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Niveau école ingénieur
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calcul d'optique à deux lentilles

Posté par
sylex
23-05-19 à 11:03

Bonjour,
je suis nouveau sur le forum et pas du tout physicien.
Je suis photographe et je présente dans une exposition une série d'images de 16cm par 20cm posées au sol.
Je voudrais construire une grosse loupe pour voir les images sans se baisser. Je voudrais que les images ne soient pas déformées.
Qu'elles apparaissent dans une lentille à peu près au même format que l'original à une hauteur qui peut varier entre 1m et 1,7m de distance.
J'ai fait de nombreux essais notamment avec deux lentilles plan convexes de 20cm de diamètre, mais je ne procède que de façon empirique et le résultat n'est pas satisfaisant.
Je cherche donc  quelqu'un qui puisse me faire un calcul pour déterminer de quelles lentilles j'ai besoin.
Je dispose même d'un budget pour cette prestation.

Quelqu'un d'intéressé ?

Merci d'avance.

Sylex.

calcul d\'optique à deux lentilles

Posté par
vanoise
re : calcul d'optique à deux lentilles 23-05-19 à 11:58

Juste quelques pistes de réflexion.
Il y a une loi incontournable de la physique qui dit, (je traduis en langage familier au risque de ne pas être parfaitement rigoureux) que l'image apparaîtra nettement si l'œil de l'observateur et l'image à observer, restent au voisinage de l'axe optique (axe de symétrie de la lentille). Tu as donc tout intérêt à placer le centre de ta lentille à la verticale du centre de l'image à observer. L'observateur devra alors se placer au dessus de la lentille, le plus près possible de l'axe optique de la lentille.
Autre chose : la distance du centre de la lentille à l'image à observer (donc au sol si j'ai bien compris) doit être égale ou légèrement inférieure à la distance focale de ta lentille convergente.

Posté par
sylex
re : calcul d'optique à deux lentilles 23-05-19 à 16:58

merci Vanoise.
Pour l'instant je n'en suis qu'aux tests et mon système n'est pas calé de façon précise parce que je n'ai pas encore les distances exactes.
Deux problèmes persistent :
Je n'arrive pas encore à avoir une image vraiment nette.
Et l'image n'est pas retranscrite dans sa totalité.
Je m'interroge sur le choix de deux lentilles plan-convexe et je me demande si je ne devrais pas utiliser une lentille plan concave pour compenser la convexe.
Il parait que c'est le principe du microscope (doublet convexe-concave et la variation de hauteur fait le grossissement.
Une idée des lentilles exactes à utiliser ?
merci à tous.

Posté par
vanoise
re : calcul d'optique à deux lentilles 23-05-19 à 18:55

L'idée d'utiliser une lentille comme loupe avec une distance lentille -objet à observer, égale ou peu inférieure à la distance focale présente un avantage : la vision sera nette pour un œil  "normal" quelle que soit la distance de la lentille à l'œil de l'observateur.  On pourrait imaginer une distance focale de 50cm, la lentille étant alors à 50cm du sol. Un oeil verrait alors l'image comme si elle était à 50cm de son oeil et non à la distance entre le sol et l'oeil, ce qui sans doute permettrait une vision suffisamment détaillée.Reste que, pour avoir une vision nette, l'œil et l'image à observer doivent être à des distances de l'axe de la lentille plus petites que le diamètre de la lentille : ce sont les fameuses conditions de Gauss dont on parle dans les cours d'optique. Le diamètre de ta lentille devrait donc être nettement supérieur à 20cm, le plus grand possible en fait... Sinon, comme tu le fais remarquer, impossible de voir à la fois l'intégralité de l'image.
Tu évoques la possibilité d'un système à deux lentilles, analogue au microscope. Puisque tu n'as pas besoin de beaucoup "grossir" l'image l'image, les inconvénients risquent d'être plus importants que les avantages : nécessite plus grande encore de placer l'œil au voisinage de l'axe, impossibilité de voir en même temps l'intégralité de l'image...
Cela dit, il serait peut-être plus simple de fixer les photographies à un mur...

Posté par
sylex
re : calcul d'optique à deux lentilles 24-05-19 à 09:54

Chaque solution a son problème, il y a 280 images et pas assez de place au mur....
J'ai réussis à trouver des lentilles qui font 25cm de diamètre et 50cm de focale, mais ce sont les plus larges que j'ai pu trouver.
Je comprend tout ce que tu dis vanoise, c'est pour ces contraintes que j'aimerai sortir de cette méthode empirique pour passer par un calcul qui me donne une dimension précise des lentilles, leur type et leur espacement.
Je suis en train de voir si avec de la lumière je ne peux pas projeter l'image sur un dépoli  (a la manière d'un episcope) ce qui résoudrait pas mal de questions d'axe.

Posté par
neajD
re : calcul d'optique à deux lentilles 24-05-19 à 14:28

Bonjour sylex,

1 - Phrase passe partout : Il me semble que ton cahier des charges est très incomplet en termes de fonctionnalités.
En clair, l'objet sert à quoi, où, quand... (voir règle du QQOQCCP). Donc pour le moment, sans ton cahier des charges, il est possible de proposer tout et n'importe quoi.

2 - Phrase passe partout : L'ingénierie part du principe qu'assembler des choses existantes est plus facile et moins cher qu'en créer de nouvelles...
Alors pourquoi ne pas simplement disposer sur une table plusieurs livres consultables à volonté. Ces livres au format de tes images, permettent de protéger tes photos dans des enveloppes transparentes. Le chaland peut les consulter à souhait (même avec les doigts sales), s'arrêter sur l'une d'elles... Bref tu as compris l'idée de grand-père.
A cette solution, mon fils ajoute un (ou plusieurs) laptop(s) avec diaporama à défilement automatique (possibilité d'arrêt sur image, recherche...) et un ou plusieurs écrans HD reliés aux PC... Bref, là aussi tu vois l'idée. Pour l'accroche, c'est intéressant... les gens sont tellement habitués à bailler devant leur télé ! Ah me dis-je, c'est intéressant de te communiquer cette bonne idée.
Mais mon petit fils qui passe devant moi avec son portable et son casque de réalité virtuelle sous le bras m'assure qu'il a mieux à proposer. Je jette deux yeux dans son truc... pour constater qu'au niveau de la résolution ça coince, surtout pour admirer des oeuvres d'art... Alors dans 10 ans pourquoi pas !... à moins de se servir de cet outil pour repérer le numéro d'une photo qu'il sera possible ensuite de voir en HD ou même dans les livres. Prévoir comme dans les avions d'autrefois des sacs de vomissement.
Bon courage en tout cas.

Posté par
sylex
re : calcul d'optique à deux lentilles 24-05-19 à 14:36

Merci neajD pour ta réponse.
Pour ce qui est de la précision de la question il est difficile de rentrer dans le détail sans être long et fastidieux ce qui risque de décourager les éventuels intéressés. Il me semble que le résumé suffit et je peux tout à fait préciser les questions annexes.

Je suis photographe et je fais souvent des expositions, la façon de montrer les images sur le sol est très différente de celle dans un livre et la question à été murement réfléchie, je ne vais pas rentrer dans ces détails qui ne concernent pas vraiement mon problème.

Je sais bien que créer de nouvelles choses est plus compliqué que d'en assembler mais faire de l'art c'est essayer d'inventer quelquechose particulièrement pour ce qui concerne les questions de points de vue chères aux photographes.

Aussi je persiste sur mon "compte fil" géant.
Bonne journée.

Sylvain



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