vignette|droite|Un téléobjectif de sur un boitier Canon EOS 7D. Un objectif de longue focale, ou téléobjectif, est un objectif photographique dont la focale est supérieure à la diagonale de la surface sensible cible (pellicule argentique ou capteur numérique). L'utilisation de ce type d'objectif permet d'obtenir un angle de champ réduit, ce qui autorise soit un cadrage beaucoup plus serré, soit un point de vue plus éloigné. Elle entraîne une perspective écrasée qui rapproche les objets.
Les téléobjectifs sont généralement constitués d'un système optique convergent en amont d'un système optique divergent ce qui permet de réduire leur encombrement.
Il n'y a pas de définition précise de la focale minimale à partir de laquelle on doit parler de longue focale : la focale minimale dépend de la taille de la cible et de son rapport d'image. On part généralement du principe qu'entrent dans cette catégorie tous les objectifs qui offrent un angle de champ inférieur à environ 45° ce qui correspond à la focale normale, approximativement égale la diagonale de l'image sur la pellicule ou le capteur. Pour un support de type pellicule (format d'image ), cette diagonale fait , les objectifs « standards » des boîtiers reflex ont des focales de à . ; les objectifs longue focale démarrent à partir de . Pour le format (cm), la focale normale est de .
La gamme des focales utilisées La gamme des focales couvertes par les différentes longues focales est beaucoup plus étendue que pour les objectifs grand angle. Examinons les possibilités des différentes focales disponibles pour un support de type film (format d'image ) :
Les focales de à , souvent utilisées pour les portraits, permettant à la fois de prendre un certain recul et d'éviter les déformations dues à une trop grande proximité du visage.
Le était certainement la longue focale la plus achetée dans les années 1970 avant le développement des zooms. À de distance, le champ photographié n'est que de sur le grand bord de la photo (angle de champ de 15°). Ce genre d'objectif est donc encore meilleur pour des portraits sur le vif, des modèles particulièrement timides ou un photographe qui tient à se faire oublier un peu de son modèle.
Les focales de à permettent de « rapprocher » encore plus les objets éloignés. Avec un , le champ couvert à de distance n'est plus que de 1, sur le grand bord de la photo, sur l'autre bord. Les zooms les plus couramment utilisés par des photographes amateurs sont des 70-, mais on trouve aussi des zooms transtandards allant de 28- à 28-.
Les focales de et constituent les focales les plus longues disponibles à un prix encore abordable pour les amateurs. Avec un , le champ couvert à de distance n'est plus que de sur le grand bord de la photo, sur l'autre bord, soit sur à de distance. Ces objectifs sont tout à fait adaptés à la chasse photographique (photographie d'animaux éloignés) ou sportive.
À partir de les objectifs disponibles sont, à l'exception de quelques modèles catadioptriques, lourds et coûteux et nécessitent d'utiliser souvent un pied photographique. Pour la photographie terrestre, le record de focale pour le format semble être le de Pentax (1986-2000 ; ) et celui de Canon, pesant , coûtant autour de €, et nécessitant un délai de dix-huit mois pour être fabriqué à l'unité (Il en existerait entre 12 et 20 exemplaires dans le monde) The Mother of all Telephotos - B&H Canon EF 1200mm f/5.6L USM - Canon Europe ; sans oublier le zoom Nikkor 1200-1700, pesant lui aussi et mesurant presque de long. Mais une focale de est nécessaire pour une photo de la lune couvrant presque le petit bord de la photo, et des focales encore supérieures pourraient être utiles en photo astronomique.
