Qualité de l'image d'un C8 - Précision de la collimation

[Vincent]

Bonsoir à tous,

 

Je possède un C8 depuis de nombreuses années maintenant, et j'aimerai vous faire part de mon retour d'expérience en ce qui concerne ce type de tube, et surtout attirer l'attention des propriétaire de ce genre de tube sur l'influence de la précision des alignements des divers éléments optiques d'un C8 sur la qualité finale d'une image.

 

Sur le site web de Thierry Legault, on lit à juste titre que la collimation est une opération vitale.

 

La seule petite remarque, c'est que sur son site on ne se rend pas bien compte de quels défauts vont réellement influencer la qualité de l'image d'un C8: cela pourrait conduire certains à faire des modifications complexes et couteuses sur leur tube optique.

 

Je vais essayer d'apporter une réponse à cette question.

 

Il y a deux type de défauts dans un télescope:

 

- Les défauts de forme

- Les défauts de positionnement

 

Pour les défauts de forme, il va vous falloir faire avec. En gros, il s'agit de la précision de la réalisation des pièces optiques à savoir notamment:

-Qualité des surfaces des miroirs et des 2 faces de la lame de Schmidt

-Variation d'indice du verre de la lame de Schmidt

-Précision sur les rayons de courbures des miroirs

-prisme formé par la lame de Schmidt: en gros, toute lame à face plane va aussi se comporter comme un prisme, car si on mesure l'épaisseur du bord de la lame, on ne va pas trouver une épaisseur constante. En exagérant le défaut, si vous examinez votre lame par la tranche, vous aurez non pas un rectangle, mais une forme de coin.

 

Pour les défauts de positionnement, le constructeur du télescope va jouer sur la qualité de la mécanique. Il va aussi mettre en place des éléments compensateurs, qui vont permettre de compenser certains défauts.

 

Dans le cas d'un C8 avec ses deux miroirs sphériques, le télescope n'a pas de défaut de positionnement, si:

1- Le centre de courbure du miroir primaire se trouve sur l'axe du Porte oculaire

2- Le centre de courbure du miroir secondaire se trouve lui aussi sur l'axe optique du Porte oculaire

3- l'axe de la lame de Schmidt est confondu avec l'axe du porte oculaire.

 

Les observations suivantes en découlent naturellement.

 

1- Qui nous garanti que le miroir primaire a son centre de courbure confondu avec l'axe du PO? Et il n'y a aucun moyen de l'ajuster facilement.

2- On peut effectivement jouer sur les vis du miroir secondaire pour placer son centre de courbe sur l'axe du PO.

3- Comment garantir que l'axe de la lame de Schmidt, etc.

 

Donc, si on se contente de ce qui précède, on pourrait en conclure rapidement qu'un C8 n'est donc jamais collimatable. Et donc on pourrait être tenté de s'engager dans des modifications couteuses et complexes du tube optique.

 

Et ce serait une erreur, car il faut en fait s'intéresser au design optique d'un C8, avec ses deux miroirs sphériques pour comprendre ce qui se passe réellement, et comment on a un système de compensation en place de ces défauts d'alignement.

 

Le C8 avec ses 2 miroirs sphériques présente de la coma hors axe s'il est parfaitement collimaté. C'est un défaut pour l'imagerie à grand champ, mais c'est un avantage énorme pour faciliter la collimation de l'instrument.

 

En effet, la lame de Schmidt peut être excentré et le primaire aussi (la référence étant l'axe du PO). Le fait que les deux éléments optiques soient excentrés va induire de la coma. Et le truc intéressant, c'est que cette coma va être constante à travers tout le champ, si le centre de courbure du miroir secondaire se trouve sur l'axe du PO. Que se passe-t'il si on joue sur les trois vis de collimation? On déplace le centre de courbure du miroir secondaire, et si le déplacement se situe dans une direction judicieuse, cela va induire de la coma en sens inverse, ce qui va faire qu'au centre du champ de l'oculaire, la coma disparait.

 

Voilà donc pourquoi il n'est absolument pas nécessaire de se livrer à de complexes modification sur le tube optique d'un C8. Le simple déplacement du miroir secondaire permet de compenser tous les défaut d'aligment des optiques.

