Objectifs FX avec capteurs DX : un truc que je ne pige pas

[Nerva]

Bonjour.

Une chose tourne en boucle dans ma tête et j'ai besoin de vos lumières...

Un objectif plein format monté sur un boîtier APS-C cadre différemment. Un 50 "devient" un 75, etc... Pour ça, pas de problème, c'est assimilé depuis longtemps. Un tel objectif sur un capteur APS-C donne le meilleur de lui-même puisque la périphérie de l'objectif, souvent moins bonne, est hors du champ du capteur. Pour ça, pas de problème non plus.
Seulement il y a un truc qui m'échappe : l'ouverture résultante d'une telle association boîtier/objectif.
Je commence donc par un petit schéma que j'ai fait :



En beige, comme référence, un objectif de luxe qui ouvre à f/1.0 et qui logiquement englobe tout le champ d'un support 24 x 36.
Si mes calculs sont bons, un objectif qui ouvre à f/1.4 a un diamètre théorique de 30.91 mm. Or, comme on le voit sur le dessin, cette ouverture est sensiblement supérieure au capteur APS-C et devrait donc, selon ma logique, transformer cet objectif très lumineux sur un plein format en un ultra lumineux inférieur à f/1.0 sur un petit format.
Le problème, c'est que ça je ne l'ai vu écrit nulle part ; je dois donc faire erreur quelque part dans mon raisonnement et j'apprécierais qu'on m'explique...

Merci.

[Jean-Claude]

Angle de champ et format couverts n'ont rien à voir avec l'ouverture relative qui dépend de la longueur focale et du diamètre de passage de la lumière à l'intérieur de l'objectif. L'ouverture relative d'un objectif est une constante comme la focale.Un objectif de 1,4 reste un 1,4 quel que soit le format sur lequel il est monté.

Par contre l'ouverture équivalente qui est une grandeur fictive et qui concerne la profondeur de champ bouge en changeant de format.

[olivier_aubel]

Un tel objectif sur un capteur APS-C donne le meilleur de lui-même puisque la périphérie de l'objectif, souvent moins bonne, est hors du champ du capteur

Disons, que l'image sera plus homogène mais pour le piqué au centre, ça sera meilleur sur le 24x36.

[Nikojorj]

Si mes calculs sont bons, un objectif qui ouvre à f/1.4 a un diamètre théorique de 30.91 mm. Or, comme on le voit sur le dessin, cette ouverture est sensiblement supérieure au capteur APS-C et devrait donc, selon ma logique, transformer cet objectif très lumineux sur un plein format en un ultra lumineux inférieur à f/1.0 sur un petit format.

L'ouverture est au milieu de l'objectif, pas sur le plan du capteur...

Et il ne t'aura pas échappé qu'on peut, avec une chambre 4x5" soit 100x1125mm environ, prendre des photos avec un 75mm fermé à f/22 soit une ouverture de 3mm environ, sans que ça influe sur la couverture au niveau du capteur.

Il faut bien distinguer
- ce paramètre d'ouverture : le rapport ouverture/focale est directement proportionnel à l'éclairement (ie valeur d'exposition) du capteur (quel qu'il soit)
- du paramètre de cercle image résultant, qui lui se détermine bien autrement (angle de champ, d'après la géométrie de l'objectif, diamètre des lentilles d'un côté et de l'autre entre autres).

[jac70]

Si mes calculs sont bons, un objectif qui ouvre à f/1.4 a un diamètre théorique de 30.91 mm. Or, comme on le voit sur le dessin, cette ouverture est sensiblement supérieure au capteur APS-C et

Un objectif de quelle focale ?
Reprenons depuis le début :
Un 50 qui ouvre à f/1,4  a un diametre théorique de la lentille frontale de 50/1,4 = 35,7mm
Un 85 qui ouvre à f/1,8  a un diametre théorique de la lentille frontale de 85/1,8 = 47,2 mm
Un 200 qui ouvre à f/4  a un diametre théorique de la lentille frontale de 200/4 = 50 mm
Tout cela se verifie à un chouillas près sur les objectifs normaux et télé de formule classique (en tous cas sur mes Nikon !), mais ce n'est pas du tout valable pour les grand angles de formule retrofocus avec une lentille frontale proéminente, et les zooms, surtout transstandard.
Mais cela n'a rien a voir avec le diametre couvert par l'objectif ! : il y a un 35 f/1,8 qui ne couvre que l'APS-c et il y a des 35 f/1,4 ou f/2 qui couvrent le 24x36 !

[Nerva]

Merci pour ces premières réponses mais je n'y vois pas beaucoup plus clair.

Ce n'est pas à propos du champ couvert à n'importe quelle ouverture que j'ai besoin d'infos mais comprendre finalement pourquoi une ouverture 1.4 d'un objectif conçu pour le 24 x 36 reste une ouverture 1.4 sur un boîtier petit format alors que la surface du capteur est inférieure, ce qui selon ma logique offre une luminosité plus grande puisque la périphérie est moindre.
Donc, sur un objectif qui ouvre à f/1, prévu pour le 24 x 36, le diamètre de la première lentille (côté monture) est-il égal à la diagonale du support, soit 43.27 mm ? Et sur le Leica f/0.95, le diamètre de cette lentille est-il un peu supérieur à la diagonale ?

[Ronan]

La luminosité d'une lentille, c'est (et seulement !) le rapport Focale sur Diamètre (F/D).

