CHAPITRE III

ESSAI DES OBJEGTJFS PHOTOGUAPHIQUES.

§ 1. — Méthode de Kew.

1308. Utilité de l'essai des objectifs. — Le calcul ne fournissant que d'une manière approchée les renseignements nécessaires à la construction d'un objectif, il est indispensable, pour l'opticien, de connaître le sens des retouches qu'il doit faire subir aux lentilles qui constituent l'instrument. Pour l'amateur, pour le photographe de profession, il est intéressant de connaître les constantes de l'objectif qu'il emploie, en particulier si l'objectif convient ou non à la dimension des plaques dont il compte se servir; enûn, le fournisseur d'articles photographiques devrait connaître tout au moins le coefficient de cherté d'un objectif (c'est-à-dire le rapport du prix à la surface ronde nettement couverte par cet objectif), ou, en d'autres termes, le coût d'un centimètre carré de la surface ronde nettement couverte. Ces renseignements sont donnés soit par l'essai optique, soit par l'essai photographique de l'objectif.

1309. Essai optique. — L'essai optique peut être rapidement fait à l'aide de là méthode du commandant Moessard (t. I, p. 323). Quelques modifications ont été apportées à cette méthode ; les plus connues sont celles qui sont usitées pour l'examen des objectifs photographiques à l'Observatoire de Kew !.

Le certificat d'examen d'un objectif photographique comporte, à l'Observatoire de Kew. les réponses aux dix-sept questions suivantes : 1° Numéro de l'objectif; 2° catégorie (portraits, paysages, etc.); 3° nom

1. Les renseignements relatifs à cette méthode d'essai sont empruntés au Mémoire de M. le major L. Darwin, traduction de M. E. Cousin. Paris, Gauthier-Villars, éditeur.

ESSAI DES OBJECTIFS

«lu fabricant; V» dimension de la plaque pour laquelle l'objectif doit être examiné; 5° nombre de surfaces réfléchissantes; 6° centrage dans la monture; 7° défauts apparents (slries, veines, fusées, etc.); 8° tache centrale: 9° ouvertures utiles correspondant aux différents diaphragmes; 10° cîliamp de visibilité avec le plus grand diaphragme; 11» longueur focale principale; 12° courbure du champ ou forme de la surface focale principale; 13° pouvoir définissant au centre avec le plus grand diaphragme : H° distorsion; 15° achromatisme; 16° astigmatisme; 17° illumination du champ.

On a adopté les définitions suivantes à l'Observatoire de Kew : un objectif est dit petit angle s'il n'embrasse pas plus de 35°; si l'angle est compris entre 35 et 55°, l'objectif est dit d'angle moyen ; un grand angle comprend de 55 à 7.>; l'instrument est dit èœtra grand angle quand il embrasse plus de 75°.

Le système de numération des diaphragmes est le système proposé par le Congrès international de 1889. Le plus grand diaphragme normal est le plus grand diaphragme permettant d'obtenir avec l'objectif une netteté d'un dejgré déterminé sur tous les points d'une plaque de la dimension fixée pour l'examen.

Un objectif lent est celui dont le plus grand diaphragme normal a un diamètre moindre que le n° 0 0. I. (Congrès International): un objectif semi-rapide est celui dont le plus grand diaphragme est compris entrf celui du n« 0 0. I. et celui du u" 2 O. I.; si le diamètre du plus grand diaphragme normal est compris entre celui n" 0 et n« L'objectif est dit rapide; il est dit extra-rapide si le diamètre du plus grand diaphragme normal est égal ou supérieur au n* 2/8.

Le nombre des surfaces r<:/lccftiss<tntcs d'un objectif peut être déterminé en passant dans une chambre obscure et observant la réflexion de la flamme d'une bougie sur les lentilles : chaque surface de lentille donne une image directement rétléchie et on peut en compter le nombre.

Les défauts de centrage peuvent provenir : 1° «le ce que Taxe optique d'un système de lentille ne coïncide pas avec l'axe «le la monture; ce défaut est presque toujours négligeable; \»«» les axes optiques des différentes lentilles d'un objectif peuvent ne pas être dans le prolongement les uns des autres sur une même ligne droite. On le vérifie en employant la méthode de Wollaston (I, 166): on regarde la flamme d'une bougie à travers l'objectif, placé assez loin de la bougie; pour que l'objectif soit bien centré il faut que par un mouvement convenable de tout l'objectif on puisse amener sur une même ligne droite les différentes images de la flamme réfléchies snccessiu>ment par les surfaces de verre; ce phénomène ne se produira que si toutes les lentilles sont montées sur un même axe.

Les défauts apparents se reconnaissent en plaçant l\eil au foyer principal de l'objectif, celui-ci étant dirigé vers le ciel.

L'existence de la tache centrale se démontre en mettant au point l'objectif placé sur une chambre noire munie de son verre dépoli : en dirigeant l'objectif vers le ciel, la tache centrale apparaît immédiatement.

Ces essais peuvent être exécutés sans appareils spéciaux ; 'mais pour reconnaître si les corrections de l'objectif ont été bien faites, il faut employer un appareil spécial que M. Darwin appelle tesling caméra (chambre à essais). Cet appareil {fig, .?) consiste essentiellement en une chambre

noire VH. susceptible de se mouvoir autour d'un axe vertical A, qui ren-

Fig. 3.

contrerait Taxe de l'objectif. Le porte-objectif G et le verre dépoli LM de

ESSAI Ui:s OBJECTIFS.

grandes dimensions) peuvent se mouvoir en avant et en arrière sur une hase DE appelée platine oscillante, [/ensemble de l'appareil est placé sur un trépied ABC. La platine oscillante est soutenue par le pivot A autour duquel elle peut tourner et par la traverse BC. Le verre dépoli LM porte une graduation en demi-millimètres, graduation tracée sur une ligne horizontale passant par le centre du verre dépoli : cette droite est parallèle à BC et perpendiculaire à la droite qui joint le centre du porte-objectif au centre du verre dépoli.

