schémas optiques & APS & 24x36

[Dominique03]

Bonjour,

Cela fait déjà au moins 3 sujets sur lesquels je lis des propos qui disent que, compte-tenu le l'encombrement de la cage reflex et de la contrainte d'incidence de la lumière sur le capteur, on ne pourrait pas maintenir les mêmes schémas optiques à couvertures angulaires/ouverture relative équivalente sur les 2 formats.

J'ose espérer que certaines personnes ici maîtrisent ces fondamentaux et pourront éclairer sur ce sujet.

Je commence par quelques questions basiques :

1) A partir de quelle focale peut-on se passer de schéma retro-focus sur les 2 formats ? (du moins sur des fixes)
2) Sur APS et 24x36, et là évidemment ça dépend de l'angle demandé, quelle est la contrainte forte en tirage : le dégagement du miroir ou l'angle d'incidence lumineux ?

Merci de votre participation.

[Giorgioeos]

Questions vitales s'il en est.

Georges

[eric-p]

Bonjour,

Cela fait déjà au moins 3 sujets sur lesquels je lis des propos qui disent que, compte-tenu le l'encombrement de la cage reflex et de la contrainte d'incidence de la lumière sur le capteur, on ne pourrait pas maintenir les mêmes schémas optiques à couvertures angulaires/ouverture relative équivalente sur les 2 formats.

J'ose espérer que certaines personnes ici maîtrisent ces fondamentaux et pourront éclairer sur ce sujet.

Je commence par quelques questions basiques :

1) A partir de quelle focale peut-on se passer de schéma retro-focus sur les 2 formats ? (du moins sur des fixes)
2) Sur APS et 24x36, et là évidemment ça dépend de l'angle demandé, quelle est la contrainte forte en tirage : le dégagement du miroir ou l'angle d'incidence lumineux ?

Merci de votre participation.

40mm en APSC et 24*36,voire 38mm...
31mm en APSC canon
33mm en 4/3?
15mm en m4/3 ?
Dans les 2 derniers cas,il ne peut pas y avoir de formule non-rétrofocus par convention;on peut néanmoins monter des objectifs en monture M sur m4/3...donc resortir les vieilleries du placard! (reste à savoir si la présence des filtres IR et AA ne va pas déteriorer la qualité de l'image,ça c'est une autre histoire...

[Dominique03]

Content que tu aies répondu Eric, et déçu que tu sois le seul..

Quant à la seconde question, as-tu une réponse ?

Pas d'autres opticiens dans la salle ?

[jesson]

Je ne suis pas spécialiste, même si j'ai quelques ouvrages d'optique.
Il n'y a pas beaucoup de doc théorique sur les objos APS. Chez Canon, on n'a même pas droit aux FTM, c'est dire. Pour la formule rétrofocus, je crois bien que seuls les télémétriques peuvent s'en passer en grand angle. Et Leica rame maintenant en numérique à cause des problèmes d'angles d'incidence. Je ne donc suis pas sûr que même avec un dégagement inférieur du miroir, on puisse l'éviter.

Nikon nous fournit aimablement le schéma optique de son nouveau 35 Dx (et même ses FTM):

http://imaging.nikon.com/products/imaging/lineup/lens/af/dx/af-s_dx_35mmf_18g/index.htm

La formule m'a l'air bel et bien rétrofocus. 

[eric-p]

Content que tu aies répondu Eric, et déçu que tu sois le seul..

Quant à la seconde question, as-tu une réponse ?

Pas d'autres opticiens dans la salle ?

La seconde est un peu plus compliquée.J'essaierai de trouver un peu plus de temps pour faire une tentative de démonstration par l'exemple.
La réponse n'est pas facile à rédiger.J'y réfléchis.Pour répondre rapidement,je dirai que le simple fait de redresser des rayons pour un système optique donné(zooms GA,zooms transtandards,objectifs standards,...) est particulièrement coûteux...mais l'augmantation de l'espace rétrofocale aussi!

[eric-p]

Je ne suis pas spécialiste, même si j'ai quelques ouvrages d'optique.
Il n'y a pas beaucoup de doc théorique sur les objos APS. Chez Canon, on n'a même pas droit aux FTM, c'est dire. Pour la formule rétrofocus, je crois bien que seuls les télémétriques peuvent s'en passer en grand angle. Et Leica rame maintenant en numérique. Je ne donc suis pas sûr que même avec un dégagement inférieur du miroir, on puisse l'éviter.

