Résolution des problèmes d'optique

Publié le vendredi 20 février 2004

Avertissement : Je conseillerai aux personnes qui lisent ces pages de bien réfléchir avant de tenter les mêmes manipes sur leur télescope, et de le faire seulement si vous pensez savoir ce que vous faites. Ou encore, si vous le faites, de ne vous en prendre qu'à vous aa posteriori. Il faut réellement bien réfléchir et être sûr d'avoir un cul de bouteille et finalement ne rien risquer à faire le même genre de chose. Ca a marché dans mon cas, mais peut ne pas être ce dont votre télescope a besoin... Certains passages de cette manipe peuvent être dangereux. Après cet avertissement, passons à la description....

Alignement optique du télescope.

Contexte :

J'ai acheté ce télescope depuis plus de 2 ans, d'occasion aux USA, via astromart. Lorsque j'avais fait revenir mon Celestron 14 des USA, j'avais laissé la bague adaptatrice 31.75mm sur le tube, et à l'arrivée, la dite bague avait passé à travers de la boite, ca donne une idée de la violence des chocs dans les avions, et j'ai mis sur le transport du LX200 le fait que l'optique soit largement déréglée et surtout jamais complétement réglable, à savoir je pouvais réaliser une collimation primaire paraissant correcte (i.e. ombre du secondaire centrée sur l'image défocalisée d'une étoile), mais sans jamais arriver à avoir une image correcte, notamment la tâche d'Airy lorsque la turbulence était faible.

Le télescope est un modèle à F/6.3, et avec son obstruction de 0.4, ce n'est pas exactement un télescope fait pour la haute résolution. En fait le premier anneau est assez brillant et assez rapidement avec la turbulence il doit se noyer dans le pic central. Mais bon par faible résolution on doit quand même arriver à voir des images décentes et ce n'était jamais le cas, j'avais toujours des images focalisées avec des aigrettes.

Ces temps ci je l'utilise beaucoup plus qu'auparavant, je le déplace aussi énormément. Plus que la mauvaise qualité d'image, qui ne se voit qu'à fort grossissement, c'était surtout le fait qu'il se décolimatte sans arrêt qui me gênait, parce que là ca se ressent immédiatement sur les images. Une solution était de serrer les trois vis du secondaire plus fort, mais dans ces circonstances l'image devenait assez astigmatique. Tout ca a fini par m'em... brouiller assez pour que je m'y mette un peu de plus près.

Philosophie :

Quelques principes de base pour tout ce qui suit :

- Le télescope ne donnant pas de bonnes images, je n'avais en gros rien à perdre. Si le télescope avait donné des images acceptables, je ne me serais pas embrouillé la vie pour améliorer d'un pouillième, les manipes décrites ici étant assez lourdes (et réellement non recommandées par quelqu'un qui a peu d'expérience pratique dans le domaine, ou 5 pouces à chaque main ).

- Je me suis dit aussi que soit le vendeur m'avait menti, que son télescope était un cul de bouteille avant, soit qu'il ne savait pas ce qu'était une bonne image (ca se peut aussi), soit que le télescope ai pas mal morflé pendant le voyage. Je me suis dit aussi qu'a priori, l'optique à la sortie de Meade ne pouvait pas être si mauvaise que ca, et qu'il devait bien exister une solution pour placer tous les éléments optiques dans le bon ordre, et dans la bonne orientation pour que le télescope donne de bonnes images à nouveau.

- J'ai lu un peu ce qui existait sur le web, et en fait pas grand chose. Sur MAPUG un texte d'une personne qui a réazimuté son miroir secondaire. La légende urbaine :-) vaut que les miroirs de Schmidt Cassegrain sont appairés, puis sont orientés dans un axe bien précis. C'est la raison pour laquelle il ne faut en priori pas toucher à l'orientation du secondaire. Moi ca m'a toujours semblé un peu bizarre, parce que la probabilité d'avoir un astigmatisme identique sur la lame et le secondaire qui se compense exactement, je n'y crois pas trop. Mais bon, si ils le disent, il doit y avoir une part de vrai dans tout ca...

