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Longueur et distance focale

21/07/2014 | Franck Mée

Un membre du club MDLP s’étonne de la compacité de son objectif 300 mm, et nous pose une question intéressante : le centre optique d’un objectif peut-il se trouver hors de celui-ci ? La réponse est oui, c’est même le principe du téléobjectif.

« Est-ce que le centre optique peut parfois se trouver devant la lentille frontale de l’objectif, donc en dehors du fût de l’objectif ? En effet, sur mon Canon 300 mm f/4, si je mesure la distance depuis la lentille frontale jusqu’à la marque sur le boîtier indiquant l’emplacement du capteur, j’ai seulement 26 cm et non au moins 30 cm comme je m’y attendais… »

Telle est la question que nous pose Hervé, lecteur et membre du Club MDLP. Une excellente occasion de revenir sur un terme parfois utilisé à tort : téléobjectif.

L’objectif dont la fabrication est la plus minimaliste est une simple lentille convergente. Les rayons provenant de l’infini (une photo d’étoile par exemple) la traversent et se croisent en un point particulier : le foyer image. La distance focale correspond à la distance entre ce point et le centre optique de la lentille. En plaçant un capteur au niveau du foyer image, on obtient alors une image nette des objets situés à l’horizon, l’objectif présentant une longueur équivalente à sa focale.

Cependant, cette affirmation n’est valable que pour une mise au point à l’infini car plus un sujet est proche de l’objectif, plus son image est projetée en arrière du foyer image. Pour faire la mise au point sur un objet rapproché, le fût de l’objectif doit donc être allongé pour éloigner le capteur jusqu’au niveau de l’image du sujet. Un objectif simple est donc généralement plus long que sa distance focale, pour permettre la mise au point.

Pour minimiser l’encombrement, il est possible d’utiliser non plus un, mais deux éléments de base : une lentille fortement convergente suivie d’une lentille divergente. C’est cette formule associant fort grossissement et longueur réduite qui s’appelle « téléobjectif ». Dans notre nouvel exemple, on constate sur le schéma que l’objectif projette sur le capteur la même image : les rayons arrivent avec le même angle d’incidence sur le capteur, donc avec le même grossissement et le même champ de vision. Et ce, bien que sa longueur soit inférieure à l’objectif constitué d’une seule lentille.

La réalité est bien entendu plus complexe que ces deux exemples et les formules optiques bien moins lisibles. Mais ce qu’il faut retenir, c’est que c’est bien sur ce principe de groupes optiques convergents suivis de groupes divergents que reposent les téléobjectifs modernes. Le centre optique et la distance focale sont ceux de la lentille simple qui offrirait le même angle de champ, mais la focale correspond donc rarement à la longueur qui sépare la lentille frontale du capteur.

Un doubleur de focale repose sur le même principe : il ajoute un système divergent à l’arrière de l’objectif pour augmenter « l’effet téléobjectif ». Il multiplie ainsi la distance focale sans augmenter beaucoup la longueur physique de l’ensemble.

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  • Un site superbe pour les amateurs d’optique :

    www.
    pierretoscani.com/echo_divers2.html#presentation201

  • Très bonnes explications pour une question mal posée, Le centre optique, comme dit le lecteur, ne peut pas se situer en avant de la lentille frontale, il est forcément à l’ intérieur de l’ objectif, quelle que soit sa longeur et sa fonction ( grand angle, normal ou télé- objectif ) . Mais on ne sait plus trop ce que veut dire "centre optique" . On parle parfois de point nodal . Pas facile à trouver exactement entre la lentille frontale et la monture d’ objectif . On nous dit que pour faire des panoramiques il faut faire pivoter l’ objectif autour de ce point nodal pour des pano. impeccables . Super, mais où est-il ? Jamais repéré sur le fut et en plus, avec les zooms, il doit se déplacer sans doute suivant la focale employée . Pas simple, surtout si on fait des pano avec l’ appareil en position portrait . J’ arrive pas à visualiser la fixation sur le trépied .

  • Un peu d’humour... la solution est aussi complexe que la situation du point "G" !!!