Réglage des distances

1ère photo : mise au point sur le miroir, 2ème photo : mise au point sur la photo dans le miroir, 3ème photo : mise au point sur la route derrière le miroir, toutes les photos avec une ouverture de f = 5,6

La profondeur de champ se termine derrière la fleur, le fond est flou. La fleur est nette.

Comme le réglage de la distance (également la mise au point ou la mise au point ) est mentionné dans la photographie et dans d'autres applications d'appareils optiques , le réglage du réglage de l'appareil photo / de l'objectif à la distance de l'objet (distance entre l' appareil photo , les jumelles , etc., et le motif), donc que le sujet est imagé devient nettement.

À petite échelle

Si le sujet est infiniment (ou presque) loin, par exemple dans une photo de paysage, la distance nécessaire entre l'objectif et le film (plus précisément : la distance entre le plan principal de l'objectif et le film) est égale à la focale de l' objectif . Avec un appareil photo 35 mm et un objectif de focale normale , généralement 50 millimètres, le plan principal de l'objectif sera donc à 50 millimètres du film.

Plus le sujet se rapproche de l'appareil photo, plus le plan principal doit être éloigné du film pour que les rayons lumineux provenant du sujet se rencontrent sur le film en un point du plan du film, c'est-à-dire que le sujet apparaît net sur l'image ( voir l' équation de la lentille ). Pour cela, la distance entre l' objectif et le plan de capture d'image (film ou capteur d'image) est généralement modifiée pour qu'elle soit la même que la distance de l' image . Par conséquent, un objectif ordinaire a un engrenage à vis sans fin ou un autre dispositif qui peut être utilisé pour l'étendre afin de régler la distance requise.

Avec certains objectifs, la distance entre les objectifs est modifiée en même temps (voir éléments flottants ), et parfois un seul groupe de lentilles est décalé à l'intérieur de l'objectif, tandis que la distance entre les autres objectifs (en particulier l'objectif avant) et le film reste le même (voir mise au point interne ). La mise au point par objectif avant / liaison avant est souvent utilisée avec des objectifs zoom et des objectifs à focale fixe plus anciens. Seule la lentille la plus en avant ou un groupe avant de quelques lentilles est avancé, les autres lentilles sont fixes.

À grande échelle

Lors de la projection de diapositives ou de l'agrandissement d'un négatif sur papier photo dans la chambre noire , l' échelle est généralement supérieure à un, et il est alors généralement plus pratique d'ajuster la distance entre la diapositive ou le négatif et l'objectif pour la mise au point , car cela nécessite un chemin de réglage plus petit . Un dispositif de réglage fin du grain est souvent utilisé pour évaluer la mise au point exacte dans le laboratoire photo . Cela vous permet de vous concentrer directement sur les particules d'halogénure d'argent considérablement agrandies et développées dans le film.

Pour les prises de vue macro , il peut également être utile d'affiner la mise au point en modifiant la distance entre l'appareil photo et le sujet.

Mise au point fixe

Arbre de Noël photographié deux fois À
gauche: mise au point automatique activée.
Droite: mise au point automatique désactivée, distance intentionnellement floue.

Une exception d' objectifs à mise au point fixe qui sont ajustés à une distance fixe (généralement la distance hyperfocale et délivrent) en raison de sa conception (focale courte, petite ouverture de l'objectif) à une plus grande plage de distance (généralement 1,5 mètre à l'infini) prise de vue suffisamment nette. On les retrouve dans des appareils photo assez simples, mais certains appareils photo autofocus modernes proposent également un réglage "snapshot" (réglage à distance fixe) afin de contourner la mise au point automatique lente, qui est parfois peu fiable et lente, surtout dans de mauvaises conditions d'éclairage.

Les appareils photo à sténopé qui se passent d'objectifs ne nécessitent aucun réglage de distance . Les caméras équipées d'objectifs sont appelées caméras de focalisation .

Profondeur de champ

Si un point net sur le film est créé par un cône de rayons dont la pointe part de l'objectif précisément sur le film, un flou se produit si le cône s'étend trop loin ou pas assez. La pointe est ensuite soit rognée, soit allongée dans la projection d'image miroir - dans les deux cas, des cercles de confusion apparaissent dans le plan du film , dont les diamètres sont normalisés pour certains formats d'image.

En conséquence, seul le plan sur lequel la mise au point a été effectuée est précisément net ; la netteté tombe devant et derrière lui, à des degrés différents selon l'échelle et l'ouverture de l'image.

Les cercles de confusion sont contrôlés avec l' ouverture ; les petites ouvertures produisent des diamètres plus petits et vice versa. Une petite ouverture conduit donc à une plus grande zone de mise au point . Dans le cas de très petites ouvertures, l'image est généralement plus floue, puisque la netteté de l'image est alors limitée par l'apparition de disques de diffraction (voir aussi ouverture critique ).

