Ouverture , Champ et Diaphragmes J-L MAINARDI - Mai 2017 ALBEDO 38-

On ne parlera pas de l’objectif photographique Remarque iminaire : On ne parlera pas de l’objectif photographique Diaphragme à Iris

L’Instrument Astronomique en visuel Lunette (refracteur) Telescope Newton (reflecteur) Schmidt-Cassegrain (catadioptrique) Maksutov (catadioptrique) Objectif : D et F (F/D) Oculaire : f oc , Champ oculaire et relief d’oeil

Rappels G = ϴ2 / ϴ1 = Fob / foc Grossissement : L’objectif et l’oculaire travaillent chacun dans des domaines optiques différents : -L’objectif travaille avec des rayons lumineux peu inclinés sur l’axe optique - L’oculaire travaille avec des rayons lumineux très inclinés sur l’axe optique Grossissement : G = ϴ2 / ϴ1 = Fob / foc

Ouverture et Champ d’un instrument - L’ouverture est la dimension de la plus grande ‘’pièce optique’’ qui laisse passer la lumière issue de l’objet. L’ouverture détermine la quantité de lumière Pour un instrument astronomique c’est la dimension D de l’objectif - Le champ est la portion de l’objet que l’on peut observer à travers l’instrument. Pour un instrument astronomique , c’est l’angle d’inclinaison maximal des rayons entrants dans l’objectif (ϴ1 maxi)

Diaphragme d’ouverture Diaphragme de Champ  Diaphragmes dans un instrument : ce sont des éléments matériels 2 types de diaphragme :  diaphragme d’ouverture Dans les schémas optique de traçage des rayons lumineux les images du diaphragme d’ouverture s’appelle les pupilles - (éléments immatériels )  diaphragme de champ (Dans les schémas optique de traçage des rayons lumineux les images du diaphragme de champ s’appelle les lucarnes (éléments immatériels) Dans les instruments astronomiques visuels on attache beaucoup d’importance à la pupille de sortie de l’instrument (et à la lucarne d’entrée de l’oculaire)

Diaphragme d’ouverture - Le diaphragme d’ouverture va déterminer le diamètre du faisceau lumineux entrant dans l’instrument- - C’est lui qui va déterminer la quantité de lumière transitant dans l’instrument (ne pas confondre quantité de lumière et éclairage du plan focal) - Dans un instrument astronomique , c’est généralement le support ou le bord de l’objectif qui constitue le diaphragme d’ouverture

Dans les instruments astronomiques le diaphragme d’ouverture est donné par le diamètre D de l’objectif. [En fonction de la distance focale F, l’ouverture relative Fob /D sera plus ou moins grande – (angle ϴ plus ou moins ouvert) On ne règle donc pas, a priori, la quantité de lumière entrant dans la lunette ou le télescope - Remarque: La notion de réglage de diaphragme d’ouverture est peu pertinente en astronomie : si on a acheté un diamètre D c’est pour l’utiliser à plein (on ne met pas un cache partiel devant l’objectif)

Diaphragme de Champ Le diaphragme de champ va déterminer l’ouverture angulaire du faisceau lumineux, c’est-à-dire ‘’l’étendue visible’’ de l’objet observé (champ réel = étendue de la surface visible lors de l’observation ) - Il détermine l’inclinaison maximale du faisceau entrant sur l’axe optique

Récapitulatif OUVERTURE variation de D Quantité de lumière venant de l’objet CHAMP inclinaison des rayons Portion visible sur l’objet

Le champ d’un instrument astronomique  C’est la portion de ciel visible à travers l’instrument Mais sur l’ensemble du champ visible l’éclairage n’est pas constant : Champ de Contour et Champ de pleine lumière Présence du champ de contour (ou vignetté) Champ de contour supprimé Le rôle du diaphragme de champ est aussi de supprimer le champ de contour dans la pupille de sortie

Détermination du champ d’un oculaire [Diaphragme de champ  Lucarne avec rayons ] Diaphragme Φ/2 α F On a géométriquement sur le schéma : Tg α = (Φ/ 2) / F Comme le champ est petit  l’ approximation en passant par les radians donne : Champ Réel découpé sur le ciel: 2.α = 57,3 .Φ/ F Le champ réel ne dépend que du diamètre Φ du diaphragme de champ de l’oculaire Φ et de la focale F de l’objectif  Il ne dépend pas ni du Diamètre D de l’objectif , ni du rapport F/D !

