Simu optique : Newton, rapport F/D et taille max des capteurs utilisables pour la HR

[christian viladrich 7 672]

Bonjour à tous,

La taille des capteurs augmentant (IMX 174, ICX674, CMOSIS4000, ...) ainsi que celles des télescopes (Dobson 400 mm F/4, 500 mm F/3.3, ...), on se prend à rêver à utiliser un "gros" Dobson très ouvert (donc compact) avec un "gros" capteur pour la Haute Résolution planétaire ou lunaire.

Malheureusement il y a des limites à tout, et selon la valeur du rapport F/D du primaire, le champ de netteté du Newton ne sera pas assez grand pour couvrir la totalité du champ du capteur.
J'ai mis ici quelques graphiques qui permettent de calculer la taille du champ limité par la diffraction exprimé en nombre de pixels, ce qui permet d'en déduire la taille max du capteur (en nombre de pixels) utilisable pour la HR en fonction du rapport F/D du primaire du Newton : http://www.astrosurf.com/viladrich/astro/instrument/sensitivity/sensitivity-analysis-Newton.htm

A titre d'exemple, le rapport F/D du primaire doit être supérieur à 4.5 pour que le champ limité par la diffraction couvre la diagonale de l'ICX674 lorsque l'on utilise un échantillonage à 3 fois le pouvoir séparateur (valeur classique en lunaire).

Cette évaluation ne prend pas en compte l'effet (positif ou négatif) de la Barlow utilisée pour l'imagerie. Il n'en reste pas moins que l'on sent que l'on a besoin maintenant de trouver des Barlow optimisées pour les rapports F/D très ouverts (3 à 4), que l'on rencontre sur les Dobson actuels, et qui corrigent suffisamment la coma pour couvrir la nouvelle génération de capteurs.
Autrement dit, on a besoin d'une Barlow X5 (ou plus) qui fasse aussi office de correcteur de champ.

Un bon challenge pour les petits génies d'OSLO ou de Zeemax !

[Ce message a été modifié par christian viladrich (Édité le 16-11-2014).]

[olivdeso 1 860]

Merci Christian pour l'info.

De mon coté j'ai pris la barlow APM x2.7 pour le 400 F4 sur lequel j'empile une autre barlow pour couvrir le ICX674.
Mais pas assez de recul pour en déduire quelque chose encore. Pas encore bien creusé la question de la distance au capteur des différents éléments.

[christian viladrich 7 672]

Salut Olivier,

Ce sera intéressant de voir ton retour d'expérience sur l'APM 2.7 ED, notamment sur l'influence du tirage et l'association avec une autre Barlow.

Gerd Duering m'avait fait quelques simu sur un Newton 300 mm à F/4 avec deux Barlow 2.7 empilées. Çà marchait pas mal : http://www.astrosurf.com/viladrich/astro/instrument/sensitivity/Newton300F4.htm

[jp-brahic 4 077]

si on place un correcteur de champ pour newton Wynne, Ross... devant l'amplificateur çà n'arrange pas les choses?
Quid du FFC Baader?

j'utilises aussi l'APM 2.7 qqs fois en Solaire en la vissant directement devant la caméra

[Ce message a été modifié par jp-brahic (Édité le 18-11-2014).]

[christian viladrich 7 672]

Salut JP,

Bonne question. Le problème n'est pas simple et je n'ai pas la réponse :-(

- Les correcteurs de Ross (2 lentilles) introduisent de l'aberration de sphéricité sur l'axe. C'est la contre-partie de l'amélioration de la qualité des images sur les bord du champ ...
- Les correcteurs de Wyne (3 lentilles) sont meilleurs de ce point de vue ..

Mais ...les correcteurs ne fonctionnement optimalement que pour un backfocus donné (et un instrument donné). Et il n'est pas du tout évident de savoir si un correcteur donné fonctionnera bien ou non avec une Barlow donnée ...

Bref ... pour le moment, on ne peut qu'essayer un peu au hasard, et espérer qu'un opticien s'intéresse à ce problème de "Barlow corrigeant aussi la coma", un peu comme l'a fait Gerd Duering avec l'APM X2.7, mais avec un objectif de HR et non de deep sky et avec des facteurs de X5 ou plus ...

[Rydel_Charles 12]

Il n'existe pas de correcteurs génériques qui marcheraient avec tous le télescopes. Il concernent une focale d'abord et un F/D minimum. Bien sûr, si le F/D est plus grand ça ne fonctionne que mieux et la tolérance sur la focale grandie au prix d'une optimisation de la distance arrière.

