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bernab

Choisir un dôme

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    Il circule pas mal d'idées reçues sur les dômes en photo sous-marine mais je n'ai jamais trouvé d'explication satisfaisante sur le sujet.

     

    A partir d'un interessant document général sur l'optique sous-marine que vous pourrez trouver à cette adresse http://www.cinemarine.net/cinemarine/fichiers/File/optique.pdf j'ai échangé sur un autre forum avec PierreT qui a bien voulu approfondir la question des dômes et m'a autoriser à reproduire son analyse. Je rappelle que PierreT ne s'était jamais interessé à la photo sous-marine avant nos échanges et le crois qu'il n'a jamais vu un caisson et un dôme!

     

    L'analyse de PierreT

     

    Tout d'abord, juste un mot sur le “centre optique“. On ne parle de centre optique que lorsqu'on a affaire à une lentille unique ou deux lentilles collées. Lorsque l'objectif est constitué de plusieurs lentilles (donc dans la vraie vie), on parle de points nodaux. Le point nodal à prendre en compte ici est le point nodal objet, pour les raisons que j'ai évoquées plus haut. Il est assez curieux de voir les auteurs du document “ELEMENTS D’OPTIQUE ET DE PHYSIQUE DE BASE - Pour comprendre l’image sous-marine” parler de centre optique…

     

    J'ai bien compris que l'utilisation d'un hublot plan fait "filer" l'image sur les bords. C'est typique d'une aberration en coussinet exagérée à l'extrême. Et ceci est la raison pour laquelle le dôme s'impose en grand-angle (un filtre plan provoque le même phénomène en photo générale, mais à un degré bien plus faible).

     

    Concernant cette histoire de correction… Voilà ce que j'ai compris...

     

    Où se situe l'image d'un point objet à l'infini, pour un observateur placé à l'intérieur d'une sphère de verre (de rayon extérieur R) immergée dans de l'eau ?

     

    Si nous isolons un faisceau lumineux provenant de ce point objet à l’infini sur un axe horizontal, on constate qu'après avoir traversé la paroi de verre, il est divergent. Il forme donc une image virtuelle. Cette image se trouve au point de rencontre des droites supportant les rayons émergents, à la distance d de la face extérieure du dôme, et D du centre de la sphère.

    Le rapport D/R est constant. La théorie nous dit que ce rapport vaut 4 (document cité plus haut), mais nous sommes assez loin des conditions de Gauss...

    En réalité, pour un dôme en verre BK7 (un bon crown standard, résistant) dont l'épaisseur est égale à 1/25ème du rayon (soit 2 mm pour une sphère de 50 mm de rayon), le rapport D/R vaut 3,87. Et par conséquent D = 3,87 x R.

    Si vous augmentez le rayon de la sphère et l'épaisseur de sa paroi d'un même coefficient, la distance du point image sera augmentée du même coefficient. Par exemple si vous doublez R (100 mm) et l'épaisseur (4 mm), alors l'image se formera à 386,6 mm.

     

    (Cliquer sur la première figure à la fin du message)

     

     

    Malheureusement, les choses ne sont pas aussi simples...

    Considérons maintenant d'autres points objets du paysage sous-marin. Les faisceaux lumineux qui en sont issus et qui parviennent à l'observateur situé à l'intérieur de la sphère, forment tous leur image respective à la même distance du dôme. Ainsi, l'image du paysage n'est pas plane mais sphérique. Elle est supportée par une sphère dont le centre est confondu avec le centre du dôme. Plus le rayon de la sphère est important, plus l'image sera loin, et moins sa courbure sera prononcée. C'est, à mon avis, la raison pour laquelle les fabricants de caissons disent que “plus c'est grand, mieux c'est corrigé". (Cliquer sur la seconde figure à la fin du message)

     

    Photographier un paysage sous-marin à travers un dôme revient donc à photographier l'image virtuelle de ce paysage créée par le dôme. Cette image n'étant pas plane, elle impose sûrement à l'opérateur d'utiliser de grandes valeurs d'ouverture géométriques pour que la profondeur de champ permette d'obtenir des images nettes sur la totalité du champ image de l'objectif . La profondeur de champ obtenue avec un fisheye étant très importante, il est probable que ce soit la raison pour laquelle leur utilisation, derrière un dôme, est plus simple.

     

    La distance séparant l'image virtuelle créée par le dôme et l'appareil photographique étant assez faible, de nombreux objectifs utilisés doivent se retrouver en limite de mise au point. Dans ce cas, il peut être nécessaire de “corriger“ la vergence négative du dôme par une lentille de vergence positive de même valeur absolue, soit +4 dioptries environ. Ceci n'est qu'une “correction“ permettant de retrouver la plage normale de mise au point de l'objectif.

