Bagues T et tubes allonges

L'astrophotographie (I)

La photographie « rapprochée » des objets célestes[1], autrement dit en haute résolution, est une activité à la portée de tous. Contrairement à l'idée exprimée par Mr.Tout-le-monde la haute-résolution ne requiert pas nécessairement une installation très sophistiquée. Beaucoup d’astronomes amateurs ont obtenu de très belles images avec du matériel somme toute de grand commerce, dont la qualité intrinsèque était on ne peut plus ordinaire. Tout réside en fait dans la qualité de la prise de vue et plus encore dans le savoir-faire de l’amateur. A l'ère de l'informatique, l'essentiel du travail réside en effet dans le traitement d'image qui devrait suivre toute prise de vue.

Mais qu’entendons-nous exactement par photographie astronomique à haute résolution ? En premier lieu il faut bien sûr disposer d'une optique astronomique (un télescope, une lunette ou un téléobjectif puissant) et d'un appareil photographique[2]. Mais beaucoup d'amateurs s’imaginent que le fait d’agrandir une image de la Lune par exemple jusqu’au format 40x50 cm la transforme automatiquement en une image à haute résolution. Désolé de vous contredire, mais loin s’en faut… !

L’objectif n’est pas de réaliser de banales images, sans valeur esthétique et technique, et de les agrandir au maximum ; cela tout le monde pour le faire. Par définition la haute résolution consiste à réaliser des images qui atteignent la résolution instrumentale en offrant la meilleure qualité possible en fonction de l’instrument que vous utilisez. Ainsi que je le rappelle dans la gallerie des chefs-d’œuvre une image en haute résolution qui se respecte ne doit présenter aucune trace d'aberration instrumentale ou d'artefact de traitement (poussière, zone brûlée, etc), aucune dominance de couleur. Elle doit afficher une saturation, une luminosité et un contraste optimaux afin de révéler les détails à la fois dans les zones d'ombres et les parties les plus brillantes du sujet.

Equipé d’un télescope de 100 mm d’ouverture on ne vous demandera jamais d’obtenir la résolution d’un télescope trois fois plus grand mais simplement d’essayer d’obtenir des images qui se rapprochent le plus possible de la résolution théorique de votre optique, soit 1.1" pour un 100 mm au grossissement de 275x environ. Et vous constaterez au fil des expériences que c’est déjà tout un programme !

Prenons pour commencer la photographie des objets dit « planétaires », comprenant la Lune, les planètes et le Soleil, en mettant pour le moment de côté les astéroïdes (trop petits) et les comètes (trop diffus) ainsi que les objets du ciel profond (étoiles, galaxies et autres nébuleuses). Tous les astrophotographes vous diront en effet que les trois premiers sujets sont « faciles à photographier ». C’est exact mais d’un autre côté ce n’est pas tout à fait vrai. Il suffit de voir la disparité de qualité entre les images planétaires publiées par des amateurs utilisant pourtant le même type d'instrument pour s'en convaincre...

Deux images de Saturne réalisées avec un télescope catadioptrique Celestron C14 de 356 mm f/11 muni d'une caméra CCD. La différence est bien marquée, pourtant les deux amateurs ont utilisé le même télescope ! L'image de gauche réalisée par Eric Ng est le résultat de 7 images réalisées avec un appareil photo numérique Nikon Coolpix 950, zoom 3x (mode afocal). L'image de droite réalisée par  Ed Grafton est un compositage de quatre images LRGB acquises avec une caméra CCD SBIG ST-6 et un traitement numérique avancé (pré et postprocessing) qui ont permis de faire ressortir les détails. Nous reviendrons sur ces clichés lorsque nous discuterons de la haute résolution en compagnie de Jean Dragesco.

La qualité d’un instrument est-elle importante ? Question difficile… Au vu des résultats présentés ci-dessus, on comprend facilement que ce n'est ni l'instrument ni la qualité optique qui furent déterminants. La qualité et la configuration instrumentales, s’ils demeurent des facteurs importants pour obtenir un bon piqué et un contraste élevé des images ne vous garantissent pas à eux seuls des images optimales. Il a d’autres facteurs plus importants dans notre équation qui peuvent détruire la qualité optique du meilleur télescope du monde…

Sans parler du système oculaire sur lequel nous reviendrons, pour espérer obtenir une image de qualité des astres, deux règles doivent déjà impérativement être respectées dès la prise de vue :

- Travailler dans une atmosphère peu turbulente (turbulence et de transparence de 6/10 minimum)

- Disposer d’une monture et d’un système optique aussi stables que possible

Cette règle est également valable pour la photographie du ciel profond mais d’autres facteurs (précision du guidage, temps de pose, compositage, etc) viennent modifier leurs effets.

