LA TECHNIQUE CCD

L'OPTIQUE

Les différents types de télescopes

L'un des plus anciens et des plus connus est le newton. c'est un télescope a proprement dit car il réfléchit la lumière grâce à un mirroir. Ce type de télecope est dit réflecteur. Un autre classique est la lunette. Ce n'est pas un télescope car les rayons sont concentrés par une lentille et non par un miroir. On On dit que c'est un réfracteur. On distingue 2 types de lunettes : les lunettes achromatiques et les lunettes apochromatiques. Les lunettes apochromatique ont des verres qui corrigent l'abbération de chromatisme. C'est à dire que l'image d'une étoile dans le bleu, le rouge et le vert est formée au même endroit. En astrophoto, le seul intérêt de la lunette achromatique est pour le guidage. En effet la qualité d'image des lunettes achromatiques est médiocre et le halo bleu visible en visuel est encore plus accentué en astrophotographie. L'un télescope le plus utilisé au monde est le Shmidt-Cassegrain et ses dérivés ( Maksutov-Cassegrain, ACF, ...).On dit de ce télescopeque c'est un catadioptrique. Il possède un miroir pour concentrer la lumière et un lame mince avec une forme plus ou moins complexe pour corriger les défauts du miroir principal ( dit miroir primaire). Le dernier type est ce que j'appel la famille des astrographes. Ce peut être un télescope comme le Ritchey-Chrétien, ce peut être un newton avec un correcteur intégré, ce peut également être une lunette optimisée. La particularité de ces instruments est qu'ils sont concus au départ pour faire de l'imagerie et peuvent accepter de grands formats de capteurs CCD.

Un seul but

Mais quel que soit l'instrument que vous utilisez, il n'y a qu'un seul but : collecter de la lumière. En effet lorsqu'on calcul la quantité de lumière récupérée par un télescope, la formule nous dit qu'un diamètre en double quadruple la quantité de lumière récupérée. Un deuxième paramètre important en astrophotographie est la focale de votre instrument. La focale est la distance séparant le miroir ou la lentile du point ou se forme l'image. La focale va déterminer le champ couvert par votre capteur. La focale est souvent relié au diamètre du télescope par le rapport F/D ( focale sur diamètre). Plus se rapport est petit, plus l'instrument est "lumineux".

Le télescope de Newton

La lumière arrive par la gauche. Elle se réfléchit sur le miroir primaire ( a droite) se réfléchit à nouveau sur le miroir secondiare avec un angle de 90°. Le miroir secondaire est donc placé à 45° du tube. On place l'ocumaire ou la caméra CCD ou l'APN au niveau du point rouge.

Avantages : C'est le télescope le moins cher du marché avec un rapport qualité/prix qui reste imbattable à ce jour. Le marché est très fourni ce qui permet d'avoir à peu près tous les diamètres et toutes les focales. Inconvénients : La foacle du télescope correspond à peu de chose près à la longueur du tube ce qui en fait un instrument encombrant. On a souvent un problème d'accessibilité au foyer. En effet le newton est souvent designé pour du visuel et le foyer est trop rentré pour faire de l'imagerie. Il faut alors remonter le miroir primaire de quelques centimètres. L'alignement des miroirs ets peu stable et en astrophotographie mobile, il faut les réaligner fréquement : la collimation. Son principal défaut optique est la coma. Les étoiles en bord de champ ressemblent à des comètes. Le dimètre de netteté est faibles ( quelques milimètres) : il faut ajouter un correcteur de coma pour que sa fonctionne bien.

Newton F/D=4.25 sans correcteur

Le même Newton avec un correcteur de coma

La lunette

La lumière arrive par la droite est est focalisée par les 2 lentilles de droite.On place l'oculaire à la sortie du tube optique. Une bonne lunette astronomique possède au moins 2 lentilles.Ces 2 lentilles permettent de minimiser le chromatisme.

La différence entre une lunette achromatique et apochormatique viens essentiellement des verres utilisés. Pour les lunettes achromatiques on a un verre en flint et un autre en crown. Pour les lunettes apochromatiques l'un des 2 verres est soit en fluorine soit en verre ED ( Extra low Dispersion). Il existe différentes qualités de verre ce qui explique différentes qualités de lunettes apochromatiques.

