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Renaissance d'un Zeiss Coudé

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Je porte à votre connaissance un sujet initié par Peter Ceravolo, vendeur et d'excellent niveau dans le domaine optique et de son collègue Mark mécanicien.

La réfection pour son compte de cet instrument complexe.

https://www.cloudynights.com/topic/646933-zeiss-coudé-telescope-rebfurbish/?p=9121979

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La partie maintenance astro de Carl Zeiss a été reprise en 2004 par cette entreprise qui date de 1991 : https://www.4h-jena.de/industrielle-dienstleistungen/astronomische-geraetetechnik/

De belles réalisations historiques déjà : https://www.4h-jena.de/wp-content/uploads/2016/11/Astro-Projekte.pdf

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La partie mécanique est très bien détaillée dans le sujet américain, je vous laisse découvrir ce bijou d'horlogerie grand format.

 

Est apparu en cours du sujet la découverte d'un objectif mythique, dont les particularités techniques sont aujourd'hui perdues ou cachées.

Le Zeiss AS ou Astro-Spezial.

 

A l'époque ou la fluorite était naturelle, difficile à trouver en grande taille, se posait la question des objectifs de taille conséquente pour prolonger la série E (doublet type Fraunhöfer en BK7-F2 à f/15 qui s'en vouloir critiquer outre mesure, s'essouffle à partir de la 130mm à cause du chromatisme. Zeiss produisait des instruments également terrestre, c'était assez compliqué de promouvoir au-delà de ce diamètre pour de nombreuses raisons.

 

August Sonnenfeld reprend alors la formule de Steinheil et calcule alors un objectif à base de verre Kurtz Flint et du borosilicate révolutionnaire de Schott le BK7. C'était le KzF2 à l'époque. Il n'existe plus sous cette forme aujourd'hui.

Cette combinaison est exotique, dans le sens où les conceptions optiques se font à cette époque en mode Fraunhöfer (crown devant) et avec des indices de dispersion assez large (~25/30 de différence) pour limiter l'aberration sphérique.

 

Peter a mesuré l'objectif qu'il a extrait de son barillet et trouve ceci. Bratislav son confrère sur le forum cherche à comprendre le fonctionnement et propose une version avec la face avant asphérisée légèrement mais ne comprend pas la dégradation si grande dans le bleu qui, mesurée en fait un objectif bien meilleur.

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06ZeissAS_02.jpg @ZeissAS-Schr08.jpg

 Plusieurs fois mesurés avec des résultats différents sans trop comprendre : http://r2.astro-foren.com/index.php/de/berichte/02-ed-optiken-halb-apos-und-frauenhofer-systeme

 

Encore maintenant, avec le relevé fait par Peter, tout le monde se creuse les méninges pour comprendre.

Il ne faut pas oublier que le KzF2, devenu ensuite KzFN2 est un verre difficile à stabiliser,  il y a eu de nombreux "melts", celui de Ceravolo a été fait avec le n°K44. C'est du sur-mesure.

Alors quel est le secret bien qu'on ait pratiquement tout entre les mains.

... à suivre.

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Il est toujours possible que ces deux sortes de verres se soient légèrement modifiées au niveau chimique avec le temps.

Le verre n'est pas une matière figée contrairement à ce que l'on pourrait croire : il se dilate,il peut se déformer,...

 

J'ai vu des anciens carreaux de fenêtre légèrement cintrés lorsque j'avais démonté de vieilles fenêtres.La courbure était trop prononcée pour que cela vienne d'un défaut d'origine.

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Très possible en effet, mais ça fait partie des améliorations de Schott sur ce qui était arrivé au fameux triplet photo de Taylor & Cooke qui ne tenait pas en terme de stabilité au bout de 10-20 ans

 

Une petite idée de la correction optique d'un AS100-1000 quand on optimise l'observation lunaire. C'est une estimation en appliquant des corrections sur une des vieilles versions du verre KzF2 (ici KZFN2)

 

L'observation visuelle sur la Lune a lieu avec la vision qui se cale près du jaune vers 573nm (réglage de la grande lunette de Strasbourg par Merz en 1880).

A cette longueur d'onde, le flux important en visuel retourné par la Lune est entre la raie e et la raie D (vert <> jaune-orangé), le résiduel est autour de cette plage pour une bonne sensation de correction chromatique. J'indique entre 515-546 et 589-616, au delà l’œil ne corrige pas bien, ce n'est pas nécessaire de corriger plus (quantité du flux/correction).

Tout rentre dans le disque d'Airy sur l'AS et sur toute la surface lunaire. La plage importante est au-dessus de .97 strehl.

