Question aux spécialistes : défocus, turbulence et f/d...

[Daube-sonne 55]

Bonjour,

J'ai une question qui me trotte : la composante "défocus" de la turbulence a-t-elle plus d'influence sur la dégradation d'une image planétaire à "fort" G sur un f/d court ?

Exemple concret un 200 à f/4 et un autre à f/6, utilisés au même G par ex 250x sur Saturne et possédant la même qualité. Eliminons la différence d'obstruction éventuelle en plaçant un masque pour obtenir la même obstruction du secondaire.

Lors d'une séance d'observation ou de capture ccd, aurons-nous plus d'images floues dans le 200 f/4 du fait de sa plus forte sensibilité à la mise au point avec les fluctuations en défocus de la turbu ?

Si oui ça me semble aller à l'encontre de notions théoriques générales ; du genre qu'un même défaut sur l'onde ne se traduirerait pas par une même "image"...

Amicalement, Vincent

[Ce message a été modifié par Daube-sonne (Édité le 21-06-2013).]

[Eratosthene 405]

Dans la mesure où la mise au point folle qu'est la turbu en elle-même est en amont de l'appareil, je serais tenté de dire que ça n'a aucun impact sur la mise au point plus souple des f/D long par rapport aux courts, et que sous cet angle tous les instruments sont égaux face à la turbu...
edit : Du coup, c'est le f/D court qui est théoriquement avantagé en photo planétaire du fait des temps de pose raccourcis.

[Ce message a été modifié par Eratosthene (Édité le 21-06-2013).]

[Daube-sonne 55]

Bonjour,

Merci pour ta réponse.

Mais même si le défaut est en amont, la notion de "profondeur de champ" joue quand même comme en photo ; on peut imaginer avoir plus de "netteté" avec un f/d plus grand.

Je veux dire avec le défocus dû à la turbulence c'est comme si la planète "avançait" ou "reculait" (au de-là de l'infinie ) par rapport à nous. D'où une mise au point fluctuante. Le "floue" résultant n'est pas le même, toutes autres conditions identiques, entre une optique à f/2,8 et une autre à f/16 (pour reprendre des valeurs connues en photo).

Ici je compare des télescopes, on a aussi quelques extrêmes qui devraient se sentir déjà du f/4 (voire 3,3 pour les gros diamètres) au f/10/12 des SC ou Mak.

A moins que quelque chose m'échappe ?

Enfin si cette composante de la turbulence, bien qu'elle ne soit pas la seule, influence plus fortement un f/d court ça serait bon à savoir. Puisqu'en pratique on vit avec la turbulence. On pourrait même préconiser, sous cet angle, un f/d long pour le planétaire...

quote:

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edit : Du coup, c'est le f/D court qui est théoriquement avantagé en photo planétaire du fait des temps de pose raccourcis.

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Heu non puisque ton rapport f/d en capture planétaire c'est toi qui le détermine en fonction du capteur et de l'échantillonnage adéquat.

Amicalement, Vincent

[Ce message a été modifié par Daube-sonne (Édité le 22-06-2013).]

[fred-burgeot 2 032]

Salut Vincent,

intuitivement comme ça, pour le point de vue théorique, je dirais que ça ne change rien. Les déplacements du foyer (ou plutôt des foyers, car la turbu c'est davantage une multiplicité de foyers qu'un déplacement d'un foyer "global") sont -à mon avis- proportionnels au F/D.

Du point de vue pratique, pour avoir observé dans des instruments avec des F/D originels allant de 3 à 30, je n'ai pas remarqué une plus grande sensibilité des courts F/D au problème que tu évoques.
Pour le tester sur un même instrument, il n'y a qu'à mettre une barlow (on va dire 2X) tout en mettant un oculaire de focale double, comme ça on reste à Gr constant tout en doublant le F/D. Il se trouve que j'ai des oculaires qui me permettent de faire cette manip sur mon T400 + bino, je n'ai pas constaté de différence, ce qui conforte mon intuition théorique

Fred.

