Lors de l’exposition, le réglage de l’ouverture de l’objectif d’un photoscope par le diaphragme est assuré de deux façons différentes.

Le plus souvent, particulièrement en reflex et bridgecameras, la variation du diamètre du trou de passage de la lumière est réalisée par le jeu des lamelles d’un diaphragme, allant de 2 (guillotine) à une dizaine (iris). Le diaphragme maximal peut être délimité par un trou circulaire parfait (diaphragme à vanne), les lamelles sont alors rétractées en deçà de sa périphérie. Ce dispositif assure à pleine ouverture la diffraction minimale. Ensuite, plus le diaphragme possède de lamelles, plus son ouverture tend vers le cercle (6 lamelles pour le FZ18, délimitant une ouverture hexagonale).

En plaçant le zoom du FZ18 un peu au-delà de la mi-course, vers 300 mm équivalents, on peut percevoir (difficilement) ce double diaphragme par la lentille antérieure du zoom (il faut regarder, quasiment dans l’axe optique, une source de lumière au voisinage de l’arrière de la tête). En raison de la formule très complexe de ce zoom, on ne peut apprécier le diamètre réel de ce diaphragme qui ne s’établit qu’en millimètre(s)…
 
Diaphragme du Panasonic Lumix DMC-FZ18 : à f/2,8 = diaphragme à vanne circulaire et à f/8 = iris à ouverture hexagonale.

La très très faible diffraction d’une source lumineuse ponctuelle par un diaphragme à vanne (qui devrait être un trou circulaire parfait), n’est due qu’aux irrégularités de la découpe de sa périphérie (ainsi qu’au niveau de correction globale des aberrations résiduelles du zoom).

Le compact Panasonic Lumix DMC FS3 est doté du deuxième dispositif de réglage de l’exposition. Afin d’exploiter toujours la définition maximale de son zoom, il ne travaille qu’à sa pleine ouverture [variant de f/2,8 à 5,1 mm réels (équivalent 33 mm), à f/5,5 à 16,5 mm (équivalent 107 mm), coefficient x 3,2, car c’est un zoom à ouverture glissante]. La réduction de la transmission lumineuse de son zoom est donc assurée :

• soit par mise en place d’un filtre gris neutre GN de densité fixe (réduction au 1/8e = 3 diaphragmes),
• soit par déplacement par pas d’un filtre GN à échelons (variant d’environ 0 à 3 diaphragmes),
• soit par déplacement pas-à-pas d’un filtre GN de même inspiration, mais de densité régulièrement croissante (coin de Goldberg).

 Ceci est impossible à voir et n’est précisé nulle part par Panasonic, ce qui est normal, car c’est une information sans intérêt en dehors du sujet qui nous préoccupe…

Ce filtre est déplacé au centre optique du zoom, au voisinage immédiat du diaphragme fixe de pleine ouverture à vanne (son action est éventuellement liée à une atténuation du signal du CCD). Quoi qu’il en soit, dans les 3 cas, le diaphragme reste à pleine ouverture et un filtre GN est mis en jeu, c’est cela qui compte pour nous.

Par la lentille antérieure du zoom, on ne perçoit que le volet escamotable nécessaire au vidage du capteur avant exposition. Alors, comment prouver la constance de la pleine ouverture ?

J’ai réussi à rendre bien visible la différence entre les deux systèmes, via des prises de vues s’étendant de très très près à l’infini. Elles ont nécessité deux trépieds (l’un pour l’objet du premier plan, l’autre pour le photoscope). L’objet proche, une télécommande de télévision, est courant. Le balcon fournit le premier plan, les immeubles l’infini. La mise au point AF est assurée sur la rambarde (centrée) située à 1,7 m (valeur peu différente de l’infini avec ces capteurs 1/2,5’’).

Installation photographique

Avec le FZ18, en raison de son diaphragme, la profondeur de champ est différente à f/2,8 et f/8 (ce qui est logique).Elle est bien sûr invariable avec le FS3 comme vous pouvez le voir sur les clichés ci-dessous.

