cbuil

Réducteur de focale et transmission optique

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En marge d'une étude visant à optimiser l'efficacité des spectrographes dans le bleu et dans l'ultraviolet, je me suis penché sur le problème de la transmission optique des télescopes dans cette partie du spectre

(voir ici http://www.spectro-aras.com/forum/viewtopic.php?f=8&t=1860 pour les curieux, on y trouvera aussi une note sur la performance du Samyang 135 mm, bien connu ici).

 

En comparant avec précision des spectres pris avec un télescope équipé ou pas d'un réducteur de focale il apparait que dès que le réducteur est en place, la transmission optique chute dans le bleu et dans l'UV, cela à vitesse passablement anormale. J'ai testé tout récemment le Celestron f/6.3, mais j'ai eu aussi un comportement similaire avec un réducteur Takahashi pour FSQ...  Les fabricants cachent la "misère" (défaut de chromatisme) en coupant la transmission via les coating dans le bleu et l'ultraviolet. Autrement dit, parque l'on n'arrive pas à optimiser le réducteur dans le bleu, et bien... on se débarrasse des photons génant. Je pense que c'est volontaire, et c'est une pratique vraiment limite...

 

Pour bien mettre cela en évidence, j'ai utilisé un tube optique Richey-Chrétien (GSO) de 254 mm f/8 en équipant celui-ci d'un réducteur de focale Celestron F/6.3. Voici la transmission optique relative trouvée en comparant avec un Newton Kepler de 200 mm (en observant la même étoile, alpha And, et avec un même spectrographe, un eShel) :

 

_ratio_rc250f6_t200.png

 

L'ennui c'est que de très nombreux observateurs (dont moi) utilisent souvent ce type de réducteur. Perdre autant de signal vers 400 nm ( un facteur 3 !) parce que les fabricants nous trompent sur la marchandise par omission est particulièrement "énervant".

 

Voici la même comparaison, mais en retirant cette fois le réducteur (le RC10 travaille maintenant à f/8) :

 

_ratio_rc250_t200.png

 

On notera un pouvoir réflecteur (relatif, les courbes sont normalisée à 660 nm) légèrement supérieur pour le RC10 par rapport au Newton 200 mm dans le vert, et en revanche, un croisement des courbes à 400 nm - globalement, ces deux transmissions sont proches. 

 

Donc, vive les Newton et les RC (sans verre à traverser) ! Bien sur, j'utilise le RC10 sans réducteur !!!

 

Christian B

 

Modifié par cbuil
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Ben ce que je dis depuis quelques temps tu le prouves, le jour ou ils diront que les réducteurs sont apochromatiques, il faut s'attendre à de la fluorite dedans.

Tu peux compter sur la plage F à C comme d'habitude, plus facile aussi dans le NIR.

Mais vers la raie g, ça tourne en "je vois plus rien"

Je suppose que CPI-Z dira la même chose vu qu'il connait bien ce réducteur.

Quant à moi, il faudra que je regarde si mon Mak-Newt supporte le near-UV comme j'avais prévu, ça serait mieux pour obtenir un peu plus de piqué pour la Lune si la turbulence le permet.

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

Du coup, je me demandais si tu avais testé le réducteur Képler x0,75 qui est censé aller avec ton RC ?

Modifié par lyl

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Pas sûr que cela soit fait exprès, de très nombreux flints absorbent fort en UV.

 

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J'y mettrai pas ma main à couper mais en considérant le graphe de Christian, je lis à peu près ~75% du pic à 436nm et ~35% à 400nm.

A comparer avec la transmission d'un verre LASF35 de 1cm (à la louche) :

à 436nm : 85%

à 400nm : 60%

Bon ça coupe beaucoup ces flints lanthane lourd, mais ça fait quand même une sacrée différence.

Il faudrait en savoir plus sur la formule du réducteur célestron qui est un des plus forts

https://refractiveindex.info/?shelf=glass&book=SCHOTT-LaSF&page=LASF35

 

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Non Chonum, je ne pense pas que le problême soit ici celui de l'absorption interne dans le verre, même un flint courant, dès lors que les effets sont nettement perceptibles dès 450 nm et même avant. Certes, il y a de l'absorption dans les verres, et même une opacité totale, mais nettement plus loin dans l'UV. On parle ici du très proche UV. Je doute fort que le réducteur Celestron (par exemple) soit fait à partir d'un verre aussi sophistiqué que le LaSF52 vu son prix.