[a s p 0 6 845]

la tolérance de mise au point varie comme le carré du rapport f/D, deux fois tolérant à 6 qu'à 4 en gros.
http://legault.perso.sfr.fr/focus_fr.html

[fred-burgeot 2 032]

asp06, le problème soulevé par Vincent n'est pas la tolérance à la map.

Fred.

[Daube-sonne 55]

Merci à vous pour vos réponses.

Fred je pense que ton explication sur la multitude de foyers est convaincante. C'est vrai que cette composante "défocus" n'est probablement pas un réel défocus mais plutôt une somme d'effet qui globalement s'apparente à des fluctuations dans la mise au point. Et si en effet c'est proportionnel au rapport f/d, on doit obtenir la même dégradation d'image dans tous les cas. Puis ton expérience le confirme... C'est bon pour moi mon intellect est apaisé

Par contre ton expérience de pensée avec la barlow ne peut pas fonctionner. Faut plutôt voir la barlow solidaire de l'oculaire, ça ne change pas d'ailleurs la délicate mise au point avec des f/d court. Dit autrement, un 10mm + barlow sur un 300 à f/4, c'est comme un 5mm sur un 300 à f/4, pas un 10mm dans un 300 à f/8.

Amicalement, Vincent

[Ce message a été modifié par Daube-sonne (Édité le 22-06-2013).]

[a s p 0 6 845]

ben si c'est dans le sujet ... c'est le post initial qui mélange deux choses, le visuel et l'imagerie.

en imagerie planétaire, si on travaille avec le même échantillonnage final pour un f/D donné ça ne fait aucune différence si on fait la mise au point en ne déplaçant que la seule caméra par rapport au reste du train optique, sauf que c'est une situation qui se rencontre rarement.

dans le même contexte (diamètre et échantillonnage identiques en imagerie), si on déplace l'ensemble solidaire projectif plus caméra par rapport au foyer ( la situation courante sur une lunette ou un newton ) c'est bien la tolérance sur le primaire qui compte et il y a bien un facteur deux qui traîne en faveur du f/6

sur un schmidt cassegrain avec lequel on focalise avec le primaire qui est à f/2, c'est encore plus critique.

[a s p 0 6 845]

fred-burgeot , pour préciser : la tolérance de mise au point ou la tolérance au défocus du à la turbulence c'est pareil.
en imagerie, une fois que tu as figé ta mise au point, ton ensemble optique + caméra est fixe et c'est la turbu qui fait se balader le focus et là c'est le f/D final qui détermine les limites, le f/D du primaire n'intervient pas.

[fred-burgeot 2 032]

Vincent, la barlow est un système de grandissement comme un autre, équivalent à un miroir convexe de cassegrain classique par exemple, la seule différence c'est que comme elle est fixée sur le PO elle "accélère" la map puisqu'elle se déplace. Pour le SC c'est comme avec la barlow puisqu'en touchant à la map on fait varier la distance entre les miroirs. Mais une fois qu'on ne touche plus au PO, il n'y a plus de différence avec un cassegrain (classique) de même F/D au niveau de la sensibilité à la turbulence. Donc mon idée de test avec barlow est adaptée. Il y a confusion entre sensibilité à la map et sensibilité à la turbu.

Asp06, d'accord avec toi pour dire que c'est le F/D final qui décide, mais ce que tu dis signifie qu'un télescope à F/3 montre une image 100 fois plus sensible à la turbu qu'un autre à F/30, ce qui n'est pas conforme à ce qu'on constate en observation visuelle. En imagerie je n'en sais rien et là je te crois...
En visuel, si une barlow X3 + oculaire de 15mm donnait une image 9 fois moins sensible à la turbu qu'un oculaire de 5mm seul, ça se saurait ! Vincent, j'insiste, un scope à F/4 + barlow X2 se comporte comme un scope à F/8.

