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Rétro-design astro M80

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J'en fais un petit sujet à part de celui des réfracteurs favoris, à titre informatif.

 

Ceci parce que l'objectif de ce réfracteur est remarquable de qualité, on frisotte le maxima de strehl individuel des couleurs (>0.98) sur toute la plage utile Oiii-Halpha

Le résidu chromatique est en dessous de 3, ce qui selon Lichtenknecker permet de pousser le grossissement aux limites utiles pour la résolution de l’œil.

image.png.333b4a9aa680ad5b1292908d0027bb70.pngimage.png.75ca591f53df55510d4e54cb32911dcd.png

La M80, soeur de la R82 de chez Astro, ceux connus aussi sous le nom Royal Astro est un réfracteur très bien réalisé.

J'ai étudié l'objectif avec quelques moyens que j'ai et il me semble un peu différent d'autres marques.

Danjon et Couder préconisait 560-565nm pour le calage chromatique en 1935.

 

Petit rappel du sujet d'à côté :

http://www.astrosurf.com/topic/117742-poster-votre-refracteur-favori/?do=findComment&comment=2103323

Détermination du chromatisme (calage)

En se basant sur cette image, un star test en extra-focale fait avec une source Hydrogène (lampe spectrale) ce sont les couleurs "natives" H-alpha 656nm et  H-beta 486nm, je fais l'hypothèse d'un décompte de 7 anneaux rouges et 6 anneaux bleus

En prenant des références dans un livre Optical Shop Testing de Daniel Malacara et consorts, on trouve une relation en racine de n.lambda sur la taille des cercles.

image.png.6d07f49fabcae1a3b1420024315fd455.pngimage.png.3ebe5a7f84dcfb37ac51ad92ad5ed307.pngimage.png.62241958851fafeed8cfa1f4b302fc7e.png

Bref, par rapport à la position de mise au point de la photo le focus F bleu est plus près que celui de C rouge.

Pour évaluer comme c'est calé, après quelques calculs d'après le nombre d'anneaux et des proportions, on arrive à une proportion de -√7*656 ~ 67.8 et -√6*486 ~ 54 => -7.53 pour -6

On triture un peu d'après le ray-tracing et la course du PO et on approxime pas trop mal le calage couleur, approximation à 0.65mm de position du focus rouge "rms" et à 0.75mm pour le bleu, ceci par rapport à celui du vert.

Et aussi la forme des spots. Pour l'affichage, j'ai ajusté la formule optique pour les spots je remplace le bleu H-beta dont la contribution est assez faible dans les nébuleuses par la longueur d'onde Oiii plus intense, le H-beta donnera un cercle un peu plus grand mais très sombre.

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Cela correspond à un réglage typique dit FC, le point pour les focus se confondent est sur l'axe optique pour des rayons centraux.

 

Calage FC, affichage Oiii / H-beta / H-alpha

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C'est un vieux réglage qui date d'avant les logiciels de ray-tracing et qui est calculé de manière algébrique, déterminé par Alexander Eugen Conrady (1866-1944) publié dans son livre de 1929 : Applied Optics and Optical Design. C'est un peu la Bible des opticiens d'avant-guerre parue 25 ans après le recueil traitant de l'optique allemande de 1904 (editor) "Die Bilderzeugung in optischen Instrumenten vom Standpunkte der geometrischen Optik", Berlin de Moritz von Rohr, traduit en anglais en 1920 : Geometrical Investigation of the Formation of Images in Optical Instruments, London: H. M. Stationery Office et avant le Lunettes et Télescopes de Danjon & Couder 1935

Il y fait part belle au ressenti visuel à la physiologie et édictera ainsi le critère de Conrady : 0.625 waves ou 2,5x le critère de Rayleigh (qui vaut 1/4 lambda) sur les raies F et C donne un ressenti nul sur le chromatisme des instruments visuels, ceci mesuré à l'observation donc chaine optique complète. C'est une condition en éclairage divers et variés, elle est donc stricte.