Si l'on fait mouvoir la platine oscillante autour du pivot A, l'image d'un objet venant se peindre en F se déplacera le long de la graduation. La mise au point approchée s'effectue en faisant avancer ou reculer le chariot à verre dépoli; on termine cette mis»- au point à l'aide d'une vis à mouvement lent H; les petits déplacements ainsi produits peuvent être mesurés m l'aide d'une échelle graduée appelée échelle des foyers. Le porte-objectif est muni d'un mouvement analogue à celui des bascules d'arrière des chambres noires : l'objectif peut tourner autour d'un axe horizontal OY. parallèle ;\ LM. l'n arc vertical Y donne la valeur angulaire de la rotation de l'objectif. Un dispositif permet de faire avancer l'objectif en avant el en arrière sur le porte-objectif Oscillant, de telle sorte que l'on peut faire passer l'axe hor zontal par tous les points de l'axe de l'objectif.

Le diamètre de l'ouverture utile correspondant à un diaphragme se mesure de la manière suivante : on met au point un objet très éloigné, et pour cette mesure l'emploi d'une mire et d'un collimateur sont très utiles. On enlève le verre dépoli et on le remplace par une feuille d<* métal mince percée en son centre d'un trou, très petit, <|iii s.- trouve ainsi au foyer principal de l'objectif. On place une source de lumière ;nissi près que possible de ce trou, de sorte que des rayons parallèles sortent de l'autre côté de l'objectif, en avant, et viennent dessiner un cercle sur un verre dépoli gradué, placé en avant de l'objectif. On peut ainsi mesurer le diamètre du cercle lumineux. Le rapport entre le diamètre du cercle mesuré et l«- diamètre du diaphragme placé dans l'objectif donne l'ouverture utile.

La détermination du champ de visibilité ou cône d'illumina ion s'effectue en plaçant d'abord le point nodal d'émergence X, sur, l'axe de rotation <1V; pour cela on met au point un objet éloigné, on fait tourner l'objectif d'un petit angle autour de son axe horizontal : si l'image se déplace sur le verre dépoli, c'est que l'axe de rotation ne pastC p:<s par le point nodal d'émergence. On fait avancer ou reculer le porte-objectif , ''t on rectifie (a mise au point jusqu'à ce qu'il n'y ait pins de déplacement de l'image. On remplace le verre dépoli par une feuille de métal mine.' percée d'un trou, on regarde au travers de ce trou, tout en faisant tourner le porieobjectif autour de son axe horizontal, l'axe de l'objectif B'écartanl du 0 dans les deux sens; on lit sur l'arc vertical V, l'arc compris entre ces deux positions : il mesure l'angle />X,<7 </<V/. /» qui est celui du champ de visibilité. Pour réduire au minimum les causes d'erreur, la feuille de métal percée du petit trou doit être aussi éloignée que possible de l'objectif. L'arc vertical est disposé de façon à marquer 0U quand l'axe de l'objectif est horizontal ; on obtient ce résultat par tâtonnements.

La mesure de la distance focale principale s'obtient en utilisant les deux arrêts (ftf/. 3) T et T', mobiles, et que l'on peut facilement régler. < >n amène

la platine oscillante dans une position telle que le centre du chariot soit au 0 de la graduation BG. On met au point un objet situé à l'infini, ou bien la mire vue dans le collimateur. Dans ces conditions, la ligne qui joint le centre de la glace dépolie au centre de l'objectif a sur son prolongement la mire éloignée. Si on déplace dans un sens ou dans l'autre la platine oscil-

lante, l'image semble courir le long de la ligne graduée tracée sur le verre dépoli ; on note sur cette graduation les positions occupées par l'image lorsque la platine oscillante est en contact d'abord avec l'arrêt T et ensuite avec l'arrêt T'. La distance qui sur la graduation sépare ces deux positions extrêmes, multipliée par 2, donne la longueur focale principale NjF {fig. 5) de l'objectif examiné. En effet, l'angle C'N,B' représente le déplacement angulaire de la platine oscillante autour du pivot vertical, et les arrêts T et T' sont réglés de telle sorte que

tan g C'N,F == | et 2C'B' = FN, ;

par suite, le double de la distance C'B', mesurée sur le verre dépoli, donne FN, , qui est la longueur focale principale de l'objectif.

Ce procédé de mesure suppose que la surface focale principale correspondant à des points éloignés est plane, que l'objectif est bien corrigé de la distorsion et enfin qu'il n'y a point de foyer chimique. On peut déterminer l'erreur provenant de la courbure du champ en faisant la mise au point sur B' ou G' et sur F.

Si l'objectif n'est pas bien corrigé de la distorsion, N, et N2 (fig. 6) étant les points nodaux, F le foyer principal, B"C" les images des points B et G situés à l'infini, les lignes SB" et SC" se couperont en S; la détermination entraînera une erreur égale à SN, , erreur qui est généralement négligeable. Celle provenant de l'existence du foyer chimique est de même ordre. Ces erreurs peuvent être diminuées en faisant l'angle B'N,C' plus petit; mais alors la précision de la méthode est moins grande parce que les longueurs que l'on mesure sur le verre dépoli sont plus petites.

ES8AI 1>ES OBJECTIFS

'il

Pourdéterminer ln courbure dp la surface focale principale, on vise un obj^t éloigné »4t on met ru point an centre du verre dépoli : <>n lit sur L'échelle

Fig. 6.

des foyers la longueur correspondante. On fait t<uirner la platine de façon que l'image vienne Occnper différentes positions à «les distances convenables du rentre. Chaque fois la miee bu point est refaite nouveau, et on relève

sur l'échelle des foyers les longueurs correspondantes. On peut alors construire la courbe AF 7) représentant une section de la surface focale prin

cipale, soit cd = ;jl le déplacement nécessaire pour faire la mise au point sur les bords de la plaque, soit EG = s l'ouverture utile de l'objectif. Dans la pratique, la mise au point est faite de manière à obtenir la meilleure netteté générale : le diamètre du plus grand disque de diffusion (I, 153) sur la plaque sera eg — o. Si l'objectif ne présente pas de distorsion

ou très sensiblement

On sait que le numéro C. I. du diaphagme est égal à ; donc,

ta = 20o \/~ ,

v étant le numéro du diaphragme (Congrès international).