 

Tous?

 

Presque tous en fait, car la compensation ne peut être parfaite que si l'axe du PO et l'axe de la lame de Schmidt sont au moins parallèle. Mais rien ne garantie cela. Et ce n'est effectivement pas le cas. Toutefois, si on se livre à une analyse approfondie des facteurs influençant la qualité optique finale du C8 à l'aide d'un logiciel comme Zemax ou OSLO, on va voir qu'en fait une inclinaison raisonnable de la lame de Schmidt n'a pas beaucoup d'importance sur la qualité finale de l'image.

 

Mais ce qui est vraiment intéressant avec ces analyses par logiciel de calcul optique, c'est que l'on peut aussi voir quel sont les variables qui provoquent la plus grande variation de la qualité finale de l'image. Et la variable n°1, devant même la qualité de l'optique (si celle-ci est dans les limites du raisonnable), c'est la précision de la position du miroir secondaire: plus vous pourrez tourner les vis de collimation du miroir secondaire avec finesse et précision, mieux cela sera. Le calcul montre qu'un secondaire pivotant de seulement 0.036° (soit une vis se déplaçant de 24µm si les 3 vis sont situées sur un cercle de 50mm) induit un aberration d'environ L/16 RMS à elle seule: encore une fraction de tour de vis, et votre télescope qui était bien réglé se transforme sous vos yeux un véritable cul de bouteille. Si les vis de collimation font 3mm de diamètre et utilisent un pas métrique standard de 0,5mm: 24µm de déplacement = 1/20 de tour environ. On retombe d'ailleurs sur le critère que Thierry Legault indique sur son site. (Note: je n'ai pas démonté les vis de collimation de mon C8 pour mesurer leur pas. Mais ces valeurs donne un bon ordre de grandeur de la sensibilité lors de la collimation)

 

Bon maintenant, si vous avez un Schmidt-Cassegrain, vous avez entendu parler du Shifting, et vous l'avez sans doute vu, en faisant la mise au point en tournant le bouton de translation du miroir primaire. Comment cela se manifeste t'il? C'est notamment sensible à fort grossissement: le système de mise au point par translation du primaire impose l'existence d'un jeu fonctionnel. Et cela fait que le miroir primaire peut pivoter, et par conséquent l'objet qui était au centre du champ se déplace latéralement. Est-ce pour autant que cela va ruiner la collimation? Non. Du moins pas si le shifting est raisonnable. Sur mon C8, le Shifting ne dépasse pas 10 à 12" d'arc. J'ai entendu parler de cas plus specatulaire. J'ai calculé l'influence sur l'image finale du shifting: Avec 40" d'arc (1,5 Jupiter ces derniers temps pour fixer un ordre de grandeur), la bascule du miroir primaire ne va pas avoir autant d'influence que 1/20 de tour d'une des trois vis de collimation, et de loin.

 

Mais que se passe-t'il si on additionne tous les défaut potentiels de notre C8? Alignment perfectible, shifting de 40" d'arc, optique industrielle, etc? Et bien là encore, on voit que pour peu que les éléments optiques soient corrects (L/4 PtV L/25RMS sur les miroirs ce qui est bien souvent le cas car il s'agit d'optiques sphériques, lame de Schmidt décente), c'est toujours la position du miroir secondaire qui est potentiellement la source n°1 de défaut de notre image.

 

Donc si vous voulez obtenir les meilleurs images possible de votre C8, il faut.

1- Collimater

2- Collimater

3- Collimater

 

 

Et le faire avec précision. 1/20 de tour sur 1 vis de collimation transforme un excellent C8 en télescope moyen. 1/10 de tour en fait un télescope pas terrible. Un peu plus encore, et c'est un "cul de bouteille".

Modifié 27 septembre 2011 par Vincent
Coquilles

[patry]

Interessant, sauf un point ... le secondaire n'est pas, et n'a jamais été sphérique sur un SC !

Pour s'en convaincre une petite analogie ; un mak à un primaire sphérique, un SC aussi, un mak à un ménisque sphérique, un SC a une lame de schmidt, les deux forment une image ... mais comment, si les deux partagent un secondaire sphérique, avec UN élément divergeant (la lame vs le ménisque), les deux instruments peuvent ils former une bonne image ?

