Sensibilité des Cassegrain à la distance primaire-secondaire

[legalet 651]

Bonsoir à tous,

Cette question s'adresse plutôt aux pros de l'optique astronomique.

Il est bien connu que les formules Cassegrain (pures ou ds leur variante SC ou Dall-Kirkham) sont calculées pour une distance primaire-secondaire ("d" ds le Texereau ou le Rutten) donnée.

Avec un logiciel comme Modas, par exemple, on donne F, D, une valeur de back-focus, et un processus d'optimisation calcule le triplet (R1, R2, d).

Maintenant, à R1 et R2 (rayons de courbure du I et du II) fixés, que se passe-t-il si on modifie d ?

Je me suis demandé si on introduisait des aberrations (sphéricité notamment, AS). Pour en avoir le cœur net, j'ai essayé de modéliser la chose sous Oslo. Pr résumer, quand on rapproche, par exemple, le II du I (diminue d, donc) le back focus augment très rapidement (normal, à cause de l'amplification du II), mais la quantité d'AS introduite reste marginale.

D'une certaine manière, ce résultat "théorique" ne me choque pas : si on introduisait 0.5 L d'AS en bougeant d, il y aurait peu de chance que des instruments comme les Mewlons - pr lesquels la MAP se fait précisément en modifiant la distance d - donnent les résultats que l'on connait...

Mais étant novice avec les outils de simulation optique, je voudrais avoir votre avis sur le sujet.

Par avance merci

Jocelyn

[Ce message a été modifié par legalet (Édité le 25-01-2012).]

[christian viladrich 7 840]

Intéressant :-)
Est-ce que tu peux mettre ton modèle de Cassegrain quelque part pour que l'on puisse jouer avec sur Olso ?

[fred-burgeot 2 032]

Salut,

ben je suis pas un pro de l'optique, mais j'ai été utilisateur d'un cassegrain à F/28 d'artisan.
En utilisant cet engin avec diverses distances inter-miroirs, je n'ai pas constaté de modification sensible de l'image de diffraction à l'oculaire, ce qui rejoint ta simulation.

Fred.

[legalet 651]

Merci pr vos réponses,

Fred, as tu vérifié ce qui se passait en intra et extra-focale (c'est là qu'on voit si de l'AS apparaît en premier) ?

Christian, je peux t'envoyer cela en MP si tu veux.

Jocelyn

[ValereL 15 568]

Salut Jocelyn,

et bien en voilà une question pour moi sans être du tout un pro de la théorie optique loin de là !
Mais je peux te dire ce qu'il se passe au moins, après les nombreuses modifs du début d'utilisation de ce scope.
La modification de la distance entre les miroirs I et II même mineure change notablement la latitude de la mise au point. Quand j'ai acquis ce Cassegrain pur, Lecleire m'avait expliqué que je pouvais augmenter mon rapport F/D à l'origine de 13,6 pour le porter à 14-15 si je voulais. Ce que je fis ensuite avec l'étonnement de cette modification importante de latitude de mise au point, on en avait pas parlé il me semble. Par contre, la modification de d si elle reste raisonnable ne change rien ( enfin sur ce que j'ai constaté en visu ) sur l'aspect des anneaux en extra et intrafocale.
Donc quand on fait un chouilla de collimation en jouant sur le primaire, faut faire gaffe avec ce type de scope, car la distance de mise au point change aussi. Un F/D de 15 est probablement le grand maxi que je puisse atteindre car dans ce cas mon tube porte oculaire commence à sortir sérieusement et ce n'est pas très bon au niveau du porte à faux que ça pourrait engendrer et fausser un peu la collimation.

[Sky runner 765]