Le pouvoir définissant au centre avec le plus grand diaphragme est mesuré à l'observatoire de Kew en déterminant quelle est la ligne la plus fine dont l'image commence à être visible. On utilise comme test-objet une lame mince, bien plane, en acier. Cette lame a environ 0'»0025 de large et 0m025 de long; elle est montée dans sa longueur sur un axe autour duquel elle peut tourner, de sorte que si on la regarde devant un fond blanc elle représente une ligne noire d'épaisseur variable; elle est si mince que lorsqu'elle se présente de champ devant l'objectif son imnge est invisible. Un arc gradué permet de lire immédiatement l'angle sous lequel on verrait la lame en se mettant à la place de l'objectif, ce qui donne un moyen d'apprécier la finesse apparente de la ligne. Le test-objet est placé aussi loin que possible de l'objectif, dans une pièce obscure, et derrière lui se trouve un écran en verre dépoli éclairé par une lampe. On met au point, puis on présente le test-objet de champ : son image est invisible. On le fait tourner jusqu'à ce que l'on constate l'apparence d'une ligne noire sur un fond blanc ; on lit alors le diamètre apparent de la ligne qui est pris comme mesure du pouvoir définissant de l'objectif au centre du champ. La lumière de la lampe doit être réglée de façon que la ligne apparaisse le plus tôt possible. On recommence l'observation pour les différents points du verre dépoli ; mais le test-objet doit être disposé de façon que la lame d'acier fasse un angle de 45° avec l'horizon pour éviter l'influence de l'astigmatisme. On place successivement les diaphragmes dans l'objectif jusqu'à ce que l'image de la ligne noire dans l'objectif commence à être visible.

Pour déterminer la distorsion, on opère de la manière suivante : soit GG (ftg. 8) le verre dépoli, N^F l'axe horizontal qui passe par le point nodal d'émergence; on tourne le porte-objectif muni de l'objectif d'un angle p. tel que /"tg (î soit égal à la moitié du plus petit côté de la plaque pour laquelle l'objectif est construit. Cet angle (3 peut être déterminé facilement à l'aide du mouvement horizontal de la platine oscillante. On met d'abord au point sur un objet éloigné au centre de la glace dépolie, puis on fait tourner la platine oscillante autour de l'axe A jusqu'à ce que l'image se soit, déplacée sur la graduation du verre dépoli d'une longueur égale à la moitié du plus petit côté de la plaque : on peut lire assez exactement la mesure sur la règle

Kssai DES 0BJECTJF8. 4:j

dii support à trois pieds qui porte une graduation & cet effet. Gela fait, on met au point sur l'image d'un objet éloigné se présentant en P, au-dessous du point G, c'est-à-dire de la ligne graduée du verre dépoli; on mesure la longueur PC, on multiplie PC par sec?:

PC sec g= C'P =z a.

On fait alors tourner la platine oscillante de façon que l image se déplace

Kig. x.

sur la graduation du verre dépoli d'une distance égale à la longueur du plus grand côté de la pla.pi,> pour laquelle on examine l'objectif "après ce déplacement, on met au point sur le même objet p, v\ j;, l,,iigueur C/P est obtenue à nouveau par une mesure et un calcul. Boil h le résultat obtenu, on recommence l'opération après avoir fait tourner la platine oscillante d un angle compté à partir de () dans l'autre sens, ce qui donne un troisième résultat c. La ûôche de la courbe de distorsion sera sensiblement

On considérera le nombre qui mesure la distorsion comme positif si la Bêche est en dedans du rectangle tonné par la plaque à couvrir (distorsion en croissant); elle est négative si elle est en dehors (distorsion en barillet) Pour un objectif à portraits, le point P doit être à une distance de 5 métrés au plus.

La recherche de l'achromatisme s'effectue en faisant li dans la lumière blanche, puis dans la lumié

mise au point bleue et la lumière rouge. On

met an point un objet placé dans le laboratoire, aussi loin que possible de l'objectif, éclairé par la lumière blanche venant d'une seule fenêtre. Dans cette fenêtre, on place une feuille de verre bleu dont la couleur correspond sensiblement à la longueur d'onde 4i?0, on élimine toute autre source de lumière arrivant sur l'objet et on refait la mise an point. Soit btv {fig. 9) la différence entre les deux observations, différence mesurée sur l'échelle des foyers; soit f la longueur focale principale, soit f la longueur focale au moment de l'observation, on obtient cette longueur en mesurant la distance qui sépare le verre dépoli du point nodal, on multiplie la différence bw par

le rapport jj . On répète la même observation avec les rayons rouges où

domine la longueur d'onde 6250. Cette détermination suppose que la différence de longueur focale pour les différents rayons colorés dans le même

Fig. 9.

objectif est proportionnelle à la distance focale. Le défaut d'achromatisme entraîne la diffusion de l'image; le rayon du cercle de diffusion est représenté par u'io.

On suppose que uiv =. ^ bw. Soit a = bw, soit o' le diamètre du disque

de diffusion, c'est-à-dire 8'= 2u'w; soit /"la longueur focale principale, et soit e l'ouverture utile, on a (fig. 7) :

F'F eg N, F ~ EG :

d'où

a = ^ ~ — 88 V/n° G. T. du diaphragme. D'autre part, on a

ix — 208 1/n° G. I. du diaphragme.

Par suite, connaissant le n° G. I., on fixe 8r, diamètre du disque de diffu-

sion maximum qui sera toléré, on multiplie par = la valeur de ainsi trou-

vée, et l'on a la différence de longueurs focales a que l'on peut tolérer en passant des rayons blancs aux rayons bleus. En effet, si o'= 8, comme

E88A1 DE9 OCJte:ilFS.

a = 80' \/ X« C. \. du diaphragme

et = 2C5 \/ X° (i. î. du diaphragme,

On examine l'objectif sous le rapport de V astigmatisme à l'aide du procédé suivant : on place devant L'objectif le réservoir sphérique d'un thermomètre à mercure pour obtenir par la réflexion de la lumière d'une lampe un très petit point lumineux, on fait tourner L'objectif autour de Taxe horizontal du porte-objectif de telle sorte que L'axe de L'objectif fusse un angle <i avac la direction des rayons venant de la boule du thermomètre, l'angle «l» est tel

Fig. 10.

que le point lumineux coïncide avec l'un»' des extrémités de la diagonale de la plaque que l'objectif doit couvrir : ci' [fig, iO) est la moitié de la diagonale de la plaque.