 

Mon expérience avec le réducteur de focale de la lunette FSQ-85ED (reducer QE 0.73) est édifiante. J'ai fais des mesures spectrographiques très soignées. Sans le réducteur, cette lunette possède une très bonne transmission dans le bleu profond malgré le nombre de lentilles et l'usage de verres spéciaux (et aussi une très bonne correction chromatique dans cette partie du spectre). Par exemple, j'arrive à observer correctement les raies H et K du calcium (Ca II) vers 395 nm. Parfait. Mais dès que le réducteur est en place, c'est radical, on a un mur de blocage très raide dans ces longueurs d'onde. L'équivalent d'un filtre de réjection UV. Et ce n'est pas du tout de l'absorption, les surfaces de ce correcteurs se comportent comme des miroirs  (les reflets UV générés m'ont bien fait souffrir !).

 

Christian

 

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Merci Christian, sympa cette analyse... et moi qui fait de la photométrie trichromique  et utilise un correcteur de coma pour mon Vixen 200/800... je n'ose imaginer le résultat...

 

Une question : Qu'est-ce que ça donne pour la transparence aux UV pour les SCT ?, car je me rappelle qu'à une époque (fort lointaine o.O) la lame des SCT Meade 16" était transparent aux UV...

 

Jean-Michel

Modifié par jmr

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Jean-Michel, voici la comparaison du spectre d'une même étoile avec les mêmes paramètres de traitement, en rouge observé avec un C11 Edge + réducteur Celestron, en noir avec un Newton Kepler de 200 mm (les spectres sont normalisée vers 660 nm) :

 

_ratio_t200_c11a.png

 

Ce graphe est une illustration du propos de ce fil (on voit comment l'écart se creuse dans le bleu). Cependant, ici, je ne fais pas le distinguo entre le tube optique  C11 et le tube optique C11 équipé de son réducteur. D'autres mesures que j'ai réalisées semblent indiquer que le responsable de la dégradation dans l'UV est pour une très large part le réducteur de focale. Je n'ai pas fait de mesures spécifiques, mais j'ai l'impression que le C11 avec ca lame, exploité tel quel (f/10) demeure raisonnablement transparent dans le bleu et l'UV.

 

Voici sous forme de courbe, le rendement relatif des combinaison C11+réducteur et Newton :

 

_ratio_t200_c11b.png

 

Il faudrait tester d'autres modèles de réducteur pour voir si le problème est général, et si les fabricants ne se sont pas donner le mot en quelque sorte...

 

Christian B

 

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Question : je peux jeter un oeil pour le réducteur premier prix Kepler x0,75,  je n'ai pas trop d'outillage de mesure d'intensité

mais avec une cam ASI185MC et des diodes calibrés en bleu et near-UV ça peut le faire ?

Myriam

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Christian , c'est effrayant ton affaire, je ne pensais pas  que les réducteurs de focale filtraient le bleu à ce point. Je comprends mieux certains résultats en photométrie trichromique  (couche Bayer sur APN)  et l'impossibilité de travailler décemment avec le signal bleu. Il va falloir que je retire mon correcteur de coma sur mon Vixen 200:800, car il doit avoir le même effet qu'un réducteur de focale... O.o
 

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Myriam, je pense que la mesure sur table n'est pas trop évidente, mais cela ce tente. Le problème est d'avoir une référence. L'idéal est de faire une mesure relative entre ce qui se passe dans le bleu et dans le rouge (laser rouge et laser bleu pas exemple), mais ce n'est pas facile.

 

Le plus et précis finalement est de ce servir des étoiles... ou même de la lumière du jour tout simplement, avec la caméra au foyer du télescope. Je rebondit sur ce que dit jmr, avec la possibilité d'utiliser un APN et la matrice de Bayer, en comparant simplement, en visant par ciel clair, le ciel lui-même de jour et de comparer le signal avec et sans réducteur. Le seul bémol est que les pixels bleu ne vont pas trop dans le bleu avec une Bayer, mais c'est mieux que rien.

