Ouverture photométrique et diffraction

[jaric]

Bonjour,
Si ce sujet a déjà été abordé, toutes mes excuses, mais je n'ai alors pas dû trouver les mots-clés idoines.

Il m'arrive assez fréquemment de faire de la macro à des rapports de reproduction élevés et lorsque je n'ai pas de contraintes particulières de PdC, je choisis la meilleure ouverture (f/8 pour mon optique, ce qui est plutôt courant).

Ma question est la suivante : au rapport 1:1, la perte de luminosité est de 2 IL, je me retrouve donc avec une ouverture de T/16. Est-ce que la diffraction suit l'ouverture géométrique ou l'ouverture photométrique ? Dans ce dernier cas, il faudrait alors que j'ouvre de deux crans (réglage à f/4) pour conserver les performances optimales de mon objectif, ce qui ne me satisfait guère.

Je suis sûr que nos experts en optique connaissent la réponse à cette épineuse question  

[Verso92]

En macro, c'est l'ouverture géométrique (N) qui change, si j'ai bien compris.

L'ouverture photométrique (T) est liée à la transmittance de l'objectif (absorbions et réflexions diverses dans les lentilles), et est indépendante de la distance de MaP (en première approximation).

[Verso92]

Un lien vers le site de Pierre Toscani :
http://www.pierretoscani.com/echo_ouvertures.html#ouverture07

(voir, notamment, l'animation de la figure 28)

[jaric]

Dis-donc, tu réagis vraiment au quart de tour : une minute de temps de réaction, tu es sûr que tu es au boulot ?

Plus sérieusement, la perte n'est pas ici liée à la transmittance de l'objectif, mais au grandissement : T = F*(1+G) (en supposant T= F pour une mise au point à l'infini), donc ma question reste posée.

Edit : collision de posts, je reviens après consultation du lien.

[Verso92]

Dis-donc, tu réagis vraiment au quart de tour : une minute de temps de réaction, tu es sûr que tu es au boulot ?

La boite est fermée ce jour !

:-(

Plus sérieusement, la perte n'est pas ici liée à la transmittance de l'objectif, mais au grandissement : T = F*(1+G) (en supposant T= F pour une mise au point à l'infini), donc ma question reste posée.

Edit : collision de posts, mais ça ne change pas ma réponse.

Ce que je voulais dire, c'est que l'ouverture au rapport 1:1 (dans ton exemple) est de f/16, pas T/16...

[jaric]

La boite est fermée ce jour !

Désolé, je suis une langue de p...  

Ce que je voulais dire, c'est que l'ouverture au rapport 1:1 (dans ton exemple) est de f/16, pas T/16...

OK, donc il me faut ouvrir de deux crans si je veux conserver le meilleur diaphragme.

[seba]

Oui l'ouverture géométrique "effective" (je ne sais pas quel nom lui donner) plus réduite entraînera une augmentation de la diffraction.

[Verso92]

OK, donc il me faut ouvrir de deux crans si je veux conserver le meilleur diaphragme.

Là, ce n'est pas certain du tout : les objectifs macros résistent souvent fort bien à la diffraction...

[seba]

OK, donc il me faut ouvrir de deux crans si je veux conserver le meilleur diaphragme.

Ouvrir plus diminuera la diffraction mais risque d'augmenter les aberrations. Il faudra faire des essais pour trouver l'ouverture optimale.
La profondeur de champ sera, en ouvrant, minuscule.

[jaric]

Là, ce n'est pas certain du tout : les objectifs macros résistent souvent fort bien à la diffraction...

C'est vrai, mais il existe tout de même un meilleur diaphragme.

Ouvrir plus diminuera la diffraction mais risque d'augmenter les aberrations. Il faudra faire des essais pour trouver l'ouverture optimale.
La profondeur de champ sera, en ouvrant, minuscule.

C'est pour cela que j'ai précisé en début lorsque je n'ai pas de contraintes particulières de PdC. L'application à laquelle je faisais référence est la reproduction de timbres ou de petits objets sans beaucoup de relief comme des pièces de monnaie.
Quant aux aberrations, j'utilise le Nikor 60/2.8 mm AF (sans moteur) qui en est pratiquement dépourvu.

PS : j'ai re-parcouru rapidement la page de Pierre T, je suis épaté, il s'enrichit constamment, à chaque fois je découvre des nouveautés !