La solution ? Le secondaire est sphérique dans le cas du mak et c'est un hyperboloïde dans le cas du SC. Cela n'arrange pas les affaires du SC d'ailleurs car pour une sphère, une translation équivaut à un tilt et inversement (cas du primaire), évidemment pas pour une hyperbole.

 

Sinon, la théorie rejoint la pratique à la fois du terrain (collimation sur le ciel) et en labo (interféro) où un C11 voit ses performances s'effondrer après un léger mouvement de l'assiette du secondaire ! Et pas qu'un peu croyez moi !n Donc 1/20e ca colle assez bien, et c'est ce qui explique mon aversion viscérale pour les Bob Knob qui font penser au mal absolu ! Une vraie très mauvaise idée en quelque sorte.

 

Mais aujourd'hui les SC "Edge" disposent d'un secondaire sphérique mais c'est le correcteur dans le baffle qui permet de corriger le tir ! Cela apporte un contributeur supplémentaire non réglable. Du coup le secondaire sphérique apporte sa relative tolérance à la translation, et le correcteur fait subir ses contraintes !

Les mesures actuelles semblent toutefois montrer que le système est plutôt bien né.

 

 

Marc

[Vincent]

Bonjour Marc,

 

Interessant, sauf un point ... le secondaire n'est pas, et n'a jamais été sphérique sur un SC !

 

En fait, tout les tests qui ont pu être fait sur les C8 et les SC Meade 8 pouces "historiques" montrent que les 2 miroirs sont en fait sphériques. Et c'est tant mieux, car c'est drôlement plus simple à collimater qu'avec un secondaire asphérique. Mr Rutten (Telescope Optics) a confirmé sur le forum Cloudynights que les C8 et les SC Meade "classiques" (avant les ACF) ont bien 2 miroirs sphériques.

 

Pour s'en convaincre une petite analogie ; un mak à un primaire sphérique, un SC aussi, un mak à un ménisque sphérique, un SC a une lame de schmidt, les deux forment une image ... mais comment, si les deux partagent un secondaire sphérique, avec UN élément divergeant (la lame vs le ménisque), les deux instruments peuvent ils former une bonne image ?

La solution ? Le secondaire est sphérique dans le cas du mak et c'est un hyperboloïde dans le cas du SC. Cela n'arrange pas les affaires du SC d'ailleurs car pour une sphère, une translation équivaut à un tilt et inversement (cas du primaire), évidemment pas pour une hyperbole.

 

Il faut se méfier des analogies en optique. Pour voir comment il est possible avec un Mak avec ses optiques "tout sphérique" de former une image correcte sur l'axe optique, il faut se pencher sur les équations. Et voir ce que cela donnera effectivement une fois que l'on prendra en compte les termes d'ordre élevés (les calculs à la main se limitent au troisième ordre). On verra ce qui se passe effectivement. Et généralement, cela sera pour remarquer qu'un Mak n'est pas magique, que le ménisque fortement courbé corrige bien les aberrations du troisième ordre, mais que le 5 ordre devient rapidement important et qu'il peut rapidement dégrader la qualité de l'image, et que pour certaines configurations on ne pourra alors pas se passer d'asphériser une surface, et qu'il en découlera alors des tolérances de fabrication des optiques et de la mécanique, et qu'elles ne sont pas forcément les mêmes qu'avec un C8 ou un C11 bien classique, et donc qui feront au final qu'un Mak-Gregory sans coma avec un ménisque asphérisé coutera au final beaucoup plus cher...

 

C'est aussi vrai pour les lunettes. Par exemple, faire une APO de 150mm à F/D=10 (un triplet à lame d'huile) ne pose pas de difficultés particulières en terme de réalisation mécanique: c'est à la portée d'un tour et d'une fraiseuse standard. Par contre, faire un objectif APO de 150mm à F/D=7 avec des performances tip top, cela va nécéssiter au moins d'autres investissements mécanique: le design va sans doute faire appel à de grosses lames d'air. Le barillet devra avoir des éléments permettant de compenser les dilatation dues aux variations de températures, tu vas avoir des asphères qui vont rendre le centrage vraiment critique, etc.

