Taille du trou sténopé : compromis netteté, luminosité et profondeur de champ
Le sténopé est l'objectif. Son diamètre régit directement trois propriétés d'image en compétition. Pas de repas gratuit — seulement compromis optimal.
La physique
La lumière voyage en ligne droite. Un point de l'objet émet des rayons dans toutes les directions. Le sténopé sélectionne un cône étroit. Trou plus petit → cône plus étroit → moins de chevauchement des cônes adjacents sur le plan image → image plus nette. Mais moins de rayons au total → image plus sombre.
Diamètre optimal du sténopé
Lord Rayleigh (1891) a dérivé l'optimum limité par la diffraction :
d = 1,9 × √(f × λ)
- d = diamètre optimal du sténopé (mm)
- f = distance focale (distance sténopé-film, mm)
- λ = longueur d'onde de la lumière (mm) — utilisez 0,00055 mm (550 nm, pic sensibilité verte)
Simplifié pour f en mm : d ≈ 0,045 × √f
Exemples pratiques
| Distance focale | Diamètre optimal | Nombre f | Exposition typique (ISO 100, soleil) |
|---|---|---|---|
| 25 mm (grand angle) | 0,22 mm | f/113 | ~2–4 s |
| 50 mm (normal) | 0,32 mm | f/156 | ~4–8 s |
| 100 mm (télé) | 0,45 mm | f/222 | ~8–15 s |
| 200 mm (long) | 0,63 mm | f/317 | ~15–30 s |
Trois effets de la taille du trou
- Netteté (Résolution) : Trou plus petit → plus net *jusqu'à* ce que la diffraction domine. En dessous de l'optimal, flou diffraction > flou géométrique. Optimal = équilibre.
- Luminosité (Temps d'exposition) : Surface ∝ d². Diviser le diamètre par 2 → ¼ de lumière → 2 stops exposition plus longue. Défaillance de réciprocité (film) ou bruit (numérique) devient facteur aux longues poses.
- Profondeur de champ : Le sténopé a une profondeur de champ infinie *en théorie* (pas de plan focal). En pratique : flou proche/loin par non-netteté géométrique. Trou plus petit → moins de flou géométrique à toutes distances → *effectivement* PdC plus grande. Mais la diffraction limite le détail lointain de façon égale.
Angle de champ
Déterminé par la **distance focale / format film**, pas la taille du trou. La taille du trou affecte le *vignettage* (chute illumination bords) — trou plus petit = illumination plus uniforme (chute cos⁴ réduite) mais exposition plus longue.
Fabriquer le trou
- Aiguille dans laiton/mince shim (0,001–0,002″) : Tournez l'aiguille, ne poinçonnez pas. Mesurez au microscope ou scanner + échelle connue.
- Laser : Précis, propre, reproductible. Services : Lenox Laser, Pinhole Resource.
- Gravure chimique : Photolithographie — meilleur pour réseaux.
Zones de Fresnel et crible à photons (alternatives)
- Zone de Fresnel : Anneaux concentriques — focalise par diffraction, pas optique géométrique. Plus lumineux (plus de captation lumière) mais contraste moindre, aberration chromatique.
- Crible à photons : Réseau de trous sur anneaux de Fresnel — efficacité supérieure, utilisé en rayons X/EUV.
Pour votre premier sténopé : construisez un 50 mm f/156 (trou 0,32 mm) sur 4×5″ ou film 120. Photographiez sur papier négatif (ISO 6–12) ou direct positif (Harman Direct Positive). Exposition : 30–60 s soleil. Développez. Admirez la PdC infinie et la douceur onirique — le « look sténopé » est l'*imperfection* au diamètre optimal.