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Qu'est ce que la collimation ?

La collimation d’un télescope à réflexion correspond au réglage de l’inclinaison du miroir secondaire pour l’aligner correctement avec le miroir primaire. Le schéma montre la position des deux miroirs et des trois vis de collimation dans un télescope Schmidt-Cassegrain (SCT).

position miroirs SCT

 

Importance de la collimation en imagerie planétaire avec un SCT.

La collimation d’un SCT fait une énorme différence dans la qualité des images planétaires. C’est la différence entre la médiocrité et l’obtention de bons résultats. Dans la comparaison ci-dessous, j’aurais été très fier de l’image de gauche au début de ma carrière en imagerie, mais atteindre la qualité de celle de droite m'a permis de sentir que je progressais. Le processus de collimation que j'ai effectué ci-dessous sur un SCT de 8" a pris 20 minutes, mais regardez la différence entre ces 2 images de Jupiter !

Jupiter_avant_apres

Dois-je collimater mon SCT ?

J'ai lu de nombreux articles en ligne de personnes affirmant que leur SCT avait une collimation stable ou qu'ils ne devaient le faire que tous les quelques mois. C'est peut-être vrai, mais j'ai eu deux SCT et mon imagerie planétaire avec les deux a bénéficié d'une collimation fréquente et améliorée à mesure que mes compétences augmentaient. Les meilleurs astrophotographes collimatent à chaque session et parfois pendant les pauses des séances d’imagerie. La collimation peut se dégrader à cause de l’utilisation du focuser, du mouvement du télescope, ou même un changement de température. L’astronome Thierry Legault a écrit: "Son importance est comparable à celle de l'accordage d'un instrument de musique : les images délivrées par un télescope déréglé peuvent être aussi lamentables que le son fourni par un piano désaccordé". Je pense qu'il est préférable de supposer que vous devrez le faire et développer vos compétences en conséquence. Cet article est destiné à vous aider à acquérir ces compétences.

Collimation "approximative"

Si votre télescope n'a pas été collimaté depuis des années, ou si les étoiles ressemblent à des comètes lorsque vous essayez de vous focaliser dessus, il vous est conseillé de réaliser une collimation "approximative" de jour avec un dispositif similaire à celui ci-dessous:

2019 01 27 19h25 57            2019 01 27 19h26 42

 

Il s’agit d’un trépied avec une grande feuille de carton blanc apposée, avec un trou d’environ 5 mm de diamètre en son centre. Ajustez le SCT sur son support pour qu’il repose horizontalement et placez le support à environ 3-4 m de la lame de Schmidt avec le trou aligné sur l’axe central du télescope. Regardez à travers le trou les anneaux de réflexion dans le télescope. Faites les ajustements sur les vis de collimation pour que les anneaux de réflexion soient aussi concentriques que possible. L'image de gauche ci-dessus montre les anneaux pas tout à fait concentriques mais qui s'en approchent.

(Voir aussi http://www.robincasady.com/Astro/myimages/collim.html)

 

Collimation fine d'un SCT - aperçu de quelques méthodes
Méthode avec oculaire:
La collimation d'un SCT se fait souvent en regardant une étoile défocalisée à travers un oculaire et en ajustant les vis de réglage du miroir secondaire afin d'obtenir des anneaux de diffraction de plus en plus concentriques, en améliorant la mise au point de manière itérative et en effectuant des réglages de plus en plus fins jusqu'à l'obtention d'une étoile parfaitement concentrique avec tache d'Airy. Cela fonctionne parfaitement, mais il peut être difficile d’aller et venir de l’oculaire à la lame de Schmidt pour ajuster les vis. Il est préférable de faire appel à un acolyte pour vous aider.

Utilisation d'un masque de Duncan:Masque Duncan
Cette méthode, qui utilise un masque avec trois fentes découpées placé sur la lame de Schmidt en face des vis, est détaillée à divers endroits du web. Je ne l'ai pas essayé, mais le consensus en ligne semble dire que c'est au mieux une méthode permettant d'obtenir une collimation approximative.

Utilisation d'une étoile artificielle:
Cette méthode serait probablement utile pour au moins avoir une approximation. Je ne suis pas sûr lampe collimque cela permette une très bonne collimation. Elle implique l'utilisation d'une étoile artificielle (par exemple une petite boule de Noël argentée placée à une distance de 50 à 100 m) qui puisse refléter le soleil. Je ne l'ai pas encore essayé.
Il existe aussi des lampes à Led générant des étoiles artificielles de différentes tailles.

