cercle de confusion

En optique, un cercle de confusion est la plus petite tache lumineuse circulaire qu'un objectif peut produire lors de l'imagerie d'une source ponctuelle. Il se produit parce que les objectifs réels ne peuvent pas focaliser tous les rayons d'un point objet donné en un seul point mathématique sur le plan de l'image. Au lieu de cela, les rayons convergent vers un cône qui coupe le plan focal sous la forme d'un petit disque. Ce disque est le cercle de confusion. Plus il est grand, plus le flou est perceptible dans l'image finale.

La taille d'un cercle de confusion dépend de plusieurs facteurs : la distance focale de l'objectif, le diamètre de l'ouverture, la distance entre l'objectif et l'objet, et la distance entre l'objectif et le plan de l'image. L'aberration sphérique dans la conception de l'objectif fait que les rayons à différentes hauteurs à travers l'objectif se focalisent à des distances légèrement différentes, créant un flou inévitable. En imagerie pratique, le diamètre du cercle de confusion varie généralement de 0,03 mm à 0,1 mm pour les objectifs d'appareil photo, selon le format et la conception.

Profondeur de champ et netteté acceptable

Le seuil du cercle de confusion est fondamental pour les calculs de profondeur de champ. Lorsqu'un photographe ou un ingénieur en optique spécifie un diamètre maximal acceptable pour le cercle de confusion, il définit ce qui est considéré comme une mise au point nette. Des seuils plus grands permettent une profondeur de champ plus apparente, car les points plus éloignés du plan focal restent flous dans la limite acceptable. La pratique courante fixe le diamètre à environ 1/1500 de la distance focale pour les appareils photo numériques petit format, mais un travail de plus haute précision peut exiger 1/3000 ou moins.

Dans les systèmes de vision industrielle et de mesure de précision, le contrôle du cercle de confusion est essentiel. Ces systèmes doivent distinguer des caractéristiques minuscules ou mesurer des positions avec une tolérance de l'ordre du micron. La correction des aberrations et les ouvertures diaphragmé (ouvertures plus petites) réduisent l'angle du cône et rétrécissent le cercle. La fermeture d'un diaphragme réduit généralement le diamètre du cercle d'environ un facteur de deux, bien que cela sacrifie la collecte de lumière et nécessite des temps d'exposition plus longs.

Le terme lui-même remonte à la théorie classique des lentilles et fait référence au contour géométrique de la région focalisée. En conception optique, les ingénieurs modélisent le cercle de confusion à l'aide de logiciels de traçage de rayons pour prédire les performances sur le terrain. Pour les appareils photo et les microscopes, la spécification d'un diamètre de cercle acceptable fait partie du contrat entre la conception optique et l'utilisation prévue. Un objectif de cinéma conçu pour un film de 35 mm pourrait tolérer un cercle trois fois plus grand qu'un objectif pour la microscopie scientifique, car la perception de la netteté dépend de la distance de visualisation et du grossissement.