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12.1Introduction Lobjectif photographique est un instrument optique ressemblant à lœil: ŒilObjectif -----------------------------------------------------------------------------------------

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1 12.1Introduction Lobjectif photographique est un instrument optique ressemblant à lœil: ŒilObjectif CornéeObjectif Cristallin IrisDiaphragme PupilleOuverture RétineFilm photographique AccommodationMise au point Cependant, laccommodation est réalisée par une modification de la distance séparant lobjectif du film photographique et non pas par modification de la courbure de la lentille. Chapitre 12: Objectif Photographique

2 12.2La photographie argentique Le film photographique est formé par une émulsion de gélatine incorporant des cristaux (appelés grains) de chlorure et de bromure dargent (AgCl et AgBr) déposée sur un substrat dacétate de cellulose. 1) Irradiation 2) Image latente: formation dans les grains dagrégats Ag 0 3) Révélation: réduction complète par agent chimique des cristaux 4) Fixation: dissolution des cristaux non réduits Avec limage négative formée on pourra transférer avec agrandissement limage sur papier.

3 Pour obtenir un film argentique couleur, on construit un film contenant plusieurs couches, chacune sensible à lune des trois couleurs primaires (bleue, verte et rouge) grâce au colorant organique inséré. Certains films ne sont pas argentiques mais directement basés sur des colorants organiques (par ex. aryl-diazonium). Couche protectrice Couche sensible au vert (colorant magenta) de 5 m Couche sensible au rouge (colorant cyan) de 5 m Couche sensible au bleu (colorant jaune) de 5 m substrat

4 La sensibilité dun film photographique dépend de la taille des grains de sels dargent présents dans le film: Gros grains (~30 m)grande sensibilité Petits grains (~5 m)faible sensibilité Le sensibilité des films est définie par la densité optique D, telle que: où I est lintensité lumineuse transmise à travers le film et I 0 lintensité lumineuse incidente. Léchelle usuelle utilisée pour les films photographiques est léchelle ASA (American Standard Association), progression géométrique de raison 2: 12, 25, 100, 200, 400, 800, 1600 Deux films dont les sensibilités en ASA sont dans un rapport 2 ont des densités optiques dans un rapport 2.

5 12.3Objectif photographique Lobjectif photographique est formé par plusieurs lentilles accolées ou non. Certains objectifs peuvent comporter des miroirs (objectifs catadioptriques) et dautres des lentilles pouvant se déplacer les unes par rapport aux autres (zooms). Le grandissement est donné par (voir chapitre 8, formule de Newton): et on rappelle que pour la lentille mince f = -f. La longueur est appelée tirage de lobjectif. Cette distance est généralement petite. Lorsque la distance est donnée, le grandissement augmente avec la focale. Cest pour cela quon utilise un télé-objectif pour obtenir des images détaillées. Lorsque la focale est donnée, on peut essayer de daugmenter.

6 Champ angulairePortion conique 2 c de lespace objet dont lobjectif donne une image nette. 2 c film 2 c O A Compte tenu de la relation de conjugaison appliquée pour un objet lointain (p tend vers linfini), alors on a et le champ angulaire sécrit, en introduisant la diagonale l du film:: B

7 Pour un objectif reflex 24 x 36 mm, la diagonale du film est 43.3 mm (théorème de Pythagore). On obtient: Grand anglef = 28 mm c = 75.4° Normalf = 50 mm c = 46.8° Télé-objectiff = 135 mm c = 18.2° Fish-Eyef = 8 mm c = 139.4°

8 OuvertureDiamètre D de la pupille dentrée de lobjectif Nombre douvertureRapport entre la distance focale et louverture ( NO ) : Tableau des nombres douverture pour un objectif normal de 50 mm: NO D /mm (suite géométrique de raison ) Afin de saffranchir de la distance focale de lobjectif, on parle de nombre douverture, ou plus exactement douverture, sous la forme f/ NO (par exemple une ouverture f/11 équivaut à 4.5 mm pour une focale de 50 mm). On ne travaille pas à trop faible NO en raison des aberrations géométriques. De plus lapproximation de Gauss nest plus valable.

9 12.4Profondeur de champ Profondeur de champ Distance entre les deux points extrêmes A 1 et A 2 de lespace image situés sur laxe optique et pour lesquels lobjectif peut former une image nette sur le film photographique. On dira quune image est nette lorsque létendue de limage dun objet ponctuel par linstrument est inférieure à une taille caractéristique. Pour un film photographique, cette taille correspond à la taille dun grain du film (soit une valeur typique de 100 m. environ). Pour lœil, cette taille correspond à celle dune cellule de la rétine. A0A0 A0A0 u0u0 u0u0 A1A1 A2A2 a

10 La profondeur de champ image est donnée par: où a est la taille des grains. On considère trois points objets de laxe optique, A 0, A 1 et A 2 et leur image respective A 0, A 1 et A 2. Ces points vérifient tous une relation de Newton de la forme: pour i = 0, 1 ou 2. Ainsi, en prenant les points deux à deux, on a en particulier:

11 Si les distances et sont inférieures à la profondeur de champ, cest-à-dire si alors les points objets A 0, A 1 et A 2 formeront tous une image nette sur le film car leur image étendue ne dépassera pas la taille dun grain. Dans le cas de points objets extrêmes, on pose donc:

12 On définit ainsi la profondeur de champ dans lespace objet par la distance. Ainsi, en égalant les deux relations précédentes: en considérant A 0 comme le point intermédiaire parfaitement mis au point. La distance est appelée distance optimale de mise au point. Exemple: La profondeur de champ dun objectif est comprise entre 3 m et 6 m (position des points A 1 et A 2 extrêmes). La position distance optimale de mise au point est donc = 2 / ( 1/3 + 1/6) = 4 m. On remarque que la distance optimale de mise au point nest pas symétrique par rapport à la position de A 1 et A 2.

13 Nous avons obtenu précédemment la relation suivante: doù en ré-arrangeant, il vient: Or, langle u i est tel que: On a admis que est équivalent à. En effet, pour une distance objet de lordre du mètre (distance usuelle en photo), limage est proche du point focal image. Finalement, la profondeur de champ sécrit:

14 La profondeur de champ est donc augmentée en agissant sur les paramètres suivant: Augmenter la taille des grains (choisir un film très sensible) Augmenter le nombre douverture NO Diminuer la distance focale de lobjectif Exemple: Pour un film de taille de grains de 100 m, pour un NO donné de 8 et un objectif de 50 mm, alors si lobjet est placé à 5 m, la profondeur de champ est de 16 m (champ compris entre 1.7 m et 17.7 m).

15 12.5Durée dexposition Un paramètre important à prendre en compte en photographie est la quantité de lumière incidente sur la pellicule. Ce paramètre conditionne la durée de lexposition. La quantité de lumière reçue par unité de temps par la pellicule est proportionnelle à la surface de louverture: La durée dexposition est généralement calculée par lappareil et affichée directement dans le viseur. Si Q est la quantité de lumière totale nécessaire pour impressionner le film, la durée dexposition vaut: Il faut usuellement réaliser un compromis entre la netteté de limage (profondeur de champ importante nécessitant un fort NO ) et la quantité de lumière reçue (nécessitant un petit NO pour une durée dexposition courte).


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