Jocelyn, voici un avis supplémentaire portant sur un :
Schmidt-Cassegrain C14 version fastar avec un F/D natif de 11.
J'adore le star-test et je connaissais donc bien les défauts et qualités de ce tube. Pendant des années, uniquement pour du visuel, le rapport F/D de la machine fluctuait entre 10,7 (position au foyer) et 11,8 (en régime normal, PO motorisé + RC géant + bague + var. suivant f oculaire...). Puis, la roue à filtre est arrivée, portant le rapport F/D à 12,1 avec les oculaires qui demandaient le plus de tirage. A ce stade, je me suis posé la même question que toi, est-ce qu'en s'éloignant de la plage idéale pour lequel le SCT et surtout sa lame avait été calculé, il y aurait une conséquence notamment sur l'aberration de sphéricité. Je n'ai rien remarqué de tel en intra/extra même avec l'extrême sensibilité du star-test ou pour peu qu'il y ait un "chouilla" de modif, il aurait été recouvert par les petites perturbations causées par le seeing. Cà, c'est en pratique. Pourtant, je me rappelle les propos d'un technicien expérimenté chez Médas qui m'avait dit : "...le fait de sortir définitivement de cette zone(plage focale limitée et déterminée correspondant à la correction optimale de la lame de Schmidt) peut dégrader le contraste des images planétaires (Aberrat. sphér. plus marquée). J'ai posé également cette question à Thierry LeGault qui, sans me sortir de chiffres précis, m'avait rassuré de vive voix qu'il n'y avait pas trop à craindre de ce côté là, tout en me rappelant que les astrophotographes (comme lui) font bien pire en empilage de bagues et d'extensions de toute sorte sans qu'ils aient à se plaindre. Leur avis en pratique seraient d'ailleurs intéressants.
Fabrice M.

[fred-burgeot 2 032]

"Fred, as tu vérifié ce qui se passait en intra et extra-focale (c'est là qu'on voit si de l'AS apparaît en premier) ?"

Oui oui, c'est bien ça. Impossible de vérifier une aberration se sphéricité au foyer

Fred.

[chonum 976]

Salut Jocelyn,

l'impact n'est pas rapide mais pas négligeable non plus.

En dessous les 3eme, 5eme et 7eme ordre d'AS d'un C14EdgeHD selon le backfocus (un SC se comporte comme un Cassegrain) :

Frédéric.

[legalet 651]

Merci pour vos réponses,

La notion de "pro en optique astronomique" était bien sur à prendre au sens ... amateur

Valère, étonnant cet effet.. Dans quel sens joue t il : plus tu augmente ton back-focus, plus ta plage de tolérance pr la MAP augmente, c'est cela ? Je note par contre que l'aspect des figures IF et EF n'est pas modifié.

Fabrice, merci pr ton avis. Je suis aussi un peu un maniaque du star test Dans le cas du SC il y a effectivement un paramètre en plus à cause de la lame (?) mais je pense que la conclusion reste la même : si une modification de d introduisait une AS sensible, ce type d'instrument serait inutilisable en pratique, surtout en imagerie..

Fred, ok

Frédéric, en ordonnée c'est le back focus (distance primaire - foyer) ou le "back metal distance" (distance arrière du tube - foyer) ? Et en ordonnée, l'AS en nm ?
Voici ce que me donne Oslo pr un DK 300 à F/17 (dsl, j'ai la flemme de faire la courbe ..).
Comme on est sur l'axe, normalement l'erreur sur l'onde ne peut venir que de l'AS (?)
Je ne me souviens plus du lambda (560 nm je crois)

d (mm) Wavefront error WFE (lambda)
PV RMS
--------------------------------
809 0.0030 0.00085
807 0.0075 0.0020
805 0.0105 0.0048
803 0.025 0.0074
801 0.035 0.0087

Jocelyn

[Ce message a été modifié par legalet (Édité le 26-01-2012).]

[chonum 976]

C'est du metal back.

Il faudrait que je regarde si j'ai un template de DK sous Zemax.

[ValereL 15 568]

Pour la tolérance de MAP je ne sais pas trop si ça joue Jocelyn, je n'ai pas fait gaffe, pour un scope fermé comme celui ci la tolérance est plutôt cool par rapport à une lunette par exemple.

[fred-burgeot 2 032]

"Il faudrait que je regarde si j'ai un template de DK sous Zemax."

Il vaut mieux être initié pour te suivre !

Fred.

[chonum 976]

Bon vite fait un coup de Zemax avec un SC (sphérique/sphérique).

Je fais varier la distance primaire/secondaire de 11,8" à 12.2" en passant par 12,12" qui est l'idéal coté optimisation Zemax.

On voit bien l'inversion de l'aberration sphérique du vert autour de la valeur optimale (elle change de sens). Je retrouve ce que je vois en mesure.

Frédéric.

[legalet 651]

Frédéric,

Je n'arrive pas à lire l'échelle horizontale sur les graphes; c'est l'AS3 en pouces ?!