     

    Autre point… Les dômes n'ont pas à être "calculés pour un objectif spécifique". Le seul critère à respecter, quel que soit l'objectif, est de faire coïncider le centre du dôme et le point nodal objet de l'objectif de manière à ce que les rayons qui y pénètrent ne subissent aucune réfraction. Compte tenu des possibilités de réglage de la position de l'objectif, il y a deux possibilités :

    - choisir un dôme dont le rayon est tel, qu'une fois monté, son centre soit confondu avec le point nodal objet de l'objectif,

    - utiliser toujours le même dôme, mais adapter sa position (bague allonge) pour positionner correctement son centre.

    Figure-01.jpg.b6cfe69d59ceeb0fae8043e654580848.jpg

    Figure-02.jpg.4a1ee72d8bbd4319e349eb2cba395467.jpg

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    L'analyse de PierreT

    J'ai bien compris que l'utilisation d'un hublot plan fait "filer" l'image sur les bords.

     

    C'est curieux car avec mon Olympus 5060 équipé d'un 20mm et d'un dôme j'avais l'image qui "filait" sur les bords...

     

    alcyonnaires5060.jpg

     

    Alors qu'avec le DX1G et son convertisseur plan (20mm sous l'eau) les bords sont plus nets...

     

    RascasseDX1G.jpg

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    Les dômes pour reflex coiffent en général des objectifs sans complément optique, le point nodal objet est alors situé en un point ou il peut coïncider avec le centre du dôme.

     

    Dans vos deux exemples les choses sont encore différentes puisque vous ajoutez un complément afocal devant votre objectif puis vous coiffez le tout d'un dôme. Ou se situe le point nodal objet d'un ensemble comme les votres: mystère!

     

    Dans tous les cas la question doit être de savoir si le centre du dôme coïncide avec le point nodal objet de l'ensemble (objectif+complément grand-angle afocal) sinon le dôme va permettre de corriger l'angle de champ mais pas la dégradation sur les bords du champ ... enfin c'est une hypothése de ma part.

     

    Je n'ai absolument aucune idée de l'endroit ou se trouve le point nodal objet d'un ensemble avec le complément afocal (objectif+complément grand-angle). Peut-être qu'avec les techniques utilisées par les photographes adeptes des panoramiques pourrait-il être déterminé mais je crois que c'est l'autre point nodal qui est recherché dans ce cas !!!!

     

    Dans tous les cas il ne faut pas oublier que les compléments grand-angle dégradent l'image et le dôme bien placé ne pourra pas corriger les défauts créés par le grand-angle.

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    SI en terrestre la combinaison avec le complément grand angle Panasonic donne d'excellents résultats et qu'une fois derrière un dôme l'image est mauvaise c'est sans aucun doute que la position du "centre" du dôme est trop éloignée de la pupille d'entrée.

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    En partant d'un 16mm fe Nikon PierreT détermine qu'il faut prendre comme centre du dôme non le point nodal objet mais la pupille d'entrée. Ce choix améliore la qualité des images et préserve l'angle de champ. Il utilise un dôme de 15cm de diametre et montre donc par la même occasion que ce diametre est suffisant pour corriger les défauts générés par l'utilisation subaquatique d'objectifs terrestres.

     

    Remarquez que le recours à la pupille d'entrée facilite notre travail de repérage car c'est la pupille d'entrée que les photographes panoramistes utilisent pour faire tourner leur appareil (voir l'excellent site d'Arnaud Fritch pour les différentes méthodes de détermination de la position de la pupille d'entrée en remarquant en passant qu'il confond pupille d'entrée et point nodal http://www.arnaudfrichphoto.com/guide-photo-panoramique/point-nodal.htm ).

    Figure-16mmPE.jpg.7aa6dff2812b17dc81ed58937be33127.jpg

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    ...voir l'excellent site d'Arnaud Fritch pour les différentes méthodes de détermination de la position de la pupille d'entrée en remarquant en passant qu'il confond pupille d'entrée et point nodal http://www.arnaudfrichphoto.com/guide-photo-panoramique/point-nodal.htm ).

     

    Tu sais Bernard, connaissant l'excellente réputation d'Arnaud Frich, je ne crois pas une seconde qu'il confonde point nodal et pupille d'entrée. Voir sur son site :

    Remarque sur le point nodal et la pupille d'entrée

     

    Dans une optique, il existe deux points nodaux et deux pupilles (d'entrée et de sortie). Quand on parle d'appareil à objectif tournant, celui-ci doit tourner autour du point nodal d'émergence.

    Quand il s'agit de photographie panoramique par assemblage, il faut faire tourner l'appareil autour de la pupille d'entrée et non autour du point nodal, qui peut d'ailleurs en être fort éloigné.

     

    Vu qu'il s'est fait conseiller (il me semble) par Yves COLOMBE, avec qui j'ai correspondu à une époque :

    http://www.galerie-photo.com/glossaire-optique.html

     

     

    Merci en tous les cas pour ce fil qui va bien m'intéresser.

     

    Et du coup j'en profite pour poser la question du jour. Quel est l'angle de champ de l'objectif derrière un dôme sous l'eau.