Un 50 mm f/2 est une lentille de 25 mm de diamètre et de 50 mm de focale (la focale étant la distance entre le centre optique et le plan image pour un sujet à l'infini).

Ca n'a strictement aucun rapport avec la couverture, le champ image, etc.

Voili voilou...

[jac70]

Bon, essayons autrement !

Tu prends ta lampe de bureau
Tu éclaires un bout de papier ou un mur sur une surface de 24 x 36 cm à 1m
Puis tu éclaires avec la même lampe une surface de 15,8 x 23,6 cm toujours à 1m : ta surface réduite va-t-elle recevoir plus de lumière que la précédente ? NON !!!!!!  Simplement tous les photons qui sont en dehors de la surface de 15,8 x 23,6 sont perdus ! Mais la densité d'éclairage par cm2 est la même !

Ton objectif éclaire le capteur comme la lampe éclaire le mur !

C'est plus clair ? (jeu de mots subtil !)

Jacques

[Nerva]

Ben là avec uniquement F/D y a plus besoin d'aller plus loin. Le problème c'est que je n'arrive pas à visualiser le cheminement des photons, de la lentille frontale au support...

[Nikojorj]

Donc, sur un objectif qui ouvre à f/1, prévu pour le 24 x 36, le diamètre de la première lentille (côté monture) est-il égal à la diagonale du support, soit 43.27 mm ? Et sur le Leica f/0.95, le diamètre de cette lentille est-il un peu supérieur à la diagonale ?

Ben non!
L'ouverture correspond au diamètre du diaphragme, à l'intérieur de l'objectif (en général au milieu).
Quand on dit qu'on objectif est ouvert à f/1, ça veut dire que le diamètre maxi du diaph est égal à la focale, 50mm en l'occurence. Quand on ferme le même objectif à f/16, les lames du diaph se ferment jusqu'à ne laisser qu'un trou de 50/16=3mm et qq de diamètre.

Donc, un 50/1.4, avec une ouverture maxi de 35mm aura du mal à avoir un diamètre de fut inférieur à 50mm pour y avoir un diaph ouvert à 35mm au centre de l'objo. Les diamètres de lentilles, après, dépendent de la formule optique ; dans les cas simples comme pour un objo normal, elles seront aussi juste un peu supérieures à cette valeur, mais des fois c'est plus compliqué...

Ben là avec uniquement F/D y a plus besoin d'aller plus loin. Le problème c'est que je n'arrive pas à visualiser le cheminement des photons, de la lentille frontale au support...

Heu ben... Yaka retenir qu'à rapport F/D constant, l'éclairement (le nb de photons arraiavant par unité de surface, ce qui faisait réagir les grains d'argent et qui remplit maintenant les pixels) est constant.

[Krg]

... L'ouverture relative d'un objectif est une constante comme la focale.Un objectif de 1,4 reste un 1,4 quel que soit le format sur lequel il est monté ...

Et même s'il n'est monté sur aucun boîtier, c'est dire !.

[Nerva]

En fait, c'est parce que je pensais que pour un objectif ouvert à f/1 et dont le diamètre serait égal à la diagonale du support, la lumière cheminait de manière entièrement rectiligne de la lentille frontale à la "lentille de monture", et que pour un objectif de luminosité inférieure (ou lorsque l'on diaphragmait sur un objectif f/1), la "lentille de monture" formait un cône pour illuminer toute la surface. Par conséquent, avec ce raisonnement, il était évident qu'un support de taille inférieure n'avait pas besoin de cône lumineux pour que la lumière soit répartie sur la surface (mon dessin, en fait). Je ne sais pas si je suis bien clair.

Enfin là, c'est bon, je comprends déjà mieux et je viens de trouver des choses intéressantes ici : http://www.pierretoscani.com/echo_ouvertures.html

[Verso92]

Le problème, c'est que ça je ne l'ai vu écrit nulle part ; je dois donc faire erreur quelque part dans mon raisonnement et j'apprécierais qu'on m'explique...

Comme écrit précédemment, l'ouverture relative d'un objectif est bien évidemment fixe et indépendante du format. Raisonne en terme de flux lumineux*, et tout s'éclairera !
*la quantité de lumière par unité de surface est constante.

Un tel objectif sur un capteur APS-C donne le meilleur de lui-même puisque la périphérie de l'objectif, souvent moins bonne, est hors du champ du capteur. Pour ça, pas de problème non plus.

Un peu rapide : à technologie et cahier des charges identiques, plus le cercle image à couvrir est important, plus l'opticien aura du mal à atteindre une résolution élevée. Le meilleur sera obtenu sur un capteur de taille donnée en utilisant un objectif spécialement calculé pour ce format.
(les seules exceptions concerneront le vignetage et la distorsion, deux défauts qui seront minimisés en réduisant la cible)

[Jean-Claude Gelbard]

Mais non, Nerva ! C'est là que tu te plantes ! Le cheminement des rayons lumineux n'est pas rectiligne ! Sinon à quoi ça servirait de calculer les courbures des lentilles ? De plus, chose importante, sur un capteur, un film, un dépoli, l'image est... à l'envers, la tête en bas !!! ce qui prouve bien (entre autres...) que la trajectoire des rayons ne peut pas être rectiligne. Alors arrête de te prendre le chou !
Je confirme : l'ouverture relative d'un objectif, c'est juste le rapport : diamètre de la lentille / distance focale ; c'est pourquoi on lit f/5,6 ou 1:5,6 . Le format du capteur ou du film n'a rien à y voir.