PPS : merci pour vos commentaires  

[seba]

Pour la reproduction un champ plan est important, s'il ne l'est pas, diaphragmer peut arranger les choses.
Mais je pense que le Micro-Nikkor 60/2,8 a un champ bien plan.

[Jean-Claude]

Le résultat pratique prime sur la théorie en Macro, le facteur limitant n'est pas toujours celui que l'on croit.

Un objectif macro correct à un champ assez plat pour ne pas introduire de courbure an reproduction de document, là on se met à f:5,6

En Macro 3 dimensions c'est la profondeur de champ qui souvent est le facteur limitant, avant la diffraction.
là on ferme ce qu'il faut pour avoir la profondeur qui correspond au sujet, en évitant juste l'ouverture la plus fermée

[aldau]

Bonsoir, j'ai lu dans un magazine (LMDP) qui faisant référence à un livre de R. Bouillot déterminait le dia limite de la diffraction par la formule: taille du photosite (du capteur) par 2.12.
Amicalement
aldau 

[Verso92]

Bonsoir, j'ai lu dans un magazine (LMDP) qui faisant référence à un livre de R. Bouillot déterminait le dia limite de la diffraction par la formule: taille du photosite (du capteur) par 2.12.
Amicalement
aldau 

Et moi qui pensais que la diffraction était lié à la nature ondulatoire de la lumière et au diamètre de l'ouverture...

[jmd2]

Et moi qui pensais que la diffraction était lié à la nature ondulatoire de la lumière et au diamètre de l'ouverture...

et au format de la surface sensible, mais je suis pas trop sûr
les macros en moyen format ferment à f/45 !

[Verso92]

et au format de la surface sensible, mais je suis pas trop sûr
les macros en moyen format ferment à f/45 !

Certains macros en 24x36 aussi...

Mais c'est l'ouverture absolue qui compte (le diamètre du trou, quoi...), pas le chiffre d'ouverture : d'où des chiffres d'ouverture plus grands (64, etc) quand le format est grand.

[spinup]

Mais c'est l'ouverture absolue qui compte (le diamètre du trou, quoi...), pas le chiffre d'ouverture : d'où des chiffres d'ouverture plus grands (64, etc) quand le format est grand.

Je croyais ca aussi mais en fait non, c'est bien le nombre d'ouverture qui determine le diametre de la tache d'Airy, pas le diametre du diaphragme.
Et a definition égale, plus le format de capteur est petit, plus la diffraction est importante (en nombre de pixels) pour une ouverture donnée.

http://www.la-photo-en-faits.com/2013/01/diffraction-ouverture-objectif-photo.html

[jmd2]

la discussion est ouverte

sur le fond, je penche pour l'observation de Verso : la diffraction dépend du trou, et pour être plus précis de la longueur L du périmètre par rapport à la surface S. Le principe étant que tout le périmètre engendre de la diffraction quelle que soit l'ouverture*, Ainsi quand L/S est petit (grandes ouvertures) la diffraction est peu visible, masquée par l'image qui passe par la grande surface. Et quand L/S est grand (petite ouverture) alors la diffraction se voit et n'est pas  compensée par l'image passant par la petite surface.
Qui vérifie que c'est juste ?

* en fait, tout "bord" ou arrête que la lumière frôle engendre de la diffraction. Que le bord soit de forme circulaire, rectiligne ou autre importe peu.

[spinup]

la discussion est ouverte

sur le fond, je penche pour l'observation de Verso : la diffraction dépend du trou, et pour être plus précis de la longueur L du périmètre par rapport à la surface S. Le principe étant que tout le périmètre engendre de la diffraction quelle que soit l'ouverture*, Ainsi quand L/S est petit (grandes ouvertures) la diffraction est peu visible, masquée par l'image qui passe par la grande surface. Et quand L/S est grand (petite ouverture) alors la diffraction se voit et n'est pas  compensée par l'image passant par la petite surface.
Qui vérifie que c'est juste ?

* en fait, tout "bord" ou arrête que la lumière frôle engendre de la diffraction. Que le bord soit de forme circulaire, rectiligne ou autre importe peu.