- J'eu aimé récupérer un modèle zemax ou autre d'un Schmidt Cassegrain pour arriver à simuler les images que l'on obtient lorsqu'on fait telle ou telle manipe. Mais bon, pas trouvé, et pas pris le temps de le rentrer dans Zemax, j'y suis donc allé sans trop réfléchir. Ce que la suite montre.

Armé de ces quelques principes de base, voici ce qui suit :

Premières tentatives :

J'ai fait quelques essais de foucaultage sur le ciel qui m'ont donné des résultats bizarres. J'avais pour celà fait un petit montage avec une lame de cutter derrière laquelle j'ai placé une webcam. En enregistrant l'image pendant 30 secondes et en additionnant les poses, on s'affranchit des ombres volantes qui passent devant la pupille du télescope. Mais bon, avec ou sans objectif sur la webcam, ca donnait des résultats assez mauvais, parce que le ciel lors de ces essais était assez turbulent ou du moins jamais assez stable. Le mouvement de l'étoile sur la lame fait que l'image est de temps à autres coupées, d'autre pas, par ailleurs la focalisation change d'image en image, et la somme de tout ca donne un résultat inexploitable. Pas glop le foucault dans de mauvaises conditions.

J'ai commencé par tout démonter l'optique. Le tout en prenant des repères. Pour le miroir primaire c'est simple, la barre qui tient le bouton de focalisation sert de repère. Sur la lame, j'ai une marque fait au correcteur blanc qui permet ce centrage. Sur le secondaire, il n'y avait rien.

Autres tentatives :

Première chose, j'ai remarqué que lorsque la bague de serrage du miroir primaire était démontée, le miroir bougeait. J'ai donc viré tout le jaja blanc qui tenait plus ou moins le miroir, et j'ai remis du rubson. J'ai gardé le joint torique qui était en place et qui sert au centrage du miroir sur son support. Je sais que de nos jours ils ont supprimé ce joint torique. J'ai fait un test en serrant le miroir assez fort et j'ai eu des images patatoïdales, j'ai desserré pour mettre juste en contact et les images sont redevenues au moins regardables.

Seconde chose, le trou dans la lame de Schmidt est largement plus grand que le support du miroir secondaire. Ceci peut provoquer un glissement latéral du miroir secondaire. J'ai donc remis de l'adhésif autour du support jusqu'à n'avoir qu'un jeu de un dizième de mm. Ma lame a un trou intérieur de 89.4mm et le diamètre du support de secondaire est de 88.47mm. Il y avait donc presque un mm de jeu. Ca ne doit pas aider.

Afin de limiter l'astigmatisme en cas de serrage un peu fort, j'ai démonté le genre de scotch double face qui tient le miroir secondaire. C'est un genre de disque en caoutchouc. Première surprise, le secondaire était décentré de 1.2mm latéralement. J'ai mis une marque "m" là où la distance (mesurée au pied à coulisse) était la plus faible, et un "M" là où c'était le plus grand sur le côté diamétralement opposé. Il a fallu un peu d'effort pour démonter cet adhésif, mais finalement il se nettoie assez bien. J'ai remonté le tout, ce coup ci en tentant de monter le miroir de la manière la plus centrée possible et surtout en ne mettant que trois touches de scotch double face. J'ai acheté un scotch double face de haute adhérence. Ce centrage n'a pas été évident, car une fois que le miroir touche le scotch double face, il est impossible de changer la position. En gros, ca a donné plusieurs tentatives, en tentant de centrer au mieux, mesure, mauvaises mesures, démontage, autre tentative. Le secondaire était placé côté aluminiure sur un tube en carton de diamètre un peu inférieur au secondaire, j'avais tracé au feutre des repères sur le dos du miroir, le scotch double face était monté sur le cercle d'alu, j'alignais les deux du mieux possible, contact, mesure, démontage... :-) J'ai finalement pu l'aligner à 2/10 de mm près, content j'ai laissé comme ca et j'ai regardé sur le ciel.

