Objectifs ultra-lumineux / super-lumineux

Table des matières

• Avant-propos
• Specimens remarquables
• Anciens objectifs
• L’ancêtre Petzval
• Le triplet et sa famille
• Anastigmats
• Gauss et sa postérité
• Variantes ultra-lumineuses du type Gauss
• Formules à surfaces asphériques
• Longues focales (ou « téléobjectifs »)
• Courtes focales, alias grands-angles
• Focales variables / zooms
• Références et ressources
• Glossaire optique
• Historique des mises à jour

Avant-propos

Deux siècles d’effort.

Ultra-luminous lenses – Ultra-fast – Large aperture / Super-fast lenses and zooms

Samples and historical view. With samples of world's fastest lenses and zoom lenses ever built.

Les objectifs photo à très grande ouverture / haute luminosité.

Exemples et aperçu historique. Avec des specimens de quelques objectifs et zooms parmi les plus lumineux du monde.

On trouvera ci-dessous :

• Des exemples notoires ou moins connus d’objectifs dont l’ouverture dépasse f/1,2.
• Une partie historique, où l’on voit que f/2,0 voire f/2,8 furent des valeurs longtemps difficiles à atteindre..

Avertissement

Comme le sujet semble intriguer certains, on trouvera ici quelques classiques du genre, et un peu plus sous forme d’aperçu historique. Ces commentaires privilégient la photographie petit format, ils ne prétendent pas offrir un tableau complet ni remplacer les manuels et ouvrages théoriques.

Cette présentation a entraîné à son tour des questions et réponses, auxquelles se sont ajoutés précisions et commentaires : la page « objectifs ultralumineux » a fini par accuser un sérieux embonpoint. Aussi a-t-elle été divisée en plusieurs pages (3 déc. 2011). Les ajouts et modifications sont publiés dans une page historique succinct.

Pour les non-connaisseurs était apparue une ANNEXE censée apporter les lumières qui leur manquent. Cette annexe a été déplacée vers une page autonome (25 sept. 2010). Les notations qui y renvoient figurent ici sous la forme [*].

Le goût des extrêmes

Parmi quelques enseignements, on verra qu’il existe un hiatus entre les ouvertures atteintes par certaines optiques très spécialisées, et les objectifs utilisables couramment pour ce qu’il est convenu d’appeler prise-de-vue générale. Pour celle-là, le photographe souhaite bien entendu une image fine et contrastée jusque dans les coins, impeccablement corrigée pour la couleur sur tout le spectre visible (et même un peu plus), mais encore sans déformation géométrique ni assombrissement à la périphérie, aussi bonne à 50 cm qu’à l’infini ; et capable de conserver les détails dans les ombres dans les pires situations de contre-jour. Réunir toutes ces qualités avec en plus une très grande luminosité est une gageure. Comme pour tout problème technique, des choix et donc des compromis sont nécessaires dans le design d’un objectif. Sur ce thème, voir plus bas le commentaire sur les objectifs Petzval améliorés [http://www.dg77.net/photo/tech/fastpetz.htm#ptzmod] [1].

Objectifs pour petits formats

Quand, en 1925, Oscar Barnack (1/11/1879 – 16/1/1936) lança son Leica utilisant le film 35 mm perforé – suivi en 1932 par Zeiss Ikon avec ses Contax, ce fut le triomphe du « petit format ». Le 24x36 (puisque c’est de lui qu’il s’agit) imposait néanmoins une contrainte aux opticiens : il exigeait une définition (pouvoir résolvant) très améliorée par rapport aux formats supérieurs comme le film 120 (56 mm de largeur utile). C’était un défi pour les concepteurs, et on peut voir que les évolutions se firent sur des périodes qui se mesurent en décennies.