Un objectif entaché d'astigmatisme fournil un»' image visible d'abord sous la forme d'une petite lieue vertical.-, puis, en éloignant le verre dépoli, l'image se présente sous la forme d'une ligne horizontale. On note l'indication de l'échelle des foyers dans chacune de ces deux positions du verre dépoli : la différence y entre ces deux indications donne la mesure de l'astigmatisme. De cette expérience, On pcul déduire le diamètre 7 du cercle de diffusion : soit ; l'ouverture. /' la distance focal.- principale, / ' la distance

focale à laquelle l'observation a été faite. Il est bon. pour simplifier, que cette distance soit la même «pie dans le cas de la mesure de l'achromatisme. On aura :

F* * ' V' X) l/x» (I. I. du diaphragme '

En effet, soit AH l'ouverture utile {fig, 1 h. F4, V, les positions des lignes focales, Pli la position que la plaque photographique doit occuper. En F%% l'image se présente sous la tonne d'une petite Ligne perpendiculaire au plan de la figure, et en F, elle est représentée par ab\ à égale distance entre ces

deux points, le diamètre du cercle de diffusion est a'b' . Quand on met au point en utilisant l'objectif pour photographier un sujet quelconque, suppo-

Wg. 11.

sons que le verre dépoli soit placé en PGH, G étant à égale distance de F4 et de F2 :

a'b' F2G FgG F^H AU ~~ F2N, J GN, ~~~ N, P '

et, comme CNt diffère très peu de FoN^ ,

a'b' — AB ~ F, Fo ^ cos <l> .

Pour obtenir la valeur de FjF2 dans le cas d'un objet éloigné, on multiplie f

par jr . On a donc

f Z cos *• __/ /' \2 cos <I> ^

5 ~~ ^ r v / 20 l/N" G. I. du diaphragme

Mais, en réalité, le verre dépoli n'est point placé en PH. car on s'attache à faire la mise au point d'un objet qui vient faire son image à égale distance de P et de G. Soit KL {ftg. 12) la position de la plaque ainsi mise au point, la distance qui sépare KL de PH est due à la courbure du champ; soit a'b' le diamètre du cercle de diffusion, le verre dépoli étant en PH. Par b' , menons b'g, parallèle à Y2a' : le diamètre du cercle de diffusion dû à la courbure du champ est eg ; le plus grand diamètre de l'ellipse de diffusion due à l'effet combiné de la courbure du champ et de l'astigmatisme est

fe — a'b' -f eg.

ESSAI bliS OBJECTIFS.

L'effet Je l'astigmatisme vient s'ajouter à reflet de La courbure du champ.

Cette détermination suppose l'existence de lignes focales très nettes. L'image du point lumineux doit apparaître sous la forme de deux lignes

très lines, d'abord dans Une direction, puis dans une autre. Dans ce cas

seulement, la distance <|ui sépare les lignes focales indique le degré de diffusion.

L'intensité d'illumination du champ diminue plus <>n iii«>in«> rapidement en allant du centre vers les bords de la plaque; on l'observe à L'aide d'un

Fig. 18,

procédé indiqué par Le capitaine Abney. L {fig. 13) est une lampe fixe pendant les observations, F es! un écran en papier destiné à fournir ans source de lumière aussi uniforme que possible, 0 esl l'objectif fixé dans nu cadre pouvant tourner autour d'un axe N passant par le point nodal d'émergence, S est un écran percé d'un trou en son centre II. Toute la surface de l'écran, y compris L'ouverture II. est recouverte d'un papier pelure

TRAITÉ ENCYCLOPÉDIQUE DE PHOÏOG lî APHJE.

du côté opposé à celui de l'objectif. La distance entre H et N doit être égale à la distance focale principale de l'objectif. Au delà de l'écran S se trouve une lampe mobile M pouvant éclairer l'écran S sur la face recouverte de papier, sauf sur la portion qui correspond au petit trou de l'écran. A cet endroit, grâce à l'ombre portée par un disque D, le papier n'est éclairé que parla lumière transmise à travers l'objectif.

Pour étudier l'illumination du champ, on commence par placer l'objectif dans une position telle que son axe passe par le centre de l'ouverture H. On fait avancer ou reculer la lampe M jusqu'à ce que l'éclairement transmis en H à travers le papier soit autant que possible d'une intensité égale à celui produit par la lumière réfléchie sur le papier autour du point H ; on mesure SM. On fait alors tourner l'objectif autour de N, d'un angle <I>, cet angle étant la moitié de l'angle du champ à examiner. L'égalité de l'éclairement est rétablie par un déplacement de la lampe, et la distance SM est mesurée de nouveau. En admettant que l'écran F était également éclairé dans les deux cas, et prenant le rapport inverse des carrés des deux distancts SM mesurées, on a le rapport de l'illumination en P et en H. Pour avoir le rapport de l'illumination en P et en A, on multiplie le rapport de l'illumination en P et en H, déterminé précédemment, par cos3 <1>. On trouvera de la même façon le rapport de l'illumination du centre à celle d'un point quelconque du champ.

Cet essai doit être fait avec le plus grand diaphragme et avec celui qu'il est nécessaire d'employer pour obtenir une bonne netteté sur la plaque. L'écran doit être placé aussi prés que possible de l'objectif et la lampe L placée aussi loin que possible de l'écran.

Plus l'angle du champ de l'objectif est grand, plus se fera sentir l'inconvénient qui résulte de la diminution d'intensité sur les bords. Si le diaphragme est placé à l'avant ou à l'arrière des lentilles, l'intensité d'illumination sur chacun des points de la plaque varie sensiblement comme cos4<I>. Quand le diaphragme est placé entre les lentilles, les limites de variation sont comprises entre cos2 <1> et cos4 *I\ Les valeurs de cos4 <1> ont été données (p. 21) ; celles de cos3 41 sont en fonction de <1> :

•I» cos3 <1>

où 0,65

| 2. — Autre procédé optique.

1310. Appareil de M. Krauss. — Cet appareil permet de vérifier en cours de travail les lentilles destinées aux objectifs et à essayer ceux-ci lorsqu'ils sont terminés.

