La technologie des objectifs

Stabilisateur optique

Pour que l’image ne soit pas bougée au déclenchement, on considère qu’il est déraisonnable d’utiliser un objectif de longue focale à main levée et à une vitesse d’obturation inférieure à l’inverse de la focale, plus une valeur d’exposition (1 IL). Avec un téléobjectif de 300 mm, par exemple, la vitesse minimale doit être 1/750 s. Cela est effectivement possible tant que la scène est bien éclairée, que l’objectif a une grande ouverture ou qu’on adopte une sensibilité ISO élevée. Il n’en est plus de même en faible lumière ambiante, quand on doit opérer là où le flash est interdit ou impossible, si l’on est à bord d’un véhicule ou autres conditions opérationnelles difficiles. Dans tous ces cas, le stabilisateur optique (IS) inventé par Canon résout très efficacement le problème.

Canon EF 75-300 mm f/4-5,6 IS. Ce fut le premier objectif zoom pour reflex à stabilisateur optique incorporé.Canon EF 75-300 mm f/4-5,6 IS. Ce fut le premier objectif zoom pour reflex à stabilisateur optique incorporé.

En voici le principe : l’objectif est équipé de deux détecteurs gyroscopiques de mouvements dans les directions verticale et horizontale, et oblique. Les données de détection des mouvements sont rafraîchies à la fréquence de 1 000 Hz. L’image est stabilisée en temps réel par le déplacement parallèle, dans les deux axes, d’un élément optique central de l’objectif. Avec le super-télé EF 300 mm f/4,0L IS, par exemple, on peut opérer sans problème à main levée au 1/125 s, c’est-à-dire à une vitesse 4 fois plus lente qu’avec un objectif sans stabilisateur de même focale.

Super-téléobjectif Canon EF 300 mm f/4L IS. Parce qu’il permet d’opérer à main levée à une vitesse d’obturation au moins quatre fois plus lente, le stabilisateur optique (IS) compense largement une perte de luminosité d’un diaphragme. L’objectif de même focale ouvert à f/2,8 (EF 300 mm f/2,8L IS) coûte presque quatre fois plus cher que cette version f/4.

Au moment où nous écrivons ces lignes, la gamme des objectifs Canon EF comprend 24 objectifs dotés du stabilisateur optique : des super-téléobjectifs à focale fixe (de 300 à 600 mm) et des zooms. Répondant aux mêmes besoins, un bon nombre d’objectifs Nikon sont équipés d’un stabilisateur optique de son propre concept, appelé « VR » (Vibration Reduction System), qui fonctionne de manière analogue et tout aussi efficace. En 2012, la gamme des objectifs Nikon AF-S stabilisés « VR » comprenait 12 zooms et 7 focales fixes.

Principe de la compensation optique des mouvements de l’appareil. L’objectif est équipé de deux capteurs de mouvements en vertical et en horizontal. L’image formée sur le capteur est stabilisée en temps réel par le déplacement, dans les deux axes, d’un groupe optique central.

Fonction mémorisation de mise au point

Chez Canon, cette fonction appelée AF-Stop équipe les super-télé stabilisés (IS) de 300 à 600 mm. Si un objet ou un mobile étranger s’interpose entre l’appareil et le sujet pendant le fonctionnement de l’AF, celui-ci stoppe momentanément afin de maintenir la mise au point initiale sur le sujet. Sur le fût de ces objectifs se trouvent 4 touches AF-stop (AF-S) immédiatement accessibles aussi bien en cadrage horizontal que vertical. On trouve le même système, alors baptisé AF-Lock, sur plusieurs objectifs motorisés AF-S de Nikon, ou encore – sous l’appellation de Focus Hold – sur des objectifs Sony/Minolta de récente génération.

Technologie optique diffringente

L’emploi d’un élément optique diffringent multicouche (DO) à la place d’une lentille classique réfringente permet de réduire la longueur et le poids de l’objectif. Par ailleurs, la résurgence de l’aberration chromatique, habituellement provoquée par la plus grande compacité de l’objectif, est efficacement neutralisée en positionnant l’élément DO dans le groupe antérieur de l’objectif.

Un élément DO incorpore deux réseaux diffringents circulaires concentriques dont les phases sont opposées. Quand la lumière incidente le traverse, presque toute la lumière est effectivement utilisée pour la formation de l’image. La caractéristique la plus significative de l’élément DO est que les positions où les longueurs d’onde se combinent pour former une image sont inversées par rapport à l’élément réfringent antérieur, ce qui corrige l’aberration chromatique résiduelle aussi efficacement qu’avec une lentille en fluorite, beaucoup plus onéreuse. De plus, l’ajustement optimal de l’espace entre les réseaux de diffraction permet de l’associer à des lentilles asphériques assurant une correction poussée de l’aberration de sphéricité et autres aberrations résiduelles.

Principe de la lentille diffringente multicouche (DO). On voit sur ce schéma que l’élément DO a pour effet de focaliser les rayons émergents plus près qu’une lentille réfringente classique, ce qui permet de réduire l’espace la séparant du groupe optique suivant.

Pour l’instant, la technologie DO a été appliquée à deux objectifs Canon EF stabilisés IS : le super-télé EF 400 mm f/4 L DO IS USM et le zoom EF 70-300 mm f/4,5-5,6 DO IS USM. Le tableau ci-dessous donne une idée seulement du gain en longueur ou en poids permis par l’adoption de la technologie optique DO. En effet, le supertélé de 400 mm non DO est plus ouvert d’un diaphragme (ce qui augmente de beaucoup son poids), tandis que le zoom 75-300 mm est plus ouvert d’un demi-diaphragme que le 70-300 mm DO. Il n’en reste pas moins qu’un télézoom de 300 mm aussi compact et léger est d’une maniabilité jamais atteinte. En pratique, le fait que ces optiques DO ne soient pas aussi lumineuses est largement compensé par la présence du stabilisateur IS.

Texte extrait du livre de René Bouillot, La pratique du reflex numérique, 4^e édition, en librairie le 24 janvier 2013.
(ISBN 978-2-212-13513-8 | 16,5 × 23 cm | 488 pages | 39,90 €)