FABRICATION UTILISATION LES IMAGES
réalisation personnelle d'un système à décentrement et bascule pour le boîtier
moyen format Pentax 645D
basée sur un corps avant de chambre 4x5 Linhof color des années 60
Fabrication d'un système à décentrement et bascule pour le Pentax 645D
Nous l'avons vu dans un article précédent, la profondeur de champ en numérique est très réduite par rapport à l'argentique ( voir ici ): à focale et grandissement égaux, c'est la taille des photosites qui détermine la profondeur de champ. En moyen format numérique, la taille du capteur étant plus grande, les focales utilisées sont proportionnellement plus importantes, ce qui limite d'autant la profondeur de champ. Dans le cas d'un paysage à l'infini avec un premier plan à 1,5 mètre capturé avec une focale de 55mm ( équivalent 43mm en 24x36 ), il est quasiment impossible d'obtenir une zone de netteté suffisamment importante pour couvrir l'ensemble de l'image, d'autant que la diffraction limite l'ouverture à f/11 si on veut obtenir un piqué optimum.
Dans un tel cas, la seule solution serait d'utiliser un mouvement de bascule de l'objectif afin d'orienter la profondeur de champ en vue d'obtenir un premier plan et l'infini parfaitement nets, ceci indépendamment de l'ouverture du diaphragme. Ce type de mouvement est couramment employé sur les chambres grand format depuis les débuts de la photographie. Un problème cependant: sur le Pentax 645D il n'existe pas d'objectif à bascule / décentrement et les possibilités offertes par les fabriquants tiers sont assez onéreuses et semblent d'utilisation assez peu pratique ( voir chez ZOERK et chez ).
J'ai donc choisi de réaliser mon propre système à bascule et décentrement, en utilisant des composants trouvés d'occasion sur ebay ( principalement ): un corps avant de chambre 4x5 comportant les mouvement de bascule et décentrement, des éléments de mise au point micrométrique utilisés dans l'industrie optique, la réalisation personnelle d'un soufflet en tissu permettant la liaison du boîtier/corps avant et la réalisation personnelle de pièces en fibre de carbone pour les pièces de liaison ( notamment la base de la réalisation ).
Le Pentax 645D est un réflex, il y a donc un miroir mobile et un obturateur entre le capteur et la monture objectif: ces élements nécessitent un minimum de place, c'est le " tirage mécanique " , c'est à dire la distance qu'il y a entre le capteur et l'orifice de la monture de l'objectif. Ce tirage mécanique est assez important sur le 645D: 70,87mm, ce qui impose l'utilisation de focales compatibles, ayant un tirage optique minimum au moins supérieur à cette distance lors d'une mise au point à l'infini ( pour les distances de mise au point plus proches le tirage optique augmente et n'est plus un problème ). Dans notre cas, un Schneider APO DIGITAR 90mm 4.5 est la focale la plus courte que nous pourrons utiliser ( il a un tirage optique de 85mm pour une mise au point à l'infini ). L'utilisation d'une planchette rentrante de 15mm ( l'objectif est monté sur une planchette qui se fixe sur le corps avant ) permet de libérer un peu plus d'espace entre le corps avant et le boîtier afin de faciliter les mouvements du soufflet lors d'une extension minimale.
tirage mécanique et tirage optique
La réalisation, choix et assemblage des éléments
Corps avant Linhof Color 4x5
occasion sur ebay provenant d'Angleterre.
Le corps avant est un élément d'une chambre Linhof Color 4x5 des années 60-70. Pour ceux qui ne connaîtraient par la marque Linhof, c'est une marque allemande réputée pour la qualité de sa production et elle ne semble pas usurpée: même après plus de 40 ans de service, ce corps avant est parfaitement opérationnel et ne présente aucun jeu de fonctionnement. Le remplacement des autocollants latéraux en plastique beige par de la fibre de carbone donne un aspect très actuel à cette pièce !
Ce corps avant est doté des décentrements horizontaux et verticaux ( micrométrique pour ce dernier ) et des bascules axiales horizontales et verticales. En bref toutes les combinaisons de mouvements sont possibles.
