Contrôle des miroirs, méthode de Hartmann

[delmasp 6]

Il y a 9 heures, Nathanael a dit :

Je risque de louper quelque chose en faisant ça?

 

Pour avoir des mesures correctes avec un Hartmann, il faut tenir compte de plusieurs facteurs :

 

Il faut avoir des images des trous séparés dans les deux plans images. Les paramètres importants sont les suivants :  

o   la diffraction des trous ~R/d => un diamètre de 8 à 10 mm

o   la taille des images des trous délocalisés dans les plans images =>  là encore on retrouve une dimension de 10 à 20 mm.

o   La séparation des trous =>  on n’est pas obliger de les aligner sur une ligne. Il faut juste avoir une figure symétrique.

o   la taille de la source lumineuse => elle doit être la plus petite possible et circulaire

 

En conclusion des trous de 8 à 10 mm répartis sur plusieurs ligne pour les séparer et formant une figure symétrique par rapport au centre. Pour la source, on peut utiliser une fibre optique ou une étoile artificielle.

 

La précision dépend :

o   De la qualité de la réalisation du masque ou de la mesure précise de la position des trous du masque pour en tenir compte,

o   Pour les miroirs déformés F/D <4, il faut tenir compte de la parallaxe du positionnement des trous du masque par rapport au miroir (on regarde l’éclairement projeté du trou sur le miroir => cela déplace de qcq 1/10 mm leur position)

o   De la précision de la mesure de la distance entre les deux plans image =>  < 0,1 mm

o   La taille des pixels de la caméra n’a pas d’importance

o   De la précision de la mesure du traitement d’image donnant la position des images des trous => elle doit être réalisée à mieux que le pixel de la caméra ~5 µm.

 

En conclusion, il faut réaliser le masque puis passer un peu de temps à mesurer la position réelle des trous. Avoir la capacité de déplacer de manière précise  la caméra entre les deux plans images. Pour le traitement des images, un logiciel comme ImageJ permettant une mesure rapide du barycentre d’une zone sélectionnée fait parfaitement le travail « touche Crtl + m »

[Nathanael 6 946]

Je te remercie @CPI-Z d’avoir pris le temps de décrire la méthode et pour toutes les précieuses informations que contient ton post.

J’ai bien compris le principal défaut de la méthode de hartmann et l’intérêt d’analyser toute la surface d’un coup.

Je ne suis cependant pas un pousseur de verre, même si j’ai réalisé mon miroir de 250 et participé à quelques autres. Ce qui me motive, c’est l’astrophoto du ciel profond et la taille de ce 450 n’est qu’un élément parmi beaucoup d’autres pour accéder à un peu plus de résolution et de profondeur sur les images... Et se pose toujours la question des moyens à mettre en œuvre pour atteindre son but, sans se perdre dans la recherche de la perfection de chaque élément. Cela mérite réflexion. 

Nathanaël 

[Nathanael 6 946]

Il y a 10 heures, delmasp a dit :

o   la diffraction des trous ~R/d => un diamètre de 8 à 10 mm

o   la taille des images des trous délocalisés dans les plans images =>  là encore on retrouve une dimension de 10 à 20 mm.

Je n’ai pas bien compris. Ce sont des tailles minimums pour les trous? Ou bien c’est 10mm pour satisfaire aux deux conditions? 
 

Merci pour ces précieux compléments d’information.

 

Nathanaël

[delmasp 6]

Il y a 3 heures, Nathanael a dit :

Je n’ai pas bien compris. Ce sont des tailles minimums pour les trous? Ou bien c’est 10mm pour satisfaire aux deux conditions? 

En fait, il faut prendre des diamètres de trous de 15  mm vers le centre du miroir car ces zones ont peu d'importance sur le résultat final puis diminuer le diamètre et rapprocher les trous au bord du miroir avec des trous de 8 mm au bord. Pour éviter le recouvrement des images des trous il faut les repartir sur trois ligne au bord du miroir.

Pierre. 

 

[Nathanael 6 946]

Bonjour

J’ai réalisé un premier écran en essayant de suivre les conseils de Pierre et Jean (mais certains sont divergents j’ai donc dû faire des choix).

J’ai fait deux trous de 10mm dans lesquels viennent des tourbillons lisses de 10mm pour poser l’écran sur le verre (celui de gauche est sur la table). Le but est de connaître précisément la position des trous par rapport au verre (les « h »).