En pratique, une zone tridimensionnelle du sujet est d'abord déplacée vers le point proche de la zone de mise au point souhaitée puis vers son point éloigné. Le réglage final de la mise au point est réglé au milieu entre les deux valeurs de l'extension de l'objectif. L'ouverture requise pour la lumière donnée et la vitesse d'obturation et la sensibilité du film correspondantes résultent de cette valeur .

Mise au point automatique

Une mise au point incorrecte à la main est la principale source de flou, ainsi que de flou. Par conséquent, depuis la fin des années 1970, des efforts croissants ont été déployés pour construire des caméras avec mise au point automatique ( autofocus ). Si l'on fait abstraction des tentatives antérieures, commercialement infructueuses, comme le Pentax ME F de 1981, des appareils photo reflex à autofocus ont vu le jour vers 1985 . Surtout dans les gammes de prix haut de gamme, il existe encore des appareils photo reflex et viseur qui se passent de l'autofocus ou, au moins en alternative, continuent à autoriser la mise au point manuelle.

Caméras digitales

Avec les appareils photo numériques , une image raster est généralement disponible avant même que l'enregistrement ne soit enregistré (voir aussi Live View ).

Etant donné que le moniteur ou le viseur électronique de l'appareil photo ont généralement une résolution d'image inférieure à celle du capteur d'image , il est possible d'agrandir des sections de l'image à enregistrer avec ce que l'on appelle la loupe logicielle . Dans cette image agrandie, la netteté de la section de l'image peut être bien mieux évaluée, ce qui est utile pour la mise au point manuelle.

Comparaison d'une vue détaillée de l'image d'origine (à gauche) avec la même image avec un pic de mise au point estompé (à droite): les contours nets de la branche sont surlignés en jaune

Pour prendre en charge le réglage manuel de la distance , le micrologiciel de l'appareil photo peut mettre en évidence les contours nets à l'aide du focus peaking sur le moniteur ou dans le viseur électronique. Ceci est particulièrement utile lorsque vous prenez des gros plans ou lorsque vous prenez des photos avec une profondeur de champ restreinte afin de pouvoir reconnaître rapidement et de manière fiable la distance réelle définie.

Astrophotographie

En astrophotographie , et en astronomie d'observation en général , on a toujours affaire à des objets pratiquement infiniment éloignés. Le terme réglage de distance n'est pas approprié ici, la mise au point serait préférable . Bien que les distances des objets ne changent pas ici, les exigences pour une méthode de mise au point utilisable sont particulièrement élevées. Il est nécessaire de compenser les écarts de fabrication du télescope et les changements des conditions environnementales (déformation due à la gravité, dilatation thermique due aux changements de température). Les contrastes élevés ont un effet perturbateur. De plus, il y a le fait que les étoiles ne sont pas seulement des objets à observer, mais aussi des objets de test idéaux pour la technologie utilisée et leur état de focalisation. Le procédé de coupe de Foucault est une solution relativement simple à mettre en œuvre à ce problème.

Une loupe de viseur ou un viseur d' angle grossissant peut être utilisé comme alternative rapide . Ici, vous définissez généralement une étoile correctement mise au point lorsque son image à l' écran est particulièrement étincelante. Dans le cas d'un verre clair, on prête attention à un décalage au croisement des lignes, qui ne se produit plus avec une mise au point correcte.

Échec de la mise au point

Lors du réglage de la distance souhaitée, des erreurs systématiques dans la position du point focal peuvent se produire dans les images optiques , qui, dans la technologie photographique, sont souvent désignées par les termes de mise au point avant et de mise au point arrière (pour le point focal avant et le point focal arrière ) , empruntés à Anglais .

la description

Détermination expérimentale de l' erreur de focalisation dans une image optique de cinq bâtonnets bleus à différentes distances d'objet (à gauche) avec un objectif (au centre) sur un plan image (à droite). Lors du réglage de la distance, la netteté maximale doit être réglée sur le manche du milieu.

La mise au point se fait avec certains appareils optiques, comme les reflex , par la mise au point manuelle sur une cale ou par la mise au point automatique sur un capteur séparé . L'erreur de mise au point est basée sur de tels dispositifs, alors qu'un ajustement détecté lors de la mise au point n'a pas pour résultat qu'un article à la distance de l' objet souhaité dans le plan de l' image est fortement imagé , mais des objets plus proches (mise au point avant) ou d'autres objets couchés (mise au point arrière) .

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  Image avec mise au point arrière sur la quatrième tige

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  Image prise avec une mise au point correcte sur la tige centrale

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  Image avec focus avant sur la deuxième tige

Les causes peuvent être des erreurs de position lors de l'imagerie avec un objectif, telles que la courbure du champ de vision , ou des tolérances et des désalignements, ainsi que des retards dans le système de mise au point de la caméra.