 

Sidgwick, J.B. - 1916-1958, qui travailla sur des traductions de Couder, donna après guerre un critère pratique 1954-1955 dans son livre Amateur's Astronomers Handbook moins sévère sous condition d'adapter les instruments à l'utilisation (et donc l'éclairage fourni par la source).

Il n'était pas un observateur expérimenté, mais possédait un brillant langage poétique et savait exprimer des sensations comme personne. De part son intellect brillant et sa vie sociale d'itinérant et de poète, il a eu l'occasion de contacter et de consolider le savoir des grands observateurs et opticiens du siècle. Il était une si célèbre plume journalistique que lorsque son décès survint en France alors qu'il préparait une expédition archéologique qui devait avoir lieu en Afrique du Sud, son décès fut annoncé dans le Times, son corps fut rapatrié et ses cendres dispersées suivant ses dernières volontés.

 

Ca fait deux-trois constats :

a) Il est fort probable que cette optique fait donc l'objet d'un calcul FC "on foot" et pas FC "même focus" rms (qui est plutôt F'C' Zeiss "on foot") que Nikon fait sur ses optiques.

=> C'est bien un objectif astronomique et non prévu pour le terrestre. La mention astrographe peut surprendre.

b) le spot de taille minimal sur une nébuleuse, enfin plutôt sur des objets plus concentrés (on est à f/D 15) est minimalisé sur la plage Oiii-H-alpha au foyer. On est pas loin de l'épaisseur du trait comme on dit.

c) elle n'est pas dédiée planétaire comme d'autres lunettes comme fait GOTO° sur son modèle f/15 : ce dernier est calé un peu plus bas.

 

On a donc à cette époque, je pense, 3 catégories de calage. Le Zeiss/Nikon en F'C', l'Astro-Royal en FC, le GOTO/Vixen/Telementor/Danjon&Couder en He (502-668)

Les minimas chromatiques donnent du choix : autour de 1) 546nm, de 2) 557nm et 3) 565nm (approximatif).

Le 1) est plus haut semble le plus pertinent en lunaire et photo générale, pas de bleu perçu et pas de halo sur les étoiles brillantes ni de résidu en bord de Lune. Utilisable en terrestre.

Le 2) un compromis médian qui a de la marge en 80f/15 comme constaté, un liseret discret en zone de fort contraste lunaire.

Le 3) un compromis bas orienté visuel, halo sur étoiles brillantes, un peu sur surfaces lunaires, perfection en planétaire sauf un poil de liseré sur Jupiter.

 

° : GOTO utilisait et utilise tous les calages suivant le besoin.

 

Les autres calages que j'ai retrouvé, cela concerne des achromats longs jusqu'à 110mm environ.

Pour éviter tout erreur d'interprétation, les mentions de calage sont des calages calculés sur l'axe optique et au centre de la pupille d'entrée et non des calages Rms. (je vois souvent la confusion).

 

Calage Oiii-C, minima vers 563nm, type Danjon & Couder/GOTO/Vixen/ planétaire f/D long/Telementor, c'est plus rassemblé du vert à l'orange mais laisse apparaitre des halos bleus francs si le f/D n'est pas assez long car l'œil est très sensible aux teintes sur 480-500nm.

Je dirais que c'est le calage astronomique historique, à l'époque ou le diamètre était limité et le champ visualisé faible. Une époque des années 1880 ou la fabrication des aplanats n'était pas encore apparue. On faisait peu de champ profond à part sur les réflecteurs newton.

On cherchait plus à cette époque à optimiser le réglage à diamètre contraint pour l'observation de la Lune et des planètes. La photographie balbutiait avec des sensibilités de pellicule très basses.

