# Photographie/Objectifs/Convertisseurs de focale

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## Généralités

Divers systèmes optiques, généralement afocaux, sont utilisés pour modifier la distance focale et donc le champ couvert par les objectifs. Ainsi, par exemple, un objectif de focale « normale » pourra être converti en téléobjectif, en objectif grand-angulaire ou même en fish-eye à l'aide d'éléments optiques complémentaires.
Le montage de ces compléments optiques peut se faire devant ou derrière l'objectif de base. Le montage par devant (côté sujet) est la règle pour les systèmes destinés aux appareils compacts ou plus généralement à objectif fixe. C'est également ainsi que se montent les compléments destinés à diminuer la focale et donc à augmenter l'angle de champ. En revanche, les compléments destinés à augmenter la focale des téléobjectifs interchangeables montés sur les appareils reflex sont généralement fixés par l'arrière, entre le boîtier et l'objectif.
Certains convertisseurs de focale sont d'usage plus ou moins général, d'autres en revanche sont dédiés à des objectifs ou à des séries d'objectifs spécifiques.

## Pourquoi acheter un multiplicateur ou un convertisseur de focale ?

Pour les appareils qui ne disposent que d'un objectif fixe, l'usage d'un convertisseur placé devant l'objectif est évidemment le seul moyen d'agrandir ou de restreindre le champ cadré par l'appareil.
Pour les appareils reflex disposant de larges gammes d'objectifs, le problème du choix entre convertisseur de focale et objectif « ordinaire » se pose ; divers critères permettent de prendre une décision à bon escient. Les photographes qui achètent des convertisseurs de focale sont généralement intéressés par le coût, l'encombrement et le poids de ces systèmes, qui sont généralement très inférieurs à ceux des objectifs de focale équivalente.

## Les multiplicateurs de focale montés derrière l'objectif

Ces éléments optiques ne sont intéressants que lorsqu'ils sont montés sur des objectifs de distance focale plus ou moins longue, au moins égale en tous cas à la focale dite « normale ». On trouve dans cette catégorie deux types de produits : ceux qui sont d'usage plus ou moins général et ceux qui sont dédiés à une série d'objectifs, voire à un objectif particulier.
Tous ces systèmes possèdent une propriété commune : ils reprennent l'image formée par l'objectif et la projettent agrandie sur la surface sensible. En ce sens, ils agissent de la même manière que le groupe de lentilles globalement divergent que l'on trouve à l'arrière des téléobjectifs.
En fait, dire qu'ils doublent ou triplent la focale est souvent abusif. C'est à peu près vrai lorsque l'objectif de base est calé sur l'infini, mais cela ne l'est plus forcément lorsque l'on fait le point à faible distance. Le coefficient multiplicateur dépend de nombreux paramètres, comme la formule optique de l'objectif, la position relative du doubleur par rapport aux lentilles, etc. Les lois de variation de la focale résultante peuvent être relativement compliquées mais en pratique, cela n'a pour ainsi dire aucune importance.
Un doubleur de focale double le grandissement obtenu grâce à l'objectif de base, ce qui donne une image quatre fois plus grande en surface et donc quatre fois moins éclairée. La perte de lumière équivaut donc à deux crans de diaphragme, sans tenir compte de l'absorption par les lentilles. Selon la qualité du doubleur, la perte réelle d'éclairement de l'image sera plutôt de 2,5 à 3 crans de diaphragme. Avec un tripleur, l'image est agrandie neuf fois en surface et la perte de lumière correspond a priori à plus de trois crans de diaphragme ; en pratique on sera sans doute plus près de quatre.

### Doubleurs et tripleurs de focale d'usage général

Il s'agit le plus souvent de combinaisons optiques relativement simples et peu coûteuses, produites par des fabricants indépendants des grandes marques et adaptées aux différentes montures de ces dernières. Certains doubleurs sont de hautee qualité et permettent d'obtenir de bons résultats, à condition qu'on les utilise derrière des objectifs de haut de gamme. Le pire n'est jamais certain, mais il ne faut pas s'attendre à des miracles avec les doubleurs de focale de premier prix, encore moins avec les tripleurs, et si par dessus le marché on les utilise derrière des objectifs de piètre qualité, la déception est assurée.