Fred.

[Ce message a été modifié par fred-burgeot (Édité le 22-06-2013).]

[Daube-sonne 55]

quote:

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dans le même contexte (diamètre et échantillonnage identiques en imagerie), si on déplace l'ensemble solidaire projectif plus caméra par rapport au foyer ( la situation courante sur une lunette ou un newton ) c'est bien la tolérance sur le primaire qui compte et il y a bien un facteur deux qui traîne en faveur du f/6

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Oui on est systématiquement dans ce cas là. Éventuellement dans le premier cas avec une barlow télécentrique pour ne pas avoir du grandissement avec le tirage variable s'il sert à faire la map.

Pas certain qu'on puisse faire la map en jouant sur le tirage d'ailleurs.

Mais dans tous les cas la question est de savoir si les fluctuations de foyer(s) dues à la turbu, montrent une image plus "floue", plus altérée dans un système à f/d court ou pas ?

On peut avoir cette plus forte sensibilité comme tu l'as donnée, d'un facteur 2, pour la map, sans avoir d'autre conséquence comme je soupçonnais avec cette composante de défocus. L'explication de Fred sur le côté peut-être proportionnel au f/d pour les défauts sur le front d'onde, permettrait de contre-balancer cela non ?

Amicalement, Vincent

[a s p 0 6 845]

fred-burgeot, en visuel si ton télescope newton a le même f/D primaire que ton oeil par exemple, tu vas devoir accommoder sur une certaine plage de distance ( et à une certaine vitesse mais on va imaginer que la turbulence est lente et qu'on peut ignorer cet aspect).
si maintenant, à grossissement identique, tu passes à une configuration avec un f/D 10 fois plus grand, la même amplitude d’accommodation de l’½il se traduit par un déplacement 10 fois plus grand au niveau du foyer mais la tolérance de mise au point aura pendant ce temps été multiplié par 100 d'où la sensation de confort supplémentaire dans ce cas : dit d'une autre façon, tu vas devoir accommoder dix fois moins pour ressentir la même sensibilité à la turbulence.

[Daube-sonne 55]

quote:

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Vincent, j'insiste, un scope à F/4 + barlow X2 se comporte comme un scope à F/8.

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Hum j'ai bien suivi ton explication de barlow qui se déplace et "accélère" la map. Je pense que tout le truc est là, si on fixe la distance barlow-oculaire, c'est le bloque complet qui se déplace et dans ce cas je vois l'ensemble comme un oculaire de plus courte focale.

D'ailleurs les oculaires récents ont tous un système de "barlow" comme premier groupe de lentilles.

Pour réaliser la map, le système oculaire + barlow doit faire coïncider son foyer avec le foyer instrumentale sur un faisceau ouvert, ce qui est moins tolérant.

Dans le cas du secondaire convexe, il faut regarder ce qui se déplace, si on utilise un Crayford, l'oculaire ou l'oculaire + barlow voit un faisceau à f/10, ici on obtient une bonne tolérance à la map.

Si on joue avec la molette qui déplace le primaire, c'est peut-être différent.

Amicalement, Vincent

[a s p 0 6 845]

"Pas certain qu'on puisse faire la map en jouant sur le tirage d'ailleurs."

si, avec un second petit porte oculaire entre la barlow et la caméra mais je crois ne connaître personne qui le fasse.

"Mais dans tous les cas la question est de savoir si les fluctuations de foyer(s) dues à la turbu, montrent une image plus "floue", plus altérée dans un système à f/d court ou pas ?"

en imagerie ou en visuel? la réponse n'est pas la même et je pense avoir donné des éléments dans ce sens

[Daube-sonne 55]

Bien en imagerie on se retrouve quasiment tout le temps avec des rapports f/d assez élevés. Et comme vous semblez d'accord pour ne regarder que le f/d final. C'est ok.

Donc plutôt en visuel ?