Vous constaterez sur le terrain que ces deux paramètres sont déjà difficiles à maîtriser. En l’espace d’une fraction de secondes la turbulence noie les plus fins détails que vous auriez péniblement enregistrés. Elle délave les images et les rendent inexploitables. Il faut impérativement photographier les objets planétaires lorsque les conditions atmosphériques sont appropriées sinon vous perdez réellement votre temps et sans doute votre argent à vouloir à tout prix réaliser des photographies qui de toute manière ne valeront pas grand chose, si ce n’est la satisfaction de les avoir réalisées vous-même. Mais un amateur averti ne vous félicitera sans doute pas du résultat…

Comment relier un appareil photo à un télescope ?

Il existe globalement deux manières de raccorder un boîtier photographique à un instrument d'astronomie : avec ou sans projection oculaire. Qu'est-ce que cela veut dire ?

Soit vous désirez photographier le ciel profond (galaxies) et les objets diffus étendus (nébuleuses, comètes, Voie Lactée, etc). Dans ce cas vous devez préserver l'ouverture (de petits rapports focaux f/D) et donc la luminosité de votre instrument. Vous allez travailler au foyer de l'instrument, sans utiliser d'oculaire, l'objectif du télescope remplaçant l'objectif de l'appareil photo ou de la webcam/CCD. Vous pouvez également insérer un réducteur focal entre le porte-oculaire et le boîtier photographique, la webcam ou la caméra CCD.

Le schéma ci-dessous présente les différentes combinaisons possibles pour relier un boîtier photographique à une lunette Perl/Vixen. Cet autre schéma propose la combinaison des accessoires que l'on peut adapter sur une lunette Megrez 80 de William-Optics.

La deuxième solution est la projection oculaire qui permet d'agrandir l'image en augmentant le rapport focal de l'instrument. C'est la solution idéale si vous désirez réaliser des photographies planétaires ou du ciel profond en haute résolution, l'oculaire projetant une image très agrandie sur le film ou le détecteur CCD. Dans ce cas même les oculaires les plus puissants (de courtes focales) sont très utiles à condition qu'ils soient très lumineux (peu de lentilles) et présentent un champ apparent étendu (>60°) qui soit corrigé pour les principales aberrations aussi loin que possible en-dehors de l'axe optique. Lorsque ce n'est pas possible vous pouvez avantageusement remplacer l'oculaire par une lentille de Barlow ou mieux par une Powermate de Tele Vue ou par un système correcteur (Chromacorr, Paracorr, Safix, etc).

Pour mémoire citons le système afocal qui consiste à placer l'appareil photographique numérique, la webcam ou  la caméra vidéo équipée de son objectif (souvent inamovible) contre l'oculaire, la mise au point s'établissant à l'infini et, pour les boîtiers numériques (APN), en mode zoom optique au maximum (3 à 10x). Ici également vous pouvez insérer un système optique avant l'oculaire. Cette méthode a par exemple été utilisée par de nombreux amateurs pour photographier le transit de Vénus en 2004.

La stabilité de votre installation est essentielle pour garantir la qualité des prises de vue les plus « lentes » où la moindre vibration engendrée par vos accessoires sera immédiatement enregistrée sur le film ou le détecteur CCD. Rappelons que même lorsque vous photographiez un paysage à main libre, appuyé sur vos coudes, il n'est pas garanti que vous obtiendrez des prises de vue nettes si votre vitesse d'obturation n'atteint pas au moins 1/250eme de seconde.

Enfin votre savoir-faire constitue le troisième facteur de notre équation sans lequel, même avec la meilleure volonté du monde et la meilleure optique, un amateur maladroit n’obtiendra jamais des images dignes des concours. Car même si ce n’est pas votre but, tel doit être votre objectif lorsque vous voulez réaliser des photographies en haute résolution des objets du ciel : viser la résolution la plus haute possible !

Si je ne peux pas vous apprendre à acquérir de la pratique qui par définition s’apprend sur le terrain, les « mains dans le camboui », nous pouvons par contre voir ensemble quels sont les moyens techniques mis à notre disposition pour y parvenir.