#### Multiplicateurs de focale dédiés

Ils présentent le plus souvent des augmentations de grandissement plus modestes, de l'ordre de 1,4 à 1,6. Avec un téléobjectif de 280 mm, par exemple, on obtient une focale résultante voisine de 400 mm avec une perte de lumière qui ne dépasse guère l'équivalent d'un cran de diaphragme, ce qui reste très modéré et acceptable.
La plupart des grandes marques offrent ce type de multiplicateur de focale, dont le prix souvent assez élevé reste toutefois bien inférieur à celui d'un vrai téléobjectif. Cela se sent au niveau du portefeuille mais aussi au niveau des bretelles du sac, car les gros téléobjectifs, surtout les plus lumineux, atteignent des poids considérables.
On trouve parfois des jeux de deux multiplicateurs de focale, l'un étant destiné par exemple aux focales les plus courtes d'une gamme optique et l'autre aux plus longues. Certains multiplicateurs sont dédiés à un objectif particulier, ce sont bien entendu les plus chers mais la correction des aberrations est alors poussée au plus haut degré possible et le seul véritable inconvénient reste alors la diminution de luminosité.

### Avantages

* élargissement de la gamme des focales disponibles et des possibilités de cadrage : c'est évidemment le premier but recherché par l'acheteur d'un convertisseur. Un téléobjectif de 300 mm muni d'un multiplicateur 1,5x devient un 450 mm ; un zoom 200-300 équipé du même convertisseur devient un 300-450, ce qui permet d'accéder à toutes les focales de 200 à 450 mm.
* économie : compléter un téléobjectif ou un zoom par un multiplicateur de focale revient beaucoup moins cher que d'acheter un second téléobjectif ou un second zoom permettant d'accéder à la même gamme de distances focales.
* gain de poids et d'encombrement : avec un gros téléobjectif dans le sac à dos on n'a jamais l'impression de partir seul en randonnée ; avec deux ou trois, à moins d'être franchement masochiste, il vaut mieux louer les services d'un sherpa, surtout si l'on n'a pas une colonne vertébrale à toute épreuve.
* distance minimale de mise au point : d'une manière générale, plus la focale des objectifs est grande, moins ils sont capables de réaliser la mise au point sur les sujets rapprochés. Dans la plupart des cas, la présence d'un multiplicateur de focale permet de conserver la distance minimale de mise au point de l'objectif de base ou du moins de ne pas trop l'augmenter.

