Cette année, à l'occasion du CP+, nous avons eu le plaisir d'être invités dans les locaux de Sigma, situés dans la région de Tokyo, et d'y passer la journée. Nous avons pu nous entretenir longuement avec le président Kazuto Yamaki et Yasuhiro Ohsone, ancien ingénieur star chez Sigma, aujourd'hui responsable de la division planification produits. Nous leur avons demandé de nous raconter avec moult détails comment était conçu un objectif depuis la première idée jusqu'à la mise en production finale.

Cette nouvelle approche fait suite à notre visite deux ans auparavant de la seule et unique usine de la société, installée dans la région d'Aizu. Oui, tout est fait au Japon chez Sigma, de la conception à la production des produits ! Photo d'ouverture : Kazuto Yamaki devant l'open space dédié au développement des produits chez Sigma. Photo : Yusuke Nishibe.

La conception des optiques constitue un des mystères du monde de la photographie. Pour certains, il s'agirait d'un travail d’artiste, tandis que pour d’autres il suffirait d’un logiciel… Ce travail relève-t-il de l’art ou de la science ? Voyons comment Sigma s'organise pour concevoir un nouvel objectif !

Il y a cinq grandes étapes dans le développement d'une nouvelle optique chez Sigma. La première, c'est l'idée ! Les réflexions émanent de plusieurs sources au sein de l'entreprise. Bien entendu, il y a les idées et envies de Kazuto Yamaki, les recommandations de la division planification des produits et tout ce qui émane des ingénieurs. Une fois un projet sélectionné, il entre en phase d'étude de faisabilité qui fait intervenir le département d'ingénierie optique, mais aussi d'ingénierie mécanique et électronique. Puis vient le moment de décider si on poursuit ou non le projet. C'est là seul où M. Kazuto a le dernier mot ! Si le feu vert est donné, le projet passe alors en phase de design optique, mécanique et électronique. Les premiers prototypes sont réalisés et testés pour vérifier si le concept répond au cahier des charges. Enfin, dernière étape : l'étude de mise en production. Des ingénieurs de l'usine d'Aizu épluchent le projet sous toutes ses coutures pour l'adapter à une production industrielle. Kazuto Yamaki nous explique tout cela dans les détails…

Étape 1 : trois sources d'inspiration pour le choix des nouveaux produits !

À cet étage du siège de Sigma, sont regroupés tous les ingénieurs chargés du développement des produits. Photo : Yusuke Nishibe.

– “Tout commence avec la division Planification produit que dirige M. Oshone. Celle-ci effectue un certain nombre de propositions sur les produits que nous devrions créer. Nous bénéficions également de deux autres sources d'idées. La première, c'est… moi ! Je voyage beaucoup pour visiter les filiales, les revendeurs, et rencontrer la presse ou des photographes professionnels. Toutes ces personnes me font des suggestions et j'en parle aux ingénieurs. Enfin, la dernière source d'idée provient des ingénieurs eux-mêmes. De temps en temps, ils nous font, à moi-même ou à M. Oshone, des propositions : "Eh, J'aimerais beaucoup faire ce type d'objectif ! Pouvez-vous valider le projet ?" C'est ainsi que débute tout projet de développement produit.

– Par exemple, pour le 24-35 mm f/2, l'idée originale est venue de moi au tout début. La première idée consistait à faire le premier zoom 24x36 mm f/2 constant. Nous ne pensions pas en vendre beaucoup, mais nous voulions être les premiers à le concevoir. Au départ, nous pensions à un 24-50 mm f/2, mais nous avons compris que ce serait trop dur, car nous devions faire trop de compromis. Avant de lancer le 24-35 mm f/2, nous avions connu un beau succès avec le 18-35 mm f/1,8 APS-C. Cette optique a été une réussite, car il s'agissait du premier zoom APS-C avec une ouverture constante de f/1,8, mais aussi parce qu'elle délivrait une excellente qualité d'image, même aux grands angles. Nous voulions avec ce projet diffuser la qualité des focales fixes dans un zoom. Nous sommes donc passés du 24-50 mm au 24-35 mm. J'étais un peu déçu, mais nous avons réussi à proposer une optique avec une très haute qualité. Ce zoom combine trois focales fixes incontournables en un seul objectif ! C'est un bon point de départ pour un zoom f/2 constant. Nous ne cessons de réfléchir au développement d'autres zooms f/2 constant de ce type, peut-être avec des focales plus longues dans le futur.

