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Notre ami Roch s'est lancé récemment dans une opération intéressante en cherchant à atteindre un rapport F/D de 1 sur son télescope de 150 mm

(Voir le post "Test du 150 mm F/D = 1 :  le télescope le plus rapide du monde ! ")

Quel intérêt y-a-t--il à le faire ?

 

Quelques explications

 

D'une façon générale, un objectif, qu'il soit photographique ou astronomique, présente une ouverture (relative) f  égale au rapport de sa distance focale F à son diamètre D : f = F/D.

 

Ce nombre caractérise la luminosité des images (étendues) qu'il fournit. Plus il est petit, et plus les images sont lumineuses. C'est une donnée technique, que les photographes connaissent bien, et qui permet de comparer des objectifs entre eux, indépendamment de leurs caractéristiques dimensionnelles.

 

A noter qu'à distance focale identique, la luminosité des images, qui est liée à la surface de l'objectif, varie donc inversement comme le carré de son  diamètre D. Ainsi, à f double, il faut poser 4 fois plus quand on fait de la photographie au foyer. D'où l'intérêt des faibles f.

 

Pour des difficultés de réalisation, et des limitations optiques, la plupart des télescope d'amateur sont limités à une ouverture (relative) minimale de l'ordre de 5.

 

A l'oculaire, la luminosité maximale (d'un objet étendu) sera atteinte quand l'objet aura la taille minimale, la surface minimale, c'est-à-dire avec le plus petit grossissement possible. Avec un grossissement supérieur, sa luminosité sera moindre. Or le grossissement minimal est limité par la taille maximale de la pupille de sortie de l'instrument, laquelle ne doit pas dépasser le diamètre de la pupille de l'œil, pour ne pas diaphragmer artificiellement le diamètre de l'objectif. C'est le "grossissement équipupillaire". Qu'il faut donc utiliser pour bénéficier au mieux du gain de luminosité, par diminution de f.

 

Dans ces conditions, comment accroître la luminosité apparente des objets observés...?

Compte tenu des rappels ci-dessus, il faut donc utiliser un objectif plus "ouvert" (plus "rapide", si on se réfère aux temps de pose plus courts). 

D'où l'idée de chercher à obtenir un F/D de 1 (et même pourquoi pas <1). Ainsi, en passant d'un F/D de 5 à un F/D de 1, on augmente la luminosité dans le rapport 5^2 = 25 ! L'image est 25 fois plus lumineuse. C'est considérable.

 

Qu'apporte la taille de l'objectif ?

Que ce soit un 150 mm, un 250 ou un 400 mm, le gain en luminosité, par rapport aux mêmes objectifs ouverts à 5, sera exactement le même (x 25).

Cependant, la taille de l'image fournie par l'objectif est proportionnelle à sa distance focale F. Elle est 400/150 # 2,7 fois plus grande, en dimension,  et (2,7)^2 = 7,1 fois plus grande en surface. La différence de quantité de lumière captée (400/150)^2, entre le 400 et le 150 (x 7,1) se retrouve bien dans la luminosité de l'image 7,1 fois plus grande en surface : le bilan lumière/surface est le même.

 

A chaque fois, l'optimum visuel sera atteint en travaillant au "grossissement équipupillaire" : # 25 avec le 150 mm, et # 66 avec le 400 mm.

 

Le 400 sera incontestablement beaucoup plus performant !

Mais l'opération peut être valablement tentée quel que soit le diamètre.

 

 

 

Edited by Toutiet

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Le 23/06/2020 à 14:52, Toutiet a dit :

Quel intérêt y-a-t--il à le faire ?

je ne sais pas, mais quelqu'un avait réduit le F/D à 2, ça lui a permis de faire des photos du ciel profond avec une webcam. photos, un peu pâteuses.

cordialement

Louis

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Ce qui accroit encore plus le gain lumineux, en réduisant par 4 les temps de pose.

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Merci Toutiet pour ces explications.

 

J'ose proposer une idée pour l'observation visuelle, au risque de passer pour l'idiot de service ;

 

-Réduire comme le fait Roth le F/D d'un télescope à 1,

-projeter l'image sur un écran très réfléchissant et de haute qualité de surface : au besoin, fabriquer cet écran (en plâtre douci ?)

-observer l'image projetée avec une lunette, en mise au point rapprochée, ou même avec une paire de jumelles de bon diamètre, au grossissement équipupillaire.

 

Ceci pour espérer surpasser la luminosité en visuel de l'instrument utilisé en vision directe.

 

 

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Dans ces conditions, comment accroître la luminosité apparente des objets observés...?

 

Dit comme ça c'est pas clair.

Tu ne l'as pas précisé mais tout cela c'est dans le but de photographier l'image au foyer. Car en observation visuelle, le F/D n'a aucun impact. Car ton image sera plus lumineuse mais aussi bien plus petite. Et donc une fois ramenée à un grossissement donné, ça revient au même qu'un télescope ouvert à 5.