 

Sinon, la théorie rejoint la pratique à la fois du terrain (collimation sur le ciel) et en labo (interféro) où un C11 voit ses performances s'effondrer après un léger mouvement de l'assiette du secondaire ! Et pas qu'un peu croyez moi !n Donc 1/20e ca colle assez bien, et c'est ce qui explique mon aversion viscérale pour les Bob Knob qui font penser au mal absolu ! Une vraie très mauvaise idée en quelque sorte.

 

1/20 de tour, c'est aussi mon impression (toujours difficile à mesurer, surtout la nuit!). Je partage ton avis sur les Bob's knobs: c'est une bonne idée d'avoir à éviter la clé Allen, mais c'est vraiment pas fait pour apprécier 1/20 de tour (ou moins!).

 

Mais aujourd'hui les SC "Edge" disposent d'un secondaire sphérique mais c'est le correcteur dans le baffle qui permet de corriger le tir ! Cela apporte un contributeur supplémentaire non réglable. Du coup le secondaire sphérique apporte sa relative tolérance à la translation, et le correcteur fait subir ses contraintes !

Les mesures actuelles semblent toutefois montrer que le système est plutôt bien né.

 

 

Marc

 

Tu aurais des données sur les Edges de Celestron? Je vois très bien comment c'est fait, mais je n'ai pas de données précises. Il serait vraiment intéressant de voir quelle est la sensibilité mécanique d'un tel télescope.

 

Vincent

[Poussin38]

Merci pour ces infos, je ne vais jamais jusqu'à cette précision : les bobs knobs ne permettent guère de descendre en dessous d'un 1/10ème de tour (sans gants ), ça explique peut être pas mal de choses.

[jgricourt]

Je comprends qu'il faut une précision diabolique pour collimater un C8. Pourquoi est ce qu'on ne met pas des vis à démultiplication alors ?

[Tyco]

Une question : Un C9 qui a un primaire un peu plus fermé qu'un C8 se collimate t'il un peu plus facilement ?

 

Tyco

[Vincent]

Une question : Un C9 qui a un primaire un peu plus fermé qu'un C8 se collimate t'il un peu plus facilement ?

 

Tyco

 

Je n'ai pas fait les calculs, mais je dirais: mathématiquement oui, en pratique, pas vraiment. Le C9 a un miroir primaire ouvert à f/2.3 au lieu de f/2. La différence m'apparait un peu mince. Je tacherai de voir à l'occasion ce qui se passe pour un C9 (ou du moins ce qui s'en approche le plus), si on a aussi 3 vis au pas de 0,5mm sur un cercle de 50mm de diamètre. Je reste toutefois persuadé que comme pour le C8, c'est là encore le soin apporté à la collimation qui va limiter les performances (si on a des optiques décentes).

[bbdb]

Sur la page de T Legault on voit que les anneaux extérieurs sont renforcés par l'obstruction... d'où ma question bête : l'obstruction rend-t-elle la tache d'airy plus facile à voir ? en visuel ? à la webcam ? si oui, pourquoi ne pas obstruer davantage avec un masque (qui serait le "contraire" d'un diaphragme) pour se faciliter la collimation ?

 

Bruno

[gordini]

la tolérance de MAP est plus importante sur un miroir a F/D 2.3 que sur un 2

 

tolérance pour une 2 0,0025 mm pour un 3 : 0.005 c'est le double

donc le C9 c'est entre les 2 pour moi c'est loin d'être négligeable

http://legault.perso.sfr.fr/focus_fr.html

[Vincent]

la tolérance de MAP est plus importante sur un miroir a F/D 2.3 que sur un 2

 

tolérance pour une 2 0,0025 mm pour un 3 : 0.005 c'est le double

donc le C9 c'est entre les 2 pour moi c'est loin d'être négligeable

http://legault.perso.sfr.fr/focus_fr.html

 

Bonjour,

 

On ne peut malheureusement pas comparer directement la précision sur la MAP avec l'influence de l'inclinaison du secondaire.