Mais cela suppose de connaître le diamètre du verre au 1/10mm près si possible. On fait comment? Sinon y a-t-il une astuce pour placer très précisément l’écran sur le verre? En tout cas assez précisément pour que la mesure des trous au 1/10mm ait du sens.

Merci par avance.

Nathanaël

[delmasp 6]

Bonjour

Le positionnement du masque peux se faire avec un centrage mécanique comme tu le proposes, une erreur de qcq 1/10 n'est pas un gros problème.

Il faut faire attention à  l'écart de tirage entre le masque et le miroir, il doit être le plus faible possible. Le masque doit être bien parallèle au miroir.

 

A+

Pierre

Modifié 20 juin 2021 par delmasp

[Nathanael 6 946]

Bonsoir,

J'ai commencé à regarder comment étalonner mon écran qui est très imparfait. Je compte en refaire un autre plus tard, assez différent (matière, nombre et taille des trous) afin de vérifier qu'avec deux écrans, j'obtiens bien le même profil du miroir (sinon il faudra d'abord régler ce problème avant de commencer les retouches...).

L'idée est de mesurer la valeur réelle du barycentre de chaque fenêtre. Pour ce faire, j'ai utilisé la petite lunette wo66mm et l'asi 183 afin de faire des images de l'écran éclairé par l'arrière (papier blanc sur les trous). En images, c'est plus simple

 

J'ai rajouté un mètre pour étalonner les pixels du capteur cmos :

 

J'ai passé l'image fit dans iris avec un bin_up 10000 afin de ne garder que les trous:

 

Puis j'ai ouvert imageJ afin de vérifier qu'avec 2 sélections d'une zone j'obtenais la même mesure : c'est bon.

 

J'ai ensuite relevé les coordonnées x,y de deux points sur le mètre (16 et 52 cm) et j'ai calculé la distance entre ces deux points en pixels : racine ((x1-x2)²+y1-y2)²). Cela donne 3105 pixels pour  36cm, soit 115.95 µm par pixel. La précision des mesures est de 0.1mm (1 pixel).

 

Il va maintenant me falloir mesurer tous les trous avec imageJ (y compris ceux qui déterminent le bord du miroir) afin de déterminer avec précision les hm.

 

Merci par avance pour vos éventuelles remarques, surtout si je commets une erreur quelque part

Nathanaël

 

Modifié 23 juin 2021 par Nathanael

[Nathanael 6 946]

Bonjour à tous,

Je me suis replongé dans les feuilles de calcul et trouvé sur le net le calcul du centre d'un cercle connaissant les coordonnées de 2 points. J'ai donc calculé la position du centre du miroir connaissant les coordonnées des trous A et B de diamètre 10mm qui servent à positionner précisément l'écran sur le miroir. Les mesures des centres des trous m'ont permis de déterminer la hauteur h de chaque trou (distance entre son barycentre mesuré et le centre O) puis les hm des trous 2 à 2 (zones du bulletin de contrôle).

La feuille est là : http://www.astrosurf.com/n-berger/divers/hartmann/Mesures écran.ods

Une image des résultats :

 

Je vais pouvoir mesurer mon miroir! Et faire des mesures de l'astigmatisme de pliure dans différents cas, enfin j'espère

Nathanaël

Modifié 23 juin 2021 par Nathanael

[Nathanael 6 946]

Bonjour,

J'ai fait quelques mesures déjà, que je ne communique pas encore ici car il me reste quelques zones d'ombres sur la méthode

Notamment, quand on place un objet lumineux derrière un trou, la source est-elle le trou ou l'objet? D'une manière générale, comment réalise-t-on une bonne source lumineuse? j'ai quelques doutes sur mon étoile artificielle.

Merci par avance,

Nathanaël

[a s p 0 6 855]

tu es à f/200, n'importe quel trou d'épingle un peu petit et rond fera l'affaire. tu mets une diode derrière et tu poses ou empiles des images sur plusieurs dizaines de seconde pour moyenner la turbulence de ton local.

 

[Nathanael 6 946]

Bonjour,

En ce qui concerne l'appareil de mesure, je me suis arrêté sur une étoile artificielle de 9µm, un miroir de renvoi pour être au plus proche de l'axe optique (15mm), et une caméra asi174 mini (photo 1). L'écart de position de la caméra est déterminée par une entretoise mesurée au 1/10mm au pied à coulisse.

