Etoiles de diffraction

[ChatOuille]

Lorsqu'on se réfère au diaphragme on parle souvent de bokeh, mais la création d'étoiles et leur forme est également important.

[asak]

Moi je me mets au sténopé 

[seba]

A propos de la photométrie de ces étoiles de diffraction : on peut lire que leur luminosité sera proportionnelle au périmètre de l'ouverture.
Par exemple pour les ouvertures 5,6 - 11 - 22 , elle sera à chaque fois diminuée par 2 (alors que la luminosité de l'image d'un sujet étendu sera à chaque fois diminuée par 4).
C'est effectivement ce qu'on peut constater sur cette série d'images.
De gauche à droite : ouvertures 5,6 - 11 - 22
En haut : temps de pose proportionnels à 1 - 2 - 4 , l'étoile reste à peu près la même, le fond est de plus en plus sombre.
Au milieu : temps de pose proportionnels à 1 - 4 - 16 , l'étoile est de plus en plus grande, la luminosité du fond est constante.
En bas : temps de pose constant, l'étoile et le fond sont de plus en plus sombres (mais le fond s'assombrit plus que l'étoile).

[seba]

Ce que j'ai fait : image focalisée puis défocalisée, on voit l'orientation des aigrettes par rapport à la forme du diaphragme (ici un hexagone).

Même chose mais avec une source laser.
Ce qui n'apporte rien à la démonstration.

[seba]

On voit parfois des capteurs endommagés par des lasers de spectacles.
Mais là j'ai posé plusieurs secondes sans problème.

[seba]

Tiens je viens de voir que c'est le bicentenaire de la théorie ondulatoire de la lumière.
L'institut Fresnel organise des conférences à cette occasion. Histoire de se familiariser avec les phénomène de diffraction.

Le MARDI 21 JANVIER 2020, sur le Campus Saint Charles à Marseille se tiendra dès 9h00 dans le Grand Amphithéâtre un workshop "Ondes / Diffraction"à destination des chercheurs, enseignants-chercheurs et étudiants. Il sera suivi dès 13h30 par 3 Conférences Grand Public ouvertes à tous (personnel de l'université, étudiants, lycéens, passionnés). Des expériences et démonstrations seront également accessibles dans l'après-midi dans la salle d'exposition (salle de conférence) avec un "break sucré" offert à tous les participants

[GLR30]

Bonjour.
Intéressant ce fil (comme souvent avec les interventions de Seba)
J'en profite donc pour demander votre avis sur la forme des lamelles de diaphragme contenus dans certaines de mes optiques.
Cette forme qui présente des « échancrures » sur les points de jonction des lamelles du diaphragme n'est pas inédite, puisque je l'ai déjà vu sur des optiques moyen format et aussi sur des objectifs destinés au 24x36, mais assez rare toutefois et apparemment plus du tout courante de nos jours (en petit format) puisque les fabricants ont au contraire le souci de proposer des lamelles arrondies afin d'approcher une forme circulaire lorsque le diaphragme est fermé aux ouvertures intermédiaires.
Les diaphragme qui restaient bien ronds aux petites ouvertures étaient courants jadis lorsque celui-ci comportait de nombreuses lamelles (+ de 13)
Lorsque j'ai fait l'acquisition de 2 combinaisons Leica Apo-Telyt-Modul R en 2001, j'ai demandé au commercial s'il savait la raison de cette forme particulière de diaphragme ; sa réponse évoquant un effet « anti rebond ? » ne m'a pas du tout convaincu...
Puis voici un an à peu près, j'ai acheté un Nikkor 800mm f5,6 AIS ED d'occasion, et à mon grand étonnement j'ai découvert que ses lamelles de diaphragme avaient une forme très proche de celles des Leica avec juste une « jonction » un peu douce.
J'ai pensé que cela pouvait simplement venir de la volonté de donner « une signature » aux images, mais je n'y crois pas trop. Pour un effet sur le rendu des zones hors focus ? Certainement que cela doit influer sur celles-ci mais alors pas dans le sens voulu par ceux qui prônent les ouvertures circulaires (et c'est d'ailleurs devenu un argument marketing). Ou bien est-ce pour avoir un effet sur les « étoiles de diffraction » ?
Votre avis est le bienvenu.
Voici la forme du diaphragme du Leica Apo-module 2,8/400 ici fermé à f4,8
Et celle du Nikkor 800 f5,6 AIS fermé ici à f11

[GLR30]

Voici les « étoiles de diffraction » autour du soleil dans... l'œil d'une Huppe fasciée !
Leica f4/560mm, D7200, à f5,6
Je trouve que les branches sont fines et de belle qualité

Puis dans l'œil du Martin pêcheur toujours au Leica 4/560 à f5,6 sur D810 l'aspect est plus étalé mais pas désagréable

[GLR30]