élément micrométrique de déplacement longitudinal utilisés dans l'industrie optique ( montré tête en bas et tête en l'air )
occasion sur ebay venant de Corée du sud
Contrairement aux optiques conçues pour les reflex, les optiques utilisées sur de tels montages ( ce sont des optiques de chambres prévues pour les capteurs numériques ) ne comportent pas de rampe hélicoïdale de mise au point, qui se fait en variant la distance entre le boîtier et l'optique.
Pour des raisons pratiques, j'ai choisi d'avoir d'avoir deux élements de mise au point: un premier sous le boîtier et un second sous le corps avant: une mise au point effectuée en bougeant uniquement le boîtier permet de ne pas changer le point de vue, cette configuration est assez utile lors d'une prise de vue en macro par exemple puisque l'objectif de bouge pas lors de la mise au point, les réglages s'en trouvent facilités.
J'ai trouvé 2 éléments micrométriques de déplacement longitudinal ( c'est le nom exact ) utilisés dans l'industrie optique. Ces 2 éléments sont taillés dans la masse et le montage sur queue d'aronde, la qualité de fabrication permettent un déplacement en douceur et sans aucun jeu. Ils ont chacun 40mm de course, soit 80mm de course totale.
Chutes de plaques de fibre de carbone issues de l'aéronautique, occasion sur ebay, provenance France.
ces plaques sont assemblées pour constituer la base du système ( en bas sur la photo )
La base du système a été réalisée en de carbone, a base d'un assemblage de plaques 5mm de fabrication industrielle ( issues de l'industrie aéronautique ), 2 couches de tissu de fibre de carbone 300grs/m² ont été ajoutées sur les faces supérieures et inférieures pour la finition et donner un plus agréable que celle des plaques brutes. D'une épaisseur finale de 12mm, cette base est d'une rigidité à toute épreuve !
gros plan sur la base du système: 12mm d'épaisseur, carbone de qualité aéronautique: légèreté et rigidité obsolue !
les éléments de mise au point montés sur la base en fibre de carbone
sur la gauche: coté optique, sur la droite: coté boîtier
La fixation des éléments de mise au point sur la base se fait par le dessous avec 8 vis, le perçage de la base doit être précis mais avec un peu de patience et de c'est réalisable avec une perceuse colonne.
J'ai choisi de positionner les molettes de mise au point sur le côté gauche: le 645D ayant une poignée à main droite avec tous les boutons et molettes de réglage des paramètres de prise de vue, la main gauche est libre pour les de mise au point.
Le boîtier est fixé sur l'élément de mise au point par le biais d'une fixation rapide type " ARCA " ( fleche 1 ) et d'une plaquette de 100mm ( flèche 2 ) permettant un en avant ou en arrière de plus ou moins 5 cm, ce qui permet d'allonger ou de réduire le tirage optique en fonction des besoins de prise de vue.
le soufflet circulaire réalisé par mes soins, tissu occultant noir en coton, double épaisseur.
Le soufflet a été réalisé en tissu occultant noir ( en coton ) doublé et cousu à l'envers. La monture métallique ( qui se monte sur le boîtier - flèche 1 ) a été récupérée sur un vieux soufflet macro et la plaque de fixation sur le corps avant a été réalisée en fibre de carbone ( flèche 2 ). Mine de rien ce soufflet a demandé beaucoup de travail et j'ai dû faire de multiples essais avant de trouver la forme ( souflet carré, rond ... ) et la taille.
La problèmatique est la suivante: il faut que le soufllet ait un minimum d'épaisseur en position repliée pour ne pas gêner les mouvements ni la mise au point avec les focales les plus courtes ( dans notre cas le 90mm Schneider Apo Digitar ) tout en ayant un allongement maximum ( dans notre cas 140mm ) afin de permettre des prises de vues rapprochées.
