Optique : guide pratique

Les cibles de calage Prêt À Tourner

Les cibles utilisées par Prêt À Tourner pour ses mires ont une histoire et une explication mathématique très précise. Il faut remonter au milieu du XIXè siècle pour voir leur première apparition grâce aux travaux de Léon Foucault. Aujourd’hui, P.A.T. reprend ce codage de périodes de traits et le démocratise pour vous offrir les meilleurs outils techniques pour le calage de vos optiques et capteurs avec un maximum de simplicité.

Léon Foucault (1819-1868), éminent physicien et astronome français (à qui l’on doit entre autres l’invention du gyroscope, la détermination de la vitesse de la lumière, ou encore la démonstration de la rotation de la Terre par la célèbre expérience dite du Pendule de Foucault) tourna ses premières recherches vers la photographie, puis plus tard vers des questions les plus élevées de la théorie de la lumière. À dessein d’améliorer la précision de ses instruments astronomiques, il utilisa ce qu’il appelait des « mires d’épreuve », outils dont il a toujours fait un usage singulier, sans penser à les faire référencer de quelle que manière que ce fut. Supposant probablement que cela n’intéresserait personne. Il y est tout de même fait allusion dans le Recueil des travaux scientifiques de Léon Foucault, ouvrage posthume datant de 1878, notamment dans le chapitre « Mémoire sur la construction des télescopes en verre argenté ».

Texte issu des recherches effectuées par Aurélien Dubois, chef opérateur.

Léon Foucault (1819-1868)

« Mais pour juger sûrement du résultat, et pour donner une expression moins vague que celle qu’on emprunte habituellement au langage ordinaire, il convient de diriger le miroir monté en télescope newtonien vers une mire lointaine, systématiquement composée de manière à offrir à l’observation des détails placés à la limite de la visibilité. On construit ces mires d’épreuves en traçant sur une lame d’ivoire des séries de divisions partagées en groupes successifs où le millimètre est fractionné en parties de plus en plus petites. La largeur du trait doit varier d’un groupe à un autre en proportion telle, que dans chacun d’eux les espaces noircis aient la même étendue que l’intervalle qui les sépare (fig. 18). Quand on considère à l’œil nu une pareille mire placée à distance ou qu’on l’observe avec un instrument trop faible, les différents groupes présentent une teinte grise uniforme. Mais si l’on diminue la distance ou si l’on prend des instruments plus puissants, on voit les groupes de divisions les plus écartées se résoudre en traits distincts, tandis que les autres restent confondus. En augmentant le grossissement, et en éclairant suffisamment la mire, on s’assure que dans les groupes qui demeurent uniformément gris, la confusion des traits n’est pas imputable à l’impuissance de l’œil ; elle est donc à mettre tout entière sur le compte de l’instrument qui résout l’un des groupes et ne résout pas le suivant. En constatant ainsi quel est le groupe dont les divisions se trouvent par leur rapprochement, placés à la limite de visibilité, on acquiert la preuve positive que l’instrument sépare les parties écartées par un certain espace angulaire, et ne sépare pas celles qui sont plus rapprochées les unes des autres. Il suit de là que l’aptitude de l’instrument à pénétrer les détails des objets observés, ou ce qu’on peut appeler son pouvoir optique, est inversement proportionnel à l’angle limite de séparabilité de divisions contiguës : il a, en définitive, pour expression le quotient de la distance de la mire par l’intervalle moyen des dernières parties distinctes ».

Guillaume Bigourdan (1851-1932)

Il est à noter l’amendement de cet outil par Guillaume Bigourdan (1851-1932) autre brillant astronome français, par la représentation de ces mêmes motifs, inclinés de 45° ce qui permet de mettre en évidence un éventuel problème d’astigmatisme. Le scientifique a considérablement répandu l’utilisation des mires ainsi représentées.

De prime abord, la mire de Léon Foucault d’après Guillaume Bigourdan n’est pas une mire dédiée au cinéma ou aux essais caméra. Elle permet de caractériser l’acuité visuelle du seul appareil optique propre à chaque utilisateur : l’œil humain. Et ce, d’un objet vu à 10 mètres.

La première explication des mires par G. Bigourdan était la suivante :

« Les numéros expriment, en vingtièmes de millimètres, la distance des axes de deux traits noirs (ou de deux traits blancs) consécutifs. Ils expriment ainsi, en secondes d’arc, la distance angulaire de ces axes à 10 mètres ».

Le degré (°) est l’unité de base pour mesurer un angle. Un angle droit fait 90°, un tour complet fait 360°. Un angle de 1° peut ensuite se subdiviser en sous-unités. Un degré est ainsi constitué de 60 minutes d’arc, chacune divisée en 60 secondes d’arc. Une minute d’arc est donc égale à 1/60 degré, soit 0.0166°, et une seconde d’arc à 1/3600 degré.

En pratique pour des essais caméra, même si la numérotation d’une mire P.A.T. a été conçue pour mesurer l’acuité de l’œil humain à une distance de 10 mètres, cela n’empêche en rien son utilisation pour une vérification de calage et de définition avec n’importe quel système de prise de vue et à n’importe quelle distance.

P.A.T. a donc décidé de simplifier cette explication technique basée sur les secondes d’arc, certes très utile dans de nombreux cas de tests optiques, mais peut-être un peu complexe dans la majeure partie des utilisations.

L’explication des nombres est donc la suivante :

« Les numéros des cibles expriment, en vingtièmes de millimètre, le nombre de paires de lignes imprimées sur 1 millimètre ».

Le degré de netteté dépendra de la clarté entre les lignes noires. Le pouvoir de résolution dépendra du nombre de lignes vues.

Afin de vous aider à utiliser au mieux cette période de cibles, P.A.T. met à votre disposition un tableau de corrélation dans lequel est indiquée la correspondance entre : numéro sur la mire, paires de lignes / mm imprimées sur la mire, paires de lignes / mm imprimées sur votre capteur à une distance de test égale à 50 fois la focale.

Tableau de correspondance

Prêt À Tourner met à votre disposition le tableau de correspondance vous permettant d’interpréter les numéros des cibles.

En filmant la mire à 50 fois la distance focale.

Chart number	Pairs of lines / mm on the chart	Pairs of lines / mm on the sensor
4	5	250
5	4	200
6	3,333	166,667
7	2,857	142,857
8	2,5	125
9	2,222	111,111
10	2	100
11	1,818	90,909
12	1,666	83,333
13	1,538	76,923
14	1,429	71,429
15	1,333	66,666
16	1,25	62,5
17	1,176	58,824
18	1,111	55,555
19	1,053	52,632
20	1	50
21	0,952	47,619
22	0,909	45,455
23	0,87	43,478
24	0,833	41,666
25	0,8	40
26	0,769	38,462
27	0,741	37,037
28	0,714	35,714
29	0,69	34,483
30	0,666	33,333
31	0,645	32,258
32	0,625	31,25
33	0,606	30,303
34	0,589	29,412
35	0,571	28,571
36	0,555	27,777
37	0,541	27,027
38	0,526	26,316
39	0,513	25,641
40	0,5	25
41	0,488	24,39
42	0,476	23,81
43	0,465	23,256
44	0,455	22,727
45	0,444	22,222
46	0,435	21,739
47	0,426	21,277
48	0,417	20,833
49	0,408	20,408
50	0,4	20
55	0,364	18,182