Zoom à ouverture constante, comment ça marche?

[titisteph]

Bonjour,

Etant donné que la luminosité d'une optique dépend de sa focale et du diamètre de la lentille frontale, comment font les fabricants pour proposer un zoom à ouverture constante?

Je m'imagine qu'ils conçoivent une optique d'une ouverture donnée à la focale maximale, et qu'il réduisent volontairement l'ouverture pour les plus courtes focales, afin de donner l'illusion d'une ouverture constante, mais j'ai l'impression que je suis à côté de la plaque!

Qui veut bien m'éclairer?

[Mistral75]

C'est ta première phrase qui est erronée : la luminosité d'une optique est égale à sa distance focale divisée par le diamètre de la pupille d'entrée du système optique, pas de la lentille frontale (les deux se confondent, en première approximation, pour les très longues focales mais c'est tout).

A lire : l'article de Pierre Toscani sur le sujet https://archive.is/G2JgQ

[remico]

Contrairement aux zooms à ouverture constante, dans le cas d'un zoom à ouverture glissante, la position du diaphragme par rapport à la lentille frontale change et tout l'objectif change de taille, ce qui permet de faire des objectifs plus compacts et moins lourds.

A gauche Canon EF 70-300mm ƒ/4-5.6 IS USM et  Canon EF 70-200mm ƒ/2.8L IS II USM à droite.
Source : https://www.outdoorphotographer.com/photography-gear/lenses/get-the-most-out-of-variable-aperture-lenses/

[Mistral75]

Tu as aussi des zooms à ouverture constante dont la longueur dépend de la focale, notamment les trans-standards.

[titisteph]

Merci à tous!
Je savais bien que mon raisonnement n'était pas bon...
Mais bon sang, c'est diablement complexe toutes ces histoires, surtout dans le cas d'un zoom!
Le site de Pierre Toscani est décidément une référence, bravo à lui!

[seba]

Ici on voit un zoom par devant.
A gauche, 70mm ouvert à 4 et à droite 210mm ouvert à 5,6.
La pupille d'entrée est la surface lumineuse, plus petite que la lentille avant (y compris à 210mm dans le cas de cet objectif).
C'est cette pupille d'entrée qui détermine l'ouverture.
On voit qu'en zoomant de 70mm à 210mm, la pupille d'entrée s'agrandit (si elle n'était pas plus grande à 210mm, l'ouverture serait égale à 12 seulement).
C'est purement optique, le diamètre du diaphragme lui-même ne varie pas du tout.

[remico]

Tu as aussi des zooms à ouverture constante dont la longueur dépend de la focale, notamment les trans-standards.

Peut-être parce qu'ils sont rétrofocus, voir wikipedia, paragraphe construction optique d'un grand-angle :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Objectif_grand_angle#Construction_optique_d'un_grand_angle

Normalement un objectif peut se simplifier en une seule lentille théorique, pour un zoom se serait plusieurs lentilles, et là où le rapport F/D fonctionne c'est sur le diamètre minimum de la lentille frontale et la résolution, par exemple un zoom 70-300 f4-5.6 qui ouvre à 5.6 à 300mm ne peut pas avoir une lentille frontale d'un diamètre inférieur à 300/5.6 environ 54mm et pour la résolution le pouvoir séparateur d'un instrument est lié à son ouverture ou rapport F/D ce qui fait que les zooms à ouverture constante sont meilleurs tout le long de la plage de focale, alors que les zooms à ouverture glissante accusent généralement une baisse de performance tout le long de la plage de focale et ils sont les moins bons en bout de zoom là où ils sont le moins ouverts.

[seba]

Normalement un objectif peut se simplifier en une seule lentille théorique, pour un zoom se serait plusieurs lentilles, et là où le rapport F/D fonctionne c'est sur le diamètre minimum de la lentille frontale et la résolution, par exemple un zoom 70-300 f4-5.6 qui ouvre à 5.6 à 300mm ne peut pas avoir une lentille frontale d'un diamètre inférieur à 300/5.6 environ 54mm et pour la résolution le pouvoir séparateur d'un instrument est lié à son ouverture ou rapport F/D ce qui fait que les zooms à ouverture constante sont meilleurs tout le long de la plage de focale, alors que les zooms à ouverture glissante accusent généralement une baisse de performance tout le long de la plage de focale et ils sont les moins bons en bout de zoom là où ils sont le moins ouverts.

Je crois que cette histoire d'ouverture pour la résolution, c'est assez mineur devant les aberrations à pleine ouverture.

[seba]

Contrairement aux zooms à ouverture constante, dans le cas d'un zoom à ouverture glissante, la position du diaphragme par rapport à la lentille frontale change et tout l'objectif change de taille, ce qui permet de faire des objectifs plus compacts et moins lourds.

Et je pense qu'en fait ce n'est pas forcément si simple.
Par exemple le zoom Nikkor 50-300/4,5 est à ouverture constante mais change de taille en zoomant.

[seba]

Et je pense qu'en fait ce n'est pas forcément si simple.
Par exemple le zoom Nikkor 50-300/4,5 est à ouverture constante mais change de taille en zoomant.

Ou encore le 200-500/5,6 actuel.

[PierreT]

Bonsoir,

Le Zoom-Nikkor 50-300 f/4.5 est effectivement un zoom à ouverture constante dont la longueur varie avec la distance focale. Quelques éléments d'explication ici :

http://www.pierretoscani.com/objectifs.html#objectifs-03-01

Pour le 200-500 f/5.6, il est bien possible que l'ouverture constante soit assurée par une action conjuguée sur le diaphragme d'ouverture (comme c'est souvent le cas sur les zooms grands angles ou trans-standards à deux groupes dits "à ouverture constante" qui, sans cet artifice, verraient leur ouverture varier avec la focale).

[seba]

Bonsoir,

Le Zoom-Nikkor 50-300 f/4.5 est effectivement un zoom à ouverture constante dont la longueur varie avec la distance focale. Quelques éléments d'explication ici :

http://www.pierretoscani.com/objectifs.html#objectifs-03-01

Très intéressant, la comparaison entre la première version et la version ED.

[PierreT]

Merci.
Ces anciens brevets constituent une mine d'informations intéressantes.