 

Il ne faut peut être pas généraliser le problème relevé sur quelques modèles de réducteur. Ce sont peut-être des cas particuliers. Est-ce effrayant : disons que tout le monde à vécu avec cela, même si on met en évidence que c'est une pratique courante des constructeurs (faut donc faire des essais et des contre-mesures pour bien assurer la chose). En cela, ce n'est pas si effrayant. Mais de fait, on bichonne son télescope, on essaye d'avoir un gros diamètre et paf, il y a un grain de sable qui grippe dans le train optique mais on ne le repère pas toujours. D'une manière générale, je trouve qu'il y a un peu de laxisme de la part des observateurs vis a vis de l'optimisation en flux (spectraux) des équipements. On parle par exemple beaucoup de front d'onde, mais pas de cet aspect de la performance, tout aussi important en fait .

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Bon je vais regarder avec mon jeu de LED à bande étroite (430 -> 680) + les deux UV dont j'ai que la valeur de raie centrale (elle ne sont pas pure), dommage que j'ai plus de cam N&B, ça va fausser un peu.

M'en était servi précédemment pour une matrice de calibrage couleur (vu que je sortais jamais de jaune ...)

http://atom.lylver.org/AstroSurf/Traitements/ASI071MC-13_37_04/arch/rendu-couleur.JPG

Modifié par lyl

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bonjour

 

"...voici la comparaison du spectre d'une même étoile avec les mêmes paramètres de traitement, en rouge observé avec un C11 Edge + réducteur Celestron, en noir avec un Newton Kepler de 200 mm (les spectres sont normalisée vers 660 nm) ..."

 

A noter que le C11Edge + réducteur est doublement impacté : d'une part par sa lentille correctrice inclue dans son baffle et d'autre part avec son réducteur.

 

Christian

 

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Il y a 7 heures, jp-brahic a dit :

il faudrait tester l' Astro Physics CCD tele compressor CCDT67

Je suis en train de faire l'essai avec ce réducteur et un spectro echelle (comme l'a fait Christian sur le réducteur Celestron).

Mais déjà en faisant une simple mesure empirique avec ou sans réducteur sur une même étoile et en comparant les 2 spectres normalisés sur la même plage en longueur d'onde, la perte de flux à 4000Å est de l'ordre de 30%.

Avant de publier quoi que ce soit, je doit refaire la mesure pour vérifier si mon protocole de mesure est fiable et reppétable (transparence du ciel, même RSB et même masse d'air de l'étoile prise en référence).

 

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Oups Christian_d, non bien sur ce n'est pas un Edge. je ne sais pas pourquoi je qualifie de Edge mon C11 ! La fatigue s'en doute. Je voulais dire que le traitement des surface est qualifié de StarBright (XLT), pas plus. Donc pas de lentilles supplémentaires outre le correcteur (et la lame de fermeture). On a l'impression que c'est le bon niveau coté traitement tube optique. Et si on lit la documentation Celestron, cet ensemble de traitement semble correct dans le bleu. Le problème c'est bien le correcteur il semble. Olivier G., bien intéressent que tu te lancé dans le test de ton coté, c'est vraiment fondamental de consolider l'impression générale pour agir ensuite.

 

Christian

 

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Et voici la courbe pour le réducteur de focale Astro-Physics CCDT67, ben finalement bien meilleurs que le classique Celestron x0,63.

Ma mesure ne vas guère en dessous de 410nm, (limitation actuelle de mon spectro eshel) mais prometteur pour la transmission vers 400nm voir moins.

959152ReducteurCCDT67Web.png

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Yes, ça colle avec la documentation et même mieux !

Citation

Originally developed to tame the focal length of our 10" f/14.6 Mak-Cass, this telecompressor is optimized for scopes ranging from f/9 to f/18 focal ratio. The 2-element cemented design transmits close to 99% of the incoming light over the range of 420 to 700 nm. The focal length of the telecompressor optics is 12".  For refractors, the field is compressed by 0.67x.  If you have a moving mirror system, the native focal ratio will increase.