Vincent

[Ce message a été modifié par Daube-sonne (Édité le 22-06-2013).]

[Phil 29]

Intéressante question !
Tout d'abord, est ce que le fait de jouer (on le fait tous !) de la molette en cas de turbu a un réel impact sur le focus ? Ou bien est ce une illusion ? N'aurait on pas autant de visions nettes sans jouer de la màp ?
Pourtant sur les longs téléobjectifs, la bague de màp dépasse l'infini . Ça semblerait indiquer un déplacement de la zone de focus . Dans ce cas un f/d élevé serait un atout .
Dans le cas d'observations astro, on travaille à l'infini . Est ce que la turbulence est de nature à "sortir" l'image de la DOF (depth of field) .
Il y a là matière à expérimentation, par exemple en déplaçant volontairement le focus et en attendant si une cellule de turbu peut amener le focus sur cette zone . On pourrait ainsi en diaphragmant l'instrument (pour augmenter son f/d) observer s'il y a une augmentation des moment de focus .

[Daube-sonne 55]

Salut Phil,

La turbu c'est complexe ; le tilt, le défocus,... ne sont qu'une partie de ses composantes.

On ne peut pas avoir que du défocus à l'instant t, c'est le plus souvent un mélange de pas mal de choses.

Donc toucher la map, comme tu dis on le fait, mais plutôt de façon inutile.

Toujours est-il que je me suis posé cette question sur cette seule composante en défocus, de savoir si elle influençait plus les instruments dit "ouverts" ou pas...

Amicalement, Vincent

[maire 252]

Les explications de asp06 sont limpides à mon sens. Cependant la question de Phil fait une fois de plus me dire que c'est notre perception qui nous induit à des erreurs d'appréciation. Un soir de forte turbu fait qu'on a du mal à trouver le point de focus exact. On peut alors commettre une erreur de map x par rapport au focus théoriquement optimal. Cette erreur x, quand elle existe, induit des "dispersions de tavelures " d'autant plus importantes que le F/D est court. Ensuite la turbu s'améliore, on refait le focus très naturellement... Et du coup nos pratiques liées à notre propre expérience font qu'on a minimisé cette dispersion... C'est sans doute cela qui a suscité la question de départ...

[Ce message a été modifié par maire (Édité le 23-06-2013).]

[Daube-sonne 55]

Bonjour,

quote:

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C'est sans doute cela qui a suscité la question de départ...

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Pas tout à fait, mais ce que tu dis est vrai aussi il me semble.
Donc peut-être une plus grande difficulté sur les f/d court à faire une bonne map en présence de turbu.

Bon partons du principe qu'on est une map parfaite, visuellement, la turbulence apporte entre autre son lot de défocus, est-ce que cette composante a plus d'effet sur un instrument ouvert ?
Juste cette composante soyons clair, et en pratique ça pourrait être difficile à mettre en évidence car noyé dans le reste des composantes de la turbu.

Pour l'instant je me range à l'explication de Fred sur la proportionnalité qui peut y avoir avec le rapport f/d. Et qui expliquerait pourquoi on ne retrouve pas ce coefficient 2 sur le floutage (coefficient de tolérance entre f/6 et f/4).

Amicalement, Vincent

[brizhell 2 669]