Avec un oculaire de 5mm sur un 150 ouvert à 1, tu auras un grossissement de 150/5 = 30x avec une pupille de 5mm. Avec un 150 à F/D de 5, tu aurais obtenu la même chose avec un oculaire de 25mm.

Sans parler de l'obstruction qui va mécaniquement être grande...

Donc pour la photo en revanche, ça permettrait un hyper grand champ très lumineux, style chambre de Schmidt...

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Tout à fait, JD.

Il n'empêche (melba :)) que, visuellement, avec un F/D descendu à 1, on atteint une luminosité que l'on n'atteint pas avec un télescope ouvert  à 5. 

En passant un 150 de 5 à 1, l'image devient 25 fois plus lumineuse mais elle est effectivement 5 fois plus petite.

Pour retrouver la même taille d'image, et accéder visuellement à ce gain de luminosité, il faudrait utiliser un 750 mm ramené à un F/D de 1.

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Je ne pige pas ta dernière phrase. Si ton image est 5 fois plus petite pour un même diamètre, elle est effectivement 25 fois plus lumineuse. Il te faut donc un oculaire pour la grossir et si tu la ramènes à une image 5 fois plus grosse, tu la ramène à une image 25 fois plus sombre. Donc, aucun intérêt pour l'observer en visuel.

Le seul intérêt est donc de photographier cette image petite avec un champ énorme et un temps de pose ridicule.

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Ma dernière phrase dit simplement que le 750 apportera le grossissement nécessaire pour retrouver la même taille d'image mais, il est ouvert à F/D = 1. Son image est 5^2 fois = 25 fois plus lumineuse. C'est la façon de concrétiser, de se rendre compte visuellement, du gain lumineux qu'apporterait un 150 à F/D = 1 par rapport à un F/D = 5. (ce dont on ne se rend jamais compte puisqu'on n'en trouve pas dans le commerce !).

(J'au eu du mal à essayer d'exprimer clairement mon avis:()

 

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C'est le mot visuellement qui rend ton propos équivoque.

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Bonjour

 

Tout cela c'est une affaire d'échantillonnage. Effectivement en utilisant un fd1 par rapport au fd5 du même instrument et avec le même capteur le gain en luminosité est ennnnnorme !! (photographiquement parlant).

Le soucis sera l'échantillonnage à FD1, il sera forcément important puisque le champ sera plus grand pour une même surface de capteur.

Le soucis c'est le "rendu" sur l'image avec un tel rapport fd, à voir... j'ai cru lire plus haut que Romain voulait capturer des étoiles à m24.. pourquoi pas, mais il faut pouvoir les identifier parmi les autres étoiles avec un échantillonnage important. A mon avis la détection et surtout l'identification des faibles signaux dépendent aussi de l'échantillonnage, il ne faut pas qu'il soit trop important.

Bref une affaire à suivre, je serais intéressé de visualiser des brutes d'acquisitions dans un fd1 quand tout cela sera opérationnel.

 

Amicalement

 

 

Christian

 

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L' échantillonnage est un autre problème, qui n'a pas été introduit dans les réflexions précédentes purement mécaniques et optiques.

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L' échantillonnage est un autre problème

 

 

Oui, le "mot" echantillonnage n'a pas été cité effectivement, mais on parle bien d'imagerie et non de visuel, si j'ai bien pigé.

D'ailleurs tes reflexions et tes derniers propos en parlent indirectement quand tu parles de "grossissement".

Grossissement = visuel.

Echantillonnage =  "grossissement" en imagerie (en quelque sorte..).

 

Si l'équipement est destiné à l'imagerie il faut oublier le terme "grossissement". Ici on va pas utiliser un oculaire mais un capteur au foyer, Ok ?

 

Je cite :

Citation

Ma dernière phrase dit simplement que le 750 apportera le grossissement nécessaire pour retrouver la même taille d'image mais, il est ouvert à F/D = 1. Son image est 5^2 fois = 25 fois plus lumineuse. C'est la façon de concrétiser, de se rendre compte visuellement, du gain lumineux qu'apporterait un 150 à F/D = 1 par rapport à un F/D = 5

 

 

Bonne continuation

 

 

Christian

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Parlait-on d'échantillonnage quand on utilisait du Kodachrome...? Non ! 

L' échantillonnage est un concept introduit depuis la pixélisation des images. C'est une difficulté qui vient simplement se greffer, en plus, sur le problème du F/D.

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il y a 39 minutes, Toutiet a dit :

Parlait-on d'échantillonnage quand on utilisait du Kodachrome...? Non ! 

Pas vraiment.

Mais il y avait une sacré différence entre du TP2415 et du Tmax400 xD

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Posted (edited)
Le 23/06/2020 à 14:52, Toutiet a dit :

A l'oculaire, la luminosité maximale (d'un objet étendu) sera atteinte quand l'objet aura la taille minimale, la surface minimale, c'est-à-dire avec le plus petit grossissement possible.

