plan focal

Le plan focal est le plan perpendiculaire à l'axe optique où les rayons lumineux convergent après avoir traversé une lentille ou s'être réfléchis sur un miroir. Pour une lentille convergente simple, c'est le plan situé à la distance focale de la surface de la lentille, où les rayons incidents parallèles se rencontrent en un seul point appelé le point focal. Dans les systèmes d'imagerie pratiques, le plan focal est l'endroit où vous positionnez votre capteur, votre film ou votre écran pour capturer une image nette.

Différents systèmes optiques produisent des plans focaux à différentes distances selon la conception de la lentille. Un objectif d'appareil photo avec une distance focale de 50 mm a son plan focal à 50 mm derrière le plan principal de l'objectif ; un objectif de télescope avec une distance focale plus longue repousse le plan focal plus loin, c'est pourquoi les télescopes sont plus longs que les appareils photo. Les miroirs courbes produisent également des plans focaux ; un miroir parabolique utilisé dans les projecteurs ou les antennes paraboliques concentre la lumière sur un plan focal perpendiculaire à la surface du miroir. Le plan focal n'est pas infiniment mince en pratique : les aberrations optiques et la diffraction signifient qu'il y a toujours une petite zone de netteté acceptable appelée la profondeur de foyer.

Alignement et tolérances du plan focal

Le positionnement précis du plan focal est essentiel dans les instruments d'imagerie. Dans un appareil photo, le capteur doit être exactement sur le plan focal, généralement avec une tolérance de 0,1 mm ou moins. En fabrication, la planéité du plan focal est vérifiée par des tests optiques ; toute déviation provoque une mise au point inégale sur l'ensemble du cadre de l'image. Lorsqu'une lentille est montée dans un assemblage mécanique, des cales ou des entretoises filetées ajustent la distance focale arrière afin que le plan focal s'aligne avec le capteur ou le viseur.

Le terme apparaît le plus souvent dans l'expression obturateur à plan focal, un mécanisme dans les appareils photo qui s'ouvre directement au niveau ou très près du plan focal. Cette conception permet des temps d'exposition plus rapides et une synchronisation du flash plus uniforme que les anciens obturateurs positionnés devant l'objectif. Dans le travail télescopique, trouver le plan focal est fondamental : les astronomes placent des oculaires, des spectrographes ou des caméras au plan focal du miroir primaire ou de l'objectif pour observer et enregistrer la lumière.