Supposons qu'il s'agisse de vérifier un objectif : on l'adapte à un chariot (fig. 14) glissant sur deux rails de 2 mètres de long; en face de l'objectif se trouve un oculaire D supporté par un équipage dont on voit les détails de

ESSAI DES OBJECTIFS

construction sur la ûgurc 15. Les objectifs à essayer viennent se visser sur des bagues rigoureusement centrées sur le support K. Le réglage est fait de telle sorte que lorsqu'on fait tourner l'objectif autour de la bague qui le supporte, l'objectif tourne autour de son axe géométrique et par conséquent (s'il est bien centré) autour de son axe optique.

L'objectif et l'oculaire constituent une lunette destinée à viser une mire placée à 10 métrés de distance d'un fi 1 à plomb.

La détermination de la distance focale s'effectue de la manière suivant.- : on a gravé sur une lame de verre deux traits lins, parallèles, et coupé ensuite cette lame perpendiculairement aux traits en deux morceaux, dont l'un est substitué au réticule de l'oculaire et L'autre monté sur un support spécial que l'on place sur les rails AA en avant de l'objectif ; on fait glisser ce support et la voie CC, portant l'oculaire, jusqu'à ce que l'image des traits

formant objet se fasse nettement et exactement sur les traits qui forment réticule; puis on remplace le support spécial par un collimateur (fi<j. M) permettant de faire la mise au point sur l'infini. Le déplacement de l'oculaire entre les deux mises au point est égal ;i la distance focale

L'essai du centrage s'effectue en faisant la mise SU point sur la mire par déplacement de l'oculaire. On fait tourner sur elle-même la bagne «lu support H : si l'image reste à peu près immobile, l'objectif est bien Centré. Dans un objectif théorique, l'axe optique de l'objectif resterait Immobile pendant cette opération, car il coïnciderait avec Taxe géométrique autour duquel tourne l'objectif. Ce sont là des conditions très difficiles à réaliser dans la pratique; grâce au grossissement de l'oculaire on perçoit les moindres défauts de centrage; au point de vue pratique, il suffit que ces défauts soient très faibles. L'objectif rigoureusement centré n'existe pas dans la pratique, ou du moins n'existe qu'à L'état d'exception tré* instable, si l'on peut s'exprimer ainsi, le centrage se modifiant par l'usage que l'on fait de .l'objectif. Hâtons-nous d'ajouter que ces modifications n'ont pas une grande importance si la monture de l'objectif est suffisamment robuste.

Hlftl i n mtm

L'essai de l'achromatisme se fait par l'examen de la mire. L'aberration chromatique s'aperçoit en observant les bords des parallélogrammes tracés sur cette mire: ceux-ci présentent des colorations qui varient avec la position de l'oculaire.

Fig. lô.

La détermination des points nodaux s'obtient par l'emploi d'un objectif de microscopie S. On met alors au point, d'abord sur la mire, le plan focal antérieur du microscope formé par S et l'oculaire O se trouve ainsi coïn-

cider avec le plan conjugué de la mire par rapport à l'objectif; la distance p' de ce plan au point nodal d'émergence est donnée en fonction du grossissement par

e étant l'écartement des deux fils du réticule et h la longueur interceptée par eux sur la mire. On met ensuite le microscope au point sur la surface

ESSAI DES OBJECTIFS

postérieure de l'objectif, au sommet de laquelle on a disposé un peu d'encre ou de vernis; le plan focal du microscope est alors au contact de cette face, et le déplacement de l'oculaire entre ces deux mises au point (déplacement produit au moyen de la vis V et lu sur la division que porte le chariot P) mesure la distance q du plan où se forme l'image de la mire à la face de sortie de l'objectif. La différence p' — q est la distance du point nodul d'émergence à cette face de sortie. La même opération répétée après retournement de l'objectif donnera la même distante du point nodal d'incidence à la face d'entrée.

Les déterminations du volume focal, des volumes d'astigmatisme s'effectuent aisément à l'aide de cet appareil. On peut aussi étudier la trempe des verres. Il suffit d'adapter à L'appareil, de part et d'autre de L'objectif et à des distances égales au double de la distance focale, deux prismes deNicol servant l'un de polariseur, l'autre d'analyseur.

Enfin, si l'appareil est employé pour étudier les lentilles simples qui entrent dans la constitution d'un objectif, on opère comme ^*il ^'agissait d'un objectif complet Si elles sont divergentes et par conséquent ne peuvent donner d'images réelles, on les adapte dans un support Bpécial \fig. i7) où elles sont appliquées contre la face plane d'un système plan convexe, de foyer connu et assez court pour que l'ensemble «le ce système et de la lentille soit convergent.

§ 3. — Essai photographique d'un objectif.

1311. Procédé de la mire oblique. — Parmi les procédés qui utilisent l'emploi des glaces photographiques pour l'essai des

Kig. 18.

objectifs, l'un des plus simples est celui de la mire oblique', de MM. Baille et Ch. Fery (A, 1106 . Il consiste à photographier une mire inclinée de 45° sur l'axe de l'objectif. Cette mire (fig» i&) porte une série de quadrillages rectangulaires dont le grand côté mesure

1. Bulletin de la Société française de photographie, 1895, 8 novembre 1896, annexes,

lcm41 et le côté vertical 1 centimètre; chaque rectangle est divisé en 10 parties égales, par des lignes plus fines, dans sa plus grande longueur. Toutes les lignes de mire sont formées de deux traits fins et parallèles, dont l'épaisseur est environ de 1/10 millimètre, et distants l'un de l'autre de la même quantité, ce qui permet d'apprécier la finesse : on peut d'ailleurs apprécier cette finesse à l'aide de voyants de netteté que l'on place sur la mire.

Pour faire un essai d'objectif, on reproduit grandeur naturelle les dimensions de la ligne verticale au centre du verre dépoli : la chambre noire se met sur un banc divisé, dont le 0 part du centre de la mire. Le négatif obtenu permet de juger de la valeur de l'objectif et de déterminer ses principales constantes.

La distance focale principale s'obtient en divisant par 4 le nombre de millimètres qui mesure la distance de la mire à la plaque sensible. On commet une erreur égale au quart de la distance des points nodaux, quantité le plus souvent négligeable; en désignant par 8 la distance du centre de la mire au verre dépoli, f la distance focale

principale f — - .