Mais ce calage est favorable à certaines observations et certains oculaires, on peut filtrer sans gêner. Ce sont des instruments plus techniques que spectacle. J'aurais tendance à l'utilisation en direct sans renvoi coudé mais avec un pied/monture à crémaillère donc. C'est la façon de faire en 1900 sur les petits diamètres. (Une phrase d'Albert König début 20eme siècle, avant le BK7 : "calé entre F et quelque part entre la raie B et C" suivant l'usage)

Voir Oxygène doublement ionisé, raies de transition interdites et nébuleuses planétaires

 

J'ai également vu des calages d'aberration sphérique sur le H-alpha et plus haute en réglage sur ce type d'objectif, ça simule ce type de comportement Oiii-C. Mais ça fonctionne bien surtout avec des oculaires moins couteux type plössl symétrique (Vixen) qui compensent et avec d'autres oculaires, ça a tendance à noyer les halos bleus au prix d'une perte de piqué. J'ai été intriguée à Rocbaron sur ce point à l'oculaire Clavé sur un Vixen 80L, j'ai eu l'explication. Le Clavé est sur-corrigé et ç'est la barlow Clavé (Marcel Paul) qui le stabilise, mais ça explique aussi le si bon comportement du Clavé en CP et lunaire sans barlow sur un newton et avec barlow en planétaire toujours sur un newton. (arf : un sujet à polémique pour sûr car non expliqué dans les compte-rendus SAF tout ça)

 

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Calage F'C' : type Zeiss/Nikon après WWII, je n'ai pas la date exacte du changement d'outillage pour les raies Cadmium. Cela me semble lié à l'utilisation généralisée du BK7 à la place du verre baryum BalkN2/BalkN3.

 

Je rappelle que le BK7 a été inventé en 1907 et qu'à cette époque et juste avant guerre sa mise en œuvre a été orientée microscopie et à partir de la crise de 1929, fortement militaire : jumelles, lunettes de tir et photographie aérienne.

J'en veux pour preuve que dans le domaine astro, on est resté plus longtemps sur d'autres utilisations en particulier sans le verre d'appariement F2 mais le KzF2 dans l'objectif AS "astro-spezial" qui reste dans un calage qui rapproche les focci vert-jaune-orange et corrige le bleu pour éviter qu'il file comme sur le calage Oiii-C : le meilleur des deux mondes pour utilisation sans filtre. L'AS a été créé en 1929, sans doute marquant la séparation des besoins astro et terrestre(militaire).

 

Bonus-malus : le focus des bleus est nettement avancé, l'image intra-focale devient carrément verte. mais également l'observation lunaire monte sur une plage plus élevée en fréquence,

longueur d'onde plus courte, on gagne un "chouilla" en résolution. Les images en terrestre sont adaptés à une illumination du soleil de midi -> mais quand je dis ça, c'est un calage adapté à l'utilisation des jumelles, on traverse plusieurs prismes qui changent l'aberration sphérique autant que le calage chromatique vers le rouge. On revient vers le calage FC "on foot". Je dirais que c'est particulièrement intéressant pour l'utilisation avec un montage binoculaire à prismes.

La raie violette sur le diagramme correspond à un rouge-orange proche ~620nm.  

 

Voire même le type de correction 2, avec une sur-correction de l'aberration sphérique du vert (vu sur un Shack-Hartmann d'une Nikon FH 80-1200 et un gros objectif Zeiss spatial). Les focii sur la bande turquoise 514 à orange 588 est ainsi très étroite, excellent pour du lunaire, on a un fort flux et une bonne résistance à la turbulence à ce diamètre. C'est le schéma de réglage de la TAL 100R, mais avec un apparence complètement différente du diagramme (calage à 530-532nm) verres différent, f/D à 10 carrément plus court, plus forte ab sphérique mais très contrôlée. Bref, on fait un peu l'impasse sur un grossissement élevé en planétaire à cause de la correction dans le rouge qui se relâche. Le flux sur une 80mm n'est pas énorme non plus, il faut de très bonnes conditions d'observation pour l'exploiter en planétaire (notamment la pollution lumineuse).

