II. - OBJECTIFS A DEUX LENTILLES STMËTRIQUES
S9. Objectifs symétriques rapides. — La solution la plus générale du problème de l'objectif, celle qui satisfait le mieux, d'une façon moyenne, aux diverses conditions qu'il comporte, est celle qui consiste à associer deux systèmes optiques identiques et symétriquement disposés, et à placer le diaphragme dans le plan de svmétrie.
lOO PREMIÈRE PARTIE.
On y trouve tout d'abord cet avantage que la distorsion est complètement supprimée, puisque chaque faisceau traverse dans les deux systèmes des portions exactement symétriques et par suite subit, le diaphragme étant placé à la même distance, mais en arrière pour le premier système et en avant pour le second, des effets de distorsion exactement égaux et contraires. En même temps, et pour la même raison, disparaîtront certains défauts dus à un mauvais calcul des épaisseurs et qui donnent quelquefois dans l'objectif simple, sur les bords de l'image, des effets d'épaississement de lignes ou de dispersion.
Toujours grâce à la symétrie, nous pourrons obtenir que dans les taches formées par l'intersection, avec la glace sensible, des caustiques que donnent les faisceaux obliques, le maximum d'éclairement soit toujours ramené au centre, ce qui a une grande importance au point de vue des déformations de l'image sur les bords.
EnQn, la convergence des faisceaux réfractés étant en somme obtenue en deux fois, nous pourrons réaliser avec des verres légers et des courbures pas trop accentuées des objectifs de foyer assez court.
Chacun des deux systèmes est formé d'un ménisque, constitué par deux lentilles accolées, convergent, achromatique, et tournant sa face convexe vers l'extérieur. La condition d'achromatisme et celle de distance focale propre à chaque ménisque ne donnent que deux équations; comme nous disposons de trois rayons de courbure et de la distance des deux ménisques, comme nous pouvons en outre disposer de verres assez variés, nous pourrons chercher à obtenir l'aplanétisme, la correction de l'astigmatisme jusqu'à une certaine distance de l'axe, et la planité de la surface focale.
Dans beaucoup d'objectifs symétriques, on sacrifie un peu l'aplanétisme suivant l'axe à la correction de l'astigmatisme, qui peut être alors très bien réalisée, car les rayons ne rencontrant jamais les surfaces sous une grande obliquité, ce défaut ne sera pas très prononcé.
Les conditions les plus favorables seront obtenues en amenant les points nodaux du système à se confondre entre eux, ce qui est
CHAI». V. — DIVERS TYPES D OBJECTIFS. lOI
toujours possible avec l'emploi de deux systèmes symétriques. (Foi>§452).
Le diaphragme pourra être très grand, mais il en faudra toujours un, ne fût-ce que pour arrêter les faisceaux qui seraient en partie interceptés par la monture; la correction des aberrations de sphéricité n'est d'ailleurs pas absolument complète.
A mesure que nous diminuerons le diamètre du diaphragme, nous augmenterons la profondeur du foyer et la profondeur du champ, en même temps que la netteté des images, dont la finesse, cependant, à cause des résidus d'aberration, n'atteindrait celle donnée par l'objectif simple que par une diminution excessive de l'ouverture.
Les rayons étant peu obliques aux surfaces et celles-ci assez peu nombreuses, il y aura peu de pertes par réflexion. Il sera d'ailleurs facile d'éviter l'existence d'une tache centrale en donnant aux faces extrêmes de l'objectif une courbure sufQsante ( ' ).
Enfin, les deux lentilles étant placées aux deux extrémités d'une monture cylindrique, qui, dans la forme normale, présente une certaine longueur, les faisceaux, dans la traversée de cette monture, sont forcément assez peu obliques par rapport à l'axe; il en résulte que dans ces faisceaux, limités par le contour du diaphragme, la section droite et par conséquent la quantité de lumière admise varient peu, de sorte que l'éclairement de la surface focale sera uniforme.
Mais ce fait même, que la forme normale n'admet le passage que de faisceaux peu obliques, entraîne une conséquence fâcheuse : les faisceaux incidents les plus écartés, bien que plus obliques par rapport à l'axe qu'ils ne le seront dans la monture, c'est-à-dire après une première réfraction, ne pourront pas encore l'être beaucoup, et par suite l'angle de champ sera assez restreint.