L'existence du foyer chimique est immédiatement indiquée par le manque de netteté de la ligne verticale, cette ligne s'étant reportée en

Fig. 10. Fig. 20.

avant ou en arrière. En désignant par cl la distance de la ligne centrale au point de maximum de netteté de la ligne horizontale, le

foyer chimique o sera, pour les rayons parallèles, ^.

En réunissant par un trait continu les points du négatif qui présen-

ESSAI DES OBJECTIFS

teut le maximum de netteté, on aura une section de la surface focale par un plan incliné à 'iô0. Menons la droite V,V, parallèle à la ligne centrale VV {flg, fP), soit c la distance de cette ligne à la ligne centrale : on peut assimiler la courbe VtcV'i à un cercle de demi-corde AD = h {flg. 20) et de tlèche BD == r : on a sensiblement pour le rayon de ce cercle

Si nous admettons que la surface focale est sphérique, nous pouvons déterminer le rayon x de cette sphère; coupons le plan de la mire

par un plan horizontal passant par l'axe de l'objectif, ce rayon X sera {flg. 2i) :

ou bien

îie ' c

On peut de cette valeur passer au rayon de courbure pour des rayons parallèles. Soit f0 = tîF# (////. et /', zz CF, les foyers centraux et marginaux de l'objectif pour les rayons parallèles, la distance AA' £st très sensiblement égale à kf\ on aura :

H /'„ — 2e Ty~ " fo — ïe '

Ce rapport est donc sensiblement égal à l'unité, car c est très petit par rapport à f„ : la mire donne donc immédiatement le rayon de courbure de la surface focale. Si l'on considère l'inverse du rayon de courbure on aura la courbure C,

En désignant par et h les flèches relatives aux cercles de netteté

Fis. 22.

des lignes radiales (ou verticales) et équifocales (ou horizontales) de la mire, on aura pour la courbure des lignes radiales

lr Y 2

et pour la courbure des lignes équifocales :

\-*e — — TT~ •

Soit D le diamètre du diaphragme employé, p le tirage de la chambre noire pour des distances quelconques de l'image et de l'objet, la profondeur de foyer est :

0mm4 X p

Sur le négatif obtenu, p zz 2/*,

Qmm4 X 2f

Pour un point à l'infini p devient égal au foyer principal

0mm4 X f

d'où

ESSAI DES OBJECTIFS

Lu divisant par 2 la profondeur lue sur le négatif, on obtiendra celle qui correspond aux rayons parallèles. La profondeur de foyer mesurée sur quelques-unes des lignes horizontales du négatif permet de construire le volume focal de l'objectif.

L'astigmatisme d'un objectif peut être mesuré par la différence des courbures focales des lignes verticales et horizontales; on aura donc :

ou bien

hs hl \/'/~ hl /

er et Ca doivent être affectés de leurs signes : la flèche c est positive quand elle appartient à la sphère dont le centre est situé entre la mire et l'objectif; on a donc :

La distorsion est positive si les divisions marginales du négatif sont plus petites que celles du centre; elle est positive dans le cas contraire. Sa valeur A sera, en désignant par L la dislance de deux points de la ligne verticale. L,/ celle distance déformée sur le négatif :

L'examen du négatif permet de constater si la netteté de 1 10 de millimètre est obtenue et de déterminer la profondeur du foyer pour cette dimension de traits. Kn réduisant la dimension des carrés à la moitié, au quart, on constatera la limite de netteté.

Le défaut de centrage des verres se reconnaît à l'examen de la ligne verticale du centre de la mire : elle ne présente pas, au-dessus et au-dessous du centre, la même netteté à la même distance du centre. Si ce défaut n'est pas apparent, on s'assurera que cette symétrie subsiste en dévissant l'objectif d'un quart de tour.

Va Surface nettement couverte est la plus grande surface plane inscriptible dans le volume focal. Quand les centres des surfaces focales sont du même côté, il n'y a à tenir compte que du plus petit rayon de courbure des deux sortes de lignes, radiales et équifocales (flg. 23 et 24), On peut admettre que la profondeur de foyer est constante pour les diverses incidences; dans ce cas, la surface nettement

couverte est inscrite entre deux sphères de rayon R -|- ^ et R — ^ . Le rayon de cette surface a pour valeur, £ étant l'épaisseur au centre,

P2 = 2eR,

et en désignant par C la plus grande des deux courbures,

Si l'un des rayons de courbure est négatif, la surface couverte sera

moins grande. Soient R et R' les rayons de courbure des champs de netteté maximum, zt et s2 les flèches relatives aux deux sphères R et R' :

On aura, en négligeant ^, très petit par rapport à R et R'., ou bien

pour G' zz 0,

Dans le cas du diaphragme normal,

ESSAI DES OBJECTIFS

Si l'on fait C z=

La surface est la même que celle couverte par un objectif sans astigmatisme de courbure C.

La surface du champ rond nettement couvert s'obtiendra en multipliant ic zz 3,1416 par p2 1 [, 185). En désignant par S cette surface,

L'angle % embrassé par l'objectif pour an diaphragme donné sera :

Les études de la courbure du champ, celle de la surface des lignes équifocalea ECE* {fig. 25) et celle de la surface nettement couverte permettent, dans certains cas, de déterminer le coefficient dé Cherté

d'un objectif. On obtient ce coefficient p en cherchant le coût d'un centimètre carré de la surface ronde S nettement couverte, surface exprimée en centimètres, pour un objectif de prix 1». L'unité employée dans les mesures précédentes étant le millimètre, ce coefficient de cherté sera :

Dans la comparaison des objectifs, sous le rapport de la cherté, il y a lieu de munir les objectifs des mêmes ouvertures, d'examiner s'ils donnent la même netteté, s'ils sont exempts de distorsion, etc. En général, on prendra le diaphragme /VIO pour les objectifs à étu-

(lier. Si cela n'est pas possible (objectifs simples grands angulaires), on ramène par le calcul les résultats à ce qu'ils seraient pour f/\0. Avec les objectifs fortement diaphragmes, les mesures sont plus délicates par suite de la difficulté de mise au point.