 

légende : ligne violette <->  rouge 620 image.png.2a04cf747555825aeb660c2dc02d70af.png 

    image.png.8db83daf9a831ac674bc4eb7b4556591.pngimage.png.d6fcdce5aeb6805d2385323d058f510f.png image.png.95006231a69e1843cb6273ec5993355a.png

 

Mais en gros, à f/D long on attrape les mêmes détails, elles se valent parfaitement en utilisant des filtres quand l'aberration sphérique est bien réglée. 80f/15 donne de la marge évidente sur les réglages.

Je comprends qu'on fasse du plus court en 80/1000, 70/900 ou 60/800 voire 62.5/800. Le reste est je pense plutôt sur le confort/stabilité de la mise au point des long f/D.

 

Le star test en lumière blanche que l'on peut trouver intéressant pour comparaison, pris de jour, vent moyen (on a du mal a effacer la turbulence même en empilant) :

Des anneaux en intra et un halo discret bleu-violet, une extra très blanche avec des résidus colorés vert-jaune-orange-rouge-bleu. La séparation/nuancier couleur est un gage de piqué.

J'ai vu souvent des extra-focales brouillées puis rapidement distinctes en vert-jaune avec un cœur bleu qui domine.

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Note : sur ces réfracteurs, on est assez loin du focus, 9mm sur la périphérie de la molette, le ratio est de 1/6e entre le bord de la molette et le déplacement du focus.

J'espère vous avoir donné des idées sur un réfracteur vintage dédié astronomie et bien équilibré, comme dans les livres.

 

Comme je tentais de l'aborder au-dessus, l'utilisation des renvois coudés à prisme changent la donne, ainsi que certains modèles d'oculaires. Cet état de fait semble avoir été clarifié vers les années 80 par Nikon et Olympus en microscopie et ensuite Thomas Back a sorti la règle d'apochromatisme moderne car avec les lunettes qui se raccourcissent, on ne pouvait plus appliquer les règles de calage à cause du fort sphéro-chromatisme relatif. La règle moderne s'intéresse au résultat obtenu plus qu'à la manière d'y parvenir.

Au moins, ça aura mis un peu d'ordre dans le bazar de l'interopérabilité et spécialisation pendant un temps, mais faut quand même constater que ces 10-20 dernières années c'est à nouveau le bordel avec celui qui pisse le plus loin à faire l'astrographe le plus court possible en f/D et qui vient ensuite proposer de l'oculaire à prix exorbitant pour compenser la différence entre besoin photo et visuel. *** soupir ***

 

Ah, également, de nos jours, la plupart des optiques commerciales (achromats) sont calées F'C' pour ne pas faire apparaître de halo avant tout, et la plupart sont plus courtes : f/8 à f/11.

Au vu de leur imprécision de fabrication, l/6 0.92 en général pour les grandes séries, de ce calage, ils ne peuvent atteindre la résolution maximale qu'offrent ces anciens tromblons.

On est sur de la limitation commerciale à x2 en lunaire (pb de qualité générale), et une impossibilité de monter fort en planétaire à cause de l'étalement chromatique des focii utiles dans les orange-rouge, aggravé par le f/D plus court.

La sensation n'est pas un halo rouge (là ça sera gravement mal calé) mais d'une mollesse du piqué.

Ca passe bien en lunaire, il n'y a que quelques constructeurs qui dédie plus leurs réfracteurs en bougeant ce réglage chromatique.

 

 

Edited by lyl
relecture, mise en forme, enrichissement
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Planetary Astronomy
Observing, imaging and studying the planets
A comprehensive book about observing, imaging, and studying planets. It has been written by seven authors, all being skillful amateur observers in their respective domains.
More information on www.planetary-astronomy.com

Documents complémentaires/Bibliographie

Optique allemande 1904, traduit 1920, citation d'Albert König

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Histoire Optique : échelle temporelle.