Faux:Les MTF des objectifs EF et EFS sont bien disponibles par exemple sur le site canon USA.
Les formules rétrofocus,les télémétriques pouvaient s'en passer il y a quelques décennies.Aujourd'hui ce n'est pratiquement plus le cas pour différentes raisons(j'y reviens pas)...
Pour ce qui est de Leica,ils ont effectivement rencontré pas mal de problèmes.Le M9 les résoud de manière satisfaisante même s'il en reste.La sortie du purgatoire technique est pour bientôt...
Pour redresser des rayons,on ne peut pas se passer du rétrofocus/semi-rétrofocus.

[seba]

2) Sur APS et 24x36, et là évidemment ça dépend de l'angle demandé, quelle est la contrainte forte en tirage : le dégagement du miroir ou l'angle d'incidence lumineux ?

L'espace pour le débattement du miroir est bien sûr une contrainte impérative, chez Leica par exemple il n'y a pas cette contrainte (ou en micro 4/3 non plus).
Pour l'angle d'incidence, Leica essaie d'adapter la disposition des microlentilles à un angle d'incidence plutôt élevé.

Mais les rétrofocus offrent deux avantages : moins de vignettage et possibilité de réaliser des grands angles très lumineux, d'où leur adoption même quand il n'y a pas de contrainte de tirage.

[Dominique03]

Est-ce que canon avec les EF-S exploitent bien complètement l'espace avant le miroir ou est-ce qu'il existe une contrainte avec la baïonnette ?

Si on n'avait pas cette contrainte d'incidence, il est facile d'imaginer qu'un objectif équivalent APS à un EF devrait coûter moins cher et être moins gros.

Est-ce que la contrainte d'incidence fait que l'APS est désavantagé et est obligé de choisir un schéma optique différent pour fournir le même couple (angle,ouverture relative f/n) ? Là aussi la réponse sera variable selon l'angle choisi. Par exemple, pourquoi le 17-40 est quasiment au même prix que le 10-22 et plus fondamentalement, est-ce que leurs schéma optiques sont comparables ?

[eric-p]

L'espace pour le débattement du miroir est bien sûr une contrainte impérative, chez Leica par exemple il n'y a pas cette contrainte (ou en micro 4/3 non plus).
Pour l'angle d'incidence, Leica essaie d'adapter la disposition des microlentilles à un angle d'incidence plutôt élevé.

Mais les rétrofocus offrent deux avantages : moins de vignettage et possibilité de réaliser des grands angles très lumineux, d'où leur adoption même quand il n'y a pas de contrainte de tirage.

Précisions:
-En théorie,il n'y a pas de contrainte de tirage optique sur les télémétriques...si ce n'est laisser un espace suffisant entre le sommet de la dernière lentille de l'objectif et le plan focale!
-Depuis l'introduction de la cellule TTL dans les boîtiers télémétriques,Leica et les autres fabricants de télémétriques ont été contraints d'augmenter le tirage optique de certains objectifs à environ 15mm afin de garantir le fonctionnement de la cellule.Certains objectifs pour télémétrique sont incompatibles avec la cellule TTL :Les 21Super-angulon,les 15-16 Hologon,le premier 28 elmarit...
L'absence de miroir permettait aussi aux opticiens de réaliser des optiques symétriques,ce qui présentait certains avantages(meilleure correction de la distorsion et des AC,...)mais aussi des inconvénients lorsque les opticiens cherchaient à augmenter l'ouverture de ces objectifs.On a pu établir une règle empirique des ouvertures à ne pas dépasser en 24*36 pour ne pas renoncer à la construction symétrique:
f/0.95 pour 50mm
f/1.4 pour 35mm
f/2.8 pour 28mm
f/4 pour 21mm(voire f/3.4)
f/4.5 pour 15mm
... f/9 pour 8mm!

[fred134]

J'ai l'impression que la "contrainte" de l'angle d'incidence lumineux évolue avec la technologie : il y a quelques années, certains fabricants expliquaient que les 24x36 ne donneraient jamais de bonnes images, et les formats APS-C et 4/3 ont été définis en conséquence (et les objectifs sont à peine moins gros qu'en 24x36).
Aujourd'hui, le m4/3 fait plus court (et moins gros), mais Leica fait encore beaucoup mieux avec le M9 : si on regarde côte à côte un E-P1/GF-1 et un M9, on se dit que la miniaturisation a eu un hoquet ! Le m4/3 pourrait être encore beaucoup plus petit, non ?
J'espère qu'en définissant leurs "micro-montures" les fabricants restants viseront la compacité maximum : entre les réseaux décalés à la Leica/Kodak, les capteurs rétro-illuminés à la Sony et dieu sait quoi encore, cette histoire d'angle d'incidence devrait encore bien évoluer. Ce serait dommage de n'avoir pas des appareils aussi compacts que possible.
Juste un modeste souhait...

