Evolution des optiques
Historique de la fabrication des lentilles photographiques
Optiques
Photographie » Technique » L'évolution des optiques
Cette page donne un apperçu de l'évolution des optiques, à commencer par les lentilles simples, et pour terminer par les optiques les plus complexes. Il est recommandé de lire préalablement la page de la théorie du fonctionnement des lentilles.

Il est bon de savoir que chaque lentille placée dans le chemin des rayons lumineux cause une perte de luminosité. Chaque passage du verre vers l'air et inversément produit une perte d'environ 1% de la lumière (principalement sous forme de réflection). Ces pertes peuvent être limitées en utilisant des verres enduits d'un coating. Les pertes par réflection sont à l'origine des défauts de vignettage optique. Si le fabricant utilise tant de lentilles dans ses optiques, c'est qu'il a de bonnes raisons!

Lentille simple


Lentille convexe simple
La lentille d'un appareil photo est toujours convexe. Les rayons parallèles (par exemple d'un objet lointain comme le soleil) sont brisés (réfraction) et se concentrent au foyer F. L'image de l'objet est formée à une distance supérieure à la distance focale de la lentille f. Ces lentilles simples étaient utilisées dans les appareils grand public du début du 20e siècle, les célèbres "Brownie box", qui étaient vendues pour 1 dollar. Il fallait utiliser une très petite ouverture pour obtenir des images satisfaisantes. Le dos de l'appareil était bombé pour réduire les aberrations.

Les lentilles sphériques sont les plus simples à fabriquer. Les optiques modernes essaient de se passer de lentilles asphériques et utilisent des combinaisons de lentilles simples pour obtenir une bonne image.

Lentille asphérique


Aberration sphérique


Lentille asphérique


Déformation coma causé par l'astigmatisme


Utilisation de lentilles asphériques dans une optique haut de gamme

Un des premiers problèmes rencontrés avec notre optique simple est que las rayons passant à l'extérieur de la lentille ne sont pas concentrés au même endroit que les rayons passant plus près du centre. Le résultat est une image floue dès dès qu'on tente d'utiliser une ouverture plus grande. Les ouvertures qu'on pouvait obtenir avec ce type de lentilles était supérieur à celles d'une chambre noire sans objectif avec seulement un petit trou (sténopé), mais cela n'était pas fameux malgré tout.

La lentille simple produit aussi un effet d'astigmatisme (les rayons parallèles qui touchent la lentille sous un plan incliné produisent une tache qui a la forme d'une comète). Aucun de ces problèmes ne pouvait être résolu à partir d'une optique simple avec une seule lentille sphérique. Les appareils photos avaient une optique très peu lumineuse (ƒ/8 au mieux) et seul le centre de l'image était plus ou moins net.

Les aberrations de sphéricité pouvaient être réduites en utilisant des lentilles asphériques (dont la courbe ne suit pas le rayon d'une sphère). Le calcul de la courbe idéale est très complexe et à l'époque nous ne disposions pas d'appareils spéciaux pour polir la surface obtenue. Il n'est pas possible de tailler et polir une lentille asphérique avec les même appareils utilisés pour fabriquer des lentilles spériques. Les déformations restèrent donc très importantes et même à l'ère présente, on préfère réduire les défauts d'une optique en utilisant des lentilles combinées plutot que d'essayer de produire une lentille simple parfaite.

Il est à remarquer qu'un retrouve des lentilles asphériques surtout dans les appareils bas de gamme équipé de lentilles en plastique: le plastique est coulé (et non taillé et poli comme le verre).

Mais on retrouve également les lentilles asphériques dans certaines optiques haut de gamme. Une seule lentille asphérique peut remplacer jusqu'à 6 lentilles simples. Les lentilles asphériques se retrouvent également dans les optiques grand-angulaire.

L'optique Sigma 24-70 ƒ/2.8 fait la concurrence à l'optique Canon équivalente. Elle est moins lourde, laisse passer plus de lumière (moins de pertes par réflections internes) et coûte nettement moins que l'optique Canon.

Notons également l'existence d'optiques hybrides, combinant des lentilles en verre classiques et des lentilles en résine spéciale. Les lentilles en résine sont collées contre certains verres. Il est plus facile de polir une résine qu'un verre, et c'est ainsi qu'on utilise une résine là où on recherche une courbe non-sphérique. L'optique Sigma 24-60mm F2.8 EX DG IF ASP (qui n'est malheureusement plus fabriquée) était une des meilleures optiques de ce genre.

Vous l'aurez remarqué: pour obtenir une qualité d'image correcte, il faut utiliser des optiques multi-lentilles