PHOTOGRAPHIE Optique photographique

Profondeur de champ

Le concept de la profondeur de champ paraît être l'un des plus connus de tous ceux qui régissent les lois de l'optique photographique. Son étude physique privilégie, en effet, les paramètres facilement quantifiables tels que l'ouverture du diaphragme, la distance focale et la mise au point. De nombreuses approximations sont réalisées afin de simplifier les démonstrations. Ainsi, l'objectif est assimilé à une lentille mince et les formules usuelles négligent un grand nombre de paramètres.

Mais, pour de nombreux spécialistes, un point reste très discutable : il s'agit du cercle de confusion, caractéristique essentielle de la profondeur de champ, qui est souvent traité avec peu de constance et beaucoup d'imprécision. En effet, la profondeur de champ ne peut pas s'apparenter à un phénomène manichéen, l'étendue de la zone de netteté n'admettant pas nécessairement des bornes distinctes. Le passage du flou au net, puis du net au flou, est fonction de nombreux paramètres dont certains sont pour le moins subjectifs. Un approfondissement de ce sujet nécessite une étude où l'interconnexion des champs physique, sémantique, esthétique et perceptif serait abordée conjointement.

Description classique du phénomène

Optique photographique : profondeur de champ - crédits : Encyclopædia Universalis France — Optique photographique : profondeur de champ
Encyclopædia Universalis France

La mise au point est réalisée sur l'objet ponctuel A situé sur l'axe optique de l'objectif (fig. 2). On assimile ce dernier à une lentille mince sans aberration. L'image de A, soit A', se forme sur le film, à l'intersection de celui-ci et de l'axe optique.

Un objet ponctuel A₁, situé en arrière-plan, admet, par conjugaison optique, une image A'₁. De même, un objet ponctuel A₂, localisé au premier plan, admet une image A'₂. Les points A'₁ et A'₂se situent de part et d'autre de l'émulsion. Dans les deux cas, le film n'enregistre pas directement les images mais leur trace, c'est-à-dire une surface qui correspond à une projection au sens de la géométrie classique. Dans le cas présent, il s'agit de l'intersection d'un cône et d'un plan perpendiculaire à son axe de révolution (plan qui représente le film), c'est-à-dire un cercle. Ainsi, on appelle cercle de confusion la grandeur maximale de cette surface telle que l'œil puisse encore assimiler une tache à un point. Au-delà de ce seuil, la tache deviendra de plus en plus visible et les images cesseront d'être nettes.

Photographie : diaphragme et profondeur de champ - crédits : Encyclopædia Universalis France — Photographie : diaphragme et profondeur de champ
Encyclopædia Universalis France

Si l'on considère ensuite deux couples de rayons issus des points A₁ et A₂, les uns correspondant à un diaphragme ouvert, les autres à un diaphragme plus fermé (fig. 3), on admettra que la fermeture du diaphragme n'affecte pas les positions relatives de A'₁, A' et A'₂. La mise au point est réalisée sur A. Lorsque le diaphragme est ouvert, les cônes incidents provenant de A₁ et A₂ sont larges, leurs conjugués le sont également. Dans ce cas, la tache produite sur le film est supérieure au cercle de confusion. En fermant le diaphragme, la base du cône diminuant, l'intersection avec le plan du film rétrécit également. La tache est sensiblement égale au cercle de confusion ; les images A'₁ et A'₂ sont nettes.

Plus le diaphragme est fermé, plus on pourra éloigner A₁ et A₂ de part et d'autre du plan de mise au point, permettant ainsi l'augmentation de la profondeur de champ.

En ce qui concerne la distance focale, il est également possible – sans recourir à l'usage des mathématiques – de démontrer son incidence. En effet, plus la focale est longue, plus l'écart entre les segments A'₁A' et A'A'₂ (dans les hypothèses précédentes) est important. Pour un nombre d'ouverture identique, on constate dans ce cas que les cônes admettront, avec le plan du film, des surfaces d'intersection plus importantes.

Enfin, la mise au point implique le[...]

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Écrit par

Pascal MARTIN : maître de conférences, responsable du laboratoire d'optique appliquée à l'École nationale supérieure Louis-Lumière

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Médias

Optique photographique : angle de champ - crédits : Encyclopædia Universalis France — Optique photographique : angle de champ

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