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calage chromatique

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Mes critères de conception actuel en visuel

 

En planétaire

de raie F 486 à 507nm & de 614 à raie C 656 : Rutten & van Verooij -> 3 fois disque d'Airy ou x3,66 le λ/4  (0.915 PtV onde)

de 507 à 541,3 & de 568,6 à 614nm : approximation à λ/2 PtV

de 541,3 à 568,6 nm : λ/4 PtV (Rayleigh)

le pic à 555nm : λ/8 PtV maximum pour l'aberration sphérique et la coma. Excellence si λ/10 PtV

- contenir le 460nm (13% de sensibilité en vision diurne) à ~8x maxi le diamètre du disque à 507nm, soit à f/10 => 50um. (49um). Cela est en rapport à la densité des bâtonnets qui s'activent en mésopique (la sensibilité monte à 45% !)

Note : Zeiss E110, le 460nm est à x7.05 Airy planétaire x5.42 en grand champ : 65/50um, estimation personnelle, coma corrigée à 541.3nm, sphérique corrigée à 568.6nm

610nm : strehl .842     614 : .787

510nm : strehl .864     507 : .787

 

Solaire : λ/8 PtV max. pour l'aberration sphérique et la coma.

 

Champ profond : cherche le focus champ profond en calant le disque d'Airy de la raie F, C et d, ils doivent avoir à peu près la même taille.

Examiner sa taille -> spot sous 1,5x disque d'Airy. -> .915 PtV entre les focus F, C et d

- contenir le 460nm (10% de sensibilité en vision nocturne) à ~6x maxi le diamètre du disque à 507nm, soit à f/10 => 40um. Cela est en rapport à la densité des bâtonnets.

- contenir les couleurs entre F et C à 0.15 𝛌 RMS, en particulier la raie e 546nm

STEIN-110f15.len

Conforme : (estimée avec un calage vers 550nm, probablement différent d'après mes dernières lectures, peut-être vers 575)

Critère Rutten & van Verooij pour le planétaire (3x Airy pour F et C), bon piqué > diff. limited sur 510-610nm, etc.

En focus grand champ, 2x Airy (de 507nm, 18um) et 5,5x pour le bleu 460nm

Utilisable avec strehl très élevé en solaire (presque 1)

ZeissE110-pl.jpg.ba685bea951ee4000870451c6bcfdbb2.jpgZeissE110.jpg.c9b6b4e866773fc3eb0ed4d4392de2ff.jpgZeissE110-sol.jpg.9a454e934563a378432b73a521172cc9.jpg

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calage des aberrations : je me pose encore la question suivant le type d'utilisation.

le calage chromatique moderne est assez connu : FC, dF, eC, (ed) FC ou (ed) CF

il s'agit de positionner le calage minimisant coma et aberration sphérique. L'aberration sphérique doit être calée précise en cas d'entreverre mince.

J'ai vu plusieurs cas. (coma : sphérique)

mixte : du fraunhöfer calé raie F et raie e, moins souvent du steinheil (fluorite ou verre crown fragile) 

grand champ : calé raie F et vers 500nm pour l'aberration (le 507nm a l'air pertinent)

planétaire : coma calée raie e (pas sûr) et sphérique en D (Unitron/Cave)

les astrospezial sont calés très décalé : coma en raie F ou e et le sphérique très proche de D voire plus bas encore.

 

Note historique :

Danjon & Couder, Lunettes et Télescopes (Paris, 1935), pp. 107-114

c'est différent mais c'est pour le point focal, les recommandations pour les achromats :

 

555nm pour faire des étoiles les plus petites (spots minimisés). (Calage C-F -> 550nm sur la Zeiss BK7-F2 ou calage "vert" la plus proche étant la raie e)

 

575nm pour le résidu chromatique le plus faible (on est près du cône M 568,6nm). "

Danjon-Couder page 111 : "Cette dissimulation partielle des couleurs est obtenue au mieux (pour la lumière de composition solaire) lorsqu'on amène le minimum focal au voisinage de 0.575um, ce qu'on obtient avec les matières déjà employées (...)" : il s'agit de verres parra-montois ncrown = 1.51791 vcrown = 58,52 et nflint = 1,62310 vflint = 35,98 ; vraiment différent de BK7 F2 !

 

585 580nm pour le planétaire. (Calage B-F ou "calage D") : D&C page 113 : "Au contraire, pour étudier les détails de la surface des planètes, donc la lumière est relativement riche en rayons jaunes et rouges, il faut préférer un objectif un peu plus surcorrigé, où le minimum focal est amené jusqu'à 0.580 um".