Ben, pas terrible, en fait encore pire qu'avant. Je me suis dit, pas grave, tentons la manipe d'azimutage, et voyons si sur une orientation donnée, ca s'améliore un peu. J'ai pointé une étoile brillante, collimaté du mieux possible, et ai tourné le secondaire. Surprise, l'image de l'étoile n'était plus là. J'ai remis un oculaire à faible grossissement, et j'ai regardé l'image lorsque je tournais le secondaire. Et là, j'ai vu que l'image tournait dans le champ. J'ai plié les gaules pour ce soir là, et j'ai réfléchi à mon histoire. La conclusion que j'en ai tiré est que le secondaire était décentré par rapport au miroir primaire. Sinon l'image aurait du rester fixe... Ou autre manière de voir la même chose, que le miroir primaire était décentré, ou autre manière, qu'il était incliné. Que je me dis....

Le pb que j'ai eu était de me dire que si maintenant le support du secondaire était centré sur la lame, le secondaire centré sur son support, ca aurait du donner un secondaire sur l'axe optique, et en le tournant, en théorie, l'image centrée, une fois le télescope collimaté, ce qui est assez sensible, ca aurait du rester... au centre. Comment le recentrer, et en fait surtout, comment le centrer sur le ciel, en regardant des images.

Première tentative, j'ai démonté la lame et ai percé et taraudé trois trous de 8mm latéralement, dans lesquels j'ai monté des vis en plastique permettant le centrage de la lame. J'ai remonté le tout sur le ciel, le télescope pointant une étoile brillante prés du zenith. J'ai tourné mon secondaire, les étoiles tournait. J'ai décentré la lame, et les étoiles tournaient encore, avec la même amplitude. J'ai déplacé vers les extrêmes (une des vis complétement desserré) et à chaque fois il y avait la même amplitude. Grrr... Donc le déplacement latéral de la lame ne sert à rien. Ce qui doit se passer est que on peut voir le télescope de la manière suivante : Un miroir sphérique n'a pas d'axe optique. Incliner un miroir sphérique revient à le translater. La lame de Schmidt peut être vue comme une lame à face parallèle, qui porte sur une de ces faces la déformation que devrait du avoir le miroir parabolique par rapport au miroir sphérique. L'interprétation toute personnelle que j'en fait est que lorsque je déplace le secondaire avec la lame, le système reste tout autant décentré qu'il l'était avant, car j'ai aussi déplacé la lame. Bon, trois trous de plus dans le télescope pour rien... En fait si, maintenant je peux régler un peu le jeu fonctionnel que doit avoir la lame.

J'ai ensuite beaucoup cogité à comment faire pour pouvoir centrer le secondaire. Le montage du secondaire sur le LX200 (en gros un bout de plastique moulé, un bout de profilé qui tient plus ou moins les trois vis de centrage) ne me plait pas beaucoup. Je me suis posé le problème de refaire faire un support de secondaire propre, qui permettrait de faire également le déplacement latéral du miroir secondaire. Le problème est qu'il faut arriver à bouger le miroir secondaire, sans avoir un accès direct à cause du tube fermé. et qui par exemple pourrait fonctionner seulement avec deux vis (réglage haut bas, et droite gauche). Je suis arrivé à un design qui pourrait être réalisé assez simplement, avec une première bague se fixant sur la lame, et un trou décentré, puis une pièce rentrant dans ce trou décentré, avec l'axe du miroir secondaire lui aussi décentré, de la même valeur. En changeant la rotation de la bague interne, on peut avoir soit l'axe du secondaire centré, soit décentré, de toutes les valeurs voulues jusqu'à deux fois la valeur du décentrage. Mais bon, il fallait le faire réaliser, et finalement ca ne valait la peine que si mon crédo de départ était bon, à savoir si l'optique était bonne, et si ce n'était qu'un problème de centrage/alignement. Il devait y avoir moyen de faire plus simple et plus expéditif, sans engager des frais dans un cul de bouteille potentiel. Je me suis dit qu'il devait être faisable de monter autour du miroir trois pattes avec des vis de centrage, et des vis permettant d'appuyer le miroir contre son support. Ce que j'ai fait. La manipe devenait alors toute simple, un peu casse gueule, mais toute simple : Monter le support du secondaire dans la lame. J'ai à l'occasion rajouter une épaisseur de scotch de façon à avoir une rotation quasi sans jeu. Monter la plaque de support du secondaire muni de ces trois touches de scotch double face, mais sans enlever le plastique (donc sans que le scotch ne colle), monter deux des pattes latérales (elles ont été montées à 60° des trous des vis de centrage), installer le secondaire, monter la troisième patte, mettre les vis supérieures en appui (via un petit bout de scotch double face, non décollée du côté optique pour la protéger), centrer le miroir au pied à coulisse (enfin, ca marche bien, on peut centrer à souhait). Dans ce montage, la partie casse gueule est liée au fait que le baffle du secondaire, qui se visse normalement sur le support du secondaire et qui le tient, ne peut pas être monté. On a donc l'ensemble du secondaire flottant dans le trou de l'araignée et il faut manipuler le tout soigneusement. Surtout dans le noir.