Le même paysage vu avec trois optiques de focales différentes, montées sur un boîtier
Longues focales et boîtiers numériques L'avènement des appareils reflex numériques est particulièrement intéressant pour l'utilisation des longues focales. En effet, pour des raisons de coût de fabrication, les capteurs de nombreux reflex numériques sont plus petits que la surface impressionnable de la pellicule d'un reflex . Ils ne récupèrent donc que la partie centrale de l'image obtenue avec le boîtier argentique. Dans la plupart des marques, avec le format APS-C, il faut appliquer un coefficient multiplicateur de 1,5 pour retrouver la focale d'un objectif qui offrirait le même cadrage en . Chez Canon ce coefficient multiplicateur est de 1,6 sur ce type de boîtier. Chez Sigma, le coefficient est de 1,7. Les plus petits capteurs des reflex numériques sont ceux d'Olympus avec un coefficient multiplicateur de 2 et une image au format 4/3. Il existe naturellement des boîtiers avec des capteurs au format , principalement chez Canon, Nikon, Pentax et Sony.
Le photographe équipé d'un boîtier numérique à capteur de taille réduite (généralement désigné comme "capteur APS-C") pourra obtenir de forts grossissements avec des objectifs plus légers et moins coûteux (car de plus courte focale) que ceux dont il aurait besoin pour faire la même photo avec un appareil argentique. Néanmoins, comme le petit capteur « agrandit » le centre de l'image, il faut que celle-ci soit de bonne qualité côté netteté, ce qui n'est pas toujours de cas pour les zooms utilisés à leur focale maximale. Il faut aussi signaler que certains modèles de reflex peuvent fonctionner en n'utilisant que la partie centrale de leur capteur : le facteur de conversion peut donc atteindre ou dépasser 2.
Développé par Olympus et Panasonic, le système Micro quatre tiers comporte des appareils à visée numérique, sans miroir, pourvus de capteurs dont le facteur de conversion par rapport au est de deux : un 100 mm cadre comme un 200 mm en . Ce système est avantageux en ce qui concerne l'emploi de téléobjectifs, car il permet d'obtenir des angles de champ réduits avec des objectifs de faible encombrement et poids, et d'un prix bien plus abordable qu'en , au détriment cependant d'ouvertures généralement plus faibles, ce que les fabricants compensent par des systèmes de stabilisation (et de plus en plus souvent par des systèmes doubles, celui de l'appareil et celui de l'objectif travaillant ensemble), et par une luminosité accrue des viseurs numériques. Le système comprend des focales jusqu'à 400 mm, soit l'équivalent d'un 800 mm en .
Calcul de l'angle de champ L'angle de champ couvert par un objectif peut être calculé au moyen de la fonction mathématique arctangente selon la formule : angle = 2 × arctan (0,5 L / f), où L est la longueur d'un bord d'image ou de sa diagonale, et f la focale de l'objectif. Avec une longue focale, l'angle étant petit, on peut approcher le résultat du calcul de l'arctangente. La formule approchée devient : angle (en degrés) = (2 × 180 × 0,5) L / (π × f) = 57,3 L / f Pour un support de type film 35 mm (format d'image ), l'angle de champ est donc égal à : 2 × arctan (18 / f), soit environ 2062 / f, pour le grand bord de l'image, 2 × arctan (12 / f), soit environ 1375 / f, pour le petit bord de l'image, 2 × arctan (21,6 / f), soit environ 2475 / f, pour la diagonale de l'image.
Modèle simplifié d'un téléobjectif
Rien n'interdit a priori de réaliser une longue focale puissante constituée d'une seule lentille ayant une longue distance focale. La qualité du résultat serait plus concluant que si l'on voulait réaliser avec une seule lentille des objectifs de courte focale. Malheureusement, l'objectif composé d'un seul groupe de lentilles sera d'autant plus long que sa focale sera importante. En tenant compte des à l'intérieur du boîtier, un pourra mesurer 9 à , un autour de de long. Pour réduire l'encombrement des longues focales, on rajoute à l'arrière de l'objectif un groupe de lentilles divergent qui permettra d'agrandir l'image projetée sur le film ou le capteur comme le ferait un multiplicateur de focale. Cette conception est l'inverse du montage « rétrofocus », utilisé pour les objectifs grand angle.
