Les optiques photographiques

Voir aussi : Les principes de l'optique
et ses aberrations

La classification  que je propose est extrêmement partielle et ne concerne que les objectifs photographiques. L'optique était une science déjà ancienne au moment de l'invention de la photographie.  Si les règles de l'optique se construisent depuis l'antiquité, les premiers verres correcteurs connus date du moyen-age (1285 en Italie). Entre le XVI et le XVII eme siècle s'inventent les lunettes d'approches, les longues vues et le microscope. Donc au début de la photographie, l'optique avec de multiples lentilles existe déjà, pour preuve, une lettre trouvée dans les archives de Nicephore Niepce ou l'on peut lire que le 24 mars 1828, Vincent Chevalier Opticien à Paris envoyait à Nièpce un "objectif achromatique à trois verres de 12 pouces de foyer et de 3 pouces de diamètre, facture jointe pour un montant de 102 francs." Soit un objectif d'environ 330 mm de focale ouvert à +/- F : 4 (Le pouce français était de +/- 27 mm.)
La notice de Daguerre de 1839 donne le schéma de l'appareil équipé d'un ménisque à deux lentilles collées et achromatique...
Donc la classification qui fait du ménisque le seul objectif disponible à cette époque est abusive.

Les ménisques

L'optique la moins chère est du type ménisque, constitué d'une seule lentille avec un champ de 60° et une ouverture de f=11 (au mieux, le Wollaston de Chevallier parfois monté sur les premières chambres de Daguerre avait une ouverture maximale de f=16). Cette optique  est dotée d'un champ pas trop étroit mais n'est corrigé d'aucune aberration géométrique et chromatique à pleine ouverture. Il était donc nécessaire pour avoir une image correcte de diaphragmer beaucoup ou de placer différemment le diaphragme. Plus il est placé en avant et plus l'astigmatisme est corrigé mais plus la courbure de champ est importante et inversement. Ce qui, couplé à la surface sensible qui l'était très peu, donnait des temps de poses pouvant aller jusqu'à la demi-heure au soleil. Ce type d'objectif extrêmement simple a équipé nombres d'appareils jusqu'à nos jours, la plupart des Kodak, les appareils jetables ainsi que les webcam et le téléphones portables. L'utilisation du plastique rend ces optiques encore plus imbattable question coût, de plus maintenant les ménisques sont asphériques ce qui corrige la plupart de leurs défauts.


L'objectif à portrait de Petzval

En 1840 le Hongrois Joseph Petzval, Professeur à Vienne crée le premier objectif photographique issu d'un calcul, L'objectif à portrait de Petzval, d'un focale de 165mm ( pour 24° ), pour une ouverture maximale de f=3.5. Cet objectif de champ étroit mais lumineux est bien corrigé pour ce qui est des aberrations. Une pose d'une demi-heure se réduit alors à moins d'une minute, le progrès est énorme. Joseph Petzval vend son invention pour 2000 Florins à Peter Wilhelm Friedrich von Voigtländer qui fera fortune avec. Il aura une grand carrière en photographie jusqu'au années 1920, construit par de nombreux fabriquants sous divers noms et il continue sa carrière sous la forme d'optique de projection.

L'objectif d'E Francais.

Cette objectif est apparu en 1850, fabriqué par la maison Chevallier. Il est constitué d'un doublet collé qui, s'il corrigeait partiellement l'astigmatisme et le chromatisme, laissait persister la coma et la distortion. La position du diaphragme et son ouverture font varier fortement la netteté, bonne au centre à pleine ouverture mais médiocre sur les cotés, elle s'améliore avec la fermeture du diaphragme, mais alors apparaît une forte distorsion. Son champ est de 30° et son ouverture maximum est de f=12. C'est en disposant cet objectif de part et d'autre d'un diaphragme (élimination de la distorsion et forte amélioration de la luminosité maximale) que seront inventés les objectifs rectilinéaires.







Les objectifs rectilinéaires


Ils sont inventés au même moment par Steinhel (Aplanat) en Allemagne et par Dallmeyer (rapid rectilinear) en Grande-Bretagne en 1860. Il donne un champs plus large que l'objectif de Petzval (50°) avec une ouverture de f=8 puis plus tardivement f=6. Il est bien corrigé pour les aberrations chromatiques et le coma, mais laisse persister l'astigmatisme. C'est le premiers objectif à corriger la distorsion. Ce type d'optique qui sera disponible à partir de 1866 va dominer le monde de la photographie jusqu'à l'apparition de l'anastigmat qui le supplantera car leur coût de fabrication est inférieur.



Les anastigmats

Ce sont des objectifs corrigeant simultanément le chromatisme et la courbure de champs, et cela à des ouvertures élevées. La naissance des anastigmats n'a été possible que grâce à la découverte des verres spéciaux au baryum par le Chimiste allemand Schoot. Pour descendre en dessous de f=3 il a fallut diminuer l'angle d'incidence sur les surface en augmentant le nombre de lentilles. Par contre l'augmentation du nombre de lentilles a rapidement amenée l'image à manquer de contraste et à présenter des lumières parasites, à causes des reflets entre les surfaces. Ces limitations n'ont réellement été levées qu'avec les traitements anti-reflets juste avant la seconde guerre mondiale.