[eric-p]

C'est exact:Les objectifs issus du m4/3 devraient être encore plus petits.Les contraintes de la télécentricité les rendent plus volumineux à format égale...que nos bons vieux reflex 24*36!

[carpet_crawl]

Est-ce que la contrainte d'incidence fait que l'APS est désavantagé et est obligé de choisir un schéma optique différent pour fournir le même couple (angle,ouverture relative f/n) ? Là aussi la réponse sera variable selon l'angle choisi. Par exemple, pourquoi le 17-40 est quasiment au même prix que le 10-22 et plus fondamentalement, est-ce que leurs schéma optiques sont comparables ?

Je ne suis pas opticien, mais de ce que j'observe, les optique UGA pour APS-C sont meilleurs que leurs equivalents FF. Il suffit de voir comment le 10-22 mouche le 17-40 par exemple. Même les UGA APS-C des fabriquants tiers sont bon.
Alors qu'en zoom UGA FF, mis à part le dernier Nikon, c'est pas l'amérique.

Je pense que cela vient du faait que les lentilles sont plus petites en diametre donc plus facile à usiner.....

[seba]

Je pense que cela vient du faait que les lentilles sont plus petites en diametre donc plus facile à usiner.....

Non, à mon avis la raison est ailleurs.
Les tolérances de précision d'usinage sont faciles à respecter pour les tailles habituelles des lentilles (pour des surfaces sphériques).

[Dominique03]

Quelqu'un est-il assez calé pour expliquer la différence de schéma optique entre le 10-22 et le 17-40 par exemple ?

Est-ce qu'on pourrait imaginer un 17mm EF-S avec le même schéma optique qu'un EF 28/2,8 par exemple ?

[eric-p]

Quelqu'un est-il assez calé pour expliquer la différence de schéma optique entre le 10-22 et le 17-40 par exemple ?

Est-ce qu'on pourrait imaginer un 17mm EF-S avec le même schéma optique qu'un EF 28/2,8 par exemple ?

Je ne suis pas sûr de comprendre le sens de ta question.
Le 10-22 EFS équivaut à un 16-35 en couverture angulaire et en 24*36.
Ainsi la formule optique du 10-22 s'inspire largement du 16-35/2.8 L de 2001 à quelques différences près:
-Le format EF-S a toujours été considéré comme un format amateur/expert;canon a donc renoncé à faire un 10-22/2.8 pour cette raison , pour diminuer les coûts et a donc opté pour une ouverture glissante
f/3.5-4.5.
-Canon,en faisant le choix de la norme EFS ,a réduit le tirage optique de la monture EF en passant de
38mm à 31mm environ.Pour pouvoir reprendre les schémas en vigueur dans la monture EF,il aurait fallu réduire le tirage optique à 23mm environ et ce n'était sans doute pas possible à la fois pour des raisons techniques et par choix:L'inclinaison des rayons en 24*36 aboutit à un vignetage supplémentaire dû à des problèmes de "fill-factor".En allongeant le tirage relatif(passage de 23mm à 31mm),l'inclinaison des rayons est moins prononcée et les problèmes de fill-factor sont résolus dans une large mesure.

La formule optique du 10-22 a donc des rayons moins inclinés que ceux du 16-35/2.8 L voire ceux du 17-40/4 L.
Accessoirement,l'ouverture limitée permet au 10-22 une meilleure correction de la distorsion à la focale minimale:C'est toujours la référence internationale dans ce domaine.

[eric-p]

Est-ce qu'on pourrait imaginer un 17mm EF-S avec le même schéma optique qu'un EF 28/2,8 par exemple ?

