Un objectif grand angle ou un grand-angle est un objectif à courte focale. L'effet de cette courte focale est de permettre un cadrage large d'objets rapprochés dont on ne peut pas s'éloigner. Par exemple, il peut servir à photographier un paysage dans son ensemble sous la forme d'un panorama. On peut choisir aussi d'utiliser ces objectifs pour accentuer les perspectives.
L'effet de perspective d'un grand angle tend à faire paraître divers plans d'une même image plus éloignés les uns des autres qu'en réalité, à l'opposé des téléobjectifs qui tendent plutôt à les sujets dans un seul et même plan.
L'incidence sur la perspective n'est pas intrinsèquement due à la focale de l'objectif mais à la distance de l'objet photographié.
Il n'y a pas de définition précise de la focale minimale à partir de laquelle on doit parler de , mais on part généralement du principe qu'entrent dans cette catégorie tous les objectifs qui ont un angle de vision plus large que la perception naturelle de l'œil humain.
On considère que la focale standard correspond à la diagonale de l'image sur le film ou le capteur. Pour un support de type film (format d'image ), cette diagonale fait . Dans la pratique, les objectifs des boîtiers reflex ont des focales de , alors qu'avec un boîtier reflex numérique à petit capteur, la focale de est plus fréquente. Un objectif grand angle aura une focale plus courte.
Du semi grand angle au super grand angle Les longueurs focales les plus courantes sur les objectifs à focale fixe pour le format 24 x 36 mm :
Le capte un angle de champ (diagonal) de 63° ; il est plutôt semi grand angle. À un mètre de distance, il permet de faire entrer un objet d'un mètre sur le plus grand bord de l'image. Pour les photos contenant des personnages en bord d'image, les effets de perspectives quelquefois gênants avec des objectifs grand angle ou très grand angle sont peu visibles avec cet angle de champ.
Le capte un angle de champ (diagonal) de 75°; c'était le grand angle le plus couramment utilisé dans les années 1970. C'est la focale la plus courte de nombreux zooms transtandards actuels (2020). L' angle de champ capté est déjà intéressant pour des paysages ou des effets de perspectives. Le et le sont également considérés comme des focales « classiques » pour le photo-reportage.
Le capte un angle de champ de 84°. À un mètre de distance, il permet de faire rentrer un objet de 1,5 m sur le plus grand bord de l'image, (1 mètre sur le petit bord). C'est la plus courte focale couverte par des zooms transtandards . La largeur de l'angle capté est intéressante pour les paysages et les photos de bâtiments élevés. En étant attentif, le photographe peut encore éviter de trop voir apparaitre des anamorphoses sur les personnes qui se trouveraient en périphérie de l'image (voir plus loin) ; cependant, dès que l'axe de visée n'est pas horizontal, l'effet de la perspective est très visible sur les verticales (convergence vers le haut en contre-plongée, ou évasement vers le haut en plongée.
20 ou (selon les marques) était la focale la plus courte utilisable sur les reflex jusqu'au milieu des années 1970. Les zooms grand angle du début des années 1990 couvraient un plages de focales de 20 à 35 mm. Avec de focale sur 24x36 l'angle de champ diagonal est de 90°. À partir de cette largeur de champ, on parle de « très grand angle », super grand-angle ou ultra grand-angle (abrégé UGA).
18 mm : capte un angle de champ diagonal de 100° (90° sur le grand côté) : cela permet de photographier un objet de 2 mètres à 1 mètre de distance. Ces focales sont intéressantes pour les plans d'ensemble de paysages, les photos de bâtiments élevés, et surtout pour accentuer les perspectives. Elles ne conviennent pas pour photographier de manière réaliste des groupes de personnes. Au milieu des années 1990, les Sigma étaient les zooms grand angle possédant la plus courte focale. Depuis, divers fabricants ont commercialisé des , mais a longtemps été la focale la plus courte qu'ils proposent sur un zoom couvrant le format d'image 24 × 36 mm.