Avantages : La mise en température est rapide. Contrairement aux télescopes, la lumière ne traverse qu'une fois le tube optique ce qui engendre moins de turbulence interne (r car moins de trajet). Le fait qu'il n'y ai pas d'obstruction assure le meilleur piqué au monde. L'obstruction des télescopes engendre forcément une perte de contraste et un empatement des étoiles. Il existe de nombreuses lunettes de bonne facture avec de patits rapports F/D ou de courtes focales ce qui est optimisé pour les grands champs stellaires. Inconvénients : Un côut élevé pour avoir une excellente qualité.Ces dernières années l'arrivées des lunettes ED chinoises changent un peu la donne. Elles sont loins d'être mauvaises. Son principal défaut optique est la courbure de champ : on utilise donc un aplanisseur correcteur qui réduit en général la focale d'un facteur 0.8.

Image de laurent Lacote

Un crop d'une image faite avec un APN et une petite lunette.

Le télescope de Schmidt-Cassegrain

La lumière arrive par la droite et traverse la lame de Schmidt. Cette lame corrige les défauts optiques du miroir primaire. La lumière se réfléchit sur le miroir primaire sphérique au fond du tube puis repart vers l'avant. Elle se réfléchit sur le miroir secondaire qui sert en même temps de barlow. Puis elle repart vers le fond du tube par le trou central.

Avantages : Ce télescope est fabriqué en grande série ce qui lui assure un bon rapport qualité prix. Grâce à son système de miroir secondaire barlow, son encombrement est réduit. Il existe un très grand nombre d'accessoires pour ces instruments. Le back focus ou en francais plage de mise au point est importante. Il n'y a pas de soucis pour y fixer des accessoires, on arrive toujours a faire la mise au point. Inconvénients : Le shifting ou décalage de l'image lors de la mise au point. Pour effectuer la mise au point, on pousse ou tire le miroir primaire ce qui engendre un angle de celui-ci qui déplace l'image. La buée : la lame a l'avant est souvent embuée car elle n'est pas protégée comme sur une lunette par un pare buée. Le rapport F/D qui est égal à 10 est un peu grand. Mais il existe des réducteurs de focale F/6.3, F/5 et F/3.3. Un rapport F/D de 3.3 est 9 fois plus lumineux qu'un F/D de 10 Un champ de pleine lumière et de netteté faible. Même avec un aplanisseur réducteur on ne peut pas passer un format APS-C. Ses défauts optiques sont la courbure de champ et le vignettage. On utilise un aplanisseur correcteur réducteur qui n'est pas parfait à cause de la formule optique intrinsèque du Schmidt-Cassegrain.

L'astrographe

Un exemple d'astrographe. La lunette quadruplet Petzval. Le premier doublet est de grande focale pour peu d'abérrations, le second doublet réduit la focale et aplanit le champ. Un bon design et des verres a faible dispertion chromatique permettent d'avoir un rapport F/D de l'ordre de 5 avec un piqué d'image époustouflant.

L'astrographe est en général un instrument classique qui est optimisé pour l'astrophotographie.On réduit ainsi toutes les abérations susceptibles de dégrader l'image. Le Ritchey Chrétien est optiumisé en photo mais pas en visuel car il a une obstruction de l'ordre de 40%, il faut donc faire attention si on cherche un instrument polyvalent.

Il n'y a pas d'inconvénients si ce n'est le poids et l'encombrement lorsqu'on est mobile. L'avantage est que l'instrument est optimisé pour la photographie.

Voici une petite liste non exhaustive d'instruments que je qualifie d'astrographes: Pour les lunettes il y a les séries NP de Televue ou les séries FSQ chez Taka. Pour les Newtons, il y a ASA qui intègre un correcteur de 3" dans le télescope. Pour les Ritchey-Chrétiens, la marque RCOS reste le leader incontesté. Attention, certains instruments nécessitent néanmoins des compléments optiques suivant ce que l'on veut faire.

Les pleiades faites avec une NP127 IS et un capteur 50*50 mm

En résumé : les paramètres de son optique

Les paramètres de l'instrument lui même : Le diamètre D La focale le rapport F/D Les défauts de son instrument : Prendre le correcteur associé a l'instrument. Avoir un champ corrigé cohérent avec la taille de sa caméra. Vérifier le champ de pleine lumière et faire une image de FLAT.