Points nodaux

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Les points nodaux d'un système optique sont deux points de l'axe optique notés N et N', conjugués l'un de l'autre, c'est-à-dire image l'une de l'autre, pour lesquels les angles d'inclinaison des rayons par rapport à l'axe, passant en N et sortant en N' sont identiques. N' est appelé point nodal d'émergence.

Pour un système optique dont les milieux transparents d'entrée et de sortie ont le même indice de réfraction, les points nodaux sont confondus avec les points principaux H et H'. C'est donc le cas pour l'usage photographique courant : entrée et sortie dans l'air.

La distance focale se mesure dans le cas général à partir du point principal H' qui, dans l'air, coïncide avec le point nodal d'émergence N'.

Application à la photographie

Une particularité du point nodal d'émergence N' est que pour des objets lointains formant une image sur un détecteur fixe par rapport à l'objet, la position de l'image sur le détecteur est stationnaire vis-à-vis des mouvements de rotation de l'objectif autour du point nodal d'émergence. Cette technique permet de déterminer la position de ce point nodal et de mesurer la distance focale qui sépare N' de la position de l'image d'un objet lointain. D'autre part dans les appareils panoramiques à tambour pour lesquels le film est fixe par rapport au paysage et où l'objectif tourne, l'axe de rotation du tambour doit passer par le point nodal d'émergence. S'il n'en est pas ainsi, il y a un flou de bougé dans l'image.

Le schéma suivant explique le principe de la stationnarité de l'image d'un objet lointain lorsqu'on tourne l'objectif autour du point nodal d'émergence N'. Ce tracé est un cas particulier pour un système épais dont les pupilles limitant les faisceaux sont placées dans les plans principaux et dont les milieux extrêmes sont identiques.

On lit parfois que le point nodal est l'endroit autour duquel il faut faire tourner un appareil ordinaire afin de pratiquer le raccordement panoramique d'images. C'est une confusion fréquente, en réalité c'est autour de la pupille d'entrée qu'il faut tourner l'appareil pour faire ce raccordement en minimisant certains effets de parallaxe qui rendent très difficile la superposition des images aux jointures. En effet les conditions sont très différentes de celles d'un appareil panoramique à tambour, puisque c'est l'ensemble de l'appareil qui tourne avec le film par rapport au paysage. Le point nodal d'émergence ne joue donc absolument aucun rôle dans cette affaire. Il se trouve que dans les objectifs de formule symétrique, la pupille d'entrée est située au niveau du plan principal (ou nodal) objet.

Le schéma suivant explique le rôle du centre de la pupille d'entrée comme le lieu autour duquel il faut faire tourner l'appareil et le film pour espérer faire une raccordement panoramique sans effet de parallaxe.

La minimisation des effets de parallaxe lorsque l'ensemble de l'appareil tourne vient de ce que l'alignement des points de l'espace objet avec le centre de la pupille d'entrée conditionne l'alignement de l'ensemble des taches-images projetées sur le film. Le point-clé de la discussion réside dans la superposition d'images défocalisées, qui n'obéissent pas aux relations de conjugaison habituelles. En tournant autour de la pupille d'entrée on ne défait donc pas ces alignements.

Un certain nombre de constructeurs précisent dans la fiche technique toutes les caractéristiques de leurs objectifs, en particulier : la position des points N et N', ainsi que les diamètres et positions des pupilles par rapport aux sommets des lentilles d'entrée et de sortie.

Dans la plupart des objectifs d'amateurs, en particulier les zooms, ces données ne sont pas disponibles. La seule chose qui ne change pas c'est que le point nodal d'émergence se situe à une distance focale en avant de l'endroit où se forme l'image d'un objet lointain, c'est-à-dire le foyer image. N' se déplace donc avec la bague du zoom de façon à maintenir l'image d'objets lointains le plus près possible du film ou du détecteur ; néanmoins grâce à la mise au point automatique, une plus large tolérance existe puisque l'appareil peut retoucher la mise au point indépendamment de la bague de zoom.

Dans les zooms, la pupille d'entrée se déplace fortement et indépendamment de la position des points nodaux lorsqu'on modifie la focale de l'objectif, il convient donc d'en déterminer la position de façon empirique pour chaque position du zoom si on veut faire un raccordement panoramique avec un tel objectif. Les appareils panoramiques à tambour rotatif ne peuvent pas en général respecter cette condition de minimisation des effets de parallaxe puisque tournant autour du point nodal d'émergence qui ne coïncide en général pas avec la position de pupille d'entrée.

Articles connexes

• Point cardinal
• Point principal
• Foyer (optique)
• Optique géométrique

Liens externes

• La Grille Méthode pour un repérage fin de la pupille d'entrée sur un appareil photo numérique (méthode d'Alain Hamblenne)

• Portail de la physique