caractéristique optique d`un caméscope

chapitre 10: formation d'une image par une lentille convergente
I)la lentille convergente
1) définition
Une lentille est un milieu transparent limité par deux
surfaces dont l’une au moins n' est pas plane.
En optique, on utilise généralement des lentilles
sphériques. On étudiera les lentilles convergentes qui
équipent la plupard des camescopes ou appareils photo
numériques .
lentille convergente :
convexe biconvexe
symbole
II)points et rayons particuliers pour une lentille
convergente
1) Centre optique O
Si l’on néglige l’épaisseur de la lentille, l’axe optique coupe
celle-ci en un point appelé ___________________.
Un rayon lumineux passant par le centre optique d’une
lentille mince convergente
___________________________
2) Foyers principaux
foyer principal objet (F) et image (F’)
Tout rayon incident, parallèle à l’axe optique d’une lentille
convergente, émerge en passant par un point de cet axe
situé après la lentille et appelé
_______________________. Il est noté F’.
Tout rayon incident passant par le foyer principal objet
noté F et situé sur l’axe optique avant la lentille, émerge
__________________
_________________________________________
distance focale image f’
On appelle distance focale image f’de la lentille la
valeur :
______________________
On appelle vergence V d'une lentille l'inverse de sa
distance focale f'
V= ___________
Unité: _____________
Exemple :
Le distance focale standard en photo est 50 mm
(ce qui correspond à peu près à la vue humaine).
Cependant elle est peu varier. Celle de votre
caméscope dépend de la dimension de son capteur
CCD.
Exemple : pour un camescope sony tri CCD
la distance focale varie de 5,4 mm à 54
mm.
Q1 Calculer en dioptries dans quel intervalle de vergence
se situe le camescope sony.
3)plans focaux
Les plans orthogonaux à l’axe optique de la lentille et
passant par les foyers sont appelés plans focaux. Une
lentille a donc un plan focal objet et un plan focal image.
Schéma récapitulatif
II) image et objet
1)définition
Une petite source lumineuse A considérée comme
ponctuelle, envoie des rayons lumineux vers une lentille
convergente. Dans certaines conditions, les rayons
sortant de la lentille, ou leurs prolongements, passent
tous par un même point A’.
On dit que A est un objet ponctuel et que A’ est son
image ponctuelle
2) expérience
Placer sur le banc d’optique un objet AB sur le repère 0
de la règle graduée. Placer une lentille convergente de
distance focale f’ = 100 mm sur le banc ainsi qu’un écran
sur lequel vous aller recueillir l’image nette A’B’ de cette
objet.

2
Q2 Placer l’objet AB à une distance inférieure à f’.
Déplacer l’écran, peut-on recueillir l’image A’B’ de cet
objet ?
Q3 Placer maintenant l’objet AB à une distance
supérieure à f’. Chercher, en déplacant l’écran, la position
de son image A’B’. Que remarquez vous sur la distance
OA’ entre l’image A’B’ et la lentille quand :
- l’objet s’éloigne de la lentille (distance OA
augmente)?
– l’objet se rapproche de la lentille
Q4 Dans quel intervalle de distance l’image A’B’ est-elle :
- agrandie par rapport à l’objet ?
- rétrécie ?
Q5 L’image A’B’ est-elle inversée ou dans le même sens
que l’objet ?
Q6 Lorsque l’objet est placé à une distance OA>10.f’ on
admet quelle se trouve à l’infini de la lentille. Régler
OA>10.f’. Quelle est alors la distance entre l’image A’B’ et
la lentille ? Ca vous rappelle une distance ? Laquelle ?
Q7 Dans un camescope qui tient les rôles de l’objet, de
la lentille et de l’écran ?
Q8 Déterminer La distance minimale entre l’objet et la
webcam permettant d’obtenir une image nette sur son
capteur. Même chose pour votre œil. La distance minimale
de vision nette est appelé le punctum proximum de l’œil.
Q9 pour un camescope sony tri CCD la
distance focale varie de 5,4 mm à 54 mm.
Quelle est la distance minimale
permettant d’obtenir une image nette ?
3) conclusion, caractéristiques d'une image
Pour qu’une image puisse être recueillie sur un écran ou
sur le capteur CCD d’un imageur numérique il faut que la
position de l'objet soit ____________________
L’image est dite réelle.
Si f’ < OA < 2f’ l’image est ___________________ et
____________________
Si OA> 2.f’ l’image est ______________ et
__________
Si OA> 10.f’ l’image est _____________ et
______________ , elle se forme à une distance égale à
_________________
IV) l’ouverture
1) définition
L’ouverture est généralement automatique
et vous n’intervenez pas directement
dessus sauf sur certains caméscopes
semi-pro. L’ouverture correspond à une
série de pièces mécanique appelé le
diaphragme qui se ferment ou s’ouvre
pour laisser passer plus ou moins de
lumières après les lentilles. Ceci
permet d’adapter la quantité de lumière
sur le CCD pour assurer un éclairement
ni trop fort, ni trop faible. En plein
été le diaphragme sera fermé au maximum;
pour un sujet à l’ombre il s’ouvrira
pour compenser. L’ouverture du
diaphragme et noté fx en photo ou en
optique, ou x est un nombre. Plus x est
petit plus l’ouverture est petite.
Ouverture typique = 1.8 - 3.
0e diaphragme
1° définition
IV) la profondeur de champ
1) définition
La netteté de l’image est d’une sensibilité variable
suivant le conditions. Ainsi si vous filmez un sujet
à une dizaine de mètres, si une branche d’arbre est
en avant-plan a 2 mètres, celle-ci sera flou. Par
contre si vous filmez un paysage, tout sera net au
delà d’une dizaine de mètres, y compris les
montagnes à plusieurs kilomètres ! Cette zone de
netteté autour du sujet est appellé : profondeur de
champ, c’est la zone ou tout objet semble net par
rapport aux réglages actuels.
2) infuence de la distance OA sur la profondeur de
champ
Q10 f’ = 100 mm
Régler la distance OA = 2.f’ puis
déterminer expérimentalement la
profondeur de champ. Recommencer
l’expérience en prenant OA = 6f’. Quelle
est l’infleunce de la distance objet
lentille sur la profondeur de champ ?
Q11 refaire l’expérience avec f’= 300 mm
et OA = 2.f’. Quelle est l’infleunce de
la distance focale sur la profondeur de
champ ?
prendre une istance du sujet (focus)
 ouverture du diaphragme
(luminosité)
 focale de l’objectif (zoom)
Ces paramètres influent la profondeur de champ,
comme suit :

3
 Plus le sujet est éloigné du
caméscope plus la profondeur de
champ augmente.
 Plus la focale est petite
(éloignement virtuelle du sujet
cadré), plus la profondeur de
champ augmente.
Plus l’ouverture est petite (diaphragme
fermé) plus la profondeur de champ augme