### Inconvénients

* perte de luminosité : les convertisseurs de focale qui se montent devant les objectifs n'ont qu'une influence limitée sur la luminosité mais il n'en est pas de même pour les multiplicateurs que l'on place derrière les objectifs. En effet, la quantité de lumière captée par l'objectif de base n'est pas augmentée mais l'image est fortement agrandie et donc d'autant moins lumineuse que l'augmentation de focale est plus importante. Avec un doubleur de focale l'image est ainsi 4 fois plus grande et donc a priori 4 fois moins lumineuse, ce qui représente une perte de luminosité équivalente à la fermeture du diaphragme de deux crans : un objectif de 100 mm ouvert à 4 devient ainsi l'équivalent d'un objectif de 200 mm ouvert à 8. Avec un multiplicateur x1,4 on perd donc à peu près « un diaphragme », avec un tripleur on perd « trois diaphragmes », etc. À cette perte « géométrique » s'ajoute une perte de luminosité due à la multiplication des dioptres, de sorte que le bilan final peut se trouver considérablement aggravé. On pourra objecter que le passage d'un objectif donné à un autre de focale double s'accompagne lui aussi d'une perte de luminosité, due au fait que d'une manière générale les objectifs sont de moins en moins lumineux au fur et à mesure que leur focale est plus élevée.
* risque de flou ou de bruit numérique : cette perte de lumière est souvent prohibitive compte tenu des risques de bougé ou de bruit numérique, puisque l'on se trouve obligé d'allonger les temps de pose ou d'utiliser des sensibilités très élevées ; cet effet se cumule avec celui de l'allongement de focale, qui amplifie les mouvements indésirables de l'appareil.
* difficulté de mise au point : sur un appareil reflex, la mise au point est grandement facilitée lorsque l'on dispose d'un objectif lumineux. C'est vrai lorsque le réglage se fait manuellement mais aussi lorsqu'il est réalisé par un système automatique « autofocus ». Non seulement le processus peut être très fortement ralenti mais si la lumière est faible certains systèmes deviennent carrément incapables de faire la mise au point. Le photographe doit donc vérifier la compatibilité de son appareil avec le convertisseur de focale qu'il souhaite acheter. Si l'autofocus devient inopérant dans certaines conditions, alors il faut être sûr que la mise au point puisse être retouchée manuellement, faute de quoi toute prise de vue sera impossible.
* dégradation des images : la perte de définition des images obtenues derrière un doubleur est en quelque sorte automatique ; si l'objectif de base est capable de fournir un pouvoir séparateur de 100 traits par mm, par exemple, l'agrandissement optique n'en comportera pas plus de 50 avec un doubleur, dans le meilleur des cas. En fait il en comportera généralement moins, car un doubleur n'est jamais parfait, il introduit toujours ses propres défauts. Ainsi, l'augmentation du grandissement des images s'accompagne généralement d'une augmentation concomitante des diverses aberrations qui nuisent à la qualité des images ; non seulement les défauts de l'image de base sont doublés, mais ils sont aussi augmentés du fait des aberrations introduites en supplément par le doubleur. Plus l'augmentation de focale est importante, plus le contraste des images se trouvent affaibli, ce qui nuit également à l'impression de netteté. Le doublement de focale semble être une limite qu'il ne faudrait pas raisonnablement dépasser ; le triplement doit être considéré comme une solution de secours et du reste on ne trouve apparemment plus aujourd'hui aucun tripleur de focale. Pour limiter autant que faire se peut la dégradation des images, et lorsque c'est possible, il vaut mieux utiliser avec un objectif donné le multiplicateur de focale qui lui est dédié.
* il faut noter que la profondeur de champ n'est pas sensiblement modifiée lorsque l'on compense la diminution de la luminosité par un allongement du temps de pose ou une augmentation de la sensibilité ; sans entrer ici dans le détail, disons simplement que la diminution de l'ouverture relative compense plus ou moins bien les effets de l'allongement de la focale.

### Combinaisons raisonnables et déraisonnables avec un multiplicateur de focale

* usage sur un téléobjectif : si le téléobjectif est bon, le doubleur doit l'être aussi, les résultats seront convenables mais généralement la netteté des images obtenues ne sera pas améliorée en fermant le diaphragme, de sorte qu'il vaudra mieux opérer à grande ouverture. Des essais systématiques peuvent montrer quelles sont les meilleures conditions de prise de vues. Si la qualité est acceptable, le gain de coût, d'encombrement et de poids est justifié. Avec un mauvais téléobjectif, on risque fort de naviguer entre le médiocre et l'exécrable.
* usage sur un objectif standard : c'est sans doute la meilleure utilisation possible. Pour éviter l'apparition d'un flou trop marqué dans les angles, il faudra généralement éviter les plus grandes ouvertures et régler l'objectif de base sur 5,6 ou 8. S'il s'agit d'un objectif de bas de gamme, il faudra sans doute diaphragmer un peu plus pour obtenir un résultat plus acceptable. Avec un objectif haut de gamme, l'achat d'un doubleur de qualité est évidemment conseillé !
* usage sur un zoom : il n'est justifié que si ce zoom est réglé sur les focales les plus grandes ; il serait absolument stupide, par exemple, d'utiliser un doubleur sur un zoom 70-210 mm réglé sur 70 mm puisque la focale résultante, 140 mm, peut être obtenue directement avec une bien meilleure qualité. Dans la mesure où l'image fournie par les zooms se dégrade au fur et à mesure que la focale s'allonge, il ne faut évidemment pas attendre de miracle... De plus, la luminosité déjà souvent faible est encore diminuée, ce qui rend généralement la mise au point très difficile, aussi bien pour l'œil dans le cas d'un réglage manuel que pour les systèmes autofocus, dont certains peuvent d'ailleurs ne plus fonctionner du tout dans ces conditions. Nous irons donc jusqu'à déconseiller une telle association, sauf évidemment en cas de nécessité absolue.
* usage sur un grand angulaire : c'est a priori aberrant vu qu'en partant d'un 24 mm on se retrouve avec un objectif de focale « normale » (en 24 x 36) et que l'on fait ainsi « concurrence » à des objectifs à la fois d'excellente qualité, souvent bien moins chers que les grand angulaires et surtout beaucoup plus lumineux. En général la comparaison des résultats fait apparaître des résultats affligeants do côté de la combinaison grand angulaire et doubleur.
* usage en photographie rapprochée : cela peut être une excellente solution car l'usage d'un doubleur permet d'agrandir l'image fournie par l'objectif « macro » ou « standard » sans augmenter pour autant la distance minimale de mise au point. On atteint ainsi des grandissements beaucoup plus importants, à moins que l'on préfère augmenter la distance objectif-sujet tout en gardant le même grandissement. Les performances peuvent être encore accrues avec un objectif standard si l'on peut disposer des bagues nécessaires pour le monter en position retournée. Ajoutons que la combinaison objectif + doubleur est parfaitement compatible avec l'usage de bagues-allonge.
* combinaison de doubleurs ou de tripleurs : c'est un bon moyen de combiner les défauts optiques, en les amplifiant. Cela fait partie des possibilités que l'on peut oublier...

