Un zoom est un objectif à focale variable. Une commande — bague, levier, molette, manivelle ou moteur — déplace un ou plusieurs groupes de lentilles à l'intérieur de l'objectif, ce qui modifie de manière continue le grandissement, donc l'angle de champ couvert par l'objectif.
Conçus à l'origine pour le cinéma (le premier film utilisant cet effet, Le Coup de foudre est sorti en 1927), les zooms proprement dits conservent en outre la mise au point. Ces objectifs complexes ont pris leur essor au tournant des années 1950 sur la base de deux formules, le Pan Cinor à compensation optique de Roger Cuvillier et le Zoom à compensation mécanique de Pierre AngénieuxVoir musée Nièpce, exposition Focales variables : 2002.. Leur usage s'est généralisé depuis les années 1960 à d'autres applications : appareils photographiques, projecteurs, loupes binoculaires, lunettes d'approche et périscopes.
Le « zoom » en tant qu'effet cinématographique est aussi appelé « travelling optique ». À la différence du travelling par déplacement de la caméra, il modifie la distance apparente entre les objets du champ et la perspective.
Utilisation
vignette|Placé pour une vue d'ensemble un zoom avant et un déplacement vers le sujet donnent un gros plan de composition différente Un zoom permet d'éviter de changer d'objectif. C'est son principal avantage, qui peut être aussi un inconvénient au niveau artistique. La focale utilisée gouverne le rapport entre le sujet et le fond. Avec une longue focale, on ne voit qu'une petite partie du décor, généralement floue ; avec une courte focale, on situe le premier plan dans le paysage. La focale courte dilate les distances en profondeur : les objets éloignés deviennent rapidement plus petits.. Un zoom permet d'obtenir rapidement un cadrage large ou serré depuis l'endroit où l'on est ; mais il peut être préférable de se déplacer par rapport au sujet pour le cadrer différemment, en tenant compte du décor. Sans empêcher un comportement plus créatif, l'utilisation d'un zoom y incitera moins que la possession d'un nombre limité de focales fixes.
Un zoom bien réglé conserve le point ; on fait le point à la longue focale avec facilité et précision, pour laquelle la profondeur de champ est faible, avant de revenir à la valeur de cadre de départ.
Pour les usages photographiques les plus courants, le zoom remplace une série d'objectifs à focale fixe. Il réduit les manipulations, l'encombrement et le prix d'achat de l'équipement complet. La plupart des appareils photo sont aujourd'hui vendus avec des zooms. Lorsqu'un usage précis, souvent professionnel, exige la meilleure qualité optique ou la luminosité maximale, ou le poids et l'encombrement minimaux, des objectifs de focale fixe conviennent mieux qu'un zoom.
En prise de vues vidéo le zoom a presque l'exclusivité. Adopté dès sa mise au point à la télévision, le zoom est devenu l'objectif standard en peu d'années. Les facilités et les abus de zoom ne font pas oublier son utilisation comme effet : en combinaison avec le travelling, comme expression de l'attention soudaine du personnage sur un détail de la scène.
vignette|upright=1.3|Exemple d'« explozoom ». Certains photographes se servent du changement de focale pour réaliser un effet particulier : l'« explozoom ». Il s'agit de modifier la focale en passant d'un plan serré à un plus large pendant le temps d'exposition. Ce procédé garde le point central net, tandis qu'autour de lui tout devient flou et crée une sorte de tunnel qui dirige l'attention vers le centre.
Caractéristiques Alors que pour un objectif à focale fixe, on précise la focale suivie quelquefois de l'ouverture, par exemple : f/1,4, pour un zoom, on donne la gamme de variation de focale de la plus petite à la plus grande sous la forme de deux nombres séparés par un tiret. On peut faire suivre cette indication de l'ouverture du zoom aux focales extrêmes selon une syntaxe voisine.