J'ai aussi affiné mon procédé de mesure et réalisé deux mesures du miroir à deux jours et dans deux pièces différents pour estimer la précision. Tous les supports ont été déplacés, l'écran enlevé puis remis, les réglages entièrement repris.

Le miroir repose dans son double câble, en équilibre, sans toucher autre chose que le câble (voir ici). Les mesures concernent un profil horizontal et un profil vertical. La feuille de calcul est une variante de celle de Jean Dijon.

Comme le miroir est encore très mauvais (1.5 lambda de la sphère avec un bord très relevé, encore du gris), je ne fais les mesures que sur 7 des 8 zones, vous comprendrez pourquoi en regardant les images ci-dessous. Les images sont faites avec sharpcap, en fit (ou ser), plusieurs sont ajoutées pour éliminer la turbulence.

L'élément déterminant pour la précision est le pointé du centre des tâches (pour la mesure de l'écran, voir au-dessus) . Je procède désormais en deux étapes. Je récupère l'image stackée (image 2) dans iris, je règle les seuils et j'applique la commande bin_up afin de n'avoir que le centre des tâches visibles (image 3). L'image est en outre en "tout ou rien" ce qui facilite et fiabilise dans la deuxième étape la mesure du centre avec le logiciel imageJ (image 4). Les données sont ensuite collées dans la feuille de calcul.

Voici donc les résultats (àgauche profil horizontal, à droite vertical) avant la série de photo. Les profils correspondent deux à deux à mieux de lambda/20, ce qui est encourageant pour les mesures. L'astigmatisme , entre le profil vertical et le profil horizontal, varie de lambda/5 à lambda/8 mais il faut que j'affine ce point car il peut être dû à la position des câbles sur le miroir, au miroir, au principe même du support (ce que je cherche à vérifier), à l'astigmatisme de montage ou tout ça à la fois!

Nathanaël

 

le 7/12 :

le 6/12 :

le 7/12 :

le 6/12 :

 

L'appareil :

 

L'image stackée :

 

L'image traitée :

 

Mesures dans imageJ :

Modifié 18 décembre 2021 par Nathanael

[eroyer 670]

Bonsoir,

c'est intéressant mais je ne comprend pas ce que représente la courbe rose et la courbe bleue, et je ne suis pas très sûr non plus de la différence entre graphique de droite et de gauche.

Quoi qu'il soit, je pense que comme ton miroir est très loin de la parabole, tu pourrais calculer sa constate de conique approchée et représenter les écarts par rapport à cette conique plutot que par rapport à une parabole. On verrait mieux les écarts d'une mesure à l'autre ou de l'axe horizontal à l'axe vertical.

[Nathanael 6 946]

Bonsoir Eric,

J'ai déjà mis le coefficient b à 0 de sorte que la courbe rose doit être la meilleure sphère possible et la courbe bleue la forme du front d'onde. Quand je cherche à optimiser le coefficient b (écart minimum de l'onde avec la meilleure forme), je trouve b= -0.5 donc quelque part entre la parabole et la sphère. Mais je ne suis que sur 7 zones aussi.

Pour mieux voir les écarts entre le profil vertical de horizontal, j'ai mis le coefficient b=-1 pour le 6/12 et voilà ce que ça donne (ci-dessous). Mais la différence est-elle due aux mesures, au barillet, au miroir? Je vais poursuivre mes investigations en changeant l'orientation du miroir aussi, et en évitant de saturer les images, ce qui doit encore nuire à la précision des mesures.

Nathanaël

 

 

[eroyer 670]

ok, j'ai compris ce qu'était la courbe rose.

 

Entre le profil horizontal et le profil vertical, il y  a bien un écart mais comme tu le dis, c'est difficile de déterminer l'origine. Pour séparer l'astigmatisme du miroir et celui induit par le support, il faudrait faire une série de 4 mesures au moins en tournant le miroir dans son support à chaque fois. Je l'ai fait pour mes 600 avec des mesures à l'interféromètre de Bath. C'est long à faire mais ça me parait être le seul moyen, sauf si tu as assez de hauteur sous plafond pour tester le miroir en position horizontale.