Notons que chacune des lentilles qui constituent l'objectif symétrique peut être employée seule et servir d'objectif simple : la distance focale est environ double de celle de l'objectif complet.
Elle est d'ailleurs essayée isolément, pendant la construction, au point de vue de l'achromatisme; on l'associe pour cela à un jeu
(•) Voir la note de la page 87.
d'oculaires et Ton vise un objet à l'infini : il faut que l'image soit seulement entourée d'une très légère auréole rose quand, après avoir mis au point, on enfonce un peu l'oculaire : si cette auréole est bleue, on augmente un peu la courbure de la face extérieure de la lentille divergente ;• si elle est rouge, on diminue cette courbure.
Les deux types les plus caractéristiques d'objectifs symétriques de forme normale, et probablement les premiers en date, sont le Rectilinéaire rapide de Dallmeyer (1866) et VAplanat du D^ Steinheil(i866).
Dans le Rectilinéaire rapide, chacun des deux systèmes est constitué par un ménisque convergent en crown, dont la face concave présente une faible courbure, et un ménisque divergent en llinl.
Les éléments de cet objectif {fig> 4 ' ) sont contenus dans le Tableau suivant.
( Ri~ — Rc= — 57,149,
Rayons de courbure < Rj^:- — Rgr^ — 25,4o,
Epaisseurs suivant] axe • „ „ ^ ,.0
\ e" ^=ze^ =i6,i33.
Ecartement suivant l'axe e, =: 87,591.
Indices de réfraction ( n' ^=^n'"'=i i ,574018,
(laieD^ \ /i''"/i'^ =1,541022.
D r . j 1 .-11 i deflint... 20,82,
Rayon d ouverture des lentilles. {,
•^ ( de crown. 19,09.
Distance focale |' = 290.
lO.J
Position des points nodaux ^j = — z^--
Les points nodaux sont confondus au centre de l'objectif ( ' ). Le rayon du plus grand diaphragme est, dans les petits objectifs,
-j; dans les plus grands, — ^•
Le champ ne dépasse guère 40**.
UAplanat est moins répandu en France que le précédent. Au lieu d'associer dans chaque ménisque le crown et le flint, on emploie le flint lourd et le flint léger : dans ces conditions, le champ est plus grand; mais il faut, pour l'achromatisme, accentuer les courbures, ce qui exige une réduction de l'ouverture, les aberrations de sphéricité se trouvant augmentées; de plus, l'emploi de verres lourds augmente l'absorption de lumière. On gagne donc du côté du champ, mais on perd du côté de la rapidité.
Le D*" Steinheil a ainsi établi deux objectifs, l'un plus rapide et
Fig. 42.
de champ moins grand, l'autre moins rapide et de champ plus grand, destiné aux paysages; ce dernier s'écartantdu type moyen. Nous donnons ici les dimensions d'un aplanat ordinaire, de distance focale = 240"™ {^g. 42).
{') Voir § 23 et § 25 le calcul des éléments optiques de cet objectif, dont M. Dallmeyer a bien voulu nous communiquer les dimensions.
Io4 PR RU 1ÈRE PARTIE.
Rayons de courbure ] Hj=: — Rs^ — 26,286,
Épaisseurs suivant Taxe, j ,, ^
Ecartement suivant Taxe e^ = 43.
, j. j ,. . l /l' rrr/l''''=i:l ,6lQI2 (flint lourd),
Indices de refraction.. . . ■ ,, , ^J^ ]„. ,,
( n"=zn'" ==iî, 58027 (flint léger).
Rayon d'ouverture des lentilles j = iQj^S,
Distance focale f = 240,
Position des points nodaux z^zzi — ^jzr: — 29,82.
Les points Dodaux sont sensiblement confondus au centre de robjectif(').
or . ( Diaphragme moyen.. . . i5ox 120,
Surface couverte \ ^ ^ ,,
I » minimum. 270x210.
Le champ, avec le diaphragme minimum, est donc de 67® environ (2).