Il est bon de ramener tous les résultats à ce qu'ils seraient pour un foyer égal à l'unité : dans ce but, on divise le nombre qui exprime le foyer chimique par celui qui exprime le foyer principal; la courbure du champ et l'astigmatisme seront multipliés par ce même foyer.

1312. Emploi de la mire simple. — L'installation de la mire oblique ne nécessite pas un outillage très compliqué. On peut avoir plus simplement encore des données assez précises sur la valeur comparative de divers objectifs en employant, comme le fait M. Noaillon1, une mire constituée par un grand tableau quadrillé sur lequel sont disséminés de petits damiers qui, sur le négatif, donnent des points microscopiques. L'examen de ces points et du grand quadrillé fournit des notions suffisantes pour comparer l'aplanétisme, l'astigmatisme, la distorsion, la courbure du champ, etc.

1313. Méthode de M. W. Zschokke. — Pour étudier un objectif, M. Zschokke recherche l'intersection des surfaces focales avec le plan vertical qui passe par l'axe optique, et pour le cas où l'objet est situé à l'infini. Ces courbes ne peuvent être trouvées directement, car si l'on place la surface photographique dans la direction de l'axe optique on n'obtient pas d'image; mais en donnant à la plaque sensible une position oblique par rapport à l'axe optique, on peut, par calcul ou par construction, déduire des courbes de l'intersection oblique, celles que donnerait le plan de l'axe, ou en d'autres termes les projeter sur le plan de l'axe. On obtient assez rapidement ces résultats lorsque la plaque tournant sur son axe vertical s'éloigne de 15° de sa position normale, faisant ainsi un angle de 75° avec l'axe optique. Un tel dispositif (fig. 26) peut-être réalisé avec une chambre noire dite à bascule autour d'un axe vertical ; on mesure très exactement l'angle de 15°, dont doit tourner le verre dépoli.

La mire est constituée par un plan vertical de papier blanc de lm40 sur 0m60, uniformément éclairé, portant un système de lignes numérotées horizontales et verticales, dessiné sur du papier millimètre que Ton trouve dans le commerce : on reproduit ce système de lignes sur la plaque en le réduisant au dixième. La forme des courbes étant trouvée pour une certaine distance de l'objet à l'appareil, on détermine par le calcul quelle valeur elles prendront dans le cas où l'image sera située au foyer principal.

1. Bulletin de l'Association belge de photographie, 1896, p. 310.

ESSAI DES OBJECTIFS

Le point de l'objet sur lequel on dirige l'axe optique de l'appareil est situ*'' près du bord inférieur de la mire, et l'on reproduit cette mire sur un»' plaque do 9 x ltf centimètres, car dans une fabrication soignée il est suffisant de ne prendre qu'une zone radiale de l'image : cette plaque est disposée en hauteur dans un intermédiaire à ouverture excentrique placée dans un grand châssis. La mise au point doit se faire avec la glace dépolie placée dans cet intermédiaire : on cherche la plus grand»' netteté de l'image sur l'axe, mais en ayant soin que la glace dépolie traverse l'axe optique à l'endroit où l'image d'un point est la plus petite; Taxe optique est disposé perpendiculairement à l'objet, sur le point zéro du système «les coordonnées x et y.

Le négatif étant obtenu, on recherche avec la loupe les points successifs de plus grande netteté partielle, dont on détermine la position, ainsi que

Pig. as.

celle du milieu <1»' la zone de netteté. La réduction au dixième n'existe que pour la coordonnée y% axe vertical qui, commun au plan de l'image idéale et au plan de l'axe optique, est resté dans les conditions normales. Toutes les

mesures prises sur le négatif le long de l'axe des >/, les ordonnées des points ne sont pas à réduire. Pour déterminer les abscisses il faut les multiplier par sin 15°. On reconnaît facilement sur le négatif le côté qui était le plu> prés de l'objectif; le cône des rayons étant travers»' plus prés «!»• son sommet, le dessin se rétrécit vers le boni de ce e«Ué et il s'élargit vers le bord qui en était le plus éloigné.

La détermination de la longueur focale et e « ■ 1 1 « • du foyer chimique sYlfectuent facilement. Soit d la distance entre l'objet et le centre »lu verre dépoli, soit n la réduction; on obtient la longueur focale /'et le tirage «I»la chambre f„ par les formules

fin in + 1 1 1 ' d

Si l'objectif possède un foyer chimique, on trouve dans le négatif la plus grande netteté en dehors du centre. On nx'sure la distance <lu centre au point le plus net; c tte distance X est multipliée par sin 1;>. <> produit

indique la différence des tirages optique et chimique réduite sur le plan de l'axe. Les longueurs focales principales optique f0 et chimique fch, sont données par la formule

ou plus simplement

fo — fch

f0 — fch ==

sin 15» (d — fn)* + dî + dx sin 15<> '

sin 15° (d — fn)2

car dx sin 15° est très petit par rapport à d2 et peut donc être négligé.

La profondeur d'image est la longueur pn dans laquelle la mise au point peut varier sans nuire à la netteté. Lorsque le diamètre du cercle de diffusion atteint Omml, si l'on admet la netteté de Omml, la profondeur pour cette netteté sera :

0,1 X fn

h désignant le rayon de l'ouverture de l'objectif. On détermine pratiquement celte profondeur à l'aide de lignes horizontales de 0mm5 d'épaisseur et du même écartement, tracées le long de l'axe des x. Par la réduction au

Fia. 27.

dixième, la largeur des lignes et leur écartement dans le négatif sont de 0mm05. Tant que ces lignes restent isolément distinctes, tant qu'elles sont résolues, la netteté est supérieure à 0>nm05; la netteté atteint cette valeur là où les lignes se confondent. On mesure ainsi l'étendue x de la netteté de l'un et de l'autre côté du centre et l'on trouve la profondeur d'image par la formule

pn — x sin 15°.

Dans le cas d'un objet situé à l'infini, en désignant par p la profondeur du foyer,

Pn fn '

et par suite

p = x -jr sin 15°.

Pour déterminer la valeur de l'astigmatisme on mesure, à différentes hau

ESSAI DES OBJECTIFS

leurs sur l'axe des y, les distances entre cet axe et les points de plus grande netteté des lignes horizontales et verticales. Ces mesures sont multipliées par sin 15° et par un calcul analogue à celui qui permet de calculer le foyer chimique on réduit les valeurs trouvées pour le cas où l'objet est situé à l'infini.