    Mon bon sens de plongeur paysan (c'est tout moi) me fait dire que le dôme permet de conserver la focale initiale de l'objectif, celle qu'il a en utilisation terrestre. Une petite lumière intérieure, me dit que ce n'est peut-être pas si simple.

     

    Quant à toi Broogino, couché ! Ne viens pas perturber les discussions sérieuses, avec tes photos toutes pourries réalisées avec des pseudos grand-angle, loin des fish-eyes des grandes personnes. Ici, on veut du lourd, du consistant.

    IMG_1435.JPG

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    Pour ceux que celà interesse voici l'adresse de la discussion d'origine ou il est question au départ du 85 VR macro Nikon ...

    http://www.chassimages.com/forum/index.php/topic,66221.0.html

     

    Et surtout la suite, où Yves The Big One himself rejoint la bataille d'expert. Je sens que ça va être sanglant :

    http://www.chassimages.com/forum/index.php?topic=67339.0

     

    Il en ressort qu'il faut centrer le dôme sur la pupille d'entrée de l'objectif. Et trouver la pupille d'entrée, ça se fait assez simplement par expérimentation. Même que ça fait 5 ans que je promets d'expliquer comment, puis je suis passé au sous-marin :D (mais vous trouverez ça sur 50 sites).

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    L'angle de champ d'origine de l'objectif est conservé s'il est correctement positionné par rapport au dôme.

     

    S'il faut rajouter une bonnette pour réduire la distance de mise au point l'angle de champ sera un peu réduit.

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    Sur le document dont tu donnes le lien, il est dit :

    Un tel hublot n'introduit donc aucune distorsion, I'angle de champ nominal de l'objectif est

    presque respecté, avec une réserve cependant: le hublot, ayant une face eau,

    une face air, se comporte comme une lentille sphérique dont on peut calculer

    les distances focales côté air et côté eau, suivant la formule:

    1/F = (n-1) (1/r1 -1/r2)

     

    formule générale, où n est l'indice de réfraction du verre utilisé, R1 et R2 les

    rayons de courbure des deux faces de la lentille.

    L'application de cette formule à notre cas particulier doit se faire

    en assimilant le hublot à une lentille plan-concave d'indice 1,33.

    La distance focale dans l'air est alors:

    F2 = R/1-1.33 = -3R

    et la distance focale dans l'eau:

    F1 = 1.33R/1-1.33 = -4R

     

    Le hublot sphérique joue donc comme une lentille divergente. Il est nécessaire

    de corriger cette lentille divergente par une lentille convergente de même

    puissance ayant une focale de 4 R ou, si l'on préfère, une puissance en

    dioptries de 1/4 R. Si l'on connaît R, il est facile de se procurer dans le

    commerce la lentille nécessaire, qui est alors vissée comme une bonnette sur

    l'objectif de prise de vues.

     

    On dispose ainsi d'un système corrigé. Cette bonnette peut à la rigueur être

    omise, le champ étant plus grand (ce qui peut être favorable) et la distance

    de mise au point sensiblement déréglée. En effet, pour qu'une image située à

    l'infini soit nette , il faut que la mise au point soit réglée sur la distance 4 R

    (cas inverse des bonnettes de proximité), ce qui est en général possible sans

    problèmes particuliers.

    Courageux, j'ai même recopié en mode texte les formules qui sont des images dans le PDF.

    Je n'ai pas le décodeur, mais j'en déduis, que sans bonnette, l'angle de champ est même un peu supérieur.

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    L'angle de champ sans bonnette est supérieur à l'angle de champ avec bonnette mais égal à l'angle de champ d'origine ...

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    kaï ! kaï ! kaï ! emoticone-chien-content-28492.gif

    et en plus le broogino bouge la queue,il a l'air content!:hehe:

    et donc,pour rester serieux,quelle difference entre mon ikelite 6" et mon futur 8" ?

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    2 pouces et une distance de mise au point un tout petit peu plus lointaine qui peut aider certains objectifs à la mis au point mini un peu limite ...

     

    Coté qualité finale c'est pareil, avantage au 8" pour le mi-air mi-eau, avantage au 6" pour tout le reste (l'encombrement du 8" pose problème y compris sous l'eau ...)

     

    A ta place je garderais le 6" (c'est d'ailleurs ce que j'avais fait avec mon caisson Ikelite pour D200 ou après avoir acquis le 8" pour remplacer un 6" j'ai finalement revendu le 8").

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    oui,mais je remplace mon Tamy 11-18 par un 10mm fisheye Sigma (le tokina 10-17 m'aurait tenté,mais pas de monture Sony!) et Ikelite donne juste le 8" comme dome. Le zoom du tamron ne me servait pas a grand chose et en plus,vu que le diametre avant etait plus grand que le corps,c'etait un peu galère pour le mettre sur l'appareil dans le caisson,et encore plus pour le sortir.

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