planète réflexion autour du rapport F/D en imagerie planétaire

[Churros]

problématique : imager au F/D le plus ouvert possible tout en réalisant un échantillonnage théorique.

 

Théoriquement on peut calculer le rapport d'ouverture pour un échantillonnage optimal quelque soit la configuration optique du télescope.

 

Rappelons les 2 formules de l'échantillonnage

 

e = 206 * p / F' (1)

 

F': la focale utile pour respecter l'échantillonnage

p : taille des pixels en µm.

 

e = L/10D (2) (cf post olivdeso pour rappel critère de Rayleigh / Shanon Nyquist)

 

L = longueur d onde du rayonnement incident

D : diamètre de l objectif

 

Appelons B le rapport F'/D soit F'/D = B (3)

 

On sait que

F' = a* F

a : puissance de la lentille de barlow

F = focale native de l instrument

 

En faisant le rapport des relations (1) et (2) on a

 

206 * p * 10*D

---------------- = 1

L * F'

 

2060 * p

----------- = 1

L * B

 

on peut déterminer le rapport d ouverture

 

2060 * p

----------- = B = F'/D (4)

L

 

C'est le rapport d'ouverture qui assure un échantillonnage optimal

en toute rigueur et quelque soit la formule optique de l'instrument.

 

Si je veux diminuer le rapport B pour gagner en photon/pixel,

la seule variable est la taille des pixels de la caméra.

 

En imaginant une taille limite de photosites de 1µm,

le rapport d'ouverture pour un échantillonnage optimal sera de

 

B = 2060/500 = 4.12 dans le cas d'une lumière verte.

Là ça doit dépoter!

On peut réver d'imager saturne à 10ms d'exposition et 100 fps...

 

Quelques applications numériques

 

Pour une QHY IMG 132, dont les pixels sont de 3.63µm de côté et poour une longueur d onde verte de 500nm

 

B = 15.1

Avec un SC ouvert à F/10, il me faut une barlow de 1.5x.

Mais pourquoi diable ne vendent ils que des barlow 2x?.....

 

Surement un avantage d'imager avec un Maksutov qui possède une focale native plus longue et une obstruction plus faible donc théoriquement un peu plus de contraste. Dans ce cas pas de barlow.

 

Si je veux imager directement au foyer du SC ouvert à F/10, il me faut des pixels de

p = 2.42µm.

Des capteur existent comme le Sony IMX036 CMOS avec des pixels carrés de 2.5µm.

Avec ça pas besoin de barlow, on a plus de lumière, un temps de pose réduit, et un débit fps augmenté.

 

Vous connaissez d'autres caméras avec des petits photosites?

[xs_man]

Raisonnement OK pour un capteur monochrome.

 

Mais inexact pour un capteur couleur à matrice de Bayer.

Il faut en fait suréchantillonner au moins à 2x pour limiter la

casse sur les couches rouge et bleue de la matrice.

 

 

Avec ça pas besoin de barlow, on a plus de lumière, un temps de pose réduit, et un débit fps augmenté.

Mais aussi plus de bruit de lecture...

 

Des capteur existent comme le Sony IMX036 CMOS avec des pixels carrés de 2.5µm.

Il est déjà bien dépassé niveau sensibilité. Il y a nettement mieux.

 

Vous connaissez d'autres caméras avec des petits photosites?

Je vais jetter un oeil...

 

 

Caméras couleur avec capteurs récents à petits pixels :

Point Grey Flea 3 USB3 FL3-U3-88S2C-C avec le Sony IMX121 couleur, pixels de 1.55 micron

Point Grey Blackfly GigE BFLY-PGE-23S2C-CS Sony avec le Sony IMX136, pixels de 2.8 microns

 

On évitera les vieux capteurs Aptina...

 

Caméras monochrome avec capteurs récents à petits pixels :

Point Grey Blackfly GigE BFLY-PGE-50A2M-CS avec Aptina MT9P031 2.2 microns

Point Grey Blackfly Grasshoper 3 USB3 GS3-U3-41S4M-C avec Sony ICX808 3.1 microns

 

Albéric

Modifié 30 mars 2015 par xs_man

[Thierry Legault]

Avec ça pas besoin de barlow, on a plus de lumière, un temps de pose réduit, et un débit fps augmenté.