A droite, spot champ profond, le violet c'est 507nm pour les bâtonnets de l’œil, les spots sont < à 3x Airy pour F et C

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Il me semble qu'un personne du forum possède un AS100-1000, il pourrait confirmer la sensation et le grossissement atteignable.

Dans cet exemple, le niveau de chromatisme sera proche de celui d'un AS150f15

Avec la tentative de Bratislav sur la base des mesures de Peter Ceravolo sur la 150f15 : du bleu (en l'ocurrence c'est du bleu-vert 515nm) toujours du bleu et le meilleur spot deep sky qui ne correspond pas. Ça bave de partout, même le vert 546nm défaille.

Elle est où la magie de l'objectif ?

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à suivre...

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À propos de l'objectif : les fontes de KzF2 sont irrégulières, il y a des variations dans l'indice et le nombre d'Abbe

Ce type de verre est proche de plusieurs dénominations tellement il a évolué : U_KZF2, KZFN2, KZFSN2, N-KZFS2, N-KF9

 

Comme l'indice et le nombre d'abbé sont proches de "BK7", chaque légère variation a un grand impact sur les courbures.

Une forme particulière est faite dans la courbure intérieure : je pense que  r2 = r3 , mis en forme d'une ellipse avec des caractéristiques basées sur l'index et le nombre d'Abbe d'échantillons prélevé sur la masse fondue entière.

 

Il est probable qu'on détermine alors une "test plate", on règle la décentration des machines de polissage (étape de mise en forme) pour obtenir le résultat. Dans la plus poussée des méthodes de fabrication, il y a itération en passant en interférométrie sur la plaque de test.

 

Une fois le polissage des faces intérieures réalisé, on ajuste la courbure avant pour obtenir la focale désirée. Le réglage final est effectué manuellement, en ajustant la distance de l'entreverre qui doit dépasser un minima.

 

De la coma est présente, on sacrifie au moment de la conception, un peu sur l'aberration de coma, qui restera faible à l'angle maximum d'utilisation. Ceci est choisi pour allonger un peu la courbure des lentilles internes :  il s'agit là aussi de réduire l'aberration sphérique.

 

Sources : publication Uwe Laux pour achromatisation F'C 'et Jacob Denk (www.jena-fernrohr.de) pour les informations sur les lentilles internes.  

Sur l'exemple, j'ai repris les caractéristiques mesurées par Peter Ceravolo : elles sont fausses car r2 et r3 ne sont pas des sphères. J'ai déjà eu le cas en mesurant des formes de ce type : c'est sur ou sous-estimé, laissant croire à un Steinheil ou un Fraunhöfer classique, ce qui demande d'avoir une source interne à Zeiss pour comprendre le bon profil des surfaces.

 

Un bon moyen de ne jamais découvrir le savoir faire.

 

J'ai peut-être sous-corrigé un peu le bleu, mais le graphique  de Uwe Laux n'est pas facile, pas fait pour l'AS150 et les fontes peuvent être très différentes. Le S-BSL7 d'Ohara est le plus proche du BK7 historique.

Avec cette modification en ellipse de l'entreverre, la conception ressemble à une optique classique, avec une dispersion à environ la moitié en dessous de la combinaison BK7-F2.

Les variations des fontes de KzF2 explique le pourquoi des grandes variations de résidu chromatique sur ces objectifs et la classification en niveau de qualité chez Zeiss. Un objectif de qualité Q1 chez Zeiss est le meilleur du lot :  dépend de la fabrication et lot de fusion du KzF2.

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On remarquera que même si les couleurs ne sont pas aussi groupées qu'un apochromat : les aberrations sphériques longitudinales sont nettement moins dispersées (surtout sur la plage importante en visuel) cela donne des PtV et des strehls impressionnants sur ces couleurs, d'autant plus que le f/D élevé joue énormément.

L'évolution du verre vers N-KZFS2 pose maintenant problème pour le réglage des courbes de l'entreverre et la forme d'ellipse qui doit être de plus en plus poussée. La période reine de cet objectif s'est terminée vers 1990. Il est possible de refaire cette combinaison en KF9 (SSL2 et SSL5 chez Ohara) mais plus personne ne cherche des f/D aussi long quand on dépasse 1m20, ce qui réduit les possiblités autour du 80/1200, du 80/840, et encore un intérêt peut-être en 100/1000 ou 100/1200.  

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La méthode de la forme en ellipse n'a quasiment pas été utilisée ailleurs, les machines CNC peuvent le faire mais il semble que depuis l'utilisation de verres ED et les grands écarts de nombre d'Abbe entre crown et flint ait laissé la méthode de côté.