Le nombre d'objectifs se retrouvant sous cette étiquette d'anastigmat est très élevé. Tous ou presque à partir de la fin du XIXeme siècle peuvent prétendre à cette catégorie. Nous ne vous présentons que les plus connus par ordre chronologique. Ce sont tous des objectifs normaux dont l'angle de vue est proche de 50°.

Le Goerz Dagor 6.8 de 1892

Objectif extrêmement célèbre à l'époque. Très coté, plus même que les optiques Zeiss. Est à l'origine d'une famille prolifique jusqu'à l'absorption de Goerz par Zeiss en 1926. Angle de 60°. La production continuera quelques temps chez Zeiss et jusque après la seconde guerre mondiale chez Goerz aux États Unies, car cette filiale était devenue indépendante en 1926. 
Le Zeiss Protar 7.8 de 1893

Le premier Protar est sorti en 1889, il avait 4 lentilles en 2 groupes. Il est passé à 6 lentilles, asymétrique, puis symétrique utilisable en 2 parties. Angle de 60°. Zeiss avait attaqué le brevet de Goerz et avait réussi à gagner en Allemagne mais pas ailleurs dans le monde.
Le triplet de Taylor de 1893

Objectif calculé par Denis Taylor et fabriqué dès l'année suivante par Cooke. Il est toujours fabriqué. Il est à l'origine d'une grande famille d'objectif économique comme les Trioplan, Novar, Apotar etc... Angle de 40°.
Le Zeiss Protar serie VII de 1895

Voila le Protar symétrique utilisable avec les 2 groupes (angle de 60°) ou seulement avec le groupe arrière (angle de 30°). C'est le modèle de base des Symmar de Schneider Kreuznach du XXeme siècle.
Le Zeiss Planar de 1897

Ouvert à 3.3 pour un angle de 50°. Ne deviendra réellement apprécié qu'avec les traitements anti-reflets à la fin des années 1930. Il y avait trop de surfaces air-verre ce qui diminuait le contraste. 
Le Zeiss  Tessar de 1902

Ouvert à 5.5 pour un angle de 40° à l'origine, ce sera le grand succès de Zeiss, moins bon dans les angles que le Planar, son contraste était meilleur car il avait moins de lentilles.
Le Ernemann Ernostar de 1922

Ouvert à 2 pour un angle de 30°, ce sera l'objectif rapide des années 1920-1930.
Le Zeiss Planar 1.4 de 1927

Angle de 30°. Le grand luxe, mais cher, cher...
Le Schneider Angulon 6.8 de 1931

Angle de 70°. C'est un grand angle, que fait il ici?, bonne question, mais j'en avais envie. Cela dit regardez le, il ressemble beaucoup aux autre. De plus il a bonne réputation, et est très compact.
Le Boyer Saphir de 1931

Le vaisseau amiral de la maison Boyer, décliné en diverses versions de 4 à 6 lentilles. Certains ont même une ouverture de f=1. Angle de 30 à 45°.
Le Schneider Xenar 4.5 de 1931

Formule proche du Tessar. Considéré comme meilleur par certains (par moi aussi) mais cela est très contesté.
Le Zeiss sonar f=2 de 1932

Descendante de l'ernostar, cette optique à mobilisée 20 mathématiciens, pendant 2 ans, pour concevoir un objectif léger, ouvert à 1.5 et moins cher que le Planar.Il est considéré comme un poil moins bon que celui là.
Le Kodak Ektar de 1939

Angle de 40° pour une ouverture de 1.9. Kodak n'a pas toujours fait du bas de gamme. Cela a permis à l'industrie Américaine de trouver de bonnes optiques non Allemandes pendant la guerre. Mais cela ne durera pas.
L'Angenieux f=1 de 1953

Modèle M1 ayant équipé la sonde Ranger IV pour la cartographie de la lune en 1964. C'est un objectif de camera cinéma.  Angle de 40°. Le must de la production Française d'après guerre par une firme existant toujours mais intégrée au sein d'un grand groupe d'électronique militaire (Thales).

Les téléobjectifs



Le montage d'un lentille divergente en arrière du bloc frontal permet de diminuer le tirage de l'objectif, à focale constante. Ce montage est surtout utilisé en petit et moyen format. Angle de moins de 30°.

Les grands angles

Aplanat Peryscop de Steinhel. 1865

Ouverture de 40 et un angle de 90°. Le seul vrai grand angle des début de la photographie. 
Hypergon de Goerz 1900

Angle de 140° et ouverture de f=22. Objectif d'une surprenante qualité, mais affligé d'un vignetage énorme nécessitant l'utilisation d'un filtre tournant masquant le centre durant une partie de l'exposition.
Topogon de Zeiss 1933

Angle de 90° ouverture f=12. Ce type de formule est toujours utilisée dans les grand angles de télémétriques par Cosina/voitglander.
Objectif de robert Hill

Angle de 180° ouverture f=22. Le premier fish-eye, il date de 1924.



Les équivalences entre le champ en degré et les focales 24x36 en mm.
16mm180°21mm92°24mm84°
28mm75°35mm63°50mm47°
85mm29°100mm24°135mm18°
200mm12°300mm400mm

La quasi-totalité des schémas d'optiques présentées proviennent du travail  d'Eric B., auteur du site absolument indispensable pour les mordus :http://dioptrique.info/sommaire/sommaire.htm


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