Le Nikkor 800 AIS donne des aigrettes moins marquées semble t-il mais on peut constater qu'il y en a 9 et non 18 comme ce devrait être le cas avec un nombre impair de lamelles (et je préfère de beaucoup 9 au lieu de 18 car je n'apprécie pas un grand nombre de branches)
J'en conclue, mais sans certitude, que cette forme de diaphragme permettrait d éviter le « doublement » des aigrettes ?
Pie-grièche à tête rousse, Nikkor 800mm à f8, D7200 :

[GLR30]

Enfin, puisque l'on parle de diffraction, voici une image qui montre le faux disque ainsi que le premier anneau, sur... des reflets solaires réfléchis par la graisse d'un engin de chantier à 45 mètres environ ! Image obtenue au Nikkor 800 f5,6 AIS + TC20EIII, D7200, 1/160ème à Pleine ouverture. Obtenir ces images avec cette focale résultante de 1600mm équivalent en cadrage à 2400mm en 24x36, est extrêmement tributaire de la turbulence atmosphérique ; avant la prise de vue, j'ai pu les observer visuellement bien plus facilement en utilisant un oculaire de 7mm qui donne ici un grossissement de 228x
Curieusement, j'ai essayé de photographier la figure de diffraction en intérieur en utilisant un dispositif d'étoile artificielle diffusant en lumière mono chromatique (utilisé en astronomie pour les tests d'instruments) et les résultats ont été moins bons ? Alors que la turbulence était pourtant bien moindre...

[seba]

Ou bien est-ce pour avoir un effet sur les « étoiles de diffraction » ?

Normalement un bord droit donnera un rayon bien concentré, un bord courbe donnera un rayon très étalé.
J'ignore le pourquoi de cette forme des lamelles.

[seba]

Le Nikkor 800 AIS donne des aigrettes moins marquées semble t-il mais on peut constater qu'il y en a 9 et non 18 comme ce devrait être le cas avec un nombre impair de lamelles (et je préfère de beaucoup 9 au lieu de 18 car je n'apprécie pas un grand nombre de branches)
J'en conclue, mais sans certitude, que cette forme de diaphragme permettrait d éviter le « doublement » des aigrettes ?
Pie-grièche à tête rousse, Nikkor 800mm à f8, D7200 :

Effectivement on voit 9 branches mais on en devine quelques unes de plus, très faibles.
En photographiant un point lumineux sur un fond noir et en exposant largement, je pense qu'on verrait bien 18 branches.
Ce qui serait pas mal, c'est de faire ce test puis de photographier ce même point lumineux défocalisé (pour faire apparaître la forme du diaphragme) et voir l'orientation des rayons par rapport au diaphragme.

[seba]

Enfin, puisque l'on parle de diffraction, voici une image qui montre le faux disque ainsi que le premier anneau, sur... des reflets solaires réfléchis par la graisse d'un engin de chantier à 45 mètres environ ! Image obtenue au Nikkor 800 f5,6 AIS + TC20EIII, D7200, 1/160ème à Pleine ouverture. Obtenir ces images avec cette focale résultante de 1600mm équivalent en cadrage à 2400mm en 24x36, est extrêmement tributaire de la turbulence atmosphérique ; avant la prise de vue, j'ai pu les observer visuellement bien plus facilement en utilisant un oculaire de 7mm qui donne ici un grossissement de 228x
Curieusement, j'ai essayé de photographier la figure de diffraction en intérieur en utilisant un dispositif d'étoile artificielle diffusant en lumière mono chromatique (utilisé en astronomie pour les tests d'instruments) et les résultats ont été moins bons ? Alors que la turbulence était pourtant bien moindre...

J'ai obtenu ça en intérieur, lumière blanche et très petite ouverture circulaire mais un peu irrégulière.
Temps de pose de plus en plus long.

[seba]

Et avec une ouverture carrée.

[GLR30]

J'ai obtenu ça en intérieur, lumière blanche et très petite ouverture circulaire mais un peu irrégulière.
Temps de pose de plus en plus long.

Avec quelle optique et paramètres ?
La première image est-elle la figure de diffraction ? (dans ce cas on note des irrégularités dans le premier anneau un peu comme si la (une des) lentille subissait des contraintes dans son barillet)
Je n'aurais pas la possibilité de faire l'expérience que tu me préconises dans l'immédiat (le dispositif d'étoile artificielle n'est pas à moi, je dois l'emprunter), mais c'est noté !
Sinon, j'ai aussi remarqué des "branches" de diffraction avec le diaphragme grand ouvert et qui sont générées, je crois, par des renforts dans le barillet interne. J'essaierai de les retrouver car, comme toujours, c'est dans les reflets solaires contenus dans les yeux de mes images animalières que je les vois !

[seba]

Avec quelle optique et paramètres ?

Distance focale 200mm, le diamètre du diaphragme je ne sais plus, de l'ordre du millimètre je crois me souvenir.
La source est environ à 5 mètres et son diamètre est de 0,8mm.

La première image est-elle la figure de diffraction ? (dans ce cas on note des irrégularités dans le premier anneau un peu comme si la (une des) lentille subissait des contraintes dans son barillet)

Oui il s'agit bien de la tache de diffraction. Comme je l'ai écrit, l'ouverture n'est parfaitement circulaire car je l'ai faite moi-même, ce qui explique ces irrégularités.