 

Je viens de faire les calcul. Pour une erreur d'inclinaison du secondaire de 0.036° sur un C9.25 avec son primaire à f/2.3, l'erreur sur le front d'onde sera de L/17 RMS (contre L/16 RMS pour un C8 avec son primaire à f/2). Donc, la encore 1/20 de tour pour des vis de collim au pas de 0.5mm et situées sur un cercle de 50mm de diamètre . Si le cercle sur lequel sont situées les vis de colllimation est élargi, et/ou si le pas de vis est plus fin, on aura plus de tolérance pour la précision sur les tours de clés.

 

Exemple:

Vis sur un cercle de 50mm, pas de vis 0.3mm (vis diamètre 1.4mm au pas métrique) -> 1/13 de tour. Mêmes vis sur un cercle de 60mm -> 1/8 de tours.

[gordini]

sinon retour d'expérience mon C9 tiens très bien la collim et est facile à régler

demande à tester avant d'acheter c'est ce que j'ai fait

après le C8 c'est tout petit d'ou son succès

[jouvenette04]

Bonjour,

Puisque le sujet est sur la table...

Lorsque je faits la collimation du C8 à travers la CCD,je défocalise fortement l'étoile(donuts) et j'essaie de centrer au mieux l'ombre du secondaire en la gardant bien au centre de l'écran.

Une fois fait,en retournant vers la focalisation,le cercle se referme et quand il est petit mais que l'on voit encore l'ombre du secondaire (un point noir),ce point noir n'est plus au centre.

D'ou mon interrogation de savoir quelle est la bonne méthode et surtout à quel niveau de défocalisation doit on etre pour estimer cette collimation(en CCD).

Merçi pour vos conseils:)

Régis

[bbdb]

Sur le même thème, Meade vient d'annoncer des ACF à F/8 natif... (+ correcteur à F/5)

Est-ce qu'on sait quel impact ca peut avoir sur la collim, sur la tolerance de map,sur l'obstruction (ils ont l'air moins obstrués )?

 

merci

 

Bruno

Modifié 4 octobre 2011 par bbdb

[albanc]

Ah bon ? je trouve pas d'infos sur ces Meade à F/8. Tu n'aurais pas un lien des fois ?

[bbdb]

ici par exemple

 

http://www.astrosurf.com/ubb/Forum16/HTML/000038.html

[albanc]

merci

[jouvenette04]

Bonjour,

Puisque le sujet est sur la table...

Lorsque je faits la collimation du C8 à travers la CCD,je défocalise fortement l'étoile(donuts) et j'essaie de centrer au mieux l'ombre du secondaire en la gardant bien au centre de l'écran.

Une fois fait,en retournant vers la focalisation,le cercle se referme et quand il est petit mais que l'on voit encore l'ombre du secondaire (un point noir),ce point noir n'est plus au centre.

D'ou mon interrogation de savoir quelle est la bonne méthode et surtout à quel niveau de défocalisation doit on etre pour estimer cette collimation(en CCD).

Merçi pour vos conseils:)

Régis

 

Personne n'a une petite idée la dessus:?:

En résumé,faut il etre trés défocalisé ou trés peu pour collimater un C8 avec CCD?

Régis

[albanc]

Pour la collimation, il te faut grossir 200x à 300x avec un oculaire et sans renvoi coudé.

Je pense que le grossissement à 2m de focale avec la CCD n'est pas suffisant pour collimater.

[Gandalf]

Sujet très intéressante.

 

Que pensez vous de cette technique de collimation pour les SCT?

 

JL

[tomzekine]

bonjour!

 

 

Que pensez vous de cette technique de collimation pour les SCT?

 

JL

 

Oui, ça m’intéresse aussi cette technique!

Des avis?

 

Tom

[Bison]

Je vais suivre aussi cette discussion tiens....

 

AMHA le point faible de cette méthode est que la qualité de la collimation résultante dépend sans doute de la qualité de réalisation du disque de Hartmann non ? En tout cas elle ne dispense pas d'un star test dans la foulée...Je la vois en fait plutôt comme une bonne alternative à l'utlisation d'une étoile artificielle.

 

Maintenant comme je ne l'ai jamais essayée, je me trompe peut-etre complètement?

[olivdeso]

Personne n'a une petite idée la dessus:?:

En résumé,faut il etre trés défocalisé ou trés peu pour collimater un C8 avec CCD?