Le tirage optique maximum du système est de 120mm pour le soufflet ( 2 cm en moins que l'allongement maximum pour éviter de forcer sur les coutures ) plus les 70mm de tirage mécanique de la monture du boîtier, soit 190mm de tirage optique. Le rapport 1:1 est donc possible avec un 90mm ( qui nécessite 180mm de tirage en macro au rapport 1:1).
les éléments optiques du Schneider APO DIGITAR 90mm f/4.5
provenance ebay Chine
L'optique utilisée pour ce montage est un Schneider APO DIGITAR 90mm 4.5. J'ai trouvé deux élément optiques sans obturateur pour un tarif très raisonnable. Comme le Pentax 645D comporte son propre obturateur, l'obturateur Copal 0 monté d'origine sur cette optique aurait été inutile.
Cette optique est spécialement développée pour les capteurs moyens formats numériques, son cercle d'image maximal est de 92mm, ce qui laisse une bonne marge de manoeuvre pour les mouvements de décentrement et bascule ( le capteur du 645D est inscrit dans un cercle de 54mm ). Le tirage optique à l'infini est de 85mm et cette optique semble donc parfaitement utilisable sur ce système.
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La réalisation de plaques en carbone est assez facile: la fibre de carbone est un matériau composite: d'un coté les fibres de carbone souples, de l'autre la résine qui vient combler les espaces entre les fibres et rigidifier l'ensemble. Pour la contruction amateur, le carbone se trouve sous forme de tissu à imprégner et une surperposition des couches de tissu permet d'obtenir l'épaisseur souhaitée. La superposition des couches s'appelle la stratification. vous aurez besoin de: La résine epoxy nécessite un étuvage: un chauffage ( pour la résine que j'utilise: 24 heures à 50°c ) pour que la polymérisation s'effectue correctement. Un vieu four traditionnel de cuisine peut tout à fait convenir.
Le principe est le suivant: découpez avec un cutter rotatif le tissu de carbone aux dimensions voulues en prenant quelques centimètres de marge, prévoyez autant de pièces que nécessaire pour arriver à l'épaisseur que vous souhaitez, sachant que le tissu en 300 grs/m² a une épaisseur de 0.25mm ( la résine va uniquement combler les espaces entre les fibres mais ne va pas modifier l'épaisseur finale de la pièce ).
Une fois le serrage effectué, vous pouvez mettre l'ensemble au four pour un étuvage de 24 heures à 50°c. Veuillez à bien aérer la pièce dans laquelle vous travaillez. Après avoir patienté ( c'est long, je sais ! :-) ), sortez le montage du four et laissez-le refroidir tranquillement à température ambiante. Après une trentaine de minutes vous pouvez déserrer les serre-joints et enfin voir apparaître votre première plaque carbone. Si la cire de démoulage a été correctement appliquée sur les plaques de verre, le démoulage se fait sans aucun effort.
Ci-dessus: la plaque de carbone brute de démoulage: nous voyons bien le surplus de résine qui a été évacué sur les bords de la plaque, la finition de la surface est parfaite et la plaque est prête à être découpée avec un Dremel équipé d'un disque rotatif diamanté. Attention, lors de la découpe des plaques carbone, la poussière qui se dégage est très fine et toxique. Portez un masque pour filtrer les poussières! La plaque fabriquée dans ce tutoriel a été découpée et utilisée pour la fabrication d'un volet coupe flux monté sur un bras articulé que vous pouvez voir sur la photo ci-dessous. Le bras articulé est réalisé sur la base d'un mini trépied " gorilla pod " vampirisé pour l'occasion. Extrêmement léger ( moins de 70 grs ), cet accessoire permet de protéger efficacement l'optique du soleil ou d'une pluie légère.
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le boîtier en configuration de prise de vue
J'ai conçu ce système principalement disposer des mouvements de bascule de l'optique sur mon boîtier, ceci afin de gérer au mieux la profondeur de de champ qui se révèle être rapidement problèmatique en moyen format numérique. De par mon style d'image, j'utilise assez peu les mouvements de décentrement qui sont surtout utiles pour corriger les déformations géométriques des objets photographiés.
