Dans sa forme la plus basique, une lentille est un morceau de verre ou de plastique avec des surfaces incurvées. Les lentilles sont utilisées pour courber les rayons de lumière en exploitant un phénomène physique connu sous le nom de réfraction.
La lumière se déplace à des vitesses différentes dans des substances de densités différentes :elle se déplace plus rapidement dans l'air que le verre ou le plastique, par exemple.
Par conséquent, lorsque la lumière franchit la frontière entre l'air et le verre d'une lentille, elle ralentit. Si la lumière pénètre dans l'objectif sous un angle, la diminution de la vitesse entraînera également le changement de direction des rayons lumineux - c'est la réfraction. Pour comprendre pourquoi cela se produit, imaginez un bulldozer :si les chenilles se déplacent plus lentement d'un côté que de l'autre, le bulldozer tournera. De même, lorsqu'un rayon de lumière pénètre dans une lentille sous un angle, la partie qui pénètre en premier ralentit et la trajectoire de la lumière est donc courbée.
Une lentille avec des surfaces qui se courbent vers l'extérieur fera converger les rayons lumineux et est appelée lentille convexe. C'est ce processus qui est utilisé pour focaliser la lumière de loin sur le capteur d'image d'un appareil photo. La distance entre l'élément avant de l'objectif et l'endroit où cet objectif projettera une image focalisée est appelée distance focale. La distance focale est mesurée en millimètres et plus elle est longue, plus l'image sera agrandie et plus l'angle de vue sera étroit.
Dans un objectif moderne
Alors qu'en science, un seul morceau de verre incurvé est considéré comme un objectif, l'objectif fixé à votre appareil photo est beaucoup plus complexe. Dans le corps d'un objectif d'appareil photo moderne, vous pouvez trouver jusqu'à 20 éléments d'objectif ou plus, qui peuvent tous être considérés comme des objectifs à part entière.
Les éléments d'objectif sont le plus souvent en verre, bien que certains objectifs haut de gamme, tels que la série L de Canon, intègrent des éléments en fluorite. Les objectifs économiques, en revanche, peuvent avoir des éléments en plastique optique.
Des combinaisons d'éléments de lentille sont utilisées pour s'assurer que les images capturées par une caméra sont exemptes d'imperfections optiques. Une seule lentille peut provoquer la réfraction de différentes longueurs d'onde de lumière à un degré différent, ce qui peut entraîner des franges colorées autour des bords des objets, appelées aberrations chromatiques. En utilisant des combinaisons d'éléments d'objectif, ces problèmes peuvent être réduits.
Le contrôle de la mise au point est une autre motivation pour utiliser plus d'un élément. Une seule lentille ne peut focaliser la lumière qu'à partir d'une distance définie. En incorporant un mécanisme qui permet à l'utilisateur de déplacer certains éléments de l'objectif, il devient possible de modifier la distance à laquelle un sujet est mis au point.
Un objectif a également besoin d'un mécanisme pour réguler la quantité de lumière qui atteint le film ou le capteur d'image pour obtenir une exposition correcte. Ceci est réalisé grâce à l'utilisation d'un diaphragme composé d'un certain nombre de lames mobiles, ce qui permet d'ajuster la taille de l'ouverture, un peu comme l'iris d'un œil humain.
La lumière parasite qui rebondit à l'intérieur d'un objectif est une autre considération, car elle provoquera une lumière parasite et affectera le contraste d'une image. Par conséquent, les lentilles ont des revêtements conçus pour réduire les reflets. D'autres revêtements peuvent être utilisés pour corriger l'équilibre des couleurs de l'image, par exemple en bloquant la lumière UV.
Alors que les objectifs plus anciens étaient purement mécaniques, les objectifs modernes contiennent une multitude d'électronique. Les moteurs permettent à l'appareil photo de régler automatiquement la mise au point et de contrôler l'exposition. Les zooms servomoteurs pour caméras vidéo permettent de régler la distance focale en appuyant sur un bouton. Certains objectifs avancés ont des capteurs de mouvement intégrés pour détecter le bougé de l'appareil photo, puis utilisent des moteurs pour ajuster des groupes d'éléments d'objectif afin de stabiliser l'image lors de la prise de vue à main levée.
Types de lentilles
Cette technologie de base peut être adaptée de plusieurs façons, en fonction de l'objectif de la lentille. Les différences de construction rendront certains verres plus adaptés à certains types de travail et affecteront également leur coût.
Les objectifs à focale fixe ont une distance focale fixe et donc un angle de vue fixe - si vous souhaitez modifier la taille de l'image que vous capturez, vous devez déplacer l'appareil photo. Un objectif zoom comporte des éléments d'objectif qui peuvent être déplacés les uns par rapport aux autres pour modifier la distance focale et, par conséquent, l'angle de vue. Les zooms externes y parviennent en étendant le corps de l'objectif, ce qui peut causer des problèmes si vous utilisez un appareil photo avec une matte box. Les objectifs à zoom interne, qui déplacent des éléments à l'intérieur du corps de l'objectif pour modifier la distance focale, sont donc plus adaptés à la réalisation de films.
Bien que la plupart des objectifs de photographie fixe puissent être utilisés de la même manière pour la réalisation de films, il existe certaines caractéristiques propres aux objectifs conçus pour la cinématographie. Si vous modifiez la distance focale de la plupart des objectifs de photographie fixe, vous devez recentrer l'image, ce qui rend un zoom avant ou arrière peu pratique lors de la réalisation d'un film. Les zooms cinéma sont parfocaux, ce qui signifie qu'ils conservent la mise au point lors du changement de focale.
Les réglages d'ouverture sur un objectif de photographie fixe sont marqués en f-stops qui dérivent d'un simple rapport calculé à partir de la distance focale de l'objectif et du diamètre de l'ouverture. Cependant, des facteurs tels que le nombre d'éléments d'objectif dans un objectif peuvent affecter la quantité de lumière qui atteint le capteur d'image de votre appareil photo, de sorte que vous pouvez obtenir des différences d'exposition entre les objectifs réglés sur le même f-stop.
Bien que ce ne soit pas un problème pour la photographie fixe, la réalisation de films nécessite qu'un caméraman soit capable de faire correspondre l'exposition entre les prises de vue d'une séquence. Les objectifs de cinéma ont leurs réglages d'ouverture marqués en T-stops (arrêts de transmission) qui indiquent le niveau de lumière arrivant au capteur d'image afin que deux objectifs réglés sur le même T-stop aient des niveaux d'exposition correspondants.
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Pete Tomkies est un directeur de la photographie et caméraman indépendant de Manchester, au Royaume-Uni. Il produit et réalise également des courts métrages sous le nom de Duck66 Films.