 

Ah, ce serait bien si ça en prenant des photosites plus petits on gagnait sur tous les tableaux ! Un peu trop beau pour être vrai non ?

 

Le hic, c'est que tu fais une grosse erreur de raisonnement. A instrument donné et échantillonnage donné, la quantité de lumière par photosite est la même, indépendamment du couple focale/taille photosite qui permet d'atteindre l'échantillonnage souhaité. Donc le temps de pose est le même et tu ne gagnes (ni ne perds) sur rien.

 

[Churros]

Salut Thierry

 

C est vrai que je suis allé un peu vite!

 

Je m en suis rendu compte mais trop tard... le post était parti tant pis!

 

Mea culpa

 

Il me manque qq chose pour boucler la boucle.

Modifié 30 mars 2015 par Churros

[Thierry Legault]

pas de problème, c'est aussi en se posant des questions qu'on progresse

[Churros]

Pour un instrument donné

 

Peut importe à quelle focale je travaille du moment que je respecte mon échantillonnage

 

Il me semblait qu'au niveau de la sensibilité des capteurs il y avait bien une configuration c'est à dire un F'/D optimal parmi toutes les possibilités.

[wilexpel]

J'ai l'impression que notre Albéric national nous fait de la pub pour PG

[wilexpel]

Ah, ce serait bien si ça en prenant des photosites plus petits on gagnait sur tous les tableaux ! Un peu trop beau pour être vrai non ?

 

Le hic, c'est que tu fais une grosse erreur de raisonnement. A instrument donné et échantillonnage donné, la quantité de lumière par photosite est la même, indépendamment du couple focale/taille photosite qui permet d'atteindre l'échantillonnage souhaité. Donc le temps de pose est le même et tu ne gagnes (ni ne perds) sur rien.

 

 

Bien vu ton intervention Thierry, j'aurais fait la même erreur, vraiment logique ! Le seul avantage et que pour la combinaison avec les plus petits photosites, on se débarasse des systèmes d'agrandissement !

Tu vois Churros, ton erreur permet à d'autres d'apprendre quelque chose de très intéressant, merci

[Churros]

C est en faisant des erreurs qu on apprend!

 

Hormis l'erreur de raisonnement, c'est au fond le rendement quantique de la caméra qui était vraiment la source de mon questionnement.

 

Est il suffisamment bon quand je me place à l'échantillonnage?

c est finalement le point important dans cette histoire.

Imager à F/4 ou F/40 quand on est, dans les deux cas à l'échantillonnage, c est le rendement quantique et le bruit de lecture qui feront la différence entre 2 caméras.

 

C'était aussi un questionnement sur les rapports d'ouverture annoncé à droite à gauche. "Jupiter imagée à F/45" par exemple.

Ceci n a de sens que d'indiquer une volonté de travailler en sous échantillonnage (pour le coup gain de luminosité) ou en sur échantillonnage (perte de luminosité). Dans les deux sens c'est la justification qui fait défaut en général.

[xs_man]

Ah, ce serait bien si ça en prenant des photosites plus petits on gagnait sur tous les tableaux ! Un peu trop beau pour être vrai non ?

Le hic, c'est que tu fais une grosse erreur de raisonnement. A instrument donné et échantillonnage donné, la quantité de lumière par photosite est la même, indépendamment du couple focale/taille photosite qui permet d'atteindre l'échantillonnage souhaité. Donc le temps de pose est le même et tu ne gagnes (ni ne perds) sur rien.

 

 

J'avais complètement zappé la conclusion hâtive, j'était resté sur le F/D de 15 pour des pixels de 3.63 microns et dans le vert. Ce qui est exact, du moins avec un capteur monochrome.

 

Merci Thierry de nous corriger !

 

J'ai l'impression que notre Albéric national nous fait de la pub pour PG

Que veux-tu, la faute aux autres fabricants, PG est le seul à avoir découvert que Sony propose une gamme de capteurs

CMOS nommé IMX (hors cas particulier des IMX249 et IMX174 que tout le monde a maintenant à son catalogue) !

 

L'excellentissime IMX104 a fait ses preuves, et seul PG le propose !

 

Albéric

Modifié 31 mars 2015 par xs_man