Le matériel de base

Considérons que vous disposez déjà d’un instrument d’astronomie, disons au moins d'un téléobjectif catadioptrique de 500 ou de 1000 mm de focale, d’une lunette de 80 à 150 mm d’ouverture ou d’un  télescope d'au moins 100 mm d’ouverture, quel que soit son rapport focal. Bien réglés et manipulés par des amateurs compétents, croyez-moi, ces petits instruments peuvent réaliser des merveilles.

A défaut d'en posséder, reportez-vous de suite au dossier que j'ai consacré à ce sujet.

Ensuite, si la photographie du ciel en haute résolution vous intéresse, vous devez acquérir au minimum le matériel de base suivant :

- un appareil photo de 35mm (24x36) si possible muni d'une visée réflex pour faciliter la mise au point (sans effet de parallaxe car elle s'effectue à travers l'objectif)

- une bague T (ou T2) spécifique à votre boîtier ou une bague universelle qui permettra de solidariser votre appareil photo à l’adaptateur fixé sur le télescope (compter entre 15 et 30 € selon la marque du boîtier)

- une bague allonge, parfois de longueur variable qui vous permettra d’utiliser des oculaires pour la prise de vue (compter entre 40 et 60 € pour un adaptateur à longueur variable acceptant des oculaires de 31.75 mm de diamètre)

Le marché de l'astrophotographie amateur regorge de bagues, adaptateurs et autres accessoires adaptés aux boîtiers traditionnels ou numériques. De manière générale leurs qualités mécaniques sont très bonnes et leurs prix raisonnables.

- un télescope ou une lunette astronomique équipé d’une monture équatoriale ou altazimutale et motorisée pour éviter de suivre le mouvement des astres manuellement, source d'erreurs et de fatigue inutiles.

Dans tous les cas, s’il s’agit d’objets très pâles présentant un contraste très faible (en fait tous les objets, y compris la Lune), oubliez la mise au point sur un verre dépoli. Même une étoile soit-disant brillante à l’oculaire se distingue difficilement parmi les « grains » qui constituent le verre dépoli. Faites-en l'expérience ça vaut mille mises en garde... Si votre appareil photo dispose de verres de visées interchangeables, achetez immédiatement un verre clair, éventuellement marqué en son centre d’arcs ou de cadres concentriques pour faciliter le cadrage. Ces verres clairs n'existent pas pour les moyens ou grands formats et devront éventuellement être fabriqués sur mesure (on ne le fait pas en pratique car tous les utilisateurs de moyens format disposent de gros instruments et effectuent la mise au point à travers l'oculaire-guide d'un diviseur-optique). Même les verres clairs disposant d’une partie centrale dépolie doivent être proscrits en astrophotographie à haute résolution. Le verre dépoli ne peut être utilisé que pour des prises de vue générales, l’appareil photo étant fixé sur un trépied à côté du télescope ou sur le tube optique (piggyback).

Les deux images de gauche présentent les verres de visées interchangeables de Beattie retirés d'un réflex de 35 mm et d'un moyen format. Ces verres dépolis, aussi fins ou lumineux soient-ils, ne permettent pas d'effectuer une mise au point précise sur des objets à faible contraste ou très peu lumineux (nébuleuses, étoiles, planètes, cratères lunaires, etc) et doivent être remplacés par des verres clairs, un article qui n'est malheureusement pas commercialisé par tous les constructeurs. Nikon, Olympus, Pentax, Vixen et quelques autres marques proposent toutefois ce produit. A droite, une lunette apochromatique Astro-Physics Starfire EDFS de 130 mm f/6 équipée d'un boîtier réflex Pentax 6x7 muni d'une loupe de mise au point, d'une bague T et d'un correcteur de champ. Excusez du peu... !

Certains boîtiers réflex (tous formats confondus) acceptent également des loupes de mise au point, les unes se plaçant à la place du prisme pentagonal, les autres venant se fixer sur l’œilleton du viseur réflex. Cet accessoire est très utile pour effectuer une mise au point de grande précision.

2eme partie

Bague T, tube allonge et adaptateur universel

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[1] En réalité un instrument d’astronomie ne permet pas de se rapprocher des astres – vous restez toujours sur Terre ! Le système oculaire ne fait qu’agrandir l’image captée par l’objectif. Plus celui-ci est grand plus l’image sera lumineuse car plus il est grand plus il capte de lumière (de photons). Pour plus de détails consulter le dossier « Quel télescope acheter pour quel usage ?» .

[2] Nous parlerons principalement ici des appareils photos numériques (APN), réflex ou non, l’analyse des techniques CCD faisant l’objet d’un dossier séparé.


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