La méthode D-d inventée par AE Conrady

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1929 : Astro-Spezial par Sonnenfeld, il utilise une forme asphérique (premiers calculs datant de 1905) la référence est donnée dans le système FC

L'objectif AS est ainsi défini qu'il a pour but de donner à la fois un focus presque commun à F et C et commun pour e (vert 546) et d (hélium 588)

C'est une reprise des deux habitudes expérimentales :

- renaissance, rassembler les couleurs jaune-vert-orange (Frauhöfer, Merz, Alvan Graham Clark, Taylor, Danjon & Couder...)

- époque industrielle autour de 1904-1905: physiologie -> Conrady norme FC (pour des instruments à f/15)

Ci-dessous à gauche et à droite, on apprend

que l'objectif historique E de Zeiss est calé Oiii-C ! Il y a une petite ruse de ce point de vue, le montage steinheil fait descendre de 1 à 2 nm le minima de la courbe par rapport à l'arrangement Fraunhöfer.

que le premier apochromat astronomique de Taylor : il fut calculé pour annuler la dispersion chromatique sur l'axe, centre pupille d'entrée sur les 3 points C 656, F 486 et G' 434nm. Quand on lit la présentation d'A König, il s'agit d'une double correction pour convenir à la fois à la photo et au visuel car pour imager avec les pellicules de l'époque, en achromat on optimisait les objectifs pour les radiations G'-d. (actinique ~434-588). Le résultat convenait pour le spectre lumineux en argentique. L'objectif de Taylor resserre la tolérance en ajoutant la correction FC (deux points)

Pour l'AS, il s'agit bien de continuer sur une correction optimale jaune-vert-orange et de contenir ce qui se passe entre F et G'. La définition de l'objectif AS fixe la limite à 123/100000 de la focale sur FG' soit 64% de la dispersion ocasionnée par l'objectif E (F2-BK7). Facile de comprendre que ce fut une décision pour améliorer les objectifs de diamètre de 130, 150mm et peut-être un peu plus de l'époque.

Mais il de faut pas perdre de vue les 58% entre e et d, qui est un gain un peu plus fort. Les gros Zeiss AS 200-250mm furent calés différemment et préservèrent en premier lieu cette bande e-d voire e-C

Egalement, la combinaison pour l'AS présentant du sphérochromatisme, les données ci-dessous sont des focii "on foot"

Les verres les plus proches de l'époque dans OSLO : PBM2Y et O_BK7-O, c'est bien un calage Oiii-C

Zeiss-ST-E80-1200.len

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Zeiss ancien et Zeiss moderne après WWII => utilisation des raies Cadmium, dite F'C' probablement à l'époque ou l'on défini l'étalon métrique.

http://articles.adsabs.harvard.edu//full/1953LAstr..67..357L/0000359.000.html

 

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Dieter Lichtenknecker et son interprétation pratique du résidu chromatique ou évaluation du spectre secondaire. Le RC effectif est calculé suivant le RC-Wert (valeur du RCFC de l'instrument) comme ratio avec la taille de la pupille de sortie ou simplement comme facteur du grandissement ramené au diamètre.

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On pourra étendre son usage à l'utilisation du RCbande lors de l'utilisation de filtres.

Edited by lyl

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Bonjour lyl, et merci pour ce post très détaillé.

 

Une remarque sur la forme, avez-vous un site (ou pensé à en faire un, même via une plate-forme de blog ?). J'ai vu des posts similaires de votre part sur webastro (il me semble) et CN, il me semble que la qualité justifierait un espace où les trouver et les trier.

 

Je débarque ici, donc il est possible que ça ait déjà été évoqué.

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Oui : ici http://www.astrosurf.com/groupes/24-un-réfracteur-français/

Je capitalise de temps en temps. Ce n'est pas forcément exempt de quelques erreurs, il faut laisser maturer.

