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LA PHOTOMACROGRAPHIE A BALAYAGE

 

En photomacrographie, la profondeur de champ s'amenuise à mesure que le rapport de reproduction augmente et le photographe doit se résigner à accepter des images en grande partie floues. C'est un problème auquel peu de fabricants de matériel photographique se sont attaqués. Il existe pourtant plusieurs techniques, méconnues même des spécialistes, pour augmenter cette profondeur de champ. La technique développée dans cet article s'appelle la photomacrographie à balayage (en anglais : light scanning photomacrography). Simple dans son principe, elle demande beaucoup de précision pour des résultats réussis.
 

EXEMPLE PAR L'IMAGE

 

sans balayage :

Pour obtenir une grande profondeur de champ, l'ouverture est ici de f/22, la diffraction altère sensiblement la définition et la profondeur de champ reste tout de même insuffisante.

sans balayage :

En augmentant l'ouverture à f/5.6, la profondeur de champ diminue. Dans la zone de profondeur de champ le piqué est bon car la diffraction est moins importante.

Avec balayage :

En conservant l'ouverture de f/5.6 et en utilisant la technique de balayage, on obtient une photo totalement nette avec un très bon piqué !

 

UN PEU D'OPTIQUE THEORIQUE : OUVERTURE NUMERIQUE, RESOLUTION, PROFONDEUR DE CHAMP.
 

L'ouverture numérique u d'un objectif est la quantité suivante :

    u = n.sin(a)

où n = indice de réfraction du milieu dans lequel se propagent les rayons lumineux (n = 1 dans l'air)

a = angle d'ouverture maximale des rayons issus de A (point objet)

Ne pas confondre ouverture numérique et ouverture relative, cette dernière étant le rapport focale/diamètre utile et correspondant aux chiffres gravés sur la bague des diaphragmes.

Exemple pour un objectif de 55mm de focale diaphragmé à f/8 à 82.5mm du sujet (pour un rapport de reproduction G=2) :

u = n.sin(a) = 1x sin (2.39°) = 0.042

La résolution (ou pouvoir séparateur) peut se calculer selon la formule suivante :

    Résolution = 0.6 x lambda / u
    (valable pour des objectifs bien corrigés)

lambda est la longueur d'onde des rayons lumineux (en pratique on peut prendre lambda = 0.55 µm).

Exemple pour le cas précédent :

Résolution = 0.6 x 0.55 / 0.042 = 8 µm
(2 points séparés de 8 µm seront résolus)

La profondeur de champ, en photomacrographie, peut se calculer de la manière suivante :

    PdC = 2Ne(1+G)/G2

où G = rapport de reproduction

N = ouverture relative

e = diamètre du cercle de confusion admissible (1/30 mm en 24x36)

Exemple pour le cas précédent :

PdC = 2 x 8 x 0.033 ( 1 + 2 ) / 22 = 0.4 mm

Si on ferme le diaphragme, la profondeur de champ augmente mais la résolution se dégrade. Pas toujours sensible en photographie générale, cette baisse de résolution devient souvent critique en photomacrographie, surtout aux rapports de reproduction élevés. Le principe du balayage permet d'utiliser l'objectif à son ouverture optimale tout en bénéficiant d'une image entièrement nette.

PRINCIPE

Un plan de lumière moins épais que la profondeur de champ est placé dans le plan de mise au point. Le sujet est déplacé à travers ce plan, parallèlement à l'axe de prise de vue (obturateur en pose). Les parties du sujet successivement éclairées, et nettes, sont enregistrées par le film et les parties floues, qui ne sont pas éclairées, n'impressionnent pas la surface sensible. La pièce où l'on opère doit évidemment être plongée dans l'obscurité. Cette technique requiert donc des lampes générant le plan de lumière et un mécanisme de déplacement du sujet. Ce procédé offre un potentiel énorme puisqu'il rentre également dans le domaine de la photomicrographie, permettant des rapports de reproduction très élevés (plus de 100x).

PRATIQUE

On peut utiliser le matériel suivant :

La source de lumière est un projecteur de diapositives. Dans le passe-vues on met un cadre de diapositive dans lequel sont montées 2 lames de rasoir pour obtenir une fine fente. Notez que le condenseur du projecteur est prévu pour éclairer une surface d'environ 40x40 mm et la fente a une surface de 3 mm2 environ. Seulement 2 pour mille de la lumière disponible est récupérée. L'objectif du projecteur peut avoir une focale de 50 à 80 mm. La largeur de la fente et le rapport de reproduction de projection déterminent l'épaisseur du plan de lumière. Il est nécessaire de diaphragmer fortement l'objectif de projection sans quoi le faisceau lumineux s'étale trop de part et d'autre du plan focal de projection.

Le mécanisme de déplacement se constitue d'un guidage rectiligne poussé par une vis.

La vitesse de déplacement commande l'exposition. Celle-ci dépend :

  • de la sensibilité du film 
  • de la luminosité du plan de lumière et de son épaisseur 
  • du rapport de reproduction et de l'ouverture de l'objectif de prise de vue 
  • des filtres éventuels 

Typiquement, avec le matériel utilisé, la vitesse de déplacement du sujet varie entre 1 et 10 mm par minute. Avec un seul projecteur les images sont très contrastées et on ne peut éclairer entièrement les sujets complexes. On élimine ces problèmes en utilisant plusieurs projecteurs convenablement orientés.

MODE OPERATOIRE

Une fois que tout est bien réglé, selon la disposition indiquée, on allume le projecteur et on place un sujet dans le plan de lumière. On effectue alors la mise au point (très précisément) : le plan de lumière et celui de mise au point sont désormais confondus. Le sujet est ensuite déplacé juste derrière le plan, on ouvre l'obturateur et on met en marche le mécanisme de déplacement (dans l'obscurité). Lorsque le sujet a été entièrement balayé, on ferme l'obturateur. L'ennemi, dans cette technique, ce sont les vibrations et les mouvements parasites. Tous les éléments doivent être reliés de manière très rigide. Inutile d'opérer sur trépied, c'est l'échec assuré.

CONCLUSION

Cette technique, simple dans son principe mais délicate dans son exécution, est tout à fait à la portée du photographe patient et méticuleux. Réalisable avec des moyens de fortune (notez qu'une entreprise californienne commercialise le matériel idoine depuis bien longtemps), elle permet d'obtenir des images inaccessibles en photomacrographie conventionnelle.

Les inconvénients liés à cette technique limitent son champ d'action :

  • ne permet d'opérer qu'en studio
  • nécessité de tuer les insectes (donc à restreindre aux espèces communes) 
  • ne convient pas pour les sujets translucides (la lumière s'y diffuse) 
  • perspective isométrique, peu naturelle (bien qu'en photomacrographie classique on ait déjà une perspective très " comprimée ")
  • certaines parties du sujet peuvent apparaître en surimpression les unes sur les autres 
  • ne permet qu'un éclairage latéral, fortement directif 

Néanmoins le domaine d'application reste important et varié, et la richesse des détails que montrent les images devraient permettre à cette technique de trouver de nouveaux adeptes.

 

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