Pour ceux qui veulent avoir du champ, il faudrait passer à l'hyperbolique car le Wynne a trois défauts: 1) la réflexion parasite de la lentille la plus éloignée, en particulier dans l'IR, car alors le traitement AR se comporte comme un miroir, il n'est pas très compact et ensuite, la faible distance arrière. Le Ross lui n'a pas ces défauts et présente un champ qui est superbe mais exige des hyperboles un peu élevée en valeur absolue, ce qui est pénalisant en terme de réalisation sur de grands miroirs.

On m'a posé le cas d'un 500 ouvert à F/D=3,2 avec k=-1,15. J'ai pu concevoir alors un correcteur à trois lentilles avec en plus la contrainte d'une lentille centrale imposée ! Si vous me dites comment poster une photo ici, je vous en dirais plus...

[christian viladrich 7 672]

Salut Charles,

Merci pour ton passage.
Ici, la question ne concerne pas les correcteurs de champ pour l'imagerie grand champ. Il y a pas mal d'info dispo dessus (en particulier dans le bouquin que tu as dirigé), et aussi quelques fournisseurs.

La question est celle de l'imagerie haute résolution où l'on cherche à atteindre, avec une Barlow, un rapport F/D de 25 à 30, à partir d'un miroir parabolique entre F3 et F/4.

Si on devait spécifier la chose, on pourrait dire que l'on cherche une Barlow X5 (ou X6) qui permette à partir d'un miroir à F/4, de fournir un champ plan limité par la diffraction sur un champ de 10 mm de diamètre et de 400 à 800 nm.

On pourrait se dire que l'on a droit à 4 lentilles, éventuellement avec des verres spéciaux.

Est-ce possible de concevoir une telle Barlow ?

[christian viladrich 7 672]

J'avais oublié ... pour poster, il faut que tu mettes le lien sur ta photo entre deux balises comme cela :

[Rydel_Charles 12]

De telles Barlow existent mais pourquoi 10mm de champ en planétaire ou c'est du lunaire ? Les Barlow accusent de forte courbure de champ et d'autant plus à x5. On peut la corriger au plan focale mais bonjour alors l'astigmatisme et le sphérochromatisme. Il n'y a pas de sens à vouloir transformer un gros camion en voiture de course. Ils ont chacun leur utilité mais ne sont pas interchangeable. Un cassegrain, voire un Gregorien adhoc me semble une bien meilleure solution. AMHA.

[Ce message a été modifié par Rydel_Charles (Édité le 21-11-2014).]

[olivdeso 1 860]

Un dobson de 500 F3 est plus facile à transporter et plus courant/moins cher et mieux maîtrisé des artisans, qu'un cassegrain de 500 je pense, d'où l'investigation légitime me semble-t-il de Christian.

La Baader FFC à x5 ou x6 ne répondrait - elle pas à la demande?

[Ce message a été modifié par olivdeso (Édité le 22-11-2014).]

[christian viladrich 7 672]

Salut à tous,

Pourquoi 10 mm de champ en solaire / lunaire ? Eh bien, parce que maintenant les champ des capteurs modernes pour la HR sont devenus très grands, et on ne s'en plaint pas :-)

Par exemple :

CMOSIS 4000 : 90 images / secondes, 2000 x 2000 pixels de 5.5 micron, la largeur du champ fait 11 mm et la diagonale 16.6 mm.
ICX 674 : 30 images/s, 1 936 x 1 458 pixels de 4.5 microns, diagonale de 10.9 mm.
IMX174 : 160 image/s, 1 936 x 1 216 pixels de 2 286 de 5.86 microns, diagonale de 13.4 mm.

Pour le moment, je ne connais aucune Barlow X5 couvrant ce champ derrière un Newton à F/3.

Je reste donc assez raisonnable en visant un champ plan limité par la diffraction de 10 mm de diamètre ;-)

Et comme le dit Olivier, un Newton F/3 de 500 mm est transportable, ce qui n'est pas le cas d'un 500 mm Cassegrain, ou encore moins Gregorian. Sans parler du fait qu' il y davantage de fabricants capable de faire un excellent Newton 500F/3 à une prix "réaliste" qu'un Cassegrain 500 F/20 ;-)

Pour Olivier : le FFC ne donne malheureusement un "grand champ" de netteté qu'au delà de F/5.