Ce n'est pas simple de comprendre la pensée des auteurs, ils ont leur propre historique et leur habitudes techniques, bref pas mal de non-dit : la vérification par l'expérience est nécessaire.

Le plus grand écart entre cette époque et maintenant vient du passage du calcul algébrique au ray-tracing.

Le ray-tracing permet l'optimisation directe sur le champ visuel/photo utilisé.

Le calcul algébrique nécessite plusieurs modifications successives des paramètres entrés pour résoudre les équations.

Il faut avoir suivi 50 années d'échanges pour comprendre que la calage FC et Oiii-H-alpha à f/15 signifie qu'on veut optimiser et contrôler pour ce que l'on veut observer sur les émissions Oiii-Nii. Comme d'habitude de chaque profession : du décryptage de jargon/raccourci technique.

A ne pas mélanger avec ce qui est nécessaire avec la vision terrestre.

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

J'ai validé un point intéressant ce soir, le filtre jaune Baader est nettement plus efficace sur l'astro M80 calée FC que sur la Scopetech 80-1200 que j'avais recalée plus haut façon Nikon. J'ai eu plus de détails dans la mer des Crises (Fahrenheit et doublet Cléomedes). A méditer.

Edited by lyl
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Bonjour,

 

C'était un récit intéressant, je comprends surtout que le rétrécissement des réfracteurs associé à un calage optique fait à la va-vite ne remplit pas bien sa fonction.

Pas de miracle pour les F/D courts, les aberrations optique s’additionnent....

 

Bon ciel achromatique et vintage 

 

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Il y a 3 heures, Loup Lunaire a dit :

un calage optique fait à la va-vite

Ce n'est pas fait à la va-vite, c'est intentionnel ou impossible à contourner, la plupart des manufacturiers d'objectifs astro ont disparus. De nos jours, les doublets sont conçus principalement pour le terrestre et fabriqués en masse.

Donc sauf quelques grands manufacturiers chinois comme Synta ou JOC, UO ou LongPerng (taïwan), japonais Vixen Tak, quelques sorties chez Ricoh ou Nikon, on a vite fait le tour.

Les autres marques assemblent avec ce qu'ils trouvent ou font en sorte qu'il n'y ait pas de retours utilisateurs. Un réfracteur daubesque en grossissement, ça ne se voit pas : le critère diffraction limited, c'est assez facile à atteindre et tu auras tout le monde qui se planque derrière sur la raie e.

Enfin bon, un 80mm avec 0.81 de strehl sur la raie e à f/12.5 tu peux juste viser la poubelle ou faire un peu de CP... (ps j'ai quand même eut des gens qui m'ont dit avoir atteint efficacement x200 soit 2.5D avec, je pense que ce sont leurs yeux ou le cerveau qui sont à corriger).

 

Apochromat, c'est un peu plus difficile à contourner mais même les grands comme Synta ou JOC s'en sont foutu comme de l'an 40 fut un temps (enfin c'est moins le cas maintenant).

Edited by lyl
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Le 22/11/2021 à 01:23, lyl a dit :

Enfin bon, un 80mm avec 0.81 de strehl sur la raie e à f/12.5 tu peux juste viser la poubelle ou faire un peu de CP... (ps j'ai quand même eut des gens qui m'ont dit avoir atteint efficacement x200 soit 2.5D avec, je pense que ce sont leurs yeux ou le cerveau qui sont à corriger).

 

Bonjour,
 

Avec 0.81, ah oui la limite d'une optique "acceptable" c'est 0.79 je crois, mais  parfois je me demande on observant dans les instruments des autres astrams, si il n'y a pas un problème dans l'optique, et plus d'image molle il y a ça et là des aberrations optique qui trainent. J'ai remarqué également que plus le diamètre augmente avec le made in China plus cela s'aggrave y compris sur des instruments tel le C8.

 

Bon ciel achromatique

Edited by Loup Lunaire

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