Le diaphragme détermine la quantité de lumière qui passe par la lentille et vient frapper la plaque sensible. Mais pourquoi utilise-t-on les valeurs de diaphragme comme nous les connaissons? Pourquoi pas une valeur absolue en milimètre?

Le diaphragme ou iris sert à réduire la quantité de lumière qui frappe le film ou capteur (et dans les premiers systèmes optiques il servait aussi à réduire les défauts de l'optique).

Comment en est-on arrivé aux valeurs de diaphragme (très peu intuitives) comme nous les connaissons? Voyez pour cela l'historique du diaphragme.

Le diaphragme permet de modifier le rendement lumineux de l'optique, mais une ouverture très petite provoque de la diffraction.

Dans les appareils compacts, le diaphragme fait effet d'obturateur pour protéger le capteur à l'arrêt.

Il est important que le diaphragme ne cause pas un vignettage (extérieur de l'image plus sombre que le centre) quand le diaphragme se ferme. Il n'y a en fait qu'un seul endroit où on peut placer le diaphragme dans les systèmes à une seule lentille (symmétrique): au milieu de la lentille même, ce qui n'est évidemment pas possible en pratique. Les lentilles asymétriques comme la lentille de Wollaston permet un placement du diaphragme en dehors de la lentille.

Nous avons comme exemple une optique se composant de deux lentilles symmétriques. Les résultats de cette optique sont sans nul doute désastreux sur le plan optique, c'est seulement pour l'exemple. Les optiques symmetriques les plus simples sont actuellement les optiques Tessar (composées de 4 lentilles).

L'image est totalement dématérialisée à l'endroit du diaphragme. Le diaphragme ne peut pas influencer l'image (à part qu'elle devient plus foncée)

Le fait que la grandeur de l'iris ne joue aucun rôle dans l'image fait que l'iris ne doit pas nécessairement être placé dans l'axe optique de la lentille. On peut déplacer le diaphragme tant qu'il reste dans le même plan. En pratique, on placera l'iris au centre du plan optique pour profiter du fait que cet endroit produit moins de déformations.

Le plan du diaphragme joue un rôle primordial dans une optique.

• Les appareils à petit capteur ont un diaphragme plus petit et qui ne ferme qu'à ƒ/4 (qui correspond en mm à un diaphragme de ƒ/22 chez un reflex). Un diaphragme plus petit produirait une image inacceptable. Notre appareil compact a donc un diaphragme qui van de ƒ/2 à ƒ/4, donc un rapport de 1:4 seulement. Jouer sur la profondeur de champs n'est donc pas possible avec un compact.
• Et de l'autre coté, les appareils à moyen format ferment à du ƒ/64 sans causer de diffraction notable. Cette valeur correspond en valeur absolue à du ƒ/11 sur un reflex.

• Uniquement focales fixes
  Les zooms n'ouvrent pas à plus de ƒ/2.8. Pour un zoom, une valeur de ƒ/2.8 est excellente, pour une focale fixe, c'est une valeur moyenne.

• Boitiers non adaptés
  Les boitiers sont fabriqués pour une ouverture de ƒ/2.8.
  • La mise au point n'est pas suffisamment précise: l'appareil photo est équipé de deux sortes de capteurs de mise au point (télémètres à champ coupé): un qui fonctionne avec les optiques normales (ƒ/5.6) et un qui fonctionne avec des optiques lumineuses (ƒ/2.8). L'appareil photo ne "profite" pas des optiques plus lumineuses.
  • Le même effet se voit dans l'oculaire: réduis l'ouverture (de ƒ1.4 à ƒ/2.8) en appuyant sur le bouton de visualisation de la profondeur de champ: cette réduction de l'ouverture ne produit pas une réduction de la lumière dans le viseur. Ergo: le système de visée ne profite pas du supplément de lumière que l'optique peut donner. Le verre dépoli est fabriqué avec un "grain" calibré qui donne le meilleur rendu avec une optique ƒ/2.8.

• Courbure du champ (field curvature)
  La surface qui donne l'image la plus nette n'est pas plane (même si le capteur est plat), car la distance de l'objet joue un role, et cette distance est plus importante dans les coins. Il est pratiquement impossible d'avoir un mur totalement net avec une ouverture de ƒ/1.4.

• Aberrations optiques
  La plupart des optiques super-lumineuses produisent des déformations à leur ouverture maximale. Certaines déformations sont inhérentes aux lois de l'optique et ne peuvent pas être éliminées. L'optique Sigma 50mm ƒ1.4 donne une image très nette même à l'ouverture maximale, mais les images contiennent une aberration chromatique longitudinale qui est techniquement inévitable (voir le lien pour des exemples).

Est-ce que je dois alors jeter mes optiques super-lumineuses?

Mais non, bien sûr! Si ces optiques sont toujours fabriquées, c'est qu'elles répondent à un besoin:

• Quand il y a très peu de lumière, une optique super-lumineuse est le seul moyen de prendre des photos sans flash, sans trépied et sans augmenter le gain de l'appareil photo. Il est possible de prendre des photos de la vie nocture en ville sans accessoires si tu disposes d'une optique très lumineuse.

• Les aberrations disparaissent quand le diaphragme est légèrement fermé. Le piqué d'une optique super-lumineuse (ƒ/1.4) dépasse celui d'une bonne optique à une ouverture de ƒ/2.8