Où se trouve le diaphragme de champ dans un oculaire ?  2 grands types d’oculaires : - Oculaire Positif : diaphragme de champ avant lentille de champ - Oculaire Négatif : diaphragme à l’intérieur - + Plossl Nagler Type 6

Les limitations géométriques Dans un coulant de diamètre 31,75 mm on ne peut placer qu’un diaphragme de diamètre maxi : 27 mm  Dans un coulant de diamètre 50,8 mm on ne peut placer qu’un diaphragme de diamètre maxi : 46 mm

Avec Télescope de Focale F= 1080 mm Oc Antarés SWA - Champ oc 82 ° foc= 14 mm – G = 77 x coulant 31,75  Champ réel = 1, 06 ° Oc Wide Scan III - Champ oc 84 ° foc = 20mm – G = 54 x  Champ réel = 1,55 ° Oc Nagler Type 5 - Champ 82 ° foc = 31 mm – G = 35 x coulant 50,8  Champ réel = 2,34 °

Instrument Focale F= 1260 mm

Dans le catalogue Televue Focale oculaire Champ constructeur Diamètre Diaphragme Relief d’oeil Coulant Prix Plössl 25 mm 50 ° 21,2 mm 17 mm 31,75 mm 128 € Panoptic 24 mm 68 ° 27 mm 15 mm 354 € Nagler 4 22 mm 82 ° 31,1 mm 19 mm 50,8 mm 558 € Ethos 21 mm 100 ° 36,2 mm 943 €

Dans le catalogue Albedo (coulant 50,8 mm) Oculaire Champ constructeur Coulant Prix Nadine Pentax XL 40 mm 65 ° 50,8 mm !! Joël Ethos 2I mm 100 ° !!!!!!!!! Corinne Explore Scientific 24 mm 82 ° !!! Julien Panoptic 27 mm Nagler Type 4 – 12 mm 68 ° 31,75 /50,8 mm !!!! Hugues Astroprof 28 mm Erfle 40 mm !

On veut voir en entier M42 au grossissement mini [dim = 65’  1,5 ° ] Obsession 25 ‘’- D = 635 mm - F = 2540 mm dim du diaph: 1,5° = 57,3 x Φ/2540 donne Φ = 66, mm ! G mini = 635 / 6 = 106 x  f oc = 24 mm Dobson 300 mm – D= 300 mm F =1500 mm dim diaph : Φ = 30,3 mm G mini = 300 / 6 = 50 x  foc = 30 mm [50,8 mm OK] SCT 8’’ – D = 300 mm F= 2000 mm dim diaph Φ= 52,4 mm ! [ pas de solution] G mini = 200 / 6 =34 x  foc = 59 mm T 150 mm – D= 150 mm F= 900 mm dim diaph Φ =23,6 mm [31,75 mm OK] G mini = 150 / 6 =25 x  f oc = 36 mm Lunette 80 mm D =80 mm F= 480 mm dim diaph Φ = 12,6 mm [ 31,75 mm OK] G mini = 80 /6 = 14 x  f oc = 35 mm

Le Club Albedo est riche: il achète un télescope Obsession 25’’ (mais il n’a plus d’argent pour acheter des oculaires)  Obsession 25’’ D= 635 mm F = 2540 mm Avec Pentax XL 40 mm- 65 °  G = 64 x (pupille sortie = 9,9 mm) Champ = 65 ° / = 1 ° - Avec Ethos 21 mm – 100 °  G = 121 x (pupille sortie = 5,2 mm)- champ = 100 ° / 121 = 0, 83 ° - Avec Explore Scientific 24 mm- 82 °  G = 106 x (pupille de sortie= 6 mm) champ = 82 ° / 106 = 0,77 ° - Avec Panoptic 27 mm- 68 °  G = 94 x (pupille de sortie = 6,7 mm) champ = 68 ° / 94 = 0, 72 ° - Avec Nagler Type 4 -12 mm- 82 °  G = 212 x (pupille de sortie = 3 mm) champ = 82 ° /212 = 0,39 ° - Avec Astroprof 28 mm- 82 °  G = 91 x (pupille de sortie = 7 mm) champ = 82°/ 91 = 0, 9 ° - Avec Meade 32 mm - 52 ° (mais coulant 31,75) G = 79 x (pupille = 8 mm) champ = 52° / 79 = 0,66 °

Et en astrophotographie, qu’est-ce que cela donne ? Astrographe= Instrument dans lequel l’oculaire est remplacé par une surface sensible (pellicule photo ou capteur numérique)  Question: Où est le diaphragme de champ ? Réponse : la diaphragme de champ est la plus grande dimension du capteur Exemple : FSQ 106 ED- F=530 mm-Coulant 50,8 mm Capteur Full-Frame 24x36 diag = 43 mm Champ = 57, 3 x 43 / 530 = 4,6 ° M31 = 4 °  Photo F Caron FSQ-106 Sony a7s ISO 4000 508 x 30s

Conclusion En astronomie on ne peut pas optimaliser chaque paramètre mais on peut optimiser au mieux l’ensemble Télescope /Oculaire en fonction de ce que l’on recherche.