À partir de quel point de référence la distance focale d'un objectif est-elle calculée?

Je comprends l'idée d'une distance focale pour une seule lentille, c'est-à-dire la distance de la lentille au point où les rayons de lumière parallèles convergent. Cependant, dans le cas d'un objectif photographique avec plusieurs éléments d'objectif, d'où est exactement mesurée la distance focale de l'objectif dans son ensemble?

Commençons par le cas simple, un seul élément:

Du haut: lentille positive / convexe, lentille négative / concave, miroir concave, miroir convexe.

Les rayons parallèles entrant dans l'objectif se concentrent en un certain point (F), et la distance focale (f) est donnée par la distance entre le centre de l'objectif (le centre optique ) et le point focal.

Le point de référence est donc le centre optique d'un seul élément.

OK, mais qu'en est-il des objectifs multi-éléments?

Pour les objectifs multi-éléments, il n'y a pas de point de référence que vous puissiez trouver facilement . Comme le dit David, le point de référence est le centre d'un élément hypothétique unique avec la même distance focale.

Ce point de référence peut être n'importe où - devant le premier élément, à l'intérieur de la lentille ou derrière le dernier élément.

Comment déplacer le centre optique à l'extérieur de l'objectif?

Groupe téléobjectif: le plus souvent en utilisant ce qu'on appelle un groupe téléobjectif:

Dans ce diagramme, il existe deux groupes d'éléments. Le premier groupe (à gauche) agit comme une lentille "normale" (convexe ou positive), provoquant la convergence des rayons (lignes bleues). Le deuxième groupe (à droite) est le groupe téléobjectif, agissant comme un objectif négatif qui diffuse les rayons.

L'effet net est que le point focal "verra" l'équivalent d'un seul élément positif beaucoup plus loin (indiqué par des lignes pointillées rouges). C'est le centre optique de cet hypothétique "élément unique équivalent" (H ') qui est le point de référence pour mesurer la distance focale (f').

Téléobjectif inversé: vous pouvez permuter les groupes pour placer le groupe téléobjectif devant. Ensuite, vous obtenez un objectif (grand angle) où la distance entre le dernier élément et le point AF peut être supérieure à la distance focale. Cette construction est appelée objectif rétrofocus .

Miroirs: vous pouvez également utiliser des miroirs. Les verres miroirs "réutilisent" leur longueur physique en faisant rebondir les rayons d'avant en arrière. Encore une fois, le point focal "verra" l'équivalent d'un seul élément beaucoup plus loin.

Objectif miroir, ici combiné avec le groupe téléobjectif

Pourquoi voudriez-vous faire ça?

Pour les téléobjectifs longs , c'est parce qu'une conception standard donnerait un objectif physiquement trop long pour être pratique:

Télé 500 mm sans groupe téléobjectif. Un 500 mm doit avoir une longueur d'au moins 50 cm (20 ").

Pour les objectifs grand angle , c'est pour donner plus d'espace entre l'objectif et le capteur d'image. Par exemple, il existe des objectifs de 10 mm pour les reflex numériques, mais 10 mm entre le capteur et l'objectif ne laisseraient pas assez de place pour le miroir. Les objectifs ultra larges sont donc généralement conçus comme des objectifs rétrofocus.

Fisheye 7,5 mm sans rétrofocus. Notez que le tube dépasse de la monture d'objectif pour rapprocher suffisamment les éléments du film. Le montage de l'objectif a nécessité le verrouillage du miroir et vous ne pouviez pas utiliser le viseur ou la mesure intégrée pendant que l'objectif était monté. (Image de B&H )

Comment puis-je vérifier la distance focale de mon objectif?

Voir mesure de la distance focale .

En bref:

• prendre une photo de deux points éloignés
• mesurer l'angle entre les points
• mesurer la distance entre les points sur le capteur d'image (compter les pixels entre les points sur la photo et déduire la distance du capteur de la résolution et de la taille du capteur)
• distance focale = distance sur le capteur en mm / angle en degrés * (180 / pi)

Sources:

• http://en.wikipedia.org/wiki/Telephoto_lens
• http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_centre
• http://en.wikipedia.org/wiki/Focal_length
• http://en.wikipedia.org/wiki/Ang%C3%A9nieux_retrofocus
• http://www.bobatkins.com/photography/technical/measuring_focal_length.html

Images: objectif Fisheye de B&H, autres images avec l'aimable autorisation de Wikipedia.

Wikipédia donne la réponse ...

"Lorsqu'un objectif photographique est réglé sur" infini ", son point nodal arrière est séparé du capteur ou du film, au plan focal, par la distance focale de l'objectif."

Ce qui amène à la question ... Qu'est-ce qu'un point nodal? Wikipédia a également répondu :

"Les points nodaux avant et arrière ont la propriété qu'un rayon dirigé vers l'un d'eux soit réfracté par la lentille de sorte qu'il semble provenir de l'autre, et avec le même angle par rapport à l'axe optique."

Avec une structure complexe qui est un objectif d'appareil photo moderne, le point nodal arrière ne sera pas toujours au même endroit, donc la question de l'exactitude dépendra de l'objectif.

Pour développer le point nodal:

Définition simple: elle se trouve au centre de la lentille ménisque à élément unique équivalente qui a la même distance focale et la même ouverture que la lentille composée testée.

L'aspect le plus pratique du point nodal d'un objectif est qu'il s'agit du point autour duquel l'objectif peut pivoter sans produire de mouvement dans l'image. Pour une lentille simple à un élément, le nœud est au centre de la lentille; pour un système optique plié tel qu'un télescope Schmidt-Cassegrain, le nœud est bien en face de l'objectif.

Il est un peu difficile de mettre en place un test physique pour trouver le point nodal d'une lentille. Je vais essayer de l'expliquer sans aides visuelles:

Considérez un support pour trépied. L'axe de rotation vertical de la tête du trépied va être l'endroit où nous allons placer le nœud de l'objectif. Pour ce faire, l'objectif doit être monté sur une plaque permettant de varier sa distance par rapport à l'axe du trépied. De plus, l'image doit être projetée sur un écran non fixé à l'objectif (le boîtier de l'appareil photo ne peut donc pas être utilisé!). Nous recherchons la combinaison de la position de l'écran et du réglage du curseur où la tête du trépied peut être tournée et le seul effet sur l'image est le vignettage lorsque l'axe optique de l'objectif se déplace vers / hors de l'alignement avec l'écran.

Une réelle implication pratique entre en jeu lorsque vous prenez des photos panoramiques. Pour qu'il y ait la moindre distorsion entre les images - et donc une meilleure couture ou un meilleur suivi - la caméra doit être tournée autour de son point nodal. Donc, mettre votre appareil photo de poche - ou même votre appareil photo reflex numérique professionnel - directement sur le trépied, en utilisant le point de montage de son corps, signifie que vous tournez quelque part entre le point nodal et le plan d'image, sauf éventuellement avec certains objectifs grand angle.

De manière générale, pour un objectif fov 1: 1 apparent (50 mm sur un imageur pleine grandeur ou sur un corps de film 35 mm), le nœud sera quelque part près du milieu de l'objectif. Pour un objectif zoom à plein zoom, il est susceptible d'être à l'avant et pour un grand angle, il sera quelque part derrière le centre de l'objectif. Quelle que soit votre utilisation, le nœud sera à la distance focale indiquée devant l'imageur de la caméra.

(C'était le sujet de l'un de mes laboratoires de physique les plus intenses à l'époque, donc même si j'ai obtenu un A pour cela, il y a un écart de mémoire de 45 ans de temps en temps, mais je pense avoir encore les détails généraux) .