Nous ne cessons de réfléchir au développement d'autres zooms 24x36 mm f/2 constant dans le futur !

Kazuto Yamaki

– Dans certains cas, nous avons donc une idée précise de ce que nous souhaitons faire comme objectif, par exemple un 105 mm f/1,4. Dans d'autres cas, c'est davantage un concept qui nous intéresse, comme le premier zoom f/2 constant.

Étape 2 : l'étude de faisabilité

Un ingénieur Sigma en pleine séance de travail sur la formule optique d'un objectif modélisée sur ordinateur. Photo : Yusuke Nishibe.

– Nous donnons donc ces informations aux ingénieurs en optique et leur demandons de réfléchir dessus. Ils nous livrent ensuite leurs retours. Dans certains cas, ils nous proposent exactement ce que nous voulons, et parfois, ils nous font des contre-propositions s'ils ne parviennent pas à trouver la solution technique.

– Durant cette étape, que l'on appelle étude de faisabilité, il n'y a pas que les ingénieurs en optique qui travaillent, mais aussi les ingénieurs en mécanique. Si on donne carte blanche aux ingénieurs en optique, ils peuvent concevoir une optique parfaite sur le papier. Mais la réalité est tout autre et ils doivent se contraindre à certains impératifs : diamètre de la monture, taille des moteurs, placement de la carte électronique, etc. Les ingénieurs en optique, mécanique et électronique doivent travailler ensemble.

– Cette étape dure en moyenne trois mois, mais cela peut aller jusqu'à un an. Par exemple, le projet le plus long est celui sur lequel nous travaillons actuellement. Le 18-35 mm f/1,8 a pris du temps à développer, mais aussi le 18-300 mm. Le projet du 18-35 mm a été initié par mon père lorsqu'il était encore vivant. Sa demande était à l'époque un 18-50 mm f/1,8. À ce moment-là, j'étais responsable de la division des ingénieurs en optique. Nous avions testé beaucoup de solutions et avions dû lui prouver que le 18-50 mm était impossible.

– Tout ce travail s'effectue sur ordinateur. Nous pouvons simuler beaucoup de choses dont le bokeh, le flare, les images fantômes, etc. Les simulations sont fiables à 100 %. Grâce aux calculs sur ordinateur, nous pouvons rapidement explorer un nombre très important de possibilités de design optique. Les ingénieurs en mécanique travaillent également sur ordinateur pour simuler tous les composants de l'objectif et leur agencement en modélisation 3D.

La formule optique d'un objectif imprimée avec le parcours théorique des différents types de rayons lumineux. Photo : Yusuke Nishibe.

– Pour la conception du design optique, nous utilisons un logiciel standard incontournable, mais nous avons développé nos propres macros. Par exemple, nous avons développé le premier simulateur d'images fantômes et de flare.

– Je ne pense pas qu'il y ait de la magie dans ce que nos ingénieurs arrivent à concevoir. Néanmoins, plusieurs facteurs peuvent nous différencier par rapport à la concurrence. Premièrement, la compétence de nos ingénieurs qui sont spécialisés dans la conception d'objectifs photographiques. Au fil des années, ils engrangent des connaissances et du savoir-faire qui les rendent uniques pour créer de bons objectifs. Nous concevons beaucoup de produits dont certains ne passent jamais en production, mais cela procure beaucoup d'expérience à nos ingénieurs. Nous avons une passion très forte. Nos ingénieurs prennent beaucoup de photos et décortiquent continuellement ce qu'ils font avec des produits Sigma ou concurrents. Ils lisent également beaucoup les tests. Enfin, les possibilités qu'offre notre usine font toute la différence. Il y a quelques années, je me suis entretenu avec un ingénieur en optique d'une autre société qui m'a avoué envier nos ingénieurs, car chez Sigma on pouvait utiliser de nombreux types de lentilles (plus ou moins exotiques) dans un seul objectif. Dans sa société, il n'était pas autorisé à se servir de lentilles spécifiques, car elles étaient soit trop difficiles à produire, soit trop coûteuses. Chez Sigma, c'est carte blanche tant que cela permet d'atteindre la meilleure qualité d'image possible.