Par exemple : f/2,8 pour un zoom dont la pleine ouverture est constante ; f/4-5,6 pour un zoom de pleine ouverture f/4 à et f/5,6 à , etc. On dira alors que l'ouverture est flottante (f/4-5,6).
Le rapport numérique entre la plus longue et la plus courte focale est appelé rapport, « amplitude » ou encore « puissance » du zoom, on utilise quelquefois, à tort, le terme anglais « range ».
En photographie au format , la référence est par convention la focale de . La diagonale du champ est à peu près la distance à l'objectif. Elle correspond approximativement à l'ouverture de champ de la perspective classique, pour laquelle on ne perçoit pas de déformation du sujet. Il faut diviser la longueur focale par 50 pour connaître son véritable facteur de grossissement par rapport à la focale normale :
Construction
Mécanique La plupart des zooms disposent de deux bagues de réglage rotatives. La bague à l'arrière de l'objectif permet de régler la focale. La bague située à l'avant permet de régler (ou de retoucher si on utilise l'autofocus) la distance de mise au point. Ces zooms sont qualifiés de zooms « 2 bagues ». C'était du moins le cas du temps de la mise au point manuelle. Avec l'autofocus, la bague de réglage de la focale est généralement passée à l'avant et la bague de mise au point, généralement à l'arrière, a fortement rétréci car son utilisation est devenue occasionnelle. Dans la pratique seule la bague des focales est vraiment utilisée par le plus grand nombre.
Il existe également des zooms monobagues, dont la rotation permet de régler ou retoucher la distance de mise au point, alors que pour modifier la focale, il faut la faire coulisser d'avant en arrière. La plupart du temps, en poussant la bague vers l'avant, on allongera la focale de l'objectif. Les zooms monobagues sont également appelés zooms « à pompe ». Il s'agit surtout de télézooms, même si dans les années 1980, le transtandard Vivitar f/2,8 était un zoom à pompe. Ce type de zoom, très pratique dans un système à mise au point manuelle, a disparu car les zooms sont aujourd'hui autofocus (comme toutes les optiques récentes) et ce mode de construction est incompatible avec cette fonction.
Les zooms destinés à la prise de vues vidéo sont souvent équipés d'un moteur permettant un changement fluide de focale.
Optique vignette|upright=1.2|Principe du zoom. Le zoom comporte plusieurs groupes de lentilles dont certains sont mobiles : ce qui permet d'en faire varier la distance focale entre deux valeurs extrêmes. Il peut se décomposer en un objectif à focale fixe (le corps arrière), comprenant le diaphragme, précédé d'un système afocal à rapport variable, selon la position du groupe mobile.
Si l'on fait un parallèle avec la construction optique des objectifs grand angle et des téléobjectifs, on peut déduire que si un bloc optique fortement convergent ou fortement divergent se déplace d'avant en arrière, de telle manière que dans une position extrême le bloc avant de l'objectif soit globalement divergent et le bloc arrière globalement convergent, alors que dans l'autre position extrême le bloc avant de l'objectif sera convergent et le bloc arrière divergent, on aura dans le premier cas un grand angle, et dans le deuxième un téléobjectif.
Pour conserver la netteté du sujet lors de la variation de focale, des rampes déplacent le corps arrière lors d'un changement de focale.
La longueur totale de l'objectif peut changer lors de la variation de focale. L'objectif des zooms grand public s'allonge en même temps que la focale. Certains disposent d'un bouton de verrouillage pour empêcher cet allongement lorsque l'objectif est transporté lentille frontale vers le bas. Dans d'autres cas la longueur minimale correspond à une focale intermédiaire, et l'objectif s'allonge à la fois en position grand angle et en position téléobjectif. Pour d'autres enfin, c'est en raccourcissant la focale que le bloc optique frontal avance.
Défauts optiques des zooms
Un zoom est au moins sujet aux mêmes défauts optiques que les focales fixes qu'il remplace. Certains de ces défauts sont plus évidents lors du changement de focale.