Salut,

je rejoint Maire et Asp06 sur l'aspect instrumental, sur la dépendance de la MAP au rapport d'ouverture, qui est plus critique dans un télescope ouvert (tout est dans la page de Thierry Legault), mais ce qui m'étonne, c'est que les paramètres principaux qualifiant la qualité turbulence, à la vue des publis sur le sujet, est indépendante du rapport F/D. Et cela s'explique particulièrement bien si l'on regarde comment la turbulence (et plus particulièrement la déformation du front d'onde a l'entrée sur la pupille) se décompose.
La turbulence est décomposable au premier ordre par le paramètre de Fried (r0) qui représente la zone de la pupille ou la déformation est inférieure à 2pi/lambda. Cela sous tend qu'une étoile imagée dans un télescope (quel que soit son diamètre) diaphragmmée à r0 aura une image au foyer qui sera celle d'une tache d'Airy d'un télescope de diamètre r0. La turbulence et son impact sur un système d'imagerie est principalement dépendante du rapport D/r0. Or a focale résultante constante, si l'on réduit r0 au dessous de D, le rapport F/D augmente, et la tolérance à la MAP s'en trouve donc améliorée.
Il existe donc plusieurs cas : r0>D (c'est le cas pour l'oeil nu), l'effet du défocus est facilement perceptible, c'est la scintillation des étoiles... Le front d'onde est courbé a la manière de l'ajout d'une lentille convergente ou divergente devant la pupille d'entrée (il en résulte une augmentation ou une diminution de l'intensité lumineuse dans la tache d'Airy résultante, mais pas une modification de la dimension de cette tache au foyer).
Si r0 proche de D, c'est la composante de tip/tilt qui domine, et la tache d'Airy reste intègre (aucquel cas c'est le temps d'intégration de l'oeil ou de la camera CCD) qui conditionne le floutage.
Si r0 <D, dans la zone de r0, le F/D augmente (je le répète, à F constant, le rapport devient F/r0). Donc la tolérance locale devient meilleure. Mais la contribution des zones entourant les zones de r0 (donc ayant une ouverture numériques équivalentes comprises entre F/r0 et F/D) impliquent un floutage local des tavelures.
En résumé il semblerai en effet que la tolérance à la MAP soit défavorable aux systèmes trés ouvert, avec ce bémol que la composante de turbulence correspondant au r0 ai au contraire un effet d'augmentation de l'ouverture numérique locale et donc une augmentation de la tolérance a la map.
A titre indicatif, d'ailleurs et pour aller dans le sens d'une dépendance principale de l'effet de la turbulence au rapport D/r0 ( indépendament du rapport d'ouverture), l'expression de la probabilité d'obtenir une bonne image en planétaire est démontrée sur la publi suivante : http://www.astro.gla.ac.uk/honours/labs/planetary_imaging/fried.pdf
La relation (numéro 47) est donnée à la page 1657.

Bernard

[Daube-sonne 55]

Ouah merci Bernard,

Comme quoi j'ai bien fait de poser cette question, j'ai appris beaucoup en te lisant.

Le truc qui m'échappait totalement dans mes raisonnements, ce F/r0 qui devient le rapport F/D pour une tavelure. Ça explique la tolérance à la map pour chaque éléments de la tache turbulente.

Punaise j'adore ! Encore un grand merci pour cet éclairage !

Et puis du coup me vient la question suivante ; et c'est la même, attends je t'explique :

Quand on fait du planétaire visuel, c'est que les conditions ne sont pas dégueulasses, donc r0 voisin de D, prenons D > r0 > D/2 pour l'expérience de pensée. Localement on reste donc avec un F/D "virtuel" pour chaque "point" image assez ouvert si l'instrument de départ est "ouvert".

Dans ce cas si on compare deux instruments l'un bien ouvert, l'autre bien fermé (f/10 d'un SC par ex.).
N'y aurait-il pas alors plus d'effet du défocus à la défaveur de l'instrument ouvert ?

Tu m'as déjà répondu, si j'ai bien compris, lorsque r0 approche D il n'y aurait plus de défocus mais plutot du tilt...
Et donc au final le "rendu" de la turbulence serait le même qqsoit le f/d instrumental.

Amicalement, Vincent

[Ce message a été modifié par Daube-sonne (Édité le 27-06-2013).]