La réponse est non à la fois pour des raisons techniques et vu le contexte.
Le coefficient rétrofocus Q passerait de Q=1.36 pour le 28 EF à  Q=1.82 pour un hypothétique 17 EFS
De plus,en argentique,on pouvait se permettre d'éviter d'avoir recours aux verres UD pour un 28/2.8 car elles passaient inaperçues.En numérique,la moindre aberration chromatique est visible, ce qui pousse les opticiens d'avoir recours aux coûteux verres UD qui font naturellement monter la note!
Si Canon voulait sortir un 17/2.8 EFS...il serait plus coûteux que le 28/2.8 EF!!!Ils le feront jamais!
Idem pour les autres GA EFS dont rêvent certains intervenants sur ce forum:Ils arriveront...quand les poules auront des dents!

[Dominique03]

En ce qui concerne le contexte, ça j'ai déjà compris qu'ils ne le feraient pas. Passons.

Désolé pour le coefficient rétro-focus, je ne connais pas cette notion. Ca implique quoi justement en matière de tirage ? Ca tiendrait avec le miroir d'un APS et la contrainte d'angle des rayons ?

Pour le coup des AC, mon 28 [at] 5D marche un poill mieux que mon 17-55 [at] 400D [at] 17mm.. Le format du 5D est moins sensible aux AC ?

[eric-p]

On a souvent parlé de compacité pour les objectifs APSC voire 4/3 ou m4/3 Vs 24*36.
Ce que les fabricants oublient de vous dire,c'est de parler de l'encombrement réel de ces objectifs en les ramenant au format 24*36 et là,le bilan est beaucoup moins favorable.
J'ai fait un petit topo de l'encombrement réel de différents zooms comparables en prenant le soin de les ramener au format 24*36.La comparaison est lumineuse:
(Les mesures partent du plan focal jusqu'au sommet de l'objectif à mieux de 5% près et en configuration minimale)
zooms GA:
16-21/4 Leica:90mm
18-35/4-5.6 Pentax FA:113.5mm
21-35/3.4-4 Konica:86mm(tirage optique apparent: 21mm;ce zoom reste bien rétrofocus)
20-35/3.5-4.5 canon EF:113mm(tirage optique:38mm)
20-35/3.5 canon FD:126 mm
20-40/2.8 sigma EX DG:150mm
12-24/4.5-5.6 Sigma DG:144mm
14-24/2.8 Nikkor:178mm
16-35/2.8 Canon EF(I):149mm
17-40/4 canon EF:136mm
17-35/2.8 canon EF:140mm
---------------------------------------APSC(entre parenthèse mesures réelles des objos APSC)
16-35/3.5-4.5(10-22 EFS canon):214mm(134mm)
15-35/3.5-4.5(10-24/3.5-4.5 Dx Nikkor):204mm(133.5mm)
----------------------------------------m4/3(entre parenthèses mesures réelles des objos 4/3)
14-28/4 (7-14/4 Lumix):206mm(103mm)
----------------------------------------4/3(entre parenthèses mesures réelles des objos 4/3)
14-28/4(7-14/4 Zuiko ZD):316mm(158mm)

En zoom GA et malgré le fait que les zooms ne soient pas tout à fait comparables entre eux,la comparaison avec le 24*36 ne plaide pas en faveur de l'APSC encore moins avec le m4/3 et encore moins avec le 4/3.
À noter la comparaison Konica 21-35/3.4-4 pour télémétrique Vs Canon 20-35/3.5-4.5 EF:
L'augmentation du tirage optique de 21mm à 38mm n'aboutit pas à une variation de longueur du système optique de 17mm mais 27mm:Le système optique est bien plus long dans le cas du reflex!
Dans le cas du 14-24/2.8 Nikkor Vs 14-28/4 Panasonic(Le m4/3 7-14/4 Lumix),la comparaison plaide là encore en faveur du reflex 24*36:La réduction globale du tirage optique(15mm dans le cas du 7-14/4 Lumix?)ne compense pas le fait que le redressement des rayons nécessite un système plus encombrant(Les rayons du Nikkor sont inclinés de 15º-20º Vs 10º environ pour les objectifs 4/3 & m4/3)

[eric-p]

En ce qui concerne le contexte, ça j'ai déjà compris qu'ils ne le feraient pas. Passons.

Désolé pour le coefficient rétro-focus, je ne connais pas cette notion. Ca implique quoi justement en matière de tirage ? Ca tiendrait avec le miroir d'un APS et la contrainte d'angle des rayons ?

Pour le coup des AC, mon 28 [at] 5D marche un poill mieux que mon 17-55 [at] 400D [at] 17mm.. Le format du 5D est moins sensible aux AC ?