Un très grand nombre de constructeurs ont établi sur ce type moyen des objectifs se rapprochant davantage soit de VAplanat, du D^ Steinheil, soit du Rectilinéaire rapide, de M. Dallmeyer, suivant qu'ils ont voulu faire prédominer la grandeur de l'angle de champ ou la clarté. Ils sont désignés par des noms assez variés :
Objectifs aplanétiques rapides et objectifs aplanétiques extrarapides (Berthiot); Rectilinéaires rapides (Français); Aplanétiques rapides (Hermagis) ; Objectifs rectilignes extra-rapides ( Prazmowski ) , Symétriques, Symétriques rapides (Ross); Euryscopes ( Voigtlânder), etc.
Les Euryscopes ordinaires de Voigtlânder paraissent être ceux
(') On peut remarquer que les deux surfaces de séparation dans les lentilles combinées font exactement partie d'une même sphère. (») FAnnE, Traité encyclopédique de Photographie, t. I, p. ii3.
DIVERS TVPHS D OItJECTIFS.
io5
qui présentent la plus grande ouverture; elle peut atteindre --•
Dans ces dernières années, le même opticien a construit avec les verres de Schott, dont nous avons déjà parlé, de nouveaux euryscopes dont la puissance lumineuse serait, à netteté égale, presque deux fois plus grande (*).
Les objectifs symétriques de type ordinaire sont ceux qui se prêtent le mieux à la variété des opérations photographiques. C'est Tun d'eux qu'il faudra se procurer si l'on ne doit avoir qu'un seul instrument (2).
60. Objectifs symétriques à grand angle. — Si Ton veut obtenir, avec les objectifs symétriques, un grand angle de champ, on rapprochera les deux lentilles et l'on forcera leurs courbures;
Fig. 43.
alors les aberrations de sphéricité prendront une valeur beaucoup plus grande, et il faudra diminuer beaucoup l'ouverture; d'où une grande diminution dans la clarté de l'image.
(*) Voir Fabme, Traité encyclopédique de Photographie y i. \, p. i26f et Aide- Mémoire de Photographie pour 1889, p. 85.
(») On conçoit que nous ne puissions ici indiquer une préférence pour tel ou tel modèle, pour telle ou telle marque. Nous ferons seulement observer que des différences de prix, en apparence considérables, pourront souvent se justifîer par une plus grande perfection dans le travail des verres, en particulier pour ce qui concerne les retouches locales. A ce point de vue, nous déconseillons absolument les « copies d'objectifs ».
D'autre part, il ne faudra pas toujours accepter, comme valeur de l'ouverture maxima des objectifs, la valeur donnée par les catalogues ou même celle que donnerait le calcul d'après le diamètre du plus grand diaphragme; car celui-ci n'est très souvent absolument pas utilisable. Nous avons été forcé ici, dans beaucoup de cas, de nous en rapporter aux indications des catalogues.
I06 PREMIKRK PAIITIi:.
On conçoit qu'il n'y ait pas de différence très tranchée entre cette série d'objectifs et la précédente. On peut, évidemment, j>asser de l'une à l'autre par une déformation progressive du type rapide, et nous trouvons d'abord, comme servant de transition, VAplanat pour paysages, du D*" Sleinheil (Jig» 43), dont nous donnons ici les dimensions pour une distance focale de 240"", c'est-à-dire égale à celle de VAplanat ordinaire, du même auteur, dont nous avons fait la description.
I R,r^-Re---- 45,730, \ Rj = — Rb = — 20, 100,
Hayons de courbure ,, --• --, ,
épaisseurs suivant 1 axe . • • j
Ecartement suivant Taxe. . e^ -z5,6i.
,,.,,.. ( n' —«'"'— 1,61 588 (flint lourd).
indices de réfraction , ,, ,- ^^ ;«• 1.
( n" —n'" =11,58027 (flintléger).
Rayon d'ouv*"* des lentilles. / =1 11, 5.
Distance focale |' = 240.
e « i diaphragme moyen. . . 176 x i38,
Surface couverte ^ . . i.
{ — minimum 280x200 (M.
Le champ de cet objectif, avec le diaphragme minimum, est donc de 61**.
Le rayon du plus grand diaphragme est -L environ.
La modification s'accentue dans VAplanat grand angulaire pour vues du D*" Steinheil {Jig> 44)? dont l'angle de champ atteint 80® et dont les dimensions, toujours pour une distance focale de 240™™, sont les suivantes :
mm
Rayons de courbure \ Rj — — Rj — — i5,64,
(') Fabrb, Traite encyclopédique de Photographie^ t. I, p. ii5.