Visée reflex et objectifs lumineux

Avec un appareil-photo reflex [2] la visée se fait à travers l’objectif. Dans un tel cas, il y a un intérêt certain à disposer d’une grande ouverture, aussi bien pour le confort de l’opérateur que pour l’efficacité des divers automatismes des appareils modernes. Surtout, la précision de la mise-au-point (qui se fait à pleine ouverture, grâce au mécanisme de la présélection) dépend directement de la profondeur de champ [*] : plus celle-ci est étroite (i.e. plus l’objectif est ouvert) et plus le point sera juste [3].

Contraintes des reflex

Cela étant dit, rares sont les objectifs à ouverture extrême présentés plus bas qui soient utilisables sur un boîtier reflex, ceci pour une raison mécanique : les objectifs pour reflex doivent laisser un espace entre la lentille arrière et la surface sensible, afin de permettre la présence du miroir qui renvoie l’image vers le dépoli de visée. Or, si on prend l’exemple du Zeiss 50 mm f/0,7, cet intervalle n’est que de 4 mm ! [4]

Remarques générales

Les appareils reflex subissent comme les autres l’inconvénient du focus shift [*].

Pour les appareils à objectif interchangeable, le diamètre de la monture peut limiter l’ouverture des optiques extrêmes. Chez Canon, c’est d’ailleurs l’abandon de l’ancienne baïonnette FD pour l’EF autofocus au large diamètre qui permit le lancement du Canon EF 50 mm f/1,0.

Photo numérique

Les capteurs digitaux ont largement supplanté la pellicule argentique. Ce nouveau type d’imagerie utilise majoritairement de petits formats, avec pour résultat un accroîssement de la profondeur de champ [*] ; ce qui a de quoi chagriner ceux qui aiment isoler un sujet net sur un décor flou. Pour ceux-là, une ouverture augmentée apparaît plus que jamais comme une nécessité.

Les capteurs des appareils numériques ont leurs contraintes. Citons :

• La nécessité d’une définition élevée ;
• Une sensibilité particulière à l’aberration chromatique [*] ;
• La moindre tolérance aux rayons obliques – la lentille arrière doit se trouver le plus loin possible du capteur, ou mieux : les objectifs doivent être du type télécentrique.
• Une vulnérabilité aux poussières qui mène à une regrettable prédominance de l’usage des zooms pour éviter les changements d’objectif sur le terrain ;
• Précision micrométrique requise pour le positionnement de l’optique et du système de visée par rapport au capteur : l’image doit se former au ras de ce dernier alors que pour un film, l’épaisseur de l’émulsion autorise une relative marge d’erreur – et un peu plus de courbure de champ. Sur un reflex, cette exigence est difficile à satisfaire rigoureusement en conservant un coût de fabrication raisonnable. Cela pénalise les objectifs à grande ouverture. Certains boîtiers intègrent d’ailleurs des possibilités d’étalonnage (en anglais : calibration) du système d’autofocus, (AF Microadjustment) pour une adaptation fine à l’exemplaire utilisé. [5]

Tout cela amène quelques réflexions

1. Pour différentes raisons indiquées ci-dessus, l’utilisation d’objectifs anciens, excellents sur pellicule, ne donne pas forcément les résultats espérés en photo digitale.
2. L’évolution récente a vu apparaître des appareils au format 24x36 (dits « full frame »), à des tarifs presque abordables par le grand public. Ces boîtiers sont très attirants mais imposent des objectifs de premier ordre pour que l’augmentation du format présente un avantage effectif.
3. Les appareils numériques ont fini par atteindre une qualité d’image telle que, pour tirer parti au mieux des derniers capteurs, les fabricants se sont remis à étudier et offrir des focales fixes, qui semblaient auparavant devoir disparaître des catalogues au profit des zooms. Les ouvertures supérieures à f/2,8 reviennent dans tous les catalogues.
4. La solution de certains problèmes peut se trouver dans l’évolution des capteurs et de l’électronique associée. Avec eux, on a en effet un accès immédiat à l’image, sans le renvoi par un miroir : l’avenir n’appartient peut-être pas aux reflex…

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