Ce n'est pas vraiment comme ca que ca marche, et ca n'est pas un effet de lumiere qui frole les bords (meme si il faut des bords) ni defini par le rapport perimetre/surface. En gros tous les point de la surface du diaphragme interfèrent entre eux et la diffraction sur le capteur est proportionnelle a la transformée de Fourier de la transmittance du diaphragme. Si le diaphragme est parfaitement circulaire ca donne des anneaux concentriques, si le diaphragne est un polygone ca donne ces fameuses figures en etoiles avec autant de branches que de lamelles du diaphragme.

Si tu regardes la simulation en dessous tu verras que le diametre bien sur joue un role, mais aussi la distance (donc la focale), donc au final c'est bien le nombre d'ouverture qui détermine la difffraction
http://clemspcreims.free.fr/Simulation/diffractionfente.swf

[ChatOuille]

J'ai la même théorie que Verso. Mais en pratique, étant donné que je suppose que les constructeurs d'objos tiennent compte de tous ces facteurs, si je n'ai pas de contrainte de PdC, j'essais de travailler entre 2 points plus fermés que l'ouverture maximum et 2 points plus ouverts que le diaph. maximum. Je suppose que le constructeur a prévu la qualité max (contraste, aberrations, définition) entre ces 2 points.

[seba]

J'ai la même théorie que Verso. Mais en pratique, étant donné que je suppose que les constructeurs d'objos tiennent compte de tous ces facteurs, si je n'ai pas de contrainte de PdC, j'essais de travailler entre 2 points plus fermés que l'ouverture maximum et 2 points plus ouverts que le diaph. maximum. Je suppose que le constructeur a prévu la qualité max (contraste, aberrations, définition) entre ces 2 points.

La diffraction pour un diaphragme circulaire à bords francs donne d'un point une image qui est une tache d'Airy et ses dimensions dépendent du rapport f/D.
En l'absence d'aberrations, plus le diaphragme est ouvert, meilleure est l'image.
Ce n'est pas vraiment que le fabricant prévoit une qualité max entre ces deux points, c'est qu'il n'arrive pas à corriger complètement les aberrations, et que donc en ouvrant trop la qualité de l'image diminue. Et si on ferme trop, à cause de la diffraction la qualité de l'image diminue aussi.

[bruno-v]

Salut,
A tout cela il faut rajouter le rapport d'agrandissement/taille capteur.
C'est pour cela que l'image finale d'une macro 1/1 (taille objet = taille image capteur et non pas viseur) n'est pas impactée de la même manière selon les formats compact/35mm/MF car, à taille de tirage égal, on agrandit moins en 6x6 qu'en 24x36 et moins qu'en Aps (etc...)
a+

[spinup]

Salut,
A tout cela il faut rajouter le rapport d'agrandissement/taille capteur.
C'est pour cela que l'image finale d'une macro 1/1 (taille objet = taille image capteur et non pas viseur) n'est pas impactée de la même manière selon les formats compact/35mm/MF car, à taille de tirage égal, on agrandit moins en 6x6 qu'en 24x36 et moins qu'en Aps (etc...)
a+

En effet, le diamètre de la tache d'Airy est proportionnel au nombre d'ouverture, et ce quel que soit le format. Mais comme c'est un diamètre en longueur absolue, en proportion c'est plus important sur les petits formats que sur les grands.

Par exemple si pour une ouverture donnée, un 24Mpx 24x36 aura une tache d'airy s'etalant sur 2 pixels, un 24Mpx APSC aura une tache d'Airy s'étalant sur environ 4 pixels.

[fred134]

Mais c'est l'ouverture absolue qui compte (le diamètre du trou, quoi...), pas le chiffre d'ouverture : d'où des chiffres d'ouverture plus grands (64, etc) quand le format est grand.

La diffraction s'étend comme un cône, à partir du trou. L'étendue de la diffraction sur le capteur est donc proportionnelle à la distance trou-capteur. Comme l'angle du cône est proportionnel à 1/diamètre du trou, cela donne au final une étendue de diffraction proportionnelle à 1/ouverture relative, en gros.
(NB : et proportionnel à la longueur d'onde aussi.)

[bruno-v]

N'empêche que la question est intéressante : si la diffraction dépend de l'ouverture géométrique et de la distance diaphragme/Capteur, cela implique qu'elle ne dépend pas obligatoirement de l'ouverture photométrique (?) 
a+