L'objectif de l'appareil photo :explication du convexe ou du concave
L'objectif photographique est ce qui crée la magie optique d'amener l'image d'un sujet à mettre au point sur le plan de l'image (c'est-à-dire le capteur d'image ou le film photographique à l'arrière de l'appareil photo). Il réfracte les rayons lumineux, les condense et les focalise. L'objectif photographique est responsable de toute la magie qui se produit à l'intérieur d'un appareil photo.
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Mais saviez-vous que l'objectif photographique est en fait l'ensemble de plusieurs éléments optiques travaillant tous en tandem ?
Les lentilles convexes et concaves sont utilisées dans la fabrication d'objectifs photographiques pour diverses raisons, notamment la réduction de l'aberration ainsi que la fonction des téléobjectifs et des zooms. Dans sa forme la plus simple, un objectif photographique serait composé d'une seule lentille convexe.
L'un des composants clés qui composent un objectif photographique (le tube que nous avons l'habitude de voir) est l'élément de lentille proprement dit, qui réfracte la lumière et la fait converger ou diverger pour former une image sur le plan de l'image. Les lentilles convexes convergent tandis que les lentilles concaves divergent les rayons lumineux.
La connexion convexe
Il existe une connexion importante entre l'œil humain et l'appareil photo qui utilisent tous deux une lentille convexe pour mettre au point les objets. Et c'est le sujet de notre discussion aujourd'hui, que les objectifs photographiques utilisent une lentille convexe ou une lentille concave.
Réfraction de la lumière
Mais avant de plonger dedans, nous devons comprendre quelque chose et c'est que les rayons lumineux ne voyagent pas toujours en ligne droite. Ils se plient lorsqu'ils quittent un milieu comme l'air et entrent dans un autre comme l'eau ou le verre. C'est ce qu'on appelle la Réfraction de la lumière . C'est la raison pour laquelle les objectifs photographiques dans leur conception la plus simple ont tant de problèmes et ils doivent être corrigés pour ces problèmes.
Types de lentilles
Les lentilles peuvent être divisées en deux grands groupes :les lentilles convexes et concaves. Ils ont chacun leurs propriétés. Les deux aident au fonctionnement de l'objectif photographique.
Lentilles convexes
Les lentilles convexes sont largement utilisées dans les lunettes de prescription ainsi que dans les lentilles photographiques. Les lentilles convexes ont tendance à être plus épaisses près du milieu de la lentille. C'est l'exact opposé des lentilles concaves.
Les lentilles convexes ont tendance à réfracter la lumière qui les traverse puis converge en un point situé derrière la lentille, c'est pourquoi ces lentilles sont les plus recherchées pour la fabrication d'objectifs photographiques.
Une autre utilisation des lentilles convexes consiste à fabriquer des lunettes de prescription pour corriger l'hypermétropie. Il s'agit d'un problème où le sujet peut voir des objets proches de lui. La lentille convexe aide à former l'image sur la rétine de l'œil.
Lentilles concaves
Comme vous venez de le lire dans la définition précédente, les lentilles concaves sont l'exact opposé des lentilles convexes. Ils ont tendance à être plus épais vers les bords du cadre. Le but des lentilles concaves est de réfracter la lumière vers l'extérieur. Cela garantit que les rayons lumineux "apparaissent" pour fusionner en un point situé devant l'objectif.
Les lentilles concaves sont également utilisées pour la fabrication de lunettes de vue. Parce que l'image est projetée pour fusionner devant l'objectif, ils sont utilisés pour les lentilles pour corriger la myopie. Les personnes atteintes de myopie sont incapables de former l'image sur la rétine à l'arrière de l'œil. Ces lentilles corrigent ce problème.
Utilisation dans la fabrication d'objectifs photographiques
Les lentilles convexes et concaves sont utilisées dans la fabrication d'objectifs photographiques. Regardons quelques exemples où ils sont utilisés.
L'objectif photographique le plus simple
Dans sa forme la plus simple, un objectif photographique serait constitué d'une seule lentille convexe. La lumière traversant cette lentille convexe serait réfractée.