Détermination informatique de l'erreur de mise au point via la taille du cercle de confusion en fonction de l' ouverture côté image , de la distance image et de l'erreur de réglage .${\ style d'affichage Z}$ ${\ style d'affichage D}$ ${\ style d'affichage b}$${\ style d'affichage \ Delta b}$

La force de l'erreur de mise au point peut être déterminée par la taille du cercle de confusion qui apparaît dans le plan de l' image en raison de la différence entre la distance d' image définie et optimale : ${\ style d'affichage Z}$${\ style d'affichage \ Delta b}$ ${\ style d'affichage b}$

${\ displaystyle {\ frac {Z} {\ Delta b}} = {\ frac {D} {b}}}$

Et ainsi

${\ displaystyle Z = {\ frac {D \ cdot \ Delta b} {b}}}$,

où est l' ouverture côté image . ${\ style d'affichage D}$

Pour une image à l'infini, la distance image est minimale et, en même temps, identique à la focale . Dans ce cas, en utilisant les résultats du nombre f${\ style d'affichage b}$ ${\ style d'affichage f}$

${\ displaystyle k = {\ frac {f} {D}}}$

le diamètre maximum du cercle de confusion dû à l'erreur de mise au point augmente

${\ displaystyle Z = {\ frac {\ Delta b} {k}}}$,

Exemples

Avec une telle image optique avec un nombre f de 2, en fonction de l'imprécision du réglage de mise au point , le diamètre du cercle de confusion est indiqué dans le tableau suivant : ${\ style d'affichage \ Delta b}$${\ style d'affichage Z}$

Erreur de mise au point en µm ${\ style d'affichage \ Delta b}$	Diamètre du cercle de confusion en µm ${\ style d'affichage Z}$
dix	5
100	50
1000	500

Même avec une erreur de mise au point de seulement un centième de millimètre, des cercles de confusion d'un diamètre de 5 micromètres donnent cet exemple, ce qui, par exemple, dans des capteurs d'images avec une distance entre les pixels de cet ordre de grandeur, au-delà de l' ouverture l'erreur et la limitation de diffraction , conduisent à un flou supplémentaire dans les images numériques.

Des changements de température ou des différences de température peuvent également conduire à de tels problèmes de focalisation si les coefficients de dilatation ou les températures dans les différents composants sont de tailles différentes. Les appareils photo reflex avec boîtiers en plastique sont souvent en polycarbonate avec un coefficient de dilatation d'environ 70 millionièmes par Kelvin. Sur une longueur de 50 millimètres, cela correspond à une dilatation thermique de 3,5 micromètres par Kelvin. Avec une différence de température de seulement 5 Kelvin à l'intérieur du boîtier de l'appareil photo, les distances de l'objectif au capteur d'image et au capteur de mise au point automatique peuvent donc avoir une différence de près de 20 micromètres en raison d'effets thermiques, ce qui correspond alors à la erreur de mise au point . Dans cet exemple, le cercle de confusion résultant aurait un diamètre de près de 10 micromètres pour une image à l'infini avec une distance focale de 50 millimètres et un nombre f de 2, ce qui peut également conduire à un flou dans les images optiques. ${\ style d'affichage \ Delta b}$${\ style d'affichage Z}$

Contre-mesures

• Le service client peut être en mesure de corriger les erreurs de mise au point pour certaines combinaisons d'appareils photo et d'objectifs .
• Pour une mise au point exacte, la distance au sujet doit être déterminée avec précision. Un télémètre approprié doit être utilisé.
• Certains appareils photo reflex numériques proposent un réglage du plan focal via le menu de l'appareil photo. Cependant, la correction n'est pas nécessairement la même pour tous les objectifs, de sorte qu'une correction distincte doit souvent être effectuée pour chaque combinaison de boîtier de caméra et d'objectif.
• Les caméras avec vue en direct permettent une mise au point automatique ou manuelle en mesurant le contraste sur le capteur d'image . Avec cette procédure, il n'y a pas d'écarts entre les niveaux de mise au point et l'image. Les appareils photo sans miroir ont donc généralement un réglage automatique de la distance plus précis que les appareils photo reflex à objectif unique.
• En augmentant la profondeur de champ , la zone à image nette peut dans certaines circonstances être étendue à un point tel qu'une zone de distance d' objet suffisamment grande est mise au point et l'erreur de focalisation n'est par conséquent plus visible. Cela peut être fait soit en utilisant des tailles d'écran plus petites , soit en définissant des diaphragmes plus grands .
• En utilisant des pièces de boîtier mécaniquement et thermiquement stables avec des tolérances de fabrication réduites et des coefficients de dilatation faibles ou uniformes , les erreurs de focalisation peuvent être réduites.

Preuve individuelle

1. ↑ Problèmes de mise au point avec les appareils photo reflex numériques , digitalkamera.de du 5 mai 2008.
2. ↑ Focused - autofocus phase versus contraste (fichier PDF ; 854 ko), ColorFoto, 9/2011, pp. 27 à 32.