 

Précisons que, puisqu'il s'agit d'observation visuelle (« à l'oculaire »), il s'agit plus précisément de la clarté. De la clarté des objets étendues (pas de celle des étoiles). Effectivement, la clarté des objets étendus est maximale au grossissement équipupillaire. Par contre celle des étoiles est constante, elle ne dépend que du diamètre.

 

Ça explique très bien pourquoi on perd en magnitude limite à faible grossissement : la clarté du fond du ciel augmente, la clarté des étoiles est constante, aussi les plus faibles étoiles sont noyées dans le fond du ciel.

 

Le 23/06/2020 à 14:52, Toutiet a dit :

A chaque fois, l'optimum visuel sera atteint en travaillant au "grossissement équipupillaire" : # 25 avec le 150 mm, et # 66 avec le 400 mm.

 

La notation # est pour nous obscure, il vaut mieux utiliser le signe × : l'optimum visuel (optimum dans le sens de la plus grande clarté des objets étendus) sera atteint à ×25 avec le 150 mm (donc avec un oculaire de 6 mm) et à ×66 avec le 400 mm (là aussi un oculaire de 6 mm, c'est normal).

 

Toutiet : j'ai l'impression que tu mélanges l'observation visuelle et la photo. En observation visuelle, l'intérêt des faibles grossissements est surtout d'avoir du champ, éventuellement d'augmenter la clarté des objets très étendus. Avec un filtre interférentiel, l'inconvénient du fond du ciel « lumineux » disparait en partie.

 

Par contre, je ne vois aucun intérêt à utiliser un télescope de F/D=1 en observation visuelle. Les oculaires pour s'en servir auront une focale de 0,5 mm à 6 mm et donc seront soit peu confortables, soit auront une Barlow intégrée qui fera un joli pied de nez au concepteur du miroir à F/1 (si c'est pour utiliser une Barlow, autant partir d'un F/D raisonnable).

 

À mon avis il ne faut pas parler d'observation visuelle. Ce genre de projet n'a de sens qu'en astrophoto (exemple : les télescopes de Schmidt).

 

Après, même en astrophoto je suis sceptique sur l'intérêt de s'embêter à ce point. Pour gagner un facteur 25 en luminosité, il suffit d'utiliser un capteur ayant des pixels 5 fois plus larges. Ça me paraît plus simple que de construire un miroir à F/1. Autrefois il existait des capteurs avec des pixels de 25 µm, maintenant on trouve du 3 µm : c'est 69 fois moins lumineux ! D'ailleurs je suis sûr que les pros utilisent encore des pixels de 25 µm voir plus.

 

-------------------

Le 23/06/2020 à 14:52, Toutiet a dit :

avec un F/D descendu à 1, on atteint une luminosité que l'on n'atteint pas avec un télescope ouvert  à 5. 

 

Mais c'est faux ! Le 150 à F/1 et le 150 à F/5 ont le même grossissement équipupillaire (×25) et, à ce grossisement, auront la même clarté sur les objets étendus (en négligeant l'influence de l'obstruction centrale, du correcteur de coma et de l'éventuelle lame correctrice, qui est en défaveur du télescope à F/1). (Ou alors tu ne possèdes qu'un oculaire de très courte focale, là OK, c'est vrai. :) )

 

Edited by Bruno-
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En argentique, on parlait de grandissement...

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En argentique, on parlait de grandissement...

 

 

C'est vrai, autrefois, au temps jadis,  nous avions des "agrandisseurs" pour faire nos tirages 9_9

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Hello :)

 

Pour moi, en visuel, aucun intérêt... comme dit plus haut, l'humain reste limité par sa pupille de 6mm.

Sauf peut être l'idée de @Nicolas Z plus haut ? En tout cas ça a l'air rigolo :D

 

En photo, l'intérêt du système reste assez limité... j'estime que le cercle image maximal que je pourrais obtenir au foyer avec mon système et un couple oculaire/objectif de compétition doit se situer dans les 8 ou 10 mm de diamètre... et pour le moment je suis plutôt à 2mm :D

à comparer par exemple avec les 40 ou 50mm d'un RASA ;)

 

Si on compare notre système à f/d=1 et un autre capteur avec des pixels deux fois plus larges placé derrière un RASA, cela donnera exactement la même chose... à ceci près que le champ utile du rasa sera beaucoup plus large.

 

Seulement voilà, de nos jours, les capteurs les plus performants ont de petits pixels ! Donc il y a quand même un intérêt.

Financièrement aussi, ce n'est pas le même budget...

 

Après peut-être aussi que toutiet a une autre idêe en tête afin d'augmenter la surface utile, mais ça me semble difficilement réalisable ;)

 

Romain

Edited by Roch

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Oui, et puis depuis autrefois, nous connaissons à présent les nébuleuses IFN, qui couvrent de grandes étendues de ciel, peu étudiées par les amateurs, et qui seraient dans le champ d'application de tels montages. Et un 300 ou un 400mm à f/d 1 doit être assez simple à guider.

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