 

Attention : toutes ces références s'appuient sur les préconisations précédentes pour la focale d'un objectif fabriqué avec les verres ci-dessus et dans les conditions pour le ratio m=f/D => f = 1.12 D2 = 16000 m2 λ

ça part (pour la conception) à prendre 1 longueur d'onde λ de 560nm pour le Δf = 8m2λ = f/2000 (avec ces verres)

 

Ce n'est pas contradictoire, je m'aperçois qu'avec la pondération que je mets en correction planétaire, le réglage du focus optimal tombe très près de la raie d, il fallait que je trouve une solution quand on est pas sur la dispersion BK7-F2 et f/15

Meilleure est la combinaison de verre, plus on s'approche de la correction générale à 555nm proposée par TMB.

5ce69089eff6d_chromatism_longitudinal2.PNG.9bde9407af356bec9dee2ae2d79dcb04.PNG

L'Objectif du Grand Réfracteur de Strasbourg 486/6920 (un type Littrow façonné par Merz en 1880 ou ~487/7000 après correction Couder-Danjon) est calé à 573nm.

Strasbourg486-7000.jpg.199dee15a6a12806a776fcd09fecd51a.jpg

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changement CP raie D -> d

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Une estimation de la correction chromatique de l'objectif du grand réfracteur de Strasbourg qui fait maintenant 692cm.

https://safga.eu/dossiers-techniques/la-grande-lunette-de-lobservatoire-de-strasbourg/

 

*** C'est peu probable que ce soit une combinaison BK7 - F2 ***

 

C'est meilleur, Couder a donné une piste sur l'aberration sphérique limitée improbable avec ces matériaux.

Le chromatisme est visible mais le calage permet de belles observations en ayant créé une plage 556-600nm à un niveau diffraction limited.

soit 10nm vers le rouge pour les raies e et D (créé par Merz à l'époque ou on calculait avec la raie sodium).

 

calage-littrow-strb-BAK2-SF8.jpg.ba3cd95b2a48aa3ae413b782cbe404ae.jpgcalage-littrow-strb-BAK2-SF8-spot.jpg.42d2f7e5023d9c3fc40af4ae9ea65a0c.jpg

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C'est un à côté du sujet chromatisme.

Il s'agit des réglages pour rendre un objectif de diamètre sous 150mm (la limite ?) multi-usage.

calage-E110-555.jpg.e5d05b03c919a60038eda210629bd3e2.jpg chromatism _longitudinal2.PNG

 

Image de gauche, je ne suis pas sûre du calage de la Zeiss E110 mais je pense qu'étant multi-usage et avec une ouverture claire du PO de 38mm, il est prévu de faire du grand champ avec. Donc réglage "pinpoint star". Cela donne de bons résultats pour tous les usages.

En planétaire, je la vois correctement équilibrée mais pas mon ressenti sur "le rouge Honda" quand on la règle en focus sur la raie d à 588nm.

De part son diamètre pas trop grand, on obtient une belle plage diffraction limited de 510 à 615nm et un super piqué quasiment au-dessus de .95 de strehl de la raie e à 603nm, et ça se prolonge encore à 520nm environ.

Sur Mars il faudrait (avec cette estimation) glisser le focus vers le rouge pour titiller les 640nm. Malheureusement, je ne peux pas encore confirmer si elle est calée comme ça. Je ne peux dire uniquement que le rouge cerise du panneau Honda en face de chez moi sortait très contrasté (on voyait les défauts de surface) mais pas à fort grossissement. (pas testé)

La Zeiss ne bavait pas en bleu contrairement à la Vixen 102M qui s'en donnait à cœur joie en terrestre nocturne sur les lampadaires modernes à leds.

Donc en dessous d'un diamètre de lentille pas encore défini : probablement 150-180mm, le calage peut rester à 555nm sans être indispensable en planétaire.

Je cherche le bon critère pour le choix de f/D et de matériaux pour mettre ça à diffraction limited :

entre 614nm, creux du méthane

entre 610nm d'après l'étude du CIE sur le contraste optimal de l’œil

entre les points mesurés par Danjon sur le réfracteur de Strasbourg : comment, pourquoi, avec quoi ?

les 640nm pour certains détails de Mars par usage des filtres recommandés.

Pas simple, je reste sûre d'une chose c'est que le pic pour le planétaire est très près de la sensibilité du cône L de l'oeil et de la raie jaune sodium.

Danjon et Couder disait de caler à 585nm en planétaire, j'ignore le point du best focus mais on ne peut pas glisser des spectres étroits des grands réfracteurs à volonté.

