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La distance focale d'un système optique est la distance algébrique séparant le centre optique du foyer principal image. En optique paraxiale, la distance focale image est la distance entre le plan principal image H' et le foyer image. Une lentille avec une petite distance focale a un effet plus important sur la lumière qui la traverse qu'une lentille avec une grande distance focale. L'inverse de la distance focale est appelée la vergence.
Une lentille convergente a une distance focale positive et une lentille divergente une distance focale négative.
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Le foyer image est le point vers lequel convergent des rayons parallèles à l'axe optique du système. À l'inverse, des rayons passant par le foyer objet ressortent parallèles à l'axe optique. Les rayons ne passent pas nécessairement physiquement par le foyer, il peut s'agir de leur prolongation.
On peut en avoir l'illustration dans quelques cas simples :
On peut calculer la distance focale à partir des éléments (courbure, indice de réfraction).
La surface sensible (la pellicule dans le cas de la photographie argentique, le capteur dans le cas de la photographie numérique) est dans le plan de convergence des rayons issus de l'objet à photographier (voir les articles Mise au point et Profondeur de champ). Dans le cas d'un objet « à l'infini » (c'est-à-dire situé à plus d'une vingtaine de mètres, lorsque les rayons provenant de l'objet peuvent être considérés comme parallèles), la surface sensible est dans le plan focal ; sa distance avec le centre optique plan principal image H' de l'objectif est alors la distance focale. Voir aussi l'article Point nodal.
Plus une focale est longue et plus l'angle est resserré (et plus l'objectif « voit » loin). Les schéma ci-contre illustrent le phénomène :
Avec le format classique 24×36, par exemple, la focale dite naturelle ou moyenne est environ de 43mm (c'est la diagonale de l'image 24x36mm): avec une telle distance focale, l'image n'est pas déformée et se rapproche de la perception humaine.
Une focale courte, comme le 28mm par exemple, aussi dit grand angle, déforme apparemment la perspective et a un angle de vision plus important que celui de l'œil humain.
Une focale longue comme le 200mm (Téléobjectif) rapproche les plans - en théorie, une focale infinie aboutirait à des images en perspective isométrique, à la manière de la peinture chinoise classique ou des jeux comme SimCity.
Les objectifs de type zoom ont une focale variable.
En projection cinématographique, l'écran est situé « à l'infini » et la pellicule est donc dans le plan focal. La distance focale est adaptée afin que la hauteur de l'image projetée soit la hauteur de l'écran. La focale à utiliser se calcule facilement en fonction :
Il s'agit d'une simple loi proportionnelle (théorème de Thalès).
cs:Ohnisková vzdálenost da:Brændvidde de:Brennweite en:Focal length eo:Ĉefa fokusa distanco es:Longitud focal ja:焦点距離 nl:Brandpuntsafstand pl:Ogniskowa ru:Главное фокусное расстояние sv:Brännvidd