Variation de la profondeur de champ avec le FZ18 à f/2,8 et f/8 réels.

Invariabilité de la profondeur de champ du FS3 à f/2,8 réel et f/8 simulé.

Dans les conditions d’ouvertures imposées, ces clichés ont été difficiles à réaliser.
Le bridgecamera FZ18, photoscope d’amateur, offre une gamme limitée de fonctionnements. Une fois l’exposition mesurée en Programme à 100 ISO par pression partielle sur le déclencheur, il est très simple de calculer les couples à employer en Manuel pour f/2,8 et f/8.

Le compact FS3, photoscope d’entrée de gamme, offre, ce qui est normal, une gamme encore plus limitée de fonctionnements. Pour les clichés particuliers de ce billet, avec l’éclairage du jour de prise de vue, à 100 ISO, le FS3 a utilisé en automatique f/8. Pour lui faire utiliser f/2,8, puisqu’il ne possède pas de réglages, il suffit de tenir à la main un filtre Gris Neutre x 4 devant l’objectif pour obliger l’exposition automatique établie par le CCD à passer sur f/2,8 (on lui fait croire qu’il a affaire à un objet plus sombre que la réalité).

FZ18 : définition à f/2,8 réel et à f/8 réel (détails environ 1/10ème linéairement). L’image à f/8 est légèrement moins définie et un peu moins contrastée, que celle à f/2,8, mais surtout elle est affadie par une légère diffusion générale.

FS3 : définition à f/2,8 réel et sa réduction à f/8, due à la diffusion liée à la simulation d’ouverture par filtre GN.

FS3 : les images sont plus définies que celles fournies par le FZ, ce qui est normal, son zoom n’ayant qu’une amplitude de x 3,2 contre 18 (tout se paie !). Les définitions sont équivalentes à f/2,8 et f/8. Par contre à f/8 l’image est légèrement moins définie et entachée d’une légère diffusion. Ces effets sont induits par la diffusion qu’introduit le filtre GN (structure et colorant). Une découverte pour moi et mon ami expert en photographie, Louis Bernard d’Outrelandt. Néanmoins ce système est donc globalement légèrement meilleur !... Dans cet essai… mais logiquement avec tous les appareils de ce type... Par contre le déplacement d’un filtre GN au centre optique n’est possible qu’avec des zooms d’encombrement limité et plus ou moins internes.

Quant aux petits capteurs, ils donnent trois avantages lors du calcul des zooms : ils restent de volume faible, malgré l’énorme variation possible de leur focale (jusqu'à plus de x 18), liée à des ouvertures maximales remarquables ! Pour le FZ18, de 28 mm à f/2,8, à 504 mm f/4,6, x 18, avec des ouvertures maximales liées à des focales que lui envient les reflex !!

Par contre c’est la petite taille de ces capteurs (1/2,5’’), impliquant des diamètres d’iris très faibles, qui oblige à limiter l’ouverture minimale de leur zoom dès que la diffraction réduit sensiblement leur définition de pleine ouverture. Comme nous venons de le voir, la valeur f/8 peut à peine être atteinte [pour 4,6 mm de distance focale réelle (# 28 mm équivalents), l’ouverture est proche d’un sténopé !]. Quant au filtre GN, il introduit de la diffusion…

Par contre, particulièrement vers les positions grand-angles, cette limitation d’ouverture à f/8 n’a aucune conséquence sur l’obtention d’une profondeur de champ extrême pour les images en raison des distances focales ultra-courtes mises en jeu… ce qui permet des clichés exceptionnels !
 
Compact Fuji FinePix E500 sur 4,7 mm (équivalent 28 mm) à f/6,4 : Mini Austin de 3,15 mètres à 2,9 mètres, et maquette de 11 centimètres à 9 centimètres…

Gérard Bouhot
Professeur Honoraire Université Paris XII

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