## Multiplicateur de focale ou agrandissement plus important ?

La question ne se pose évidemment que dans le cas d'un allongement de la distance focale, puisque s'il est facile d'enlever par découpage les éléments périphériques d'une image, il est au contraire impossible de rajouter ceux qui n'ont pas été enregistrés à la prise de vue. Elle ne se pose pas non plus pour les utilisateurs de diapositives qui exploitent directement les images originales.
En revanche, lorsque l'on dispose de négatifs ou d'images numériques, il suffit de ne conserver que la zone centrale d'une photographie pour obtenir un cadrage équivalent à celui que l'on aurait, depuis un point donné, avec un téléobjectif muni d'un multiplicateur de focale. C'est sûrement la solution la moins chère que l'on puisse imaginer, si l'on ne s'intéresse qu'à la composition des images ... À la limite, si tout était parfait, il serait d'ailleurs possible de réaliser toutes ses photos avec un seul objectif grand angulaire dont on retaillerait les images à la demande pour les agrandir et n'en conserver que les éléments intéressants ...
Reste à savoir si la perte de qualité résultant de l'agrandissement d'une image découpée peut être comparée à celle que produirait l'utilisation d'un multiplicateur de focale donnant la même variation de cadrage. La question n'est pas simple car les combinaisons optiques possibles à partir des matériels du commerce sont très nombreuses ; il est bien sûr hors de question d'en donner ici la liste et encore moins de conseiller telle ou telle d'entre elles.
Il est généralement admis que l'utilisation d'un convertisseur donnant une multiplication de focale raisonnable associé à un très bon objectif fournit des résultats un peu meilleurs que ceux que l'on peut obtenir par simple agrandissement. En revanche l'utilisation d'un convertisseur de bas de gamme conduira souvent, même avec un objectif de bonne qualité, à des résultats désastreux rendant le découpage préférable. L'association d'un téléobjectif et d'un convertisseur tous deux de haute qualité peut donner de mauvais résultats si les deux systèmes sont optiquement incompatibles, par exemple si le convertisseur est conçu pour être utilisé avec des objectifs de focale courte ou moyenne.
Ne pas oublier aussi que le léger gain de qualité que l'on peut obtenir avec un convertisseur doit être évalué en tenant compte du prix de cette optique, de son encombrement et aussi, sur le terrain, de la nécessité de procéder à des montages et démontages fréquents dans des conditions pas forcément faciles ; on sait que les capteurs des appareils reflex n'aiment guère les poussières et encore moins les projections d'eau, d'embruns salés ou de boue.
Comme par ailleurs les besoins d'un photographe sportif, d'un paysagiste ou d'un reporter sont sensiblement différents, telle combinaison satisfaisante pour l'un ne le sera peut-être pas pour les autres. Le meilleur conseil que l'on puisse donner est donc, à chaque fois que c'est possible, de procéder à des essais dans des conditions proches de celles envisagées pour les prises de vues.