Comme nous pouvons le voir sur le graphique ci-dessous ( passez votre souris sur l'image pour visualiser l'effet d'une bascule de l'objectif ), la bascule de l'objectif est utilisée pour orienter la profondeur de champ. En situation " normale " si le capteur et l'objectif sont parallèles, le plan de mise au point et par conséquent la profondeur de champ sont parallèles au plan du capteur ( et perpendiculaire à l'axe optique ).
Sans rien changer aux réglages de mise au point ( mise au point sur le point P ) ni de diaphragme, mais en appliquant par exemple une bascule de 8° de l'objectif vers le bas, le plan du capteur et celui de l' ne sont plus parallèles et se croisent maintenant au point A. Le plan de mise au point passe maintenant par les points P et A, d'où une inclinaison de la profondeur de champ.
Le graphique ci-dessous nous montre qu'une bascule de 8° a une influence assez extrême sur la profondeur de champ. En photographie de paysage, une bascule supérieure à 5 degrés est assez rare et en général 2 ou 3 degrés suffisent à " ramener " un premier plan dans la de netteté.
effet d'une bascule de l'objectif de 8 degrés vers le bas sur l'orientation de la profondeur de champ ( en bleu )
passez votre souris sur l'image
L'objectif: Schneider APO DIGITAR 90mm f/4.5
l'optique montée sur un diaphragme simple ( sans obturateur )
Les éléments optiques trouvés sur ebay ont été envoyés chez Schneider Optics pour un montage et alignement sur un diaphragme. L'opération a nécessité un bon mois d'attente, mais finalement l'objectif est revenu d'allemagne! Ce montage nécessite un retour en usine car un alignement est nécessaire, afin d'assurer le bon espacement entre les 2 blocs optiques. Sur mon exemplaire, une bague en laiton très fine - environ 0,2 millimètre été ajoutée entre les 2 blocs optiques pour mettre aux normes le montage.
Afin de pouvoir utiliser des mouvements de bascule et de décentrement, l'objectif doit projeter sur le capteur une image plus grande que le capteur. C'est ce qu'on appelle le diamètre du cercle d'image. Cette valeur est clairement indiquée dans les caractéristiques de l'optique et détermine la taille maximale des capteurs compatibles avec l'optique ainsi que l'amplitude maximale des mouvements.
L'objectif Schneider APO DIGITAR 90mm f/4.5 a été spécialement développé pour les capteurs moyens formats numériques, son cercle d'image maximal est de 92mm à f/8, ce qui laisse une bonne marge de manoeuvre pour les mouvements: le capteur du 645D est inscrit dans un cercle de 54mm ( taille de capteur 33x43mm ).
Après montage de l'optique sur une planchette rentrante, le réglage des " points zéro " a nécessité du temps et de la un bon réglage du avant permet d'être certain que l'axe optique est bien au plan du capteur quand les mouvements sont positionnés à 0.
Une info donnée par les techniciens de chez Schneider: en numérique les tolérances de montage sont tellement fines que si vous possédez une optique montée d'origine sur un obturateur copal 0 et que vous montez les deux éléments optiques sur un autre obturateur copal 0, il faut obligatoirement passer par la phase d'alignement chez Schneider pour s'assurer du bon espacement mécanique entre les deux blocs optiques, la tolérance de fabrication des 0 étant trop large pour que ces obturateurs soient interchangeables en l'état. Sans l'étape d'alignement la perte de définition peut aller jusqu'à moitié de la définition de l'optique.
la bague en lation ajoutée lors de la phase
d'alignement chez Schneider ( 0,2mm )
Les images réalisées avec ce système de prise de vue
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Cette optique Schneider est très performante: à f/4.5 soit la pleine ouverture, le centre est très bon mais les angles perdent de façon visible en résolution, à f/5.6 le centre est à son maximum mais les bords et les coins restent un poil en retrait, il faut être à f/8 ou f/11 pour que l'ensemble du champ soit homogène. A f/16 la diffraction commence à être bien visible et dégrade ensuite très sensiblement l'image à f/22 et f/32.
