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Pourquoi les objectifs des caméras sont-ils si gros et si lourds?

La révolution des appareils photo sans miroir visait à produire des appareils photo plus petits et plus légers, mais en réalité, les fabricants d’appareils photo viennent de saisir l’occasion de fabriquer des objectifs plus grands et meilleurs. Le pourquoi se résume à la physique des lentilles.

La manipulation de la distance focale est compliquée

La distance focale d’une lentille – que nous avons examinée en profondeur auparavant – est la distance entre le point nodal arrière et le point focal. Dans une simple lentille convexe, c’est la distance entre le centre de la lentille et le point focal. Cependant, aucun objectif de caméra n’est une simple lentille convexe; ce sont toutes des «lentilles composées» qui sont des lentilles constituées d’une combinaison de lentilles individuelles appelées «lentilles».

Les caméras ont une «distance focale de bride» qui est la distance entre la monture d’objectif et le capteur. Sur les reflex numériques Canon, par exemple, il est de 44 mm. Le problème pour les fabricants d’appareils photo est que la manipulation de la distance focale est compliquée et implique généralement l’ajout de plus d’éléments d’objectif qui rendent les choses plus grandes et plus lourdes. La raison pour laquelle l’objectif EF 40 mm de Canon est le plus petit est qu’il correspond si étroitement à la distance focale de la bride et nécessite donc très peu d’éléments d’objectif.

Plus vous vous éloignez de la distance focale de la bride, dans les deux sens, plus la lentille sera grande. Un objectif de 600 mm n’a pas besoin de mesurer 60 cm de long, mais pour qu’il ne fasse pas 60 cm de long – ce qu’il serait s’il s’agissait d’un simple objectif convexe – la conception optique est compliquée. C’est la même chose avec un objectif fisheye de 11 mm.

Il y a un petit sweet spot, entre environ 24 mm et 50 mm où il est possible de fabriquer des objectifs qui ne sont pas aussi grands mais, pour tout le reste, l’optique de manipulation de la distance focale est un obstacle important à la miniaturisation.

L’ouverture est une limite absolue

L’ouverture est fonction de la distance focale. Lorsque nous parlons de f / 5,6, ce que nous disons, c’est que l’iris de l’objectif est ouvert à la distance focale divisée par 5,6. Par exemple, un 50 mm à f / 2 a une ouverture d’iris d’objectif de 25 mm; à f / 8, l’iris est ouvert à 6,25 mm.

Bien que ce ne soit pas un problème pour les objectifs grand angle, cela devient très rapidement un problème pour les téléobjectifs rapides. Prenez l’incroyablement populaire Canon 70-200 f / 2,8: à 70 mm, l’iris de l’objectif est de 25 mm de large, mais à 200 mm, il est de 71,5 mm. Cela signifie qu’en supposant des matériaux infiniment minces, la taille minimale possible de l’élément avant de l’objectif est d’environ 72 mm.en réalité, c’est 88,8 mm– et il n’y a tout simplement aucun moyen de le réduire.

Peu importe ce que veut Canon – ou Nikon ou Sony -, ils ne peuvent physiquement pas fabriquer un objectif 200 mm f / 2,8 avec un élément avant plus petit que 80 mm environ. Les lois de la physique ne bougeront pas.

Les développements techniques sont un problème

Beaucoup de vieux objectifs n’étaient tout simplement pas très bons. Ils avaient du charme, mais la mise au point automatique était désactivée, il y avait régulièrement un vignettage ou une distorsion important et l’image n’était pas nette sur toute la trame. Les objectifs modernes ont résolu beaucoup de ces problèmes en ajoutant plus d’éléments d’objectif, ce qui, bien sûr, ajoute également plus de taille et de poids.

De même, les développements modernes tels que la puissante stabilisation d’image ajoutent encore plus de poids aux objectifs déjà lourds.

Et n’oublions pas les zooms. Un objectif à focale fixe sera (presque) toujours plus petit et plus léger qu’un objectif zoom qui couvre la même distance focale car ils sont beaucoup plus simples. Les objectifs zoom prennent, vous l’avez deviné, plus d’éléments d’objectif et de pièces mobiles.

Vraiment, la physique est le problème

Le problème, c’est que les lois de la physique sont pénibles.

L’optique est un domaine bien étudié et compliqué. Manipuler la lumière pour que les objets éloignés apparaissent plus proches ou les objets proches apparaissent plus loin, tout en floutant les arrière-plans ou en gardant tout au point, et pour maintenir un niveau de qualité d’image élevé, il suffit de gros objectifs lourds.

Le rêve des caméras professionnelles de plus en plus petites n’est que pour le moment: un rêve.

Crédit d’image: li gh tp o et / Shuterstock, LeonRW

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