## Convertisseurs de focale et compléments optiques montés devant l'objectif

Contrairement aux multiplicateurs de focale qui se montent entre l'objectif et le boîtier, les convertisseurs sont fixés devant l'objectif de base. Ils sont donc les seuls utilisables dans le cas des appareils à objectif fixe, on parle alors de « compléments optiques ». Leur montage se fait via le filetage de la lentille frontale de l'objectif de base et non par le truchement de la monture spécifique de l'appareil à objectifs interchangeables ; par ailleurs, ils n'interviennent en aucun cas sur les information qui sont transmises entre l'objectif et le boîtier.
Comme toute formule, celle-ci a ses avantages et ses inconvénients. Les compléments « généralistes » peuvent convenir à des objectifs de tous types, pourvu que les bagues d'adaptation soient disponibles ; selon les cas, ils donnent des résultats très inégaux, très bons ou très mauvais. En revanche les compléments spécifiques, destinés à modifier les possibilités de cadrage de tel ou tel objectif particulier, permettent souvent d'obtenir une très bonne qualité.
La lentille frontale des compléments optiques présente généralement un diamètre beaucoup plus grand que celui de l'objectif de base, elle capte donc a priori beaucoup plus de lumière et contrairement à ce qui se passe avec les multiplicateurs, la perte de luminosité est faible, voire négligeable. Dans le cas d'objectifs de base très lumineux, les compléments ne sont pas chaudement conseillés en raison d'une perte de qualité très probable. Par ailleurs, on ne trouve pas de complément optique à fixer devant les gros téléobjectifs, pour la simple raison qu'un tel système aurait un encombrement et un poids prohibitif, sans compter que son prix serait en proportion ; on préfère donc, et de loin, utiliser un multiplicateur de focale.

#### Compléments télé-objectifs

* Tamron SP
* Tamron SP

#### Compléments grand-angulaires

Ils sont particulièrement intéressants sur les appareils numériques compacts de bonne qualité, mais dont les zooms présentent une plus courte focale insuffisante pour les cadrages larges ; par exemple, le zoom « équivalent 35-140 mm » du Nikon Coolpix 4500 (en réalité 7,85-32 mm), muni d'un convertisseur grand angulaire 0,68x, devient l'équivalent d'un 28-95 mm en 24x36, etc. C'est bien sûr la focale équivalente à 28 mm qui est ici recherchée !
* convertisseur pour Panasonic DMC-FZ3

#### Compléments fish-eye

* Nikon 1 V1 + Fisheye FC-E9
* Nikon 1 V1 + Fisheye FC-E9

#### Anamorphoseurs
## Avis des utilisateurs

Les lecteurs qui auraient quelque expérience dans ce domaine sont invités à compléter le tableau ci-dessous :
| montage utilisé | appréciation |
| Nikon AFS VR 2,8/70-200 + Nikon TC-17E II | performances optiques, autofocus efficace, encombrement, coût |

## Bibliographie

* Doubleur de focale. In : Chasseur d'Images, n° 2, octobre-novembre 1976, pp. 60-61.
* Les doubleurs de focale : leur rôle est de doubler, ils doublent tout... même les défauts ! In : Chasseur d'Images, n° 10, avril-juin 1978, pp. 30-34.

## Images en réserve

* Objectifs
* Généralités (A)
* Ouverture d'un objectif, éclairement des images, vignettage (ABC)
* Aberrations (B)
* Montures d'objectifs
* Objectifs de focale « normale » (AB)
* Objectifs grand-angulaires (B)
* Objectifs de longue focale et téléobjectifs
* Objectifs catadioptriques (B)
* Systèmes afocaux
* Objectifs à focale variable
* Objectifs ultra-lumineux
* Objectifs pour la macrophotographie
* Convertisseurs de focale (AB)
* Objectifs pour usages spéciaux (B)
* Calcul des objectifs (B)