Pour montrer que tout ceci n'est pas théorique et correspond bien à un besoin réel (même si c'est loin d'être le besoin actuel de tous les imageurs ...) voici une image de la lune prise avec un ICX674 et une autre du soleil prise au CMOSIS4000.
Les deux sont faites au C14, dont on sait bien qu'il donne des images pourries ;-)

Je les mets volontairement à la taille réelle :-)

Si on analyse plus finement la chose (voir sur mon site, et aussi sur le bouquin à paraitre "Astronomie planétaire" dirigé par Christophe Pellier), on s'aperçoit que même pour faire Jupiter avec un Newton 500 mm F/3 ... on intérêt à avoir une Barlow qui augmente le champ de netteté natif du Newton.

Au bilan, il y a vraiment un réel besoin à développer de telles Barlow.

Les télescopes accessibles aux amateurs ont très largement évolués ces 5 dernières années (arrivée des gros Newton F/3 ou F/4 de grand qualité et surtout transportables), gros capteurs très sensibles et très rapides. Cela change complètement la donne côté Barlow.

Et c'est aussi un beau challenge optique ;-)

[Ce message a été modifié par christian viladrich (Édité le 22-11-2014).]

[Rydel_Charles 12]

Bon allez, on va regarder ça Mais en définitive c'est quoi qui sera devant ? Un Newton avec quelle focale et quel F/D ? Ou un C14 ?

[Rydel_Charles 12]

doublet

[Ce message a été modifié par Rydel_Charles (Édité le 22-11-2014).]

[christian viladrich 7 672]

Génial :-)

Les images au C14, c'était juste pour montrer que ces capteurs sont déjà utilisés en amateur.

Pour cette question, ce serait derrière un Newton 500 mm F/4, ou même éventuellement F/3.3 si tu trouves que c'est faisable. Ce sont des modèles existant sur catalogue ...

Une autre info, mais je ne sais pas si cela facilite ou non la réflexion, au final, on cherche à couvrir une plage de rapports F/D allant 22 à 30 (environ).

Il y aurait donc deux options :
- soit une seule Barlow de X5 nominal que l'on peut pousser à X7 (si on prend l'hypothèse du Newton F/4),
- ou alors deux Barlow que l'on empile pour arriver à F/22-30.

Côté contrainte : on a besoin de monter une roue à filtres et un ADC derrière la Barlow, ce qui représente un backfocus d'environ 100 - 120 mm, mais on doit pouvoir discuter là-dessus si nécessaire.

[Ce message a été modifié par christian viladrich (Édité le 22-11-2014).]

[Rydel_Charles 12]

Bon ainsi que j'ai répondu sur un autre poste, les verres classiques ne conviennent pas en UV, il faut quartz + CaF2 hélas. Quartz en 50.8, OK mais Caf2, 1/2" maxi et probablement dans les 300E le bout, donc pas possible car diamètre insuffisant.

Les télescopes idéaux pour la HR utilisant une parabole primaire sont le Cassegrain et le Grégorien. Le second est plus long et le secondaire est facile à faire. Le premier est plus court mais le secondaire est plus compliqué encore qu'il est testable a l'envers comme je l'explique dans le CCTAA. Ces deux télescopes sont généralistes et permettent aussi de faire du ciel profond par escamotage et remplacement du secondaire moyennant une conception un peu pensée à l'avance.

Le C14 est crachmolle pour ça à cause du traitement qui bouffe dans l'UV, du chromatisme de la lame et de l'aberration sphérique aux longueurs d'onde UV, mais ça n'empêche pas d'essayer évidement. Mais bon, un bourrin ne sera jamais un cheval de course...

Je suis donc désolé de ne pas pouvoir sortir l'objet de vos fantasmes mais d'autres ont peut-être plus de talent que moi, si on laisse de coté la Barlow sur mesure SiO2+CaF2.

PS: Tes photos sont très belle sans aucun doute, mais bon ce qui convient à Messieurs Zeus, Mars ou Jupiter ne convient peut-être pas à Mademoiselle Venus...

[Ce message a été modifié par Rydel_Charles (Édité le 22-11-2014).]

[christian viladrich 7 672]

Salut Charles,

Merci pour les efforts qu tu as passé sur ce sujet :-)

Supposons maintenant que l'on relaxe quelques contraintes :
- on ne considère que le Newton 500 F/4,
- on abandonne la correction dans l'UV (où de toutes façons la turbu fait qu'il serait extrêmement difficile d'avoir de bonnes images),
- on reste donc uniquement sur une correction à 450, 550, 650, et 800 nm (pour le CH4),
- on n'a pas besoin d'avoir une position du foyer identique pour ces 4 longueurs d'onde (on refait la mise au point lorsque l'on change de filtres et les filtres utilisés ne font que 100 nm de FWHM).