J'ai donc monté la chose. Je m'étais défini le protocole suivant :

- Collimater le télescope avec le secondaire dans sa position de réference.

- Tourner le support du secondaire, et voir l'amplitude de la rotation.

- Démonter le tout, dévisser une des vis, visser les deux autres, donc translater latéralement le miroir secondaire, remonter, recollimater, retourner, voir si l'amplitude a changé.

- Si l'amplitude a diminué, continuer sur la même vis, sinon aller dans l'autre sens jusqu'à trouver le centrage du secondaire, et le point ou il n'y a plus de rotation de champ.

J'ai suivi ce protocole, et suis en quelques itérations arrivé à trouver un point où ca ne bougeait plus. Le seul pb est lorsque j'ai regardé à la lampe de poche : J'étais complétement (mécaniquement) décentré. Une mesure au pied à coulisse à confirmer ce que je voyais, à savoir qu'il y avait pratiquement 2.2 mm de décentrage. Arggh... Par contre, et là bonne surprise, les images étaient plus fines, et j'ai pu voir les anneaux de diffraction autour de l'étoile. Le tout avait un pattern à 120° superposé à l'image, à cause des pattes de fixation du miroir, mais bon, ca promettait quand même.

J'ai dans la foulée ramené la lame et le secondaire à la lumière, démonté une des pattes de fixation, enlevé le plastique de protection du scotch double face, amené le miroir en place, et appliqué le miroir sur le scotch. Démonté les deux pattes restantes, remonté le secondaire sur la lame avec son baffle, retourné au télescope. Le secondaire était pratiquement collimaté, et quel plaisir de voir une tâche de diffraction avec des petits anneaux autour. J'ai regardé Jupiter, la lune, et enfin ca donnait des images à peu près correctes. Difficile de mesurer exactement les images. Les disques extra et intrafocaux sont encore très différent (ce qui prouve que quand même l'optique a une tendance à être cul de bouteillesque), le miroir n'est pas exactement centré encore (les étoiles tournent encore un peu lorsque je tourne le secondaire).

J'en suis là, les images sur Saturne et Jupiter sont maintenant bien meilleures que celles sur la Taka, on doit pouvoir mieux faire, mais je dois m'y remettre, et me connaissant, ca peut prendre du temps, maintenant qu'il n'y a plus d'urgences et que le télescope donne des images à peu près propres. Il faudrait surtout que je refasse le système de 3 pattes dans de l'alu un peu plus épais, celui ci étant limite au niveau flexion (ca doit expliquer le fait que je ne suis pas tombé pile poil sur le bon centrage lorsque j'ai collé le secondaire). Mais bon, je vais poursuivre dans cette voie. J'ai depuis regardé la lune, et ca m'a fait quand même bien plaisir d'avoir arrangé un peu cette optique. Je vais tenter de faire quelque chose de plus chiffré au niveau de l'amplitude de rotation, peut être en faisant des images à la webcam et en les mesurant.

Je regrette un peu de ne pas avoir fait plus d'images décrivant la manipe au fur et à mesure, ca aurait aidé à réaliser cette page, mais j'espère que tout est compréhensible.

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