 

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J'ai refait des mesures en changeant fortement le protocole, à savoir en ne me servant plus d'une étoile comme source de lumière, mais d'un montage sur table comme indiqué dans un précédent message, en éclairant le système réducteur de focale + fibre via un écran diffuseur éclairé par une lampe halogène à 4700 K. Voici la transmission mesurée du réducteur Celestron :

 

transmission_celestron2.png.f1959cb65aa5dd656ad3ffb2e12e9fed.png

 

C'est bien différents des mesures sur étoiles. En fait, sans trop rentrer dans les détails, on est ici face à un vieux piège typiquement rencontré en spectro : lorsque le réducteur est en place, une aberration chromatique apparait (on a affaire à un dispositif à lentilles) et dans ces conditions, la taille de la tache image stellaire au bout du télescope dépend de la longueur d'onde. Typiquement, elle s'élargie dans le bleu, et comme la fibre optique elle ne change pas de taille, cette dernière collecte moins de signal dans le bleu que dans le vert ou le rouge, d'où la forte perte de rendement constatée précédemment.

 

En fait, le réducteur continu a être le responsable d'une  perte de signal dans le bleu, mais pas à cause d'un problème de transmission optique (ou disons que marginalement), mais à cause du chromatisme qu'il génère (ce que l'on ne voit pas avec un télescope tout miroir, sauf une part liée au chromatisme de l'atmosphère elle-même si on n'observe pas au zénith). J'avais zappé cet effet que j'avais pourtant bien étudié à une époque, qui cause des dégâts lorsqu'on veux faire de la spectrophotométrie de précision. Zut. Les astrophotographes sont bien moins concernés par cela.

 

Olivier G. a aussi utilisé une source uniforme pour faire ça mesure du réducteur Astro-Physics (après une tentative pas obligatoirement concluante sur étoile, peut être pour la raison citée précédemment). Je possède moi-même le réducteur Astro-Physics. Voici mon résultat :

 

transmission_astrophysics2.png.6e21248c8ae6061e8610653b869c1c26.png

 

Je ne retrouve pas exactement le résultat de Olivier, ce qui montre au passage que la mesure est délicate (l'usage de fibre optique n'est pas idéal). Je pense que Olvier est plus dans le vrai.

 

Bref, en mettant de coté le problème de chromatisme, assez spécifique à la spectro, l'effet de transmission des correcteurs testés s'avère finalement faible. Affaire close.

 

Christian

 

 

 

 

 

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Très interessant ce sujet. Effectivement les résultats sont très dépendants de la procédure.

Je ne sais pas si votre réducteur Celestron est recent mais je me souviens du  "made in japan" que j'avais et je trouvais les traitements anti-reflets, quoique verts, un peu trop réfléchissants pour être honnêtes. Le Meade de la même époque et origine n'était pas franchement meilleur. 

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Christian, si le chromatisme étale le spot, ça va dépendre du ratio de taille des pixels de capture par rapport à celle du spot.

En échantillonnant petit on perdra du contraste quelques niveaux par dilution sur plusieurs pixels : voile bleu indistinc ?

 

Je vais regarder pour moi le Kepler x0,75 en mode table ce week-end si je suis pas dérangée, la procédure avec des leds et une cam couleur est moins pratique. c'est sûr (je vais juste en faire à 430 et 450nm, pe 395nm) ... mais je voudrais en avoir le coeur net pour savoir si je dois mettre au budget un réducteur plus transparent et plus adapté à mon Mak Newt en construction.

 

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Oui l'aspect apparent du spot "bleu" (le fameux halo bleuté que l'on note avec les réfracteurs par exemple) est dépendant de l'échantillonnage. Il est plus ou moins gênant sur le plan esthétique en photographie. En revanche en spectro, et même avec une fente large ou une fibre (de 50 microns typiquement), l'effet photométrique est immédiatement problématique et assez violent sur le plan quantitatif.

 

Je révise mon point de vu sur les coatings de telecompresseurs  (la coupure brutale du  coating du réducteur Takahashi FSQ85ED  est en revanche avérée), et finalement, il est bien possible lyl que ton Kepler soit fort bon sur ce point. Le soucis majeur est le chromatisme, mais cela n'est pas neuf. En tout cas, pour bien mettre en évidence un problème éventuel de transmission  il va falloir faire une mesure fine.

  

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