*** ce sont des bons indicateurs des plages à privilégier ***

Ne pas oublier que l'on tire un peu de contraste sur le bord d'une plage qui obéit au critère du .15rms ou .42 strehl ou 1,5x Airy environ. Au delà on est plus dans la zone planétaire qui va jusqu'à environ 1.2mm de pupille de sortie (j'avais ça en tête  pour la microscopie où l'éclairage est à volonté :P)

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Je vais refaire un calage de la Zeiss E110 à 575nm pour vérifier si c'est encore utilisage côté champ profond. (max 3x Airy en bleu au meilleur focus)

Avec un calage comme Strasbourg 573nm

ça donne au focus raie d : ~535-629, en diffraction limited et ça tient entre x2.5 et x3 Airy pour le bleu en focus champ profond mais le bleu pacifique risque de se voir.

La plage est rétrécie : Un intermédiaire qui donne .97/.98 de strehl à la longueur d'onde de calage (focus d) prendrait en compte la chaîne oculaire, renvoi coudé, collimation, gestion du bleu. Peut-être 656nm.

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565nm

ça fait 524-622 en diff.limited.

vers .97 entre 535 et 604.

Plutôt bien pour la raie F vers 2.3x Airy (507), mais encore gros pour le bleu profond ou alors c'est ça c'est la norme à 65um et ~7x le disque à 507nm ?

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Je garde le réglage initial 551 chroma, raie e coma, cône L aber. sphérique, focus raie d

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La 150/2250 génération d'après celle que je connais est calée haut pour faciliter le grand champ.

06FH_Zeiss_E-07.jpg

ZeissE150-2250.png

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Différent d'un FH 150-2300 Lichtenknecker, d'évidence calé entre e et d : probablement à 575, pas sûr que ce soit BK7-F2

Fraunhofer-03.jpg

D&G Optical différent pareil (là c'est du BK7-F2)

@DandG_01.jpg

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Meudon : 806f20,34 calée à 594nm !

meudon1.JPG.7438382bbcdb9b4916c4fb43921aea5d.JPG

meudon2.JPG.704bdb19774c2c463182f2f6b52cf638.JPG

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Saturne dans le réfracteur de Lick 36"f19, sans filtres (une hérésie)

My-First-Telescope_html_m7de5509e.jpg.99288891b6b1af4591e9bd634c1641d6.jpg

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Le calage de Lunettes & Telescopes de Danjon & Couder (approximation)

Avec les verres Parra Mantois ~ K3 - F13, lunette 110/1355

 

la taille des spots dans le bleu/rouge peut être différente : c'est une approximation. L'ordre de grandeur suffit, mais grosso-modo, d'après Couder/Danjon, la correction du bleu 486nm n'a pas besoin de rejoindre celle du rouge H-alpha car, je pense, nos capteurs de l'oeil sont moins denses (malgré plus sensibles) pour détecter ces longueurs d'ondes et en tirer du contraste,  de la teinte.

 

calage 555 : F-C même dispersion (sans compensation de l'aberration longitudinale) 3 (rouge) et 4 Airy (bleu) en planétaire : 520-612nm diff.limited

le focus champ profond est sur 507nm. Nébuleuse H-alpha bien piquée. On peut encore réduire le spot en affinant.

PMo-planetary-555-f123.jpg.6542705e80e19f073df7d342bc471445.jpgPMo-DS-555-f123.jpg.50f509cf71af1aca6dfb4a7d6c862533.jpgPMo-sol-555-f123.jpg.0999996e83cb83fa7c5fcfccd9cf077c.jpgPM-SA-555.JPG.0962c59d638350f7480ae08e4f3b475c.JPG l'aberration sphérique ne colle pas bien avec le document de Couder : c'est déjà déséquilibré rouge.

 

calage strict à 555nm sur cette combinaison, sans la recherche d'égalité de spot. On est à f/10, ce serait moins inégal avec un f/D=15 ou si on compensait : c'est peut-être du aussi à la dispersion du verre similaire qui n'est qu'une approximation. Mais globalement sur les courbes anciennes de dispersion, il n'y a pas recherche à forcer une sur-correction bleue pour que les spots se recouvrent.

 

J'ai refais les simulations avec les données des verres ci-dessous plus tard. On constate qu'à chaque fois, le rouge et le bleu sont considérés à être proche en aberration longitudinale (rare : verres conçus pour) et surtout : le calage de l'aberration sphérique est positionné sur la raie D. Ce que je n'ai pas encore fait. (calée sur le réglage chromatisme)

calage-RB.jpg.76fa022a63324c0059358fa4989cad80.jpg

 

 

calage 575 : équilibrage de la couleur de disque d'Airy en lumière blanche. Nébuleuse H-alpha correct mais halo sur très lumineux.

Filtre color-fringe en planétaire : 543-625 diff. limited

 

PMo-planetary-575-f123.jpg.5798ec6c9dcbd0ab22607995d15e09be.jpgPMo-DS-575-f123.jpg.b646f65fb83a16e81e6766743a7eb704.jpg

 

580 : sur-correction pour l'illumination solaire des planètes == planétaire.

le H-alpha n'est dans le spot mais à la limite du .15rms, le reste est surprenant de piqué : 549-632 diff. limited. Filtre jaune clair de coupure recommandé.