CHAI». V. — DIVEnS TYPES D'oBJECTIFS.
Épaisseurs suivant l'axe. . . ] „ ,„ '^'
Écartement suivant Taxe. . . e^ ~z. 4.
, ,. , ,- . ) /i'"-/i''''~i,6i3i7 (flint lourd),
Indices de refraction \ „ ,„ \. J \^. ,
( n^zna'" = 1,57762 (flint léger).
Rayon d'ouv'^' des lentilles. y --. 6,75.
Distance focale (• nr 240 ( ' ).
Le rayon du plus grand diaphragme est JL, celui du plus petit,
Viennent ensuite, rangés dans un ordre tel que Tangle de champ aille en croissant :
Le Symétrique portatif à grand angle de Ross, dont le plus
Fig. 44.
grand et le plus petit diaphragme ont respectivement pour rayons ^et— ^, et dont Tangle de champ, pour une distance focale de 230"*", et avec le plus petit diaphragme, est de 65® environ.
( • ) Voir Fabrb, Traité encyclopédique de Photographie, t. I, p. 92.
(*) Les trois aplanats deSteinheil dont nous ayons donné les dimensions, ainsi que celui dont nous parlerons plus loin, ont la même distance focale; nous avons, pour rendre la comparaison plus facile, dessiné les quatre figures à la même échelle, soit aux \ de la vraie grandeur.
\^Euryscope de Voigtlander, construit avec les verres de Schott, très bien corrigé au point de vue des aberrations, et qui, avec le plus petit diagramme, pour une distance focale de 235"" possède un champ d'environ 68®.
Les Objectifs grands angulaires de M. A. Martin, qui donnent
à peu près le même champ, pour une distance focale de 200"",
f avec une ouverture de rayon ^; les corrections y sont très bien
faites et ils peuvent être utilisés avec une ouverture beaucoup plus grande (*).
Le Panoramique de Prazmowski, dont, pour une distance focale de 220"", l'angle de champ, avec le plus petit diaphragme, atteint plus de 70**; il est moins rapide que le précédent. Avec cet objectif, qui est d'ailleurs un excellent instrument, il est indispensable que la glace sensible soit placée dans une position rigoureusement verticale, sous peine de déformations très sensibles.
Puis, deux objectifs à très grand angle, le Pantoscope àe Busch,
dans lequel l'aberration sphérique, assez considérable, ne permet
f pas d'employer de diaphragmes ayant plus de —- > mais qui, avec un
diaphragme de — L-> donne des images de netteté très satisfaisante
dans un champ dont l'angle, pour une distance focale de 242™", dépasse 100**; et le Périgraphique de Berthiot, de construction récente, donnant à peu près le même champ, mais avec une intensité lumineuse très supérieure, car la correction beaucoup plus parfaite des aberrations permet l'emploi de diaphragmes environ deux fois plus grands de rayon (2).
Dans les objectifs à grand angle, il arrive souvent que l'éclairement de la surface focale diminue sur les bords, ce qui présente un inconvénient grave, au point de vue des reproductions par exemple. Pour obtenir l'uniformité d'éclairement, le D"" Steinheil
(•) Fabrr, Aide-Mémoire pour 1888, p. 98. In-i8 (Paris, Gauthier- Villars el fils). — Nous regrettons de n'avoir pu connaître assez tôt pour les indiquer ici les éléments de l'objectif, calculé par M. A. Martin, qui a obtenu tout récemment le prix du concours institué par la Société Française de Photographie.
(') Voir Fadre, Aide- Mémoire pour 1889, p. 88.
ClIAP. V. — DIVERS TYPES D OBJECTIFS.
a modifié son Aplanat pour vues et a construit VA planât grand angulaire pour reproductions {fig^ 45), dont le champ est
Fig. 45.
d'ailleurs très notablement moins grand. Nous donnons les dimensions d'un de ces objectifs pour une distance focale de 240'°"'.
Rayons de courbure | R, = — R5= — i4,934t
( Rj=i — R4=: — 39,001.
Epaisseurs suivant Taxe. ...» », « i/ ^ \ e" =e" =3,64.