[maire 252]

Bernard tu as formalisé clairement certaine de nos intuitions... Merci. Ceci étant, intéressante la publication de Fried mais ce n'est qu'un calcul probabiliste... En ordonnée j'attendais plutôt un truc du genre largeur à mi-hauteur (FWHM) ou un indicateur de qualité d'image sur des acquisitions... En clair il ne démontre rien (en corroborant avec des données réelles...), il apporte simplement un éclairage, une présomption... D'ailleurs il est précisé dans la discussion que c'est exploratoire. C'est une posture scientifique qu'il faut à mon sens bien préciser... Mais peut-être qu'il y a eu des nouveaux travaux depuis...

[Ce message a été modifié par maire (Édité le 27-06-2013).]

[brizhell 2 669]

Salut

@Vincent,
je répond vite, car peu de temps ce soir, mais a mon sens, il faut distinguer le F/D du primaire et le F/D résultant avec système de grandissement. C'est le F/D résultant qui compte au final. J'y reviendrai, ca se démontre avec quelques calculs...
Mais en résumé, oui, si r0 se rapproche de D, la composante principale est une composante de Tip/Tilt.
Bon, le pépin, c'est que statistiquement, un r0 de 400mm, c'est plus rare qu'un r0 de 60mm.... Il y a une publi ou il est démontré qu'au dessous de 250/300mm, on n'est sensible principalement qu'au tip/tilt (mais je l'ai pas sous la main).

@Maire,

C'etait en effet prospectif en 1978, sur la base de travaux encore plus ancien (Hufnagel 1966), mais depuis il y a eu pas mal de chose de faites, et notament des diagrammes qui pouraient t'interesser ici :
Pour les pros : http://www.ast.cam.ac.uk/research/instrumentation.surveys.and.projects/lucky.imaging/lucky.imaging.methods http://www.ast.cam.ac.uk/research/instrumentation.surveys.and.projects/lucky.imaging/latest.results/very.low.mass.binaries
La base de la méthode ici : http://www.ast.cam.ac.uk/research/lucky

Dans l'article sur les very low mass binaries, on trouves des diagrammes de fwhm en fonction du taux de sélection d'images d'une séquence. C'est très instructif.

Pour les amateurs (Cavadore et Legault) : http://www.astrosurf.com/cavadore/optique/turbulence/

Ce n'est donc plus uniquement du calcul, c'est expérimentalement vérifiable.
Comme la turbulence est un truc qui me turlupine depuis un petit moment, je m'y suis mis aussi, mais j'en reparlerai plus tard (j'en avait déjà causé dans un autre post).

Amicalement

Bernard

[-ms- 2]

Tu crois pas plutôt que pour faire de la haute résolution c'est le rapport D/r0 qui est déterminant et que pour une qualité de site donné (r0 moyen pouvant varier de 40mm à 1m) correspond un diamètre donné :
- APO de 140mm pour r0=40mm,
- C11 pour r0=80mm,
- C14 pour r0=100mm,
- télescope de 400mm pour r0=114mm,
- télescope de 1m pour r0=285mm.

Pour D/r0 compris entre 3,5 et 6 je pense que la turbulence (pour l'amateur) peut être "corrigée" dans le visible avec les moyens de calcul actuels pour des instruments de 140mm à 1m.

Au delà de 1m c'est plus du domaine de l'infrarouge et de l'optique adaptative mais là on est plus chez les amateurs.

[brizhell 2 669]

Salut ms.

Ben c'est bien ce que j'ai dit plus haut.... Mais la question porte sur la turbulence, le F/D et l'influence de la combinaison de deux sur la MAP, donc j'essaie de répondre, avec ce que j'en sais, sur ces quantités.

De plus, avec l'imagerie rapide, autant que pour de l'observation visuelle, se limiter en diamètre à la valeur du r0 moyenné sur plusieurs secondes (*3,5 à *6) perd son sens. Même dans un site pourri (r0 moyen à 40mm), on peut avoir de la chance (d'ou le terme de lucky imaging), et avoir quelques images planétaires en courte pose ou le r0 explose...
Mais ca on en a déjà discuté.

Bernard