L'aberration chromatique est tout simplement absente des images, à toutes les ouvertures, même sur des contrastes très forts dans les coins avec une forte bascule !
L'image ci-dessous a été réalisée en plongée à un angle proche de 45°. Dans une configuration classique sans mouvement de l'optique il aurait été impossible d'obtenir la profondeur de champ suffisante. Avec une bascule de l'optique de 10 degrés vers le bas et un diaphragme à f/11, l'ensemble du champ est net et très détaillé.
Dans la pratique, le réglage de la bascule se fait en visualisant son effet dans le viseur du Pentax 645D. Même si le viseur est de bonne qualité, il est difficile de juger la netteté dans les coins avec une bascule ou un décentrement important. De plus la profondeur de champ est extrêmement réduite et une phase d'apprentissage est nécessaire: les mouvements ont besoin d'une plus grande précision qu'en format 4x5 et le viseur réflex n'aide pas vraiment à cette précision. Un mode live view ( absent du Pentax 645D ) serait vraiment très utile pour évaluer l'acuité des réglages! Le fin du fin serait un mode live view avec 2 zones de l'image visualisées en même temps sur l'écran, pour un réglage de la bascule très précis et sans surprise !
Si vous avez téléchargé l'image en résolution native ( x 5442 pixels soit 29,6 megapixels - cliquez sur l'image ), vous pouvez voir que le rendu de cette optique est plutôt bon, voir même décoiffant ! Une simple flaque d'eau automnale devient un véritable spectacle une fois affiché à 100% à l'écran !
cliquez sur l'image pour télécharger la version originale en très haute résolution
Attention, le fichier haute résolution est dans l'espace couleur ProPhoto, utilisez un logiciel approprié pour visionner l'image
Une grande partie des feuillages est sous la surface de l'eau, d'oû un rendu assez laiteux. Ci dessous les détails 1 et 2 montrés à 100%. le premier plan se situe approximativement à 60 cm du boîtier, l'arrière plan est à 1,20 m.
Détail 1 à 100% Détail 2 à 100%
L'image suivante est une des premières réalisées avec ce système: les troncs du premier plan sont à 40 cm alors que les troncs de l'arrière plan sont à 1,80 mètre. Une bascule autour de l'axe vertical ( en basculant l'objectif vers la gauche ) permet d'orienter la profondeur de champ de façon à ce qu'elle coïncide avec la perspective des troncs. En téléchargeant la version haute résolution ( 5440x7264 pixels, soit 39.5 megapixels ), vous verrez que la gestion de la profondeur de champ n'est pas parfaite: le plan de mise au point passe par les repères 1 et 2, la profondeur de champ n'est pas bien alignée sur le plan oblique formé par la face visible des troncs pour garantir la bonne netteté de l'ensemble. Pour bien faire il aurait fallu augmenter légèrement la bascule. C'est le genre d'erreur très facile à faire et pas vraiment visible dans le viseur, avec un peu d'habitude on arrive à être plus précis mais il faut vraiment se montrer vigilant et très concentré à la prise de vue car la moindre approximation sera parfaitement visible sur les images!
cliquez sur l'image pour télécharger la version originale en résolution native
Sur l'extrait à 100% ci-dessous ( repère 3 sur la photo ), nous pouvons voir que le rendu des détails fins de cette optique Schneider est très bon: du velouté et des détails fins parfaitement reproduits, nous sommes dans les standards de qualité qui ont fait la réputation de cette marque allemande tout au long des années.
détail du centre de l'image à 100% ( repère 3 )
cliquez sur l'image pour télécharger la version originale en résolution native
Détail 1 à 100%
Pour conclure
L'utilisation de ce système de prise de vue sur le Pentax 645D apporte de nouvelles possibilités, l'optique Schneider APO DIGITAR est excellente et parfaitement adaptée au capteur 40 millions de pixels.
Vous avez pu le voir sur les images en résolution native proposées sur cette page, le rendu final des images est convaincant et la possibilité de gérer la profondeur de champ ouvre de nouvelles perspectives sur ce moyen format numérique.
article écrit en octobre et novembre 2012
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