STEMMER IMAGING

Pour comprendre les caractéristiques du P-Iris, il faut d’abord revenir au fonctionnement du diaphragme.

En l’ouvrant (ou en le fermant), on contrôle bien sûr la quantité de lumière qui passe à travers l’objectif. Mais saviez-vous que cela ne régule pas seulement le niveau de luminosité ?

L'ouverture du diaphragme affecte également la profondeur de champ (DOF), c’est à-dire la distance entre le point le plus proche (le premier plan net) et le plus éloigné (le dernier plan net) de l’image, sans mise au point.

Plus l’ouverture est petite, plus la profondeur de champ sera élevée.

En allant plus loin, on peut dire que la taille de l’ouverture affecte la distance de mise au point…

 

 

Quelle est la différence avec la profondeur de champ ?

La distance de mise au point est la distance à laquelle le capteur peut être placé, tout en maintenant un niveau de mise au point correct (avec un objet restant dans la même position).

L'effet est similaire à celui de la profondeur de champ : plus l'ouverture est petite, plus la distance de mise au point sera élevée ... et vice versa.

La diffraction est la légère perturbation qui affecte les ondes lumineuses lorsque celles-ci passent à proximité d’un obstacle opaque. Elle est causée par l'interférence des ondes lumineuses les unes avec les autres.

Imaginez que chaque point à l’avant d’une onde lumineuse est la source d’une onde circulaire. Si ce point est accompagné de part et d’autre d’un autre point, il est "coincé" et ne peut pas partir sur les côtés : il continue sa course vers l’avant. Si un point manque d’un côté (en raison d’un obstacle par exemple), alors l’onde lumineuse est libre de partir dans une autre direction, comme pour effectuer une boucle.

Seuls les rayons passant à proximité des lames du diaphragme sont donc diffractés. L’effet de la diffraction s’estompe progressivement en s’éloignant des bords. Ainsi, lorsque l'ouverture diminue, le pourcentage de lumière diffractée augmente, ce qui réduit la netteté de l'image.

Selon le théorème d'échantillonnage nyquist, le rayon du cercle flou devrait être légèrement supérieur à la moitié de la taille des pixels. Ainsi, la taille du cercle flou devrait légèrement dépasser la taille d'un pixel .

C'est pourquoi, lorsque la longueur focale et la taille du capteur sont les deux constantes, les caméras avec de petits pixels sont indésirables dans les applications où une grande profondeur de champ est requise. Plus ils sont petits, moins ils pardonnent avec les effets de flou.

D’un autre côté, si l'ouverture est trop grande, un autre effet optique vient affecter la qualité de l'image : les aberrations optiques, qu'elles soient sphériques ou chromatiques.

Avec une lentille sphérique, les rayons lumineux passant par les bords de la lentille ne convergent pas sur le même plan que les rayons passant par le centre, entraînant une perte de définition sur une partie de l'image : c'est l'aberration sphérique.

Ce phénomène est dû à la forme sphérique de la lentille.

L’aberration sphérique peut être évitée en utilisant une lentille asphérique (mais celle-ci reste encore assez chère à fabriquer !).

Pour en savoir plus sur ce phénomène, lisez notre page en anglais Aberrations of Optics.

Le contrôle précis du diaphragme appelé « Precise Iris » a été conçu pour surmonter tous les inconvénients que nous venons de mentionner.

Il règle automatiquement l'ouverture du diaphragme pour modifier la quantité de lumière atteignant le capteur, mais pas seulement...

Il améliore également la qualité de l’image.

Contrairement au contrôle automatique du diaphragme, les objectifs utilisées avec la solution P-Iris contiennent un moteur pas-à-pas qui règle l'ouverture. Le contrôle est ainsi beaucoup plus précis, le déplacement se faisant progressivement vers la position exacte, tout en communiquant son emplacement au logiciel. Les positions prédéfinies, nommées "f-numbers", sont celles où l'objectif est le plus performant, avec une distorsion optique minimale, pour les conditions extérieures du moment. C’est grâce à la combinaison de ce contrôle précis avec l'ajustement à certains paramètres du logiciel de la caméra que l’on obtient une image d'excellente qualité. Les ajustements de valeurs de gain, les réglages de l'exposition et du diaphragme doivent être finement équilibrés car des valeurs extrêmes peuvent entraîner des effets indésirables.

A gauche : des valeurs élevées de gain et de bruit commencent à devenir un problème. A droite : de longs temps de pose (vitesse d’obturateur lente) entraînent un flou cinétique.

... Le système P-Iris prend en même temps en compte les effets potentiels de diffraction et d’aberration (tout en limitant les valeurs extrêmes d’ouverture).