Le est la focale fixe la plus courte disponible dans plusieurs marques. Ces objectifs méritent le nom de super grand angle voire d'hyper grand angle, ou grand angle extrême. À un mètre de distance, ils permettent de cadrer un objet de 2,5 × 1,7 m. L'angle de champ est de 104° sur le grand bord de la photo et 114° dans la diagonale.
Le : À un mètre de distance, on peut cadrer un champ de 2 mètres sur 3. Plusieurs modèles d'objectif existent avec cette focale, il existe des zooms, tel le de Sigma qui affiche 122° dans la diagonale. Voigtländer fabrique un modèle à focale fixe, le f/5,6 Aspherical Ultra-Wide Heliar qui annonce seulement 121°, ce dernier fabriqué pour les appareils de type télémétrique utilise une formule optique non rétrofocus qui le rend impossible à utiliser sur les appareils de type reflex.
Le : La majorité des fournisseurs d'objectif propose des zooms débutant à . Ces derniers sont conçus pour les boîtiers numériques à « petits capteurs » et par conséquent ne couvrent pas le format 24 × 36.
Grands angles et boîtiers numériques
L'avènement des appareils reflex numériques a fait naître un problème dans l'utilisation des objectifs. Pour des raisons d'abord techniques puis de coût de fabrication, les capteurs de la plupart des reflex numériques sont plus petits que la surface impressionnable de la pellicule d'un reflex 24 × 36, même si aujourd'hui Canon, Nikon (format Nikon FX), Pentax et Sony vendent également des boîtiers à capteur .
Les petits capteurs n'utilisent donc que la partie centrale de l'image obtenue avec le boîtier argentique. Avec la plupart des marques, avec le format APS-C, il faut appliquer un coefficient multiplicateur de 1,5 pour retrouver la focale d'un objectif qui offrirait le même cadrage en 24 × 36. Le coefficient multiplicateur est de 1,5 pour Fujifilm, Nikon (format Nikon DX), Sony et Pentax, 1,6 avec la gamme Canon, et 1,7 chez Sigma. Les plus petits capteurs sont ceux des formats Four Thirds (4/3) et Micro quatre tiers utilisés par Olympus et Panasonic avec un coefficient multiplicateur de 2 et une image au format 4/3.
Pour remédier à ce problème, les fabricants ont conçu des objectifs de focales plus courtes destinés seulement aux appareils à petits capteurs. Alors que les zooms transtandards ou sont courants en format 24 × 36, les transtandards de base pour boîtiers numériques sont généralement des . Nikon a été le premier à présenter un zoom grand angle en 2003 avec le Nikkor AF-S DX 12-24 mm f/4G mais il existe désormais des zooms grand angle chez la plupart des marques. Les , , , voire plus modestement , jouent le rôle des dans le format 24 × 36 en faisant quelquefois un peu mieux. Ainsi, un couvre selon la taille du capteur le même champ qu'un ou un dans le format 24 × 36.
Après avoir commercialisé un zoom grand angle extrême de pour le format 24 × 36, Sigma a commercialisé en 2011 un équivalent pour les boitiers numériques à petit capteur de .
Pour le Micro quatre tiers (dont les capteurs sont encore plus petits), les transtandards sont des 14-42 à , et le zoom grand angle est un , mais le système dispose également de diverses focales fixes : 7,5 mm (focale équivalente à 15 mm en 24x36), 12 mm (équivalant un 24 mm), 14 ou 15 mm (équivalant un 28 mm ou proche du 28 mm du 24x36), 16 ou 17 mm (équivalant un 32 ou un 34 mm, proche du standard de 35 mm en 24x36). Certaines de ces optiques présentent des ouvertures importantes (1,8, 1,7 voire 1,4 et certaines ont même une ouverture inférieure à 1).
