Comprendre la variabilité de focale d'un objectif. Application à la photo macro.

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Comprendre la variabilité de focale d'un objectif.
Application à la photo macro.


C'est suite à une demande personnelle d'un ami IP que j'ai trouvé intéressant de rédiger ce petit article qui pourrait servir à d'autres.
Beaucoup de photographes amateurs ignorent que leur objectif à focale fixe ou un zoom calé sur une focale subit une variation de la focale en fonction de la distance de mise au point.
Ce phénomène de variabilité est particulièrement remarquable à la distance minimale de mise au point ; la variation peut être très importante.

L'amateur sera surpris d'apprendre que, par exemple, son objectif macro de 105 mm de focale qui a une distance minimale de mise au point de 30 cm pour offrir le grandissement x1 n'a plus alors qu'une focale réelle de 75 mm lorsqu'il est calé sur cette distance par la bague de réglage.
Plus étonné encore sera son petit camarade, possédant un objectif macro de 300 mm de focale avec la même distance minimale de mise au point, d'apprendre que lui aussi, au rapport de grandissement x1, son objectif aura la même focale de 75 mm !

Cette variabilité des focales d'un même objectif est un phénomène normal pour les objectifs modernes dont la formulation optique est telle que les lentilles se muent à l'intérieur du fut.
Il n'y a pas de variation de focale — la focale reste constante — pour les objectifs dont les lentilles sont immobiles dans le fut (système fixe).

La variabilité se démontre par les formules de base de l'optique.
Pour avoir très simplement une valeur théorique de la focale réelle on peut appliquer, pour un objectif au rapport de grandissement x1 (distance minimale de mise au point) la formule simple suivante : Fr = Dm/4 (Fr : focale résultante - Dm : distance minimale de mise au point).

Démonstration

Rappel de la relation de conjugaison de Descartes
1/F = 1/p + 1/p'
avec F la distance focale
- p la distance de prise de mise au point (distance lentille-objet)
- p' le tirage optique (distance lentille-image)
Le grandissement est donné par G = p'/p
La distance minimum de mise au point est Dm = p + p'
Pour un objectif macro réglé sur le rapport x1 G = 1 alors p = p' donc F = p/2 et Dm = 2p d'où F = Dm/4 CQFD !

Application à la macro photo

La question posée est celle de savoir quel tirage mécanique complémentaire il faut insérer pour avoir un rapport donné supérieur à x1 ou plus pratiquement quelle doit être l'épaisseur de la bague allonge à associer à l'objectif ?

Sachant que le grandissement est le rapport du tirage mécanique sur la focale soit G = T/F il est facile de déterminer le tirage pour un grandissement donné : T = G.F
Par exemple, si l'on veut un grandissement de x1,8, il faut ajouter un grandissement complémentaire de 0,8 à l'objectif macro en position x1.
Donc pour les objectifs cités au début de l'article, le 105 mm macro notamment, il faut ajouté une bague ou un soufflet augmentant le tirage mécanique de T = 0,8 x 75 = 60 mm.

Et voilà !
:coucou:
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" Ars sine scientia nihil est — Il n'y a pas d'art sans science " Jean Mignot, 1410 (architecte de cathédrales).

Re: Comprendre la variabilité de focale d'un objectif. Application à la photo macro.

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merci les amis Pujol_76, serge18.
Pujol_76 a écrit : ven. 21 juil. 2017 20:36 :coucou:
Merci Papout pour les explications
Il n'y a pas que la focale qui diminue , l'ouverture aussi .
Sur mon Nikkor 105 , à la map mini j'ai une ouverture de 4,8.
Je ne sais pas si ça concerne tous les objectifs macro à mise au point interne ?.
En fait ce n'est pas l'ouverture qui diminue mais le nombre d'ouverture qui augmente.
Le 105 mm Nikkor comprend trois groupes optiques, un groupe double de focale 75 mm associé à un convertisseur arrière x1,4 soit 75 x 1,4 = 105 mm.
Quand tu joues sur le grandissement (rapprochement de la MaP), le groupe double se rapproche en augmentant le tirage optique. Le tirage optique augmentant le nombre d'ouverture passe de 2,8 à 4,8 à la distance mini.

Si tu veux voir une explication animée vas sur l'excellent site de Pierre Toscani (en tapant ce nom), à l'onglet focale et à la dernière page où il décrit le N 105.

En conclusion, il est fort probable que la très grande majorité des objectifs macro connaissent ce phénomène (chez Sigma c'est le cas).

amitiés
:coucou:
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" Ars sine scientia nihil est — Il n'y a pas d'art sans science " Jean Mignot, 1410 (architecte de cathédrales).

Re: Comprendre la variabilité de focale d'un objectif. Application à la photo macro.

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Tout comme pour ton article sur le bruit, =m de mettre à la portée du photographe lambda que je suis, des notions de physique optique qui m' accompagnent sans que je n' en ai ni la conscience, ni la compréhension.
:chapo:
____________________________________________________________________________________________________________________
:chapo: Roland
CIBL A CRITIK : viewtopic.php?f=19&t=4938#p421918

Re: Comprendre la variabilité de focale d'un objectif. Application à la photo macro.

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merci les amisPujol_76, schreko13.

J'aime bien partager mes connaissances de façon pédagogique en essayant de vulgariser au mieux.
Avec des formules mathématiques tout est très simple pour qui peut les comprendre, or le défi consiste à expliquer sans formule ou pour le moins avec des formules extrêmement simples quand on ne peut pas faire autrement. Sinon on est obligé d'expliquer par le texte une relation (la formule) et là, ça devient long et laborieux.

Exemple : dire que le distance focale dépend de la distance entre l'objet et la lentille et aussi de la distance entre la lentille et le capteur, c'est vrai mais ça n'explique pas grand chose.
On peut dire aussi que l'inverse de la focale est égale à la somme des inverses des distances entre l'objet et la lentille et entre la lentille et l'image (le capteur), C'est mieux mais ça devient un peu lourd et probablement à se figurer.
Alors que si on dit : si f représente la focale p la distance entre l'objet et la lentille et p' la distance entre la lentille et le capteur, il y a la relation :
1/f = 1/p + 1/p' je pense que même les non-mathématiciens comprennent car c'est simple. Peut-être que son application ne l'est pas pour certains mais la représentation mathématique de cette relation me paraît facile à comprendre, surtout si on y ajoute : on voit que l'inverse de la focale est la somme des inverses. Et là, il me semble que tout est dit et expliqué.
C'est tout l'art de la vulgarisation pédagogique et ça c'est passionnant car c'est toujours un défi à relever.

amitiés
:coucou:
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