Distorsion La distorsion est un défaut que possèdent tous les zooms du fait des dissymétries au niveau de la disposition des lentilles.
Un zoom transtandard présente couramment une forte distorsion en barillet à sa plus courte focale. Cette distorsion diminue rapidement lorsqu'on augmente la focale de quelques millimètres, puis, après être passé par une focale sans distorsion, on obtient une distorsion en coussinet en général plus modérée, mais sur une plus longue plage focale.
Un télézoom d'amplitude modérée (3x), peut lui aussi avoir une (légère) distorsion en barillet à sa plus courte focale, mais aura une distorsion en croissant aux focales supérieures. En général, la distorsion reste modérée sur un télézoom. Sur certains modèles elle est imperceptible dans la plupart des cas. Les télézooms de grande amplitude ont proportionnellement davantage de distorsion.
Un zoom grand angle présente une distorsion en barillet à sa plus courte focale. Cette distorsion diminue régulièrement avec l'augmentation de la focale, mais il peut encore subsister une légère distorsion (en barillet ou en croissant) à la focale la plus longue. En théorie, ce sont les zooms grand angle qui devraient présenter les distorsions les plus importantes. Dans la pratique, si le fabricant choisit de bien corriger ce défaut, notamment au moyen de lentilles asphériques, on peut atteindre des grands angles extrêmes avec une distorsion très modérée. Le de Sigma n'a pas plus de distorsion que de bien plus banals .
Vignettage Le vignettage est surtout présent à pleine ouverture en position grand angle, que l'on utilise un zoom grand angle ou un zoom transtandard. En augmentant la focale d'un zoom, le vignettage devient plus modéré voire imperceptible. Les télézooms n'ont pratiquement pas de vignettage.
Les objectifs lumineux, qui ont une ouverture constante de f/2,8 ont moins de vignettage à la plus courte focale que des objectifs équivalents mais de luminosité plus modeste. Cela vient du fait que, pour garder une ouverture constante à toutes les focales, le diaphragme se ferme en position grand angle, réduisant ainsi le vignettage à la focale où il serait le plus important.
Avantages et inconvénients Luminosité Si l'on cherche des objectifs lumineux, une ouverture de f/1,8 peut être trouvée avec des focales fixes pour toutes les focales de 20 à . Pour les , l'ouverture de f/1,4 est courante. En comparaison, les zooms transtandards lumineux n'ouvrent qu'à f/2,8 et reçoivent donc 2,5 fois moins de lumière que les focales fixes équivalentes, ou même quatre fois moins qu'un objectif ouvrant à f/1,4.
Entre un téléobjectif de (ouvrant facilement à f/4) et la focale d'un zoom transtandard 28-200 ou 24-200, ou 18-200 pour un appareil numérique, dont la pleine ouverture est de f/6,3 il y a le même écart de luminosité. Et dans ce cas-là, il pourra rendre l'autofocus inopérant sur le zoom, alors qu'il n'y aura aucun problème avec la focale fixe. On peut toutefois choisir une possibilité intermédiaire en utilisant à un f/4-5,6 qui ne devrait pas faire patauger l'autofocus. Ces problèmes sont toutefois rares avec les systèmes autofocus récents beaucoup plus sensibles et performants.
Pour de nombreux usages, la luminosité relativement faible des zooms est efficacement compensée par la généralisation de la stabilisation. Ainsi les zooms standards fournis en kit par Canon et Nikon sur la plupart de leurs reflex grand public sont stabilisés et une stabilisation du capteur est intégrée par des constructeurs comme Olympus, Pentax et Sony. Pour des sujets statiques ou peu mobiles, les résultats peuvent se révéler supérieurs à ceux d'une coûteuse optique lumineuse, souvent dépourvue de stabilisation, puisque le gain peut atteindre 7 IL
Encombrement