Régis

 

Oui tu a intérêt à collimater à la CCD et avec une barlow et avec tu tirrage. Il faut grossir un max et être peu défocalisé. Voir pas du tout pour voir les figure d'Airy.

En visuel, n’hésite pas à mettre l'oculaire de plus courte focale que tu as et la barlow. Perso sur le C11, j'utilise un 7mm, puis un 3.5mm soit 800x.

[pfil]

Bonjour,

Puisque le sujet est sur la table...

Lorsque je faits la collimation du C8 à travers la CCD,je défocalise fortement l'étoile(donuts) et j'essaie de centrer au mieux l'ombre du secondaire en la gardant bien au centre de l'écran.

Une fois fait,en retournant vers la focalisation,le cercle se referme et quand il est petit mais que l'on voit encore l'ombre du secondaire (un point noir),ce point noir n'est plus au centre.

D'ou mon interrogation de savoir quelle est la bonne méthode et surtout à quel niveau de défocalisation doit on etre pour estimer cette collimation(en CCD).

Merçi pour vos conseils:)

Régis

 

Bonjour, ta technique est très bonne dans le principe. La collimation pour la prise de vue s'effectue en effet idéalement dans la configuration (on ne touche plus à la caméra après). La défocalisation doit être suffisante pour voir l'ombre (inutile d'aller plus loin), expérimentalement la défocalisation intrafocale (tu dévisse la vis de mp) marche mieux. Le centrage de l'ombre n'est pas évident, il faudrait s'aider d'un logiciel calculant la position du centre de l'ombre et de la couronne lumineuse (en étant malin on devrait pouvoir en déduire quelle vis toucher).

Si le décentrement varie en fonction de la défocalisation, cela peut indiquer :

1) un mauvais centrage du secondaire sur la lame de Schmidt. Le plus simple est de fabriquer un cache à fixer sur le secondaire pour la collimation de manière à corriger ce décentrement

2) le capteur n'est pas perpendiculaire à l'axe optique (vite fait si un élément du train image est vissé un peu de travers)

 

Cordialement,

Philippe

[Bernard Augier]

Post très intéressant, qui relativise bien le "tuning" de certains instruments, et qui colle à la réalité en observation réelle...

 

Je rappelle tout de même que si on est loin du compte en précision avec les Bobknobs, ils représentent déjà un progrès par rapport aux vis d'origine qui dégoutaient purement et simplement de la collimation.

 

Quelles vis utilisez vous pour remplacer les Bobknobs, les vis d'origine étant parties depuis longtemps à la poubelle?

[pfil]

J'utilise les vis d'origine et une clé allen, pourquoi changer ?

[Deneb64]

Car il est plus simple de tourner sans outil qu'avec une clef allen que l'on perd tout le temps...

Mais c'est chacun son avis.

[staffy]

J'utilise les vis d'origine et une clé allen, pourquoi changer ?

 

Idem sur mon C8.

Pas de Bob Knobs de prévues...

[loulou7331]

Bonsoir,

 

Ce post est intéressant!

 

Mais j'insiste sur un point: le shifting. Il a été dit que la précision de la collimation doit être diabolique, or le moindre shifting durant la mise au point va ruiner cette collimation. Pour tirer le meilleur potentiel de cet instrument est crayford de haute qualité me semble donc indispensable. Quel intérêt de collimater à 500X sur une étoile à 1/20 de tour si c'est pour ruiner tout çà dès qu'on touche à la molette de mise au point?

[olivdeso]

J'utilise les vis d'origine et une clé allen, pourquoi changer ?

 

Ben parce que certain comme moi on des cruciformes. Chez moi les bob knobs ne bougent pas et permettent un réglage fin, mai il faut y aller doucement et ça prend du temps. Enfin le fait de ne pas avoir d'outil qui puisse tomber sur la lame de schmidt me plait bien.

[jouvenette04]

Bonjour

Merci Olivdeso et Philippe pour vos conseils.J'ai fini par acheter une étoile artificielle qui permet de régler au crépuscule.Ensuite final sur le ciel.J'ai des vis cruxiformes et ça va bien.Il y a un crayford monté sur le C8 et c'est bien utile;il faut dire que mon tube est reçent avec une molette sans jeu.

Régis