– Comme je l'expliquais, les ingénieurs en optique doivent collaborer avec leurs homologues en mécanique et électronique, mais aussi avec les possibilités de production de l'usine. Cette dernière est capable de faire beaucoup de choses et cela fait la différence.

– Dans le futur, l'enjeu sera d'améliorer la précision de nos macros pour simuler les différentes aberrations optiques. Comme je l'ai expliqué, aujourd'hui, nous pouvons simuler le bokeh, ce qui n'était pas possible vingt ans auparavant. En étudiant les simulations de bokeh, nous pouvons affiner la précision des optiques. Sur le 105 mm, par exemple, nous pouvons cumuler un très haut niveau de piqué et un très beau bokeh. La clef pour l'avenir est avant tout les possibilités de production. Il est très aisé de développer la précision et la puissance de calcul des logiciels de modélisation, mais la production réelle est toujours dans un monde “analogique”. Cela prend du temps d'améliorer la précision de production des différentes pièces qui composent un objectif pour satisfaire les envies des ingénieurs.

– Parallèlement, le développement des logiciels de modélisation a un effet négatif. Par le passé, cela prenait très longtemps de “calculer” une optique. Les ingénieurs en optique devaient réfléchir en amont, simuler dans leur esprit avant de se lancer dans les calculs. Le design optique est comme une chasse au trésor. On cherche à un endroit, cela ne marche pas et donc on cherche à un autre endroit et on continue ainsi de suite jusqu'à trouver le trésor, la bonne formule. Jadis, les ingénieurs devaient donc penser à la meilleure façon de trouver ce trésor. Ils avaient besoin d'être plus créatifs. Aujourd'hui, les outils sont tellement puissants qu'ils peuvent en quelque sorte creuser partout en quelques secondes pour trouver le trésor. Dès lors, la créativité est un peu moins présente. L'enjeu est de garder nos ingénieurs créatifs et capables de penser par eux-mêmes les optiques.

Étape 3 : la réunion de validation

Bonne ambiance en réunion chez Sigma ! Photo : Yusuke Nishibe.

– Une fois que l'étape de la conception optique est terminée et que l'on est en mesure d'avoir toutes les spécificités du produit, nous organisons une grande réunion avec les cinq ou six experts de la société. Je donne alors – ou non – mon autorisation de poursuite du projet.

Étape 4 : le design du produit

Photo : Yusuke Nishibe.

– Si c'est le cas, le design réel du produit commence. Il faut deux ou trois mois de design optique et le design mécanique s'effectue parallèlement pour peaufiner tous les détails. Nous faisons un certain nombre de maquettes du produit à l'aide d'une imprimante 3D. Enfin, le design électronique se joint au projet. Les premiers prototypes sont ensuite réalisés pour vérifier les performances de l'objectif. Nous étudions particulièrement le comportement de l'objectif au niveau du flare et des images fantômes, car les simulations effectuées sur ordinateur ne sont pas fiables à 100 %. Nous analysons avec précision les images fantômes sur des images tests et essayons de comprendre d'où elles proviennent (s'il y en a). Certaines ne peuvent pas être évitées, mais d'autres oui. Il faut donc adapter le design mécanique.

Étape 5 : validation avant production

Si tout est validé, direction Aizu pour la production finale du nouvel objectif !

– Les ingénieurs en production interviennent après dans le projet et procèdent à l'inventaire des pièces et de la logique d'assemblage qu'ils vont devoir mettre en œuvre lors de la production de l'objectif à Aizu. Ces ingénieurs sont aussi en mesure de détecter les faiblesses de conception de l'objectif et de demander des corrections si nécessaire. Ces personnes ont une grande expérience dans la mise en place d'une chaîne de production stable et de qualité. Ils vérifient tous les détails des pièces pour détecter les faiblesses et les corriger.”

Un grand merci à toutes les équipes de Sigma France, et notamment à Foucault Prové, pour nous avoir aidés à organiser ce reportage.

Arthur Azoulay
Arthur Azoulay

Spécialiste des optiques et rédacteur en chef adjoint de Focus Numérique. La photo est pour lui une obsession. Ses publications