Avec une lentille convexe, la lumière traverse la lentille et est légèrement courbée vers l'intérieur. En raison de ce phénomène, l'image formée sur le plan image est à l'envers. Rappelez-vous, comment nous avons expérimenté les caméras à sténopé dans notre cours de physique à l'école ? C'est le même concept.
Cependant, cette expérience simple est rarement utilisée dans des situations réelles car une seule lentille convexe sphérique est incapable de produire une image parfaitement focalisée sur le plan image.
Pourquoi ?
Parce que la lumière partant du bord de la lentille converge vers un point focal différent de la lumière partant du centre de la lentille. Oui, cela se produit à cause de la courbure de la lentille convexe sphérique et dépend aussi parfois de la qualité de la lentille qui peut avoir des indices de réfraction différents à différents points.
Ce que vous obtenez en conséquence est connu sous le nom d'aberration sphérique.
Quoi qu'il en soit, cela doit être corrigé en photographie, sinon l'image paraîtra bizarre. Et pour corriger ce problème, des lentilles asphériques sont utilisées.
Téléobjectifs
Les téléobjectifs sont un exemple classique de la façon dont plusieurs convexes et concaves les lentilles sont utilisées pour produire une lentille optique. Dans les téléobjectifs, un élément concave est placé à l'avant. Le travail de cette lentille est de réfracter la lumière qui traverse la lentille. Cet élément concave est suivi d'une lentille convexe. La lentille convexe tournera les rayons lumineux parallèlement. En effet, l'objet est agrandi.
Finally, there is yet another concave lens element at the back. This lens element condenses the light rays that were magnified by the first two lens elements. What you have in your hand is a simple telephoto lens.
The same principle is used in manufacturing telescopes. Originally, this simple design was used by Galileo to manufacture the Galilean telescope.
The above is an example of a fixed focal length telephoto lens. But if you add another set of convex and concave lenses along with a contraption that will allow the distance between the different pairs of concave and convex lenses to move back and forth within the barrel you will have in your hand a telephoto zoom lens.
Because the manufacturing process is more complicated telephoto zoom lenses cost so much Suite. Engineers not only have to keep an eye out for precise movement but also the optical quality.
On the other hand, prime telephoto lenses don’t have any moving mechanism inside them, so engineers can focus on only one aspect and that is optical sharpness. Therefore, prime lenses cost less than zoom lenses.
To correct chromatic aberrations
The use of convex and concave lenses is predominant in the correction of chromatic aberrations. But before we try and understand how chromatic aberrations are corrected let’s first get an idea of what these aberrations are.
Chromatic aberrations happen because of the inherent inability of glass elements to not be able to precisely pinpoint all the wavelengths of light onto the same focal point.
Light is composed of many different wavelengths (colors). When light passes through a glass element like a convex lens the glass is unable to make many different wavelengths of light converge at the same point. Meaning some wavelengths (colors) gets converged in front of the image plane while others converge behind the image plane.
For example, red light, which has a longer wavelength, converges at the back of the focal point. On the other hand, blue light, which has a shorter wavelength, converges at the front of the focal point.
The image plane here refers to the sensor or the photographic film on which the light is supposed to converge and form an image.
In the photographic world, this phenomenon is known by many names including color-shifting, and color bleeding, but primarily as chromatic aberrations.
To solve this problem convex and concave lens of different refractive indices are used. This cancels out the issue (the whole process is known as Aberration Correction) and all the light waves are converged on to the same image plane and on to the same point for a sharp image with no image bleeding.
Spherical aberrations
Just like to solve chromatic aberrations convex and concave lenses are joined together, to solve the problem of spherical aberrations, a combination of concave and convex lens are used. It seems that concave and convex lenses work together in a wide variety of situations in the construction of a photography lens.
Below is a good video on how lenses function:
Conclusion
Concave and convex lenses have different sets of properties. Yet they are both used in the manufacturing of photographic lenses. In some lenses, you have convex and concave elements paired together to correct different types of aberrations and for enabling a lens to zoom in on objects that are very far away.
Therefore it is difficult to pick any one kind of lens and be able to say with confidence that this is the only type that is used in the construction of photographic lenses. Both are important in the construction of photographic lenses and are frequently used as such.
To learn more about the various kinds of lenses there are and how to choose a camera lens for yourself read this detailed guide to choosing camera lenses .