Je n'aurais pas la possibilité de faire l'expérience que tu me préconises dans l'immédiat (le dispositif d'étoile artificielle n'est pas à moi, je dois l'emprunter), mais c'est noté !

Merci, je l'attends avec impatience.

[GLR30]

Distance focale 200mm, le diamètre du diaphragme je ne sais plus, de l'ordre du millimètre je crois me souvenir.
La source est environ à 5 mètres et son diamètre est de 0,8mm.

Un diaphragme de 1mm sur un 200mm de quelle ouverture ? (pour avoir une idée du rapport f/d ainsi obtenu )?
Nous savons que le diamètre du faux disque augmente à mesure que l'ouverture diminue : si je le vois facilement (par faible turbulence) avec le 800mm + TC 2x soit 1600mm f11 avec un oculaire 7mm donnant 228x et si il est assez facile à photographier dès lors que les problèmes de turbulence, vibrations, etc. sont maîtrisés, la figure de diffraction demeure inaccessible avec un 2,8/400 et oculaire 7mm soit 57x car son agrandissement est insuffisant, la plaçant alors en deçà de la perception humaine, et il est apparemment impossible de la photographier, car là encore, en deçà des capacités des capteurs APS-C tel celui du D7200, ou 24x36 comme celui du D810, son diamètre étant sans doute trop faible par rapport à la taille des photosites.
Par contre le 560mm + doubleur, soit 1120mm f 8 permet également son observation avec oculaire 7mm ainsi que sa photographie.

[seba]

Un diaphragme de 1mm sur un 200mm de quelle ouverture ? (pour avoir une idée du rapport f/d ainsi obtenu )?

La pleine ouverture de l'objectif est f/4.
Bien sûr en utilisant le diaphragme de 1mm, l'ouverture sera égale à f/200.
Ceci pour avoir une grosse tache de diffraction.

[GLR30]

La pleine ouverture de l'objectif est f/4.
Bien sûr en utilisant le diaphragme de 1mm, l'ouverture sera égale à f/200.
Ceci pour avoir une grosse tache de diffraction.

F 200... le temps de pose a dû être assez long !
Étonnant alors que la turbulence ne soit pas venue altérer la figure de diffraction, car même en intérieur et même à une distance de 5 mètres il est difficile de l'éviter complètement.
Mais peut être que la source lumineuse était très vive ?

[seba]

F 200... le temps de pose a dû être assez long !
Étonnant alors que la turbulence ne soit pas venue altérer la figure de diffraction, car même en intérieur et même à une distance de 5 mètres il est difficile de l'éviter complètement.
Mais peut être que la source lumineuse était très vive ?

Non aucun souci, la turbulence est nulle.
Source : projecteur diapos (avec un trou de 0,8mm devant l'objectif).

[seba]

Et (spécialement pour Jean-Claude) une étoile de diffraction avec un diaphragme à 8 lamelles.

[GLR30]

Et (spécialement pour Jean-Claude) une étoile de diffraction avec un diaphragme à 8 lamelles.

Bonjour.
Pourquoi « spécialement pour Jean-Claude » ?
Jolie représentation, mais pourquoi les branches prennent elles cet aspect « baveux », diffus sur l'image plus longuement posée ? Probablement un effet d'étalement, de diffusion imputable à la surexposition... ?
Voici en attendant le test sur étoile artificielle, une image dans laquelle s'observent un reflet spéculaire mis au point et un autre hors focus ; sur ce dernier on perçoit bien les 8 branches perpendiculaires aux lamelles, mais j'ai plus de mal à interpréter la structure vaguement spiralée, et brouillée de l'intérieur du reflet (j'ai l'impression d'y voir la forme particulière du diaphragme à "encoches" ?)
L'image d'ensemble :
Tarentes de Mauritanie, Leica 4/400mm, D7200, f6,8 ou f8, 1/320ème
Le reflet spéculaire au point :

[GLR30]

Le reflet dé-focalisé (j'aurais voulu le poster à 300% mais je n'y suis pas parvenu):

[seba]

Pourquoi « spécialement pour Jean-Claude » ?

Dans une autre discussion, il soutient mordicus que les branches sont alignées avec les angles du diaphragme.

Jolie représentation, mais pourquoi les branches prennent elles cet aspect « baveux », diffus sur l'image plus longuement posée ? Probablement un effet d'étalement, de diffusion imputable à la surexposition... ?

Attention, sur la deuxième et la troisième image, le point est défocalisé. C'est pour voir la forme du diaphragme.

[seba]

Voici en attendant le test sur étoile artificielle, une image dans laquelle s'observent un reflet spéculaire mis au point et un autre hors focus ; sur ce dernier on perçoit bien les 8 branches perpendiculaires aux lamelles, mais j'ai plus de mal à interpréter la structure vaguement spiralée, et brouillée de l'intérieur du reflet (j'ai l'impression d'y voir la forme particulière du diaphragme à "encoches" ?)

La structure à l'intérieur du reflet : je n'en sais rien.