Cette dissymétrie dans la construction optique d'un téléobjectif entraîne souvent l'apparition d'une distorsion en coussinet (lignes droites incurvées vers le centre de l'image), mais elle reste modérée, voire négligeable dans les cas des téléobjectifs à focale fixe.
La luminosité, principale limite des objectifs de longue focale Il reste un domaine pour lequel les progrès de l'optique ne permettront pas de faire toujours mieux. C'est celui de la luminosité des longues focales.
Si on peut faire des téléobjectifs courts mais puissants, on ne pourra jamais faire des téléobjectifs puissants et lumineux avec des lentilles de faible diamètre, car c'est contraire aux lois de la physique.
Mis à part les pertes de lumière par absorption ou réflexion dans les lentilles, la luminosité (ouverture) d'un objectif dépend du rapport entre le diamètre de sa pupille d'entrée et sa focale. Si on trouve facilement des objectifs ouverts à f/1,4 qui nécessitent des lentilles de de diamètre, un téléobjectif de ouvert seulement à f/2 (déjà deux fois moins lumineux) devrait avoir une lentille frontale de de diamètre.
En conséquence, la luminosité des téléobjectifs fait l'objet de compromis.
Dans les objectifs à prix abordable on trouvera : des ouvrant à f/1,8 avec un diamètre de lentille frontale de , des ouvrant à f/2,8 avec un diamètre de lentille frontale de , des ouvrant à f/3,5 avec un diamètre de lentille frontale de , des ouvrant à f/4 avec un diamètre de lentille frontale de , des ouvrant à f/5,6 avec un diamètre de lentille frontale de , des ouvrant à f/6,3 avec un diamètre de lentille frontale de ...
En Micro 4/3, Leica a conçu pour Lumix un zoom offrant une longueur focale maximale de 400 mm (soit 800 mm en ) pour une ouverture de f/6,3 et un diamètre de lentille frontale de .
On trouve aussi dans les gammes professionnelles du matériel des ouvrant à f/1,8, des ouvrant à f/2,8 et des ouvrant à f/4. Mais pour une luminosité doublée, que l'on obtient en augmentant de 40 % le diamètre de la lentille frontale, le prix de l'objectif est lui multiplié au moins par quatre. Le mm de Canon nécessite lui une lentille frontale de de diamètre, pour une ouverture de f/5.6 qui serait faible avec des téléobjectifs moins puissants.
Si une focale longue est moins difficile à concevoir qu'un objectif grand angle, au niveau de leur fabrication, les très longues focales sont les optiques les plus coûteuses.
Les stabilisateurs d'image
Certains objectifs sont maintenant équipés d'un stabilisateur qui comporte des accéléromètres, détecte les mouvements et les compense par des mouvements de certaines lentilles.
On considère que cela permet de multiplier par 2 à 20 fois la durée d'exposition sans flou de bougé (mais cela ne peut rien pour un sujet mobile). Les modèles les plus récents annoncent maintenant un gain d'un facteur 4. Et cela présente aussi l'avantage considérable de figer l'image dans le viseur.
On trouve également des stabilisateurs qui agissent sur le capteur des appareils photo numériques ou APN (par exemple, chez Konica Minolta, Pentax, Panasonic, Olympus et plus récemment chez Sony). Pour un coût nettement moindre, l'avantage de ces systèmes est qu'ils fonctionnent en théorie quel que soit l'objectif que l'on monte sur le boîtier. On n'a plus besoin de payer la stabilisation pour chaque objectif. En contrepartie, la visée à travers l'oculaire n'est pas stabilisée dans le cas des appareils reflex (à miroir).
Il existe aussi des stabilisateurs électroniques qui (sur des caméras vidéo ou quelques APN) utilisent une partie du capteur numérique pour recadrer rapidement en fonction des mouvements mesurés. Mais il s'agit là plus de limiter les tremblements lors de prises de vues animées, que de limiter le flou de bougé des photos fixes.
Notes et références
Liens externes
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