Je crois que Modas peut exporter des données Zemax; vais voir si je peux t"envoyer le modèle du DK.

Jocelyn

[christian viladrich 7 840]

J'avais étudié il y a quelque temps la variation de l'AS en fonction du backfocus sur le C14 : http://astrosurf.com/viladrich/astro/instrument/C14/C14-oslo.htm

Mais Jocelyn parle ici je crois d'un optique à miroir (DK en particulier). C'est effectivement intéressant de voir ce que ça donne.

Tu peux m'envoyer le modèle OSLO ? Mon mail est à la fin de la page : http://astrosurf.com/viladrich/index.html

Merci !

[chonum 976]

Voilà un DK300, on fait varier de 5mm autour de la position d'optimisation.

Evidemment pas de position d'AS3 nulle sur un DK.

[Ce message a été modifié par chonum (Édité le 27-01-2012).]

[legalet 651]

Merci Frédéric,

Effectivement, on a gros un facteur 10 sur l'AS en faisant varier d de +/- 5 mm.

J'ai du mal à voir ce que peut représenter 0.16 mm de LSA en termes d'erreur sur le front d'onde ?
C'est cohérent avec les valeurs que je donnais plus haut ?

Plus surprenant : pourquoi dis tu que "naturellement" l'AS3 ne peut pas s'annuler pr un DK ? On est bien sur l'axe non ? Ici aussi est ce que recoupe mes données (qui affichaient bien un erreur sur le front d'onde même à la position nominale, certes ridicule..).

Jocelyn

[chonum 976]

Pas sur tous les DK, mais celui ci avec cette excentricité ne corrige pas l'AS quelque soit le backfocus. Je pense que cela vient de cela, où d'un secondaire mal dimensionné, les deux jouant sur la correction de l'AS.

Quelque soit le mode de focalisation que je prenne dans Zemax je n'ai pas d'AS nulle.

Pour faire le calcul de l'excentricité optimale du primaire il faudrait connaître la taille du secondaire, le backfocus prévu et le coefficient amplificateur du secondaire.

Frédéric.

[legalet 651]

Intéressant..

Ca recoupe ce que j'avais obtenu; quelque soit le mode de focalisation choisi, même au back-focus E nomimal, il restait une erreur sur le front d'onde.
La solution donnée par Modas a D, F et E donné, est un optimum. Rien ne garantit effectivement que cet optimum annule l'AS..

J

[christian viladrich 7 840]

Frédéric,
Je me demandais si tu avais la possibilité de donner la valeur du rms sur le front d'onde ainsi que la valeur du strelh (sur l'axe bien sûr) pour les 3 positions que tu as étudié ?
Ce serait peut-être plus facile pour évaluer l'impact sur l'image.

[legalet 651]

Arf, Frédéric, je n'avais pas vu les courbes d'EER à droite de tes images.

L'EER à 11 um (limite de difraction) tombe de ~0,82 à ~0,55 quand on éloigne ou rapproche le secondaire de 5 mm, c'est bien cela ?

[albanc 2]

Intéressant ce sujet.

Si ça marche plutôt bien pour un Cassegrain (qui n'a pas besoin de correction dans les grandes lignes) et pour un Schmidt-Cassegrain dont la spéricité est déjà corrigée par le couple lame + primaire avant d'atteindre le secondaire, qu'en penser pour un Cassegrain à relais comme les Vixen VC200L, VMC200L et VMC260L ?

Il me semble que le relais est calculé pour compenser l'aberration de sphéricité sur une certaine position de l'optique. Si on modifie la position du secondaire, est-ce que le relais corrigera toujours aussi bien la sphéricité ?

[legalet 651]

Je suppose qu'ajouter un relais dans le chemin optique ajoute encore un degré de liberté.

Par ailleurs, comme pour un SC, il est probable que la position optimale dépende de la longueur d'onde considérée.

Mais pour simuler tout cela, il faudrait connaître les caractéristiques optiques dudit relais; et là j'imagine que c'est nettement plus difficile à obtenir que pour un "simple" Cass ou SC ..

J

[chonum 976]

Plus il y en a, plus c'est compliqué !
Vive le Newton !

[legalet 651]

Ah c'est sur que vu comme ca, l'idée d'Isaac a encore de beaux jours - ou plutôt de belles nuits - devant elle