Sa redécouverte ouvre des portes à des améliorations conséquentes. (je pense aux combinaisons ED+LA). Le problème est l'itération pour faire les retouches : pas du tout compatible avec la fabrication chinoise actuelle.

Edited by lyl

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Ne faut-il pas aussi prendre en compte toute la chaîne optique de cet instrument (objectif/miroirs/oculaires) pour se faire un avis de sa qualité optique?

Même si je doute que les deux miroirs soient coupables de grand chose.

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* traduction d'un post du sujet *

Les miroirs n'ont pas été testés complètement : ils sont vraisemblablement pyrex. Aspect bon à gauche et correct à droite : photo prise en lumière polarisée (2 verres de lunettes de soleil).

=> Ils ne sont pas elliptiques, mais ils renvoient à 45°, c'est moins exigeant.

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Celui-là est pourtant un "flat" pour l'interférométrie de laboratoire moins bien recuit en comparaison

 

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Edited by lyl

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Un instrument assez improbable et une restauration vraiment de grande classe (pas faite par n'importe qui non plus).

Mais quel est l'intérêt de cette formule optique ? Gagner en longueur de tube ? Observer toujours dans la même position ?

Est il dédié à certaines cibles ou observations ?

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Il y a 7 heures, lyl a dit :

photo prise en lumière polarisée (2 verres de lunettes de soleil).

 

Les verres polarisants de lunettes de soleil peuvent aussi contenir des tensions internes.Donc prudence en les utilisant pour tester.

 

Il y a 6 heures, gagarine a dit :

Mais quel est l'intérêt de cette formule optique ? Gagner en longueur de tube ? Observer toujours dans la même position ?

 

Les deux : tube moins long et position d'observation fixe. Tu as raison.

Tu as donc au final la possibilité d'installer cet appareil sous une plus petite coupole.Donc moins cher.

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Voilà la partie bâti remise en état. La tourelle oculaire et un miroir est à réinstaller.

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D'après ce que je lis, l'objectif d'origine ne serait pas conservé.

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First Light !

... finalement Peter a décidé de reprendre l'objectif alors que Bratislav avait dit que c'était la face avant qui était asphérique et que donc risqué à retoucher.

J'ai eu raison...

exifs : Canon 60D, 1/15s, pas de motorisation, une image simple non compositée.

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Rien à voir avec la courbe de Strehl que Bratislav avait posté... il y a à peine du violet au bord.

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Il faut le chercher le violet.C'est vraiment une belle restauration.:)

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Le japonais GOTO proposait aussi il y a quelques années une 200 coudé dans le même style que la Zeiss, mais plus compacte quand même.

Il proposait d'ailleurs un camping-car modifié avec cette 200 coudée + une petite coupole sur le toit...

Un modèle installé à l'obs de Taipei :

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Bonjour,

 

Désolé mais sur la petite image de lyl, c'est pas bon: grossissement trop élevé, image jaunasse  et fond des cratères bleu.

Sur la grande c'est mieux mais on voit que c'est pas une apo.

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Très belle restauration et il fallait absolument le faire, mais il n'y a pas de miracle, et ce tube ne fera pas le poids contre une APO de 150mm sortie des usines japonaises, russes ou américaines...

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Comme ça tu comprendras mieux quelle est la taille des pixels et bien sûr qu'il y a du chromatisme, il y en aura toujours sur cet instrument si tu photographies brut de brut avec un Canon fait pour le terrestre, ce n'est pas ça qui compte, c'est la plage d'utilisation. Hop image du bas (canal vert+rouge => transformé en luminance)

Juste pour rappeler : ce n'est qu'une seule image, pas d'empilement.

Au-dessus, ce n'est pas du bleu mais du violet/bleu violet (=indigo), sans intérêt pour le piqué (la sensibilité de l’œil est 10 fois moindre...) sauf pour les yeux délicats ou les personnes qui ne savent pas imager la Lune à l'ancienne, ce qui a servi à faire les Atlas pour nos petits yeux. Je ne vois pas pourquoi on ferait des cartes en couleurs que l’œil ne peut pas voir.

Pour faire l'optimal, il faudrait mettre un coup de barlow ou un capteur avec des pixels de 2.3um et tirer une rafale pour sortir le piqué probablement 2 à 3 fois mieux au moins.
L'essentiel de l'image est de montrer le contraste natif sans traitement de cette image. (image de droite délissée de l'effet de visualisation d'un jpeg)

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Il y a 19 heures, Colmic a dit :

mais plus compacte quand même.

Oui c'est vrai...compact !  :))

 

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