatible avec les reflex à miroir.  Cette formule optique a été inventée par Angénieux en 1950.

-Soufflet

Allonge à longueur variable permettant d'aborder de très forts rapports de grandissement.

-Stabilisation optique

Compensation des mouvements du photographe par un système intégré à l'objectif ou dans le boitier afin de maintenir l'image nette.

-Symétrie optique

Une optique symétrique de part et d'autre du diaphragme est exempte de distorsion même si les lentilles, sont de taille différente.

-Télé-centrique

lorsque les rayons émergents de l'objectif sont les plus perpendiculaires possibles par rapport au capteur évitant une perte de piqué, la formule optique est dite télé-centrique.

-Téléobjectif

Formule optique permettant d'obtenir une longue focale tout en maintenant un encombrement réduit  (inverse du rétrofocus).

Tirage mécanique

Distance entre les plans d'appui de la baïonnette et du capteur et qui est plus importante pour les système reflex en raison de la présence d'un miroir.

-Traitement de surface

Lorsque les lentilles sontb recouvertes d'un traitement de surface, les réflexions de lumière sur la surface du verre sont amoindries mais favorisent le flare.

-Transstandard

Lorsque la plage focale d'un objectif passe par la focale standard, cet objectif est dit transstandard.  Par exemple en APS-C , la focale normale est de 35 mm et un objectif Nikon 18-135 mm est donc un objectif transstandard.

-Zoom

Objectif dont la focale est variable.

 

3. L'appareil photographique numérique

3.1 Les types de capteurs

Un capteur photographique est un composant électronique photosensible capable de convertir un rayonnement électromagnétique (UV, visible ou IR) en un signal électrique analogique.  Le signal est amplifié , numérisé par un convertisseur analogique numérique et finalement traité pour obtenir une image numérique.  Le capteur photographique metb à profit l'effet photoélectrique permettant aux photons d'arracher des électrons à chaque élément actif ou photosites d'une matrice de capteurs élémentaires constitués par des photodiodes. Les capteurs d'images se composent donc d'éléments individuels sensibles à la lumière appelés pixels qui ne reconnaissent pas les couleurs et qui donnent simplement des informations relatives à la luminance.  En raison de ce fait les pixels de la plupart des capteurs dans les caméras digitales sont munis de filtres rouges, verts et bleus arrangés suivant un certain motif;  Que ce soit un pixel filyté par une couleur rouge ou bleu, il est entouré par deux pixels filtrés par une couleur verte.  Cette disposition est connue sous le nom de pattern de Bayer;   Si chaque pixel donne une estimation de la clarté seulement 1/3 de ceux-ci donnent l'information de couleur pour un point image.  Lzs 2/3 de l'information colorimétrique manquante est donnée par une interpolation colorimétrique à partir des pixels recevant une information colorimétrique et ceci fonctionne de façon très précise. 

Un chemin particulier a été suivi par Sigma avec le capteur Foveon.  De façon simplifiée, ce capteur peut être décrit comme représenté par trois couches colorimétriques, une bleu pour la couche supérieure, une verte pour l'intermédiaire et une couche inférieure qui est sensible au rouge.  Dans ce cas, pour chaque point image l'information colorimétrique complète peut être récoltée.

D'une manière générale, les capteurs d'images se différencient par leur technologie qui peut être du type CCD (charge coupled device ou dispositif de tranfert de charges) ou du type CMOS (complementary metal oxide semi-conductor)

3.1.1  La technologie CCD

Dans un capteur CCD, chaque pixel récuoère la lumière et ensuite les informations enrégistrées vont être transmises au sein du capteur pour être transformés en signaux électriques qui vont être convertis un à un afin de produire une image numérique.  Ce procédé est considéré comme assez énergivore.

3.1.2  La technologie CMOS

Le capteur CMOS converti automatiquement la lumière en un signal électrique dès que celle-ci atteint un pixel.  Dans les capteurs CMOS en opoosition avec les capteurs CCD, les pixels sont lus individuellement et donc chaque pixel possède sonn unité s'amplification , situation qui prend de la place et réduit ainsi la surface du pixel par rapport à celle du CCD.  Il y a quelques années en rapport avec cette situation mentionnée, les capteurs CMOS étaient entachés par du bruit électronique mais ce désavantage par rapport au capteur CCD a été en partie contrecarré par la diminution de la surface de l'unité d'amplification et par l'introduction de meilleures microlentilles par pixel permettant d'obtenir un rendement lumineux supérieur annihilant en grande partie le désavantage du bruit électronique pour le capteur CMOS.

 

 

 

 

 

3.1.3  La technologie Live MOS

Il existe encore un capteur appelé Live MOS constituant une alternative aux capteurs CMOS et CCD en raison du fait qu'il offre une qualité d'image comparable au CCD tout en conservant le rendement du capteur CMOS.  Ce type de capteur  est utilisé par des fabricants d'appareils photographiques comme Leica, Panasonic et Olympus.

3.2  Les différentes grandeurs de capteurs

    Dimensions courantes de capteurs CCD ou CMOS

  

       

   Les dimensions sont en mm, la surface en mm² et le rapport ou coefficient de multiplication est le facteur à appliquer à la longueur focale de l'objectif pour obtenir la longueur correspondant au même angle de cadrage qu'un 24x36 mm.  Les dimensions notées en fraction de pouce vient des anciens tubes de prises de vue d'un pouce de diamètre dont la diagonale de la zone sensible était de 16 mm. Le format est donc indiqué en fraction de cette diagonale.