Calcul de l'angle de champ L'angle de champ couvert par un objectif peut être calculé au moyen de la fonction mathématique arc tangente selon la formule : angle = 2 x arctan (0,5 L / f) (où L est la longueur d'un bord d'image ou de sa diagonale, et f la focale de l'objectif)
Pour un support de type film (format d'image 24 × 36 mm), l'angle de champ est donc égal à : 2 x arctan (18 / f) pour le grand bord de l'image ; 2 x arctan (12 / f) pour le petit bord de l'image ; 2 x arctan (21,6 / f) pour la diagonale de l'image.
Grand angle de type fisheye vignette|180px|Fisheye pour capteur APS-C Nikon DX 2.8/10.5 mm
Les objectifs grand angle évoqués précédemment fournissent une perspective linéaire, où l'image d'une droite reste idéalement une droite. Abstraction faite de ses défauts, un tel objectif est censé par exemple fournir une image non déformée, si on l'utilise pour photographier un objet plan comme une carte géographique (dans la mesure où on a pris soin de le placer bien perpendiculairement à la carte). Dans ces conditions, un objectif n'offre (pour le format 24 × 36) qu'un angle de champ de 122° et pour couvrir un angle de champ de 180°, il faudrait une focale nulle.
Il existe pourtant des objectifs permettant de photographier sur 180°. On appelle ces objectifs des fisheyes (œil de poisson). Ils y parviennent en fournissant une perspective curviligne, où l'image d'une droite peut devenir un arc de cercle. Avec ces objectifs, les images d'objets plans sont fortement déformés, les lignes droites étant incurvées vers l'extérieur. En contrepartie, la plupart des fisheyes offrent un angle de visée de 180° dans la diagonale de l'image, et environ 150° sur le grand bord. Certains atteignent même 180° sur le petit bord, fournissant une image circulaire couvrant 180° dans toutes les directions.
La focale utilisée pour les fisheyes couvrant le est généralement de l'ordre de (180° pour la diagonale). Elle peut descendre jusqu'à (180° et image circulaire). Pour les reflex numériques dotés de capteurs plus petits, la focale est réduite en proportion : en APS-C elle est de l'ordre de 10 mm pour obtenir 180° en diagonale, et de pour obtenir une image circulaire.
Avec une focale de seulement bien que prévu pour le , un modèle de fisheye Nikon fournit quant à lui une image circulaire correspondant à un angle de vue de 220°. Conçu pour examiner l'intérieur des pipelines, il est rarissime et pèse plusieurs kilos.
Construction optique d'un grand angle
La plupart des objectifs grand angle sont construits selon le modèle du « téléobjectif inversé » ou « rétrofocus » formulé en 1950 par Angénieux. Si l'objectif était constitué d'une lentille unique, sa focale serait la distance entre le centre de cette lentille et le plan du film ou du capteur permettant de donner une image nette d'un objet éloigné. Or, sur un appareil photo reflex, il y a une distance d'environ 4 cm entre le plan du film ou du capteur et la bague de fixation de l'objectif. Pour un objectif de ou moins, il faudrait donc que les lentilles rentrent à l'intérieur du boîtier, ce qui est incompatible avec la présence du miroir incliné qui sert à la visée, puis pivote rapidement vers le haut au moment de la photo.
Le principe de construction du montage rétrofocus est celui de l'application de la formule de Gullstrand. Il consiste en l'occurrence à placer une lentille optique divergente avant et une convergente arrière, à l'inverse du montage téléobjectif, utilisé pour les objectifs de longue focale.
Dans la marque Voigtländer, il existe un objectif super grand angle () construit à partir d'un groupe de lentilles fortement convergentes. Mais il est destiné à un boîtier à visée télémétrique 24 × 36, donc sans miroir, ce qui permet aux lentilles de pénétrer à l'intérieur du boîtier.
Les grand angles Leitz équipant les Leica télémétriques sont également de type non rétrofocus. Par exemple le Summicron f:2 / 35mm fabriqué depuis 1958 et dont la dernière version comprend un élément asphérique.