Vue à travers l'oculaire d'un réflex classique à télémètre à champ coupé

Pour permettre une mise au point plus précise, les reflex manuels sont équipés d'un double prisme. La partie centrale se compose de deux prismes qui produisent une image brisée quand la mise au point n'est pas correcte (comment cela est réalisé est le sujet de cet article, vous n'en êtes qu'à l'introduction!) Comme le verre n'est pas dépoli, l'image est aussi nette que possible.

La mise au point manuelle par télémètre à champ coupé est le système le plus précis. Hélâs, les reflex actuels ne disposent plus de cet accessoire. Les utilisateurs ne savent pas comment un stigmomètre fonctionne et n'utilisent que la mise au point automatique. Un double prisme au milieu de l'image ne fait que déranger. Heureusement que le verre dépoli d'origine peut être remplacé par un verre avec prismes (uniquement dans la gamme de reflex professionels).

Voici notre appareil photo symplifié équipé d'une seule lentille pour la mise au point. La lentille produit une image réelle et inversée sur la plaque sensible (film ou capteur). Dans l'exemple, nous n'indiquons que deux rayons rouges ou bleus, mais sachez que tous les rayons intermédiaires aboutissent sur la même surface.

Notre optique simplifiée est équipée d'un diaphragme placé au plan nodal (dans notre modèle symplifié le plan nodal correspond à la lentille). Dans la pratique on n'utilise plus d'optique à une seule lentille et le plan nodal se trouve entre les lentilles.

Un simple coup d'oeil montre qu'un diaphragme plus petit laisse passer moins de lumière

L'optique a été déplacé vers l'objet, et la mise au point n'est plus correcte. L'image réelle n'apparait plus à l'endroit de la plaque sensible. A l'enplacement du capteur, les points lumineux ne forment plus des points, mais des taches.

Pour la mise au point, un verre dépoli remplace le capteur. Le reflex utilise un miroir qui envoie la lumière vers le verre dépoli (quand il est en place) et qui est rabattu lors de la photo. Nous oublions pour un instant le miroir et faisons comme si le capteur était remplacé par un verre dépoli (ce qui est encore le cas dans certains grands formats où la mise au point est manuelle et le verre dépoli remplacé par un dos numérique lors de la photo). Le verre dépoli fait que l'image réelle est visible, un verre totalement transparent ne la rendrait pas visible. L'image passe ensuite par un pentaprisme ou pentamirror (qui remet l'image à l'endroit) et puis un oculaire avant d'abouter à notre oeil.

Nous avons ici une image floue. La netteté maximale d'une image ne se voit qu'approximativement, car le verre dépoli produit une diminution de la netteté. Il nous faut un système de mise au point plus précis.

Le télémètre à champ coupé permet une mise au point plus précise.

Nous avons tourné notre objet. Il se présente sous forme d'une barre horizontale avec son extrémité bleue dirigée vers nous. Nous utilisons une optique spéciale pour expliquer le fonctionnement du stigmomètre (mais plus tard vous verrez que cela n'est pas nécessaire et que le stigmomètre fonctionne très bien sans cette optique spéciale).

Le diaphragme a deux ouvertures et "par magie" les rayons rouges ne passent que par l'ouverure supérieure, et inversément pour les rayons bleus.

Le verre dépoli est remplacé par un trait, et l'oculaire reçoit l'image projetée sur le verre dépoli.

S'il n'y avait pas de verre dépoli pour "développer" l'image, les rayons n'atteindraient pas l'oculaire.

C'est maintenant que cela devient interessant: remplaçons le centre du verre dépoli par un double prisme qui dévie les rayons vers l'oculaire.

Nous expliquons ici pourquoi une optique spéciale (avec ses deux ouvertures) n'est pas nécessaire. Nous nous concentrons uniquement sur les rayons issus de l'extrémité rouge. Les rayons magenta (qui traversent l'optique à d'autres endroits) se perdent et ne sont pas visibles à travers l'oculaire.