Est-ce qu'alors on pourrait trouver une solution de Barlow (éventuellement à 3 ou 4 lentilles) donnant un diamètre de champ de l'ordre de 10 mm ?

[Rydel_Charles 12]

Si le champ d'une Barlow est courbe avec de l'astigmatisme, il est possible de corriger simplement la courbure de champ par une lentille plano-concave ou plano- convexe, c'est selon, au plus près du foyer. Reste alors l'astigmatisme qui peut éventuellement être corrigé si nécessaire par un couple de lentilles plan concave et plan convexe... Mais ton C14 aura divergé bien avant les longueurs d'ondes que tu donnes !

[christian viladrich 7 672]

La question ici ne porte que sur le Newton 500 mm F/4. Pas sur le C14.

C'est vrai qu'il peut y avoir confusion car j'ai lancé deux posts en même temps (l'un sur le Newton 500 F/4, et l'autre sur le C14 en UV).

[olivdeso 1 860]

parenthèse: elle est terrible cette photo du soleil en LB.
Je vois que tu utilise un filtre rouge astronomik large bande donc.
Au cas où, je viens de voir qu'il y a un rouge continuum chez Astrodon. Bande étroite, en dehors du Ha SII et autre, un "vrai" continuum donc. 5nm centré à 645nm. Custom scientific en fait (faisait?) un en 10nm.
Il en existe aussi d'autres autour de 684nm...

[christian viladrich 7 672]

Olivier,
Tu fais bien de souligner cela. Il n'est pas impossible qu'il puisse y avoir un intérêt à resserrer la bande passante pour diminuer la dispersion interbande. C'est à essayer.
En fait, je lorgne depuis quelques temps vers le Ha 35 nm de Baader ...

[Billyjoe 2 944]

Bonjour a tous,

Merci Christian pour ce sujet, car ça m’intéresse beaucoup, étant donné que je suis dans une configuration Newton 15" à F/D4.3 et j’effectue mes images planetaire/lunaire avec un icx 674. J'utilise une powermate x5 pour obtenir le bon échantillonnage avec plus ou moins de tirage en fonction des cibles. Mais je ne sais pas à quel point la powermate dégrade l'image.

Merci Charles de t’intéresser à ce challenge

Yann

[Diabolo 274]

Idem, sujet que je vais suivre ! Merci Christian de l'avoir évoqué.

[olivdeso 1 860]

"En fait, je lorgne depuis quelques temps vers le Ha 35 nm de Baader..."

Pour le lunaire, oui, mais le solaire en LB, je pense que c'est un peu embêtant : tu va récupérer tout le Halpha, ça va te dégrader le rapport signal à bruit du continuum (ça va se mélanger...). D'où l'intérêt de ces filtres rouges continuum en bande étroite, mais en dehors du Ha, enfin c'est c'est l'idée...

Bon maintenant quand je vois ton image parfaite, je me demande où on peut gagner...mais bon si il y en a qu'un qui peut le faire c'est bien toi...

[Rydel_Charles 12]

idem:

Si le champ d'une Barlow est courbe avec de l'astigmatisme, il est possible de corriger simplement la courbure de champ par une lentille plano-concave ou plano- convexe, c'est selon, au plus près du foyer. Reste alors l'astigmatisme qui peut éventuellement être corrigé si nécessaire par un couple de lentilles plan concave et plan convexe... Ceci est vrai donc aussi pour un Newton.

Maintenant comment fonctionne un 500 F3-4 avec une Barlow, je suis pas sur que ça soit top.

[AlSvartr 2 935]

Bonjour,

 

Je déterre ce post suite à quelques lectures concernant l'utilisation d'un newton hyperbolique (évoqué au début du post par Charles Rydel) en HR. J'ai trouvé sur le site de Jean Dijon, plus précisément là http://www.jeandijon.com/correcteurs_de_champ_pour_miroir.htm#2.2 Miroir HYPERBOLIQUE une conclusion comme quoi un newton hyperbolique ne peut pas être utilisé pour de la HR. Les spots diagrams tendent à montrer que le champ limité par la diffraction est large si un correcteur de Ross (compensant l'AS du miroir) est utilisé.

 

Donc il y a quelque chose qui m'échappe: est-ce un soucis d'aberration créé par l'utilisation d'une barlow derrière le correcteur? Ou encore un soucis de backfocus (correcteur trop près du foyer)? 

 

Qqun a-t-il une idée?

 

Merci

 

Simon

Modifié 2 octobre 2018 par AlSvartr