Ëcartement suivant Taxe. . ej = i,73.
^ ,^ . l n' =71'''' =zi,6i588(flint lourd),
indices de rétraction \ - « -o /ir . i' \
( /i' =/i'^ = 1,58027 (ilint léger).
Rayon d'où v'® des lentilles. ^=6,5.
Distance focale f = 240 ( * ).
Le rayon d'ouverture du plus grand diaphragme est d'eii-
viron
Nous citerons encore, comme solution particulière, un objectif construit avec les verres de Schott, VAnastigmat de Hartnack, dans lequel les deux lentilles symétriques peuvent s'écarter ou se rapprocher, de manière à faire varier l'angle de champ de 65® à 90**.
Enfin nous parlerons de quelques formes abandonnées d'objec-
(') Fabrb, Traité encyclopédique de Photographie, i. I, p. 93.
PREIIIËRË PARTIE.
lifs symétriques à grand angle qui présentent des particularités intéressantes.
Dans le Globe-lens {Jig- 46) de Harrisson et Schnitzer, les deux lentilles symétriques, ayant leur crown à l'extérieur, sont
Fig. 46.
placées à une distance telle que les surfaces extrêmes fassent partie d'une même sphère. Cet objectif, mal corrigé de l'aberration sphérique, ne peut servir qu'avec de très petits diaphragmes. Il donne une tache centrale. Modifié et corrigé, il a formé un instrument très bon et très répandu, V Hémisphérique de Darlot.
Dans le Périscope de Steinheil {fig- 47)» les deux lentilles
Fig. 47-
symétriques sont des lentilles simples en crown. Il n'est donc pas du tout achromatique et il faut déplacer la glace après la mise au point.
Dans \q Panoramique de Sutton {fig,^i)^ deux masses de verre symétriques, à surfaces sphériques concentriques, sont séparées par une lame d'eau, et leur cavité est également pleine d'eau. L'image
doit être reçue sur une glace courbe; l'aberration de sphéricité est considérable et l'éclairement très |3eu uniforme. On employait deux
Fig. 48.
diaphragmes, symétriquement placés, et dont l'ouverture avait une forme elliptique, à grand axe horizontal.
61. Objectifs symétriques à portraits. — En rapprochant les lentilles de l'objectif symétrique, et en forçant les courbures, nous avons pu augmenter considérablement le champ, aux dépens de l'intensité lumineuse de l'image. En les écartant et en diminuant les courbures, nous pourrons obtenir TefTet inverse, ce qui sera précieux pour les portraits, où il n'est pas nécessaire d'avoir un champ bien grand, mais où il faut une grande ouverture, la rapidité étant indispensable et la profondeur de champ peu essentielle.
C'est ainsi que sont construits les jRecti linéaires rapides à portraits de Dallmeyer (yî^. 49), où le rayon du diaphragme maxi-
mum est-> et celui du diaphragme minimum -^> avec un champ de
So*^ environ ; il faut noter d'ailleurs que ces objectifs ne sont pas absolument symétriques : la courbure de la face de contact du flint et du crown, et surtout celle de la face libre du crown sont un peu plus accentuées dans la combinaison frontale que dans l'autre; la différence n'est cependant pas assez grande pour qu'on ne doive placer ces instruments dans la classe des objectifs symétriques, dont ils possèdent tous les autres caractères.
C'est encore ainsi que sont établis les Euryscopes à portraits
de Voigtlânder, qui comprennent deux types, PEuryscope à foyer normal, dont le rayon d'ouverture maximum est ^> et TEuryscope
f à long foyer, où il est -• Employés avec de plu s petits diaphragmes,
ces objectifs peuvent servir à des usages très variés, et leur champ de netteté peut alors atteindre, dans les premiers, avec une dis-
Fig. 49.
tance focale de 200™'°, un angle de 42**? et, dans les seconds, avec une distance focale de 216"", un angle de 43** environ.
Ces divers objectifs à portraits, ont, sur le type à trois lentilles que nous verrons plus loin, l'avantage de comporter moins de surfaces donnant lieu à des pertes de lumière par réflexion, et par suite de donner des images plus brillantes; ils ont aussi celui d'être complètement exempts de distorsion ; mais ils ne peuvent pas atteindre tout à fait la même rapidité.