Comment cela se fait-il que l'image de l'extrémité bleue n'atteint que le prisme bleu et l'image de l'extrémité rouge le prisme rouge? Pour cela, nous regardons la situation du haut au lieu d'une vue latérale.

Les rayons du boût rouge ne frappent que le prisme rouge et inversément. Ce que nous avons pris comme fait accompli se passe en réalité, sans avoir besoin d'astuces.

Nous retournons à la vue latérale. En pratique, les deux prismes ont une forme ronde, mais cela ne change en rien le fonstionnement de l'ensemble.

le système du stigmomètre ne fonctionne plus quand l'optique utilisée n'a qu'une ouverture limitée. Les rayons déviés par le prisme se perdent et le champ coupé est noir. Cet effet se remarque avec un reflex manuel. Dès que le diaphragme est fermé à ƒ/4 ou moins, on ne voit plus rien dans le télémètre.

La mise au point s'effectue normalement avec le diaphragme ouvert au maximum. Ce n'est que lors de la prise de la photo que le diaphragme est réduit selon les besoins. Mais il existe aussi des optiques peu lumineuses (lentilles bon marché ou super-télé).

Les optiques ouvrant à du ƒ/2.8 ou mieux sont classées "lumineuses" et bénéficient du prisme précis. C'est (heureusement!) quand l'ouverture est maximale que la mise au point doit se faire le plus précisément (à cause de la profondeur de champ réduite). Les optiques ouvrant à moins de ƒ/5.6 ne permettent pas la mise au point automatique.

Les optiques catadioptriques (équipée de miroirs) fonctionnent comme s'il s'agissait d'un ƒ/5.6 au lieu d'un ƒ/8 (Sony SAL-500F80). Les rayons lumineux qui nous interessent (ceux qui seront utilisés pour la mise au point) passent par le pourtour de l'image. La mise au point automatique est donc possible (et fonctionne même très bien), même si les prismes de mise au point ne sont pas fait pour du ƒ/8.

Le plan focal contient des ouvertures microscopiques qui laissent passer la lumière vers le système d'autofocus. Le capteur principal est ici hors-fonction, l'image étant envoyée vers le verre dépoli lors de la mise au point. Une petite lentille concentre à nouveau les rayons (sans que cela n'ait d'influence sur le principe de fonctionnement) et les deux micro-prismes rendent les rayons à nouveau parallèles.

Voici une vue détaillée. Les traits verts sont des canaux lumineux (une sorte de tube) qui évitent les interférences.

Quand la mise au point n'est pas correcte, l'image nette apparait devant ou derrière le capteur linéaire. Mais ce n'est pas cet effet que nous utilisons: le stigmomètre se base sur le déplacement latéral, qui est bien plus précis et permet de déterminer la position correcte. Comme l'ouverture virtuelle (voir plus haut) est petite, l'effet d'un défocus n'influence presque pas la netteté.

Et pour terminer une vue schématique des capteurs linéaires "bleus" et "rouges". En réalité, les capteurs se composent de milliers de photosites individuels. Quand la mise au point est correcte, les rayons frappent les deux capteurs à la même position relative. Quand la mise au point n'est pas bonne, les rayons sont déplacés par rapport au capteur (le rayon est aussi un peu moins net, mais cet effet n'a aucune influence en pratique). Un ordinateur détermine le déphasage et calcule la correction à effectuer.

Résumé

Cette représentation montre le fonctionnement général. L'image doit être nette sur le plan image (où se trouve le capteur). Pendant la mise au point un miroir renvoie les rayons vers les capteurs de mise au point (capteurs ligne). (Réalisation partique) Quand la mise au point n'est pas bonne, les deux images sont déphasées, comme avec un télémètre à champ coupé classique. L'image est aussi un peu moins nette, mais cet effet n'est pas utilisé.