Pour rendre plus nette la comparaison des divers objectifs au point de vue de l'astigmatisme, il est bon de construire pratiquement les courbes astigmatiques. On prend comme axe des x l'axe optique, en plaçant l'objectif du côté ox' ; les hauteurs indiquant les demi-angles d'images sont dessinées en grandeur naturelle sur les ordonnées. On obtient avec divers objectifs une série de courbes analogues à celles de la figure 27, dans

laquelle les traits discontinus — indiquent la netteté des lignes

radiales (verticales) et les traits mixtes celle des lignes tangen-

tielles ou équifocales (horizontales). On trace leur divergence d'avec la position idéale à une échelle dix fois plus grande que ce qui existe réellement, de façon à rendre plus évidentes ces divergences. Ces courbes {fig. 28) montrent l'astigmatisme dans un api an a t (1867), dans un antiplanat (modèle 1881), dans un rapide-antipkinat et, enfin, dans un orthostigmat de Steinheil: le rendement de ce dernier est mesuré jusqu'à un angle voisin de 70°.

De l'examen du négatif on peut conclure la correction plus ou moins parfaite de l'aberration de sphéricité. Dans un objectif mal corrigé cette aberration se manifeste par des zones alternatives de netteté et de confusion le long de l'axe optique, près du foyer.

1314. Méthodes du laboratoire d'essai de la Société française de photographie. — Les deux méthodes d'essai adoptées dans ce laboratoire sont la méthode optique de M. le colonel Moessard (I, 154), et la méthode photographique de M. le capitaine Houdaille. Cette dernière méthode consiste à faire enregistrer par l'objectif ses défauts et ses qualités, enregistrement qui s'effectue à l'aide de la plaque sensible : celle-ci photographie dans des conditions spéciales diverses, mires ou voyants de netteté.

L'appareil de M. le capitaine Houdaille 1 se compose de trois pièces : 1° une chambre noire, 18 X 24: 2° un bar.c d'épreuve; 3° un chariot mobile portant les mires.

La chambre noire {fig. 29), qu'il y a intérêt à prendre très robuste très stable, est à arrière fixe, sans bascule, à porte-objectif mobile, sans déplacement latéral ou vertical de l'objectif. Une règle graduée coulisse sur l'avant et l'arrière et peut se fixer au moyen de deux vis de pression : elle permet de rendre invariable la distance de l'avant a l'arrière et le parallélisme de ces deux plans, quand on a effectué la

1. Sur une méthode d'essai des objectifs photographiques et des instruments d'optique. Paris, Gauthier Villars.

mise au point et serré les vis de pression ; elle porte un index qui se déplace verticalement et qui permet d'inscrire sur la monture la position des points nodaux d'incidence et d'émergence.

Le banc d'épreuve est composé de deux fers à T formant rails, sur lesquels roule un chariot portant les mires. A une des extrémités du banc est fixé d'une façon invariable l'arrière de la chambre noire ; dans le plan du chariot se trouve une mire avec graduation spéciale pour la lecture des distances focales; le 0 de cette graduation coïncide exactement avec le pian de la glace sensible. Ce chariot a une longueur de 3m50 pour l'essai d'objectifs de 0m60 et au-dessous; avec un banc de 5 mètres de long, comme celui que nous utilisons, on peut essayer des objectifs de longueur focale d'environ 0m70, mais dans ce cas les supports du banc sont très solidement établis.

Le chariot mobile, qui peut se déplacer en avant et en arrière sur . le banc d'épreuve au moyen d'un contrepoids, porte un panneau en fer sur lequel sont lixés : 1° un miroir incliné à 45° permettant à l'objectif d'enregistrer les graduations de la mire du banc d'épreuve et par suite la distance focale principale ; 2° au-dessus une mire composée de trois échelles : l'échelle supérieure porte six index espacés de 0m10, 0m50, 1 mètre. Dans la mise au point on cherche à obtenir la réduction du cinquième : la distance des index sur la glace dépolie devra être de 20 millimètres, 100 millimètres, 200 millimètres. La glace dépolie porte deux traits espacés de 100 millimètres : quand l'image des deux index est en coïncidence avec les deux traits de la glace dépolie, la réduction est exactement de 1/5 et la division lue sur le miroir donnera, à 1 millimètre près, la distance focale principale; les autres index servent à mesurer la distorsion. La deuxième échelle graduée de 0 à 120, à droite et à gauche du centre, sert à mesurer les diamètres couverts en millimètres : chacune des grandes divisions occupe en effet 10 millimètres sur la glace dépolie. La troisième échelle porte des divisions inégales qui correspondent aux carrés des divisions de l'échelle supérieure; elle sert à mesurer les surfaces couvertes.

Cinq grandes règles parallèles , espacées de 62mm5 , portent des voyants de netteté et viennent former leur image à 2mm5 les unes des autres ; elles sont marquées 0, 2,5, 5, 7,5, 10 : la troisième règle est placée dans le plan du panneau. C'est en comparant la netteté des différentes règles qu'on peut en déduire le diamètre couvert avec la netteté de 0mml ainsi que la surface couverte, l'astigmatisme, le

ESSAI DES OBJECTIFS. tiô

volume focal et le défaut de centrage des combinaisons de lentilles.

Sur ces règles se trouvent deux réglettes de 0"25 de longueur.forniant les deux côtés d'un triangle équilatéral, également munies de voyants de netteté et graduées de 0 à 10; le 0 est à la hauteur de La grande règle marquée 0; les divisions 5 et 10 correspondent aux deux

Fi-. 80.

grandes règles 5 et 10 ; elles servent à calculer la profondeur la finesse au centre, l'écart du foyer chimique, et à faire des corrections à la distance focale lue sur le miroir.

Le panneau peut être couvert soit de quadrillés, soit de voyants de netteté permettant de constater si l'image présente bien la netteté à la même distance du centre optique.

ii si eai si si si si dt

BIS

i si ai si si si si si

BIS

1 SI SI SI SI SI SI Ql

BIS

1 SI Bill 1111 11