Pour tout système optique,il existe une certaine distance entre la dernière lentille et le plan focal(le plan du film ou du capteur numérique,c'est selon!):On l'appelle tirage optique,T
Tout système optique possède une certaine focale F.
On appelle coefficient rétrofocus Q=T/F
Evidemment,plus le rapport Q est élevé,plus les opticiens tirent la langue pour concevoir une optique convenable!
En 2002,des responsables Nikon reconnaissaient qu'il y avait des difficultés à faire des optiques avec Q>4
Peu de temps après(2005),cette croyance a été battue en brèche par olympus et son fameux
7-14/4 Zuiko 4/3 avec Q=4.7 !

[Dominique03]

Est-ce que l'angle d'incidence est aussi commandé par la densité des pixels ?
Est-ce que cet angle ne favoriserait pas non plus les zooms au détriment des fixes comme cela laisse à penser, les premiers ont des schémas plus complexe avec du tirage plus facilement ou je me hasarde là ?
Hormis les AC, il tiendrait l'hypothétique 17 EF-S en matière de tirage sur l'APS canon ?

[fred134]

Excellent, le comparatif, Eric ! Espérons qu'un des SoNiCa se distinguera en inversant la tendance...

Sans compter qu'un objectif 24x36 de f4 laisse passer autant de lumière qu'un objectif 4/3 de f2 : même profondeur de champ et même potentiel en basse lumière (l'iso sur le boitier change mais le résultat est le même).
Vu comme ça, les objectifs 24x36 paraissent encore plus compacts : un EF 24-105/4 est équivalent à un EFS 15-65/2.5 !!

[Dominique03]

L'iso sur le boitier change mais le résultat est le même

Elle est bien bonne celle-là. Tu dis qu'il reçoit la même quantité de lumière mais qu'en P.S il faut doubler les isos. 

[eric-p]

Est-ce que l'angle d'incidence est aussi commandé par la densité des pixels ?
Est-ce que cet angle ne favoriserait pas non plus les zooms au détriment des fixes comme cela laisse à penser, les premiers ont des schémas plus complexe avec du tirage plus facilement ou je me hasarde là ?
Hormis les AC, il tiendrait l'hypothétique 17 EF-S en matière de tirage sur l'APS canon ?

Je ne comprends pas ce que tu veux dire par angle d'incidence.
Tous les fabricants favorisent les zooms ...parce qu'ils sont plus populaires que les fixes!
En général,les performances des fixes dépassent toujours celles des zooms(à technologies égales).
Pour ce qui est des coûts 24*36 Vs APSC à caractéristique égales,c'est très discutable:
Il y a quelques années,CI avait estimé le coût de fabrication d'un 18-55/3.5-5.6 à 120 Euros contre 180 Euros pour le 28-90/3.5-5.6....alors qu'un zoom EFS devrait théoriquement 4* moins cher(autrement dit l'EFS devrait coûter...45 Euros!)et ce n'est pas un problème de marges bénéficiaires supérieures parce que les indépendants n'occupent pas ce secteur!
Pour ce qui est des GA APSC,on possède très peu d'exemples...mais on en a quand même
Pentax a commercialisé un 14/2.8 DA équivalent à un 21/2.8 en 24*36(19-21 c'est à peu près pareil):
Il pèse 420g mesure 69mm de long et se négocie en SP à 750 euros:Tous les 20/2.8 24*36 sont moins chers!!!
Autrefois Pentax disposait d'un 20/2.8 FA:255g,44mm de long,et certainement moins cher!
Preuve est faite que l'APSC c'est moins bien mais c'est plus cher!
On me rétorquera qu'il n'existe pas de 20/2.8 incorporant des verres ED ou qu'il faudrait comparer cet objectif avec le 21/2.8 Distagon qui est 2*plus cher.Pas faux,sauf qu'au bout du compte le Zeiss propose un niveau de performances optiques "légèrement" amélioré par rapport au Pentax et que sa formule optique est bien plus élaborée(pour ne rien dire de la finition).Bref,la cause du Pentax 14/2.8 DA est assez difficile à plaider d'autant que les avis concernant cette optique semblent mitigés(Voir les fils consacrés aux pentaxistes!).

Pour en revenir à notre hypothétique canon 17/2.8 EFS,canon peut le faire mais il risque d'être plus long plus lourd et plus cher qu'un 28/2.8 EF.Pourquoi ne pas passer directement au 24*36?

[Dominique03]

Quand je dis l'angle d'incidence c'est la contrainte pour les rayons lumineux de ne pas arriver trop inclinés sur le capteur.