En grand champ le spot est un peu plus grand sans possibilité de compenser. Il faut, je pense, au moins 3.5mm de pupille pour voir ponctuel en scotopique. Halo bleu pacifique + violet.

PMo-DS-580-f12.3.jpg.7f56a6b412a89a5436aaa9908b2576fc.jpg

 

 

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La Zeiss E110 est multi-fonction : calage  bleu 550nm/555nm (à droite) et augmentation du f/D minimal qui est de 11x11*1.12*556/500=13.57 => passé à 14.9 et formule Steinheil qui décale un peu rouge. Le piqué planétaire n'est pas loin en manipulant la mise au point mais ce n'est pas un AS.

=> Elle s'affranchit des filtres.

ZeissE110-pl.jpg.ba685bea951ee4000870451c6bcfdbb2.jpgZeissE110-555.jpg.233aa3467cf0404aec3905bba2254bef.jpg

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Avec la compilation de Lunettes & Télescopes : un essai de la bonne combinaison BAK2-F5 en 90f12. Une lunette mixte intéressante.

En mise au point native (d'après Couder vers 573nm) : diff. limitd de 522 à 611. On a une plage large en.15rms. au moins 507-635.

En glissant le focus à jaune orange (raie D) : diff. limitd  de 517 à 618nm

Focus amené plus vers le rouge (Mars) à 611nm : diff. limitd  de 578 à 634nm

spot champ profond ~18um pour le bleu 2,4x Airy et le rouge H-alpha est diff.limited.

90f10-calages_2.jpg.073df8879c7488ba9a98ee6711b40c7b.jpg

On doit pouvoir en profiter de façon optimale, l'aberration sphérique nulle est sur la fréquence du cône L et la coma corrigée à 507 (max scotopique)

90f12-FC.jpg.18b98b24c050348e1cb169e39633451f.jpg

                 

Jupiter2017-04--09-013138-drz30dn13.jpgSaturne%20D%20Peach-5942.jpegcover=1024x768

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Comment l’œil choisi sa couleur de référence pour son meilleur focus ?

L'âge joue sur la distance de repos. A 3 dioptries (courbe rouge, début de la presbytie), on le corrige, "l'immobile point" qui correspond à un effort n'est pas permanent. L’œil à tendance à se relaxer et à redescendre sous 1 dioptrie.

De nuit, l'accommodation habituelle automatique est inactive par défaut l’œil a un focus préféré entre 0,5m et 2m par défaut, avec la longueur d'onde des bâtonnets à 507nm.

De jour, suivant l'ambiance, il est fort probable que l'on soit plus grand que 540nm (vert, forêt) pour des distance >1m.

relaxed-eye.JPG.f35b19c0a5fc119601a7757715114b79.JPGaccomodation-wavelength.JPG.0984005a7172e91bcabb41e5ed596eff.JPG

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Le contexte et les capacités de l’œil : la plage colorée favorable

La lumière solaire est plus riche vers le rouge.

5cf0f4a771ff2_F18-01Solarspectrum.jpg.6004f6b4878ee5ef6e694f4533e0525b.jpg

5cf0f4ac65509_F18-04uvChromaticitydiagram-planckian.jpg.9ea1c7160317f938d3afb7bb24f172e0.jpg

L’œil perçoit une chromaticité de ~567 à 620nm, plus franchement vers 575nm comme le disent Couderc et Danjon.

Physiologiquement nous sommes adaptés à la vie en forêt comme en plaine.

La plage 510-700nm est facile avec une grosse évidence entre 550 et 600nm, ceci du à la composition de l’œil.

Un des modèles de l’œil nous renseigne sur le piqué suivant la couleur.

defocusing-internal.JPG.bc84122585ce83d708b2b74e4eee44fe.JPGHuman-Eye-precision.JPG.b0633bc1c30978af19fb6cdc1740fff3.JPG

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Une surprise maintenant pour le calage planétaire. La détection du cône S : la dichotomie bleu/rouge est absente dans la fovéa.

De plus la rétine est protégée spécifiquement sur la fovéa et autour sur 5° par un pigment jaune.

structure.JPG.ca6ce8222a7ac238a9c0f960c034def8.JPG

retina-structure.JPG.eeacea654f29ff9abdc0db541b063ca3.JPG

 

cones2.JPG.9a777b7a00631bb70ae4656381226e28.JPG

cones1.JPG.f747d30681d0317a4890bc544fa812e0.JPG

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Gros instruments, luminosité et contraste

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