Méthode avec caméra:
Si on considère que de toute façon vous allez faires des images, vous pouvez donc également vérifier la collimation avec le train d’imagerie en place. Les avantages de cette méthode sont :

a. que vous pouvez aligner votre télescope sur une étoile proche de votre planète cible, en évitant les mouvements importants après la collimation qui pourraient à nouveau désaligner les miroirs.
b. vous pouvez vous placer près de la lame de Schmidt avec un retour vidéo de la caméra en direct sur l'ordinateur à proximité, de sorte que vous verrez instantanément l'effet de vos réglages sur les vis.
c. vous pouvez ajuster la luminosité de l'image pour obtenir le bon contraste permettant de juger de la concentricité des anneaux.

C'est la méthode que je vais décrire ici. Ces notes sont inspirées des « Liens utiles » à la fin du document, principalement la méthode de Thierry Legault concernant la collimation en trois étapes. Par contre, à ma connaissance, il n’existe pas de lien qui décrit cette méthode en utilisant une caméra et des images réelles.

Préparation
Remplacement des vis de collimation d'origine:
Si effectuer des petits ajustements répétés des vis, dans le noir et dans le froid avec un tournevis cruciforme ou une clé Allen au-dessus de la lame de Schmidt de votre télescope ne vous fait pas peur, ignorez cette section. Si, comme moi, cette idée ne vous rassure pas, commandez les vis moletée appropriées chez Bob’s Knobs et remplacez-les une par une, comme indiqué dans les instructions détaillées du fabricant. J'ai lu des articles sur internet de personnes qui disaient que les vis ne permettaient pas d'effectuer des tours assez fins (1/32ème environ) à l'approche d'une collimation parfaite. Je n'ai jamais eu de problème avec ça! Si c'était un problème, je suppose que vous pourriez façonner des têtes de diamètre plus large que celles fournies avec les vis moletées.

Bobs Knobs

Configuration pour une collimation fine en début d'une session d'imagerie planétaire:

1. Refroidissez votre télescope à l'extérieur quelques heures avant la session, s'il n'est pas déjà à l'extérieur en poste fixe. C'est important! De nombreux problèmes de "seeing" résultent des courants d'air internes aux télescopes insuffisamment refroidis. Ils rendront la collimation difficile, car l'image de l'étoile va vaciller.
2. Faites une liste d’étoiles nommées en utilisant un logiciel de planétarium - idéalement pas d’étoiles doubles (bien que pour une collimation moins parfaite, ce n’est probablement pas critique) - qui se trouvent dans la même région du ciel que votre planète cible, ce qui peut être un facteur déterminant pour collimation. La plupart des montures ont besoin de ces noms!
3. Préparez le train d'imagerie (Caméra, Barlow, ADC en mode neutre, etc.) que vous utiliserez pour cette session, insérez-les dans le télescope et connectez-le à l'ordinateur portable.
4. Allumez le logiciel de capture vidéo (j’utilise Firecapture) et réglez-le de façon à ce que le capteur maximum (pas une plus petite région d’intérêt – ROI) soit entièrement visible sur l’écran.

CONSEIL: si vous utilisez FireCapture, configurez un profil («Collimation») avec un ensemble de paramètres par défaut, adapté aux étoiles brillantes (exposition, gain, durée d'exposition, ROI) pour le processus de collimation, afin de pouvoir revenir rapidement à ces paramètres la prochaine fois que vous collimaterez – ce qui ne saurait tarder, n’est-ce pas ?

5. Placez votre ordinateur portable de manière à pouvoir voir l’écran et atteindre les vis de collimation en même temps.
6. Alignez votre monture normalement et vérifiez que le chercheur est bien aligné sur votre train d'imagerie. En d'autres termes, une étoile centrée sur le chercheur est visible au centre de l'écran de capture vidéo.
7. Dirigez-vous vers votre étoile brillante choisie, idéalement au-dessus de 30 ° d’altitude, et centrez-la bien au centre de l’écran.

Vous êtes maintenant prêt à commencer la collimation.

Collimation en trois étapes
Etape 1:
Après avoir centré une belle étoile brillante, défocalisez-la jusqu'à ce que l’étoile apparaisse comme un disque de lumière avec un trou près du centre, semblable à un donut - ce trou étant l’ombre du miroir secondaire. Ajustez les paramètres de gain et d'exposition dans le logiciel de capture pour obtenir une image bien contrastée, mais pas surexposée.
Ensuite, vous devez simplifier les choses en orientant le train d'imagerie. Vous devez déterminer laquelle de vos trois vis de collimation sera la vis placée à 12 heures pour cette session de collimation. Peu importe celle que vous choisissez, mais, une fois choisi, vous devez vous rappeler de laquelle il s'agit, car elle se comportera différemment des deux autres vis. Ce que je fais, c'est choisir la vis la plus haute pour mon repère de vis à 12 heures et de fixer un morceau de ruban facilement amovible (par exemple du ruban de masquage) entre la vis et le support de la lame de Schmidt:

Positions vis collim

Ceci crée, bien sûr, une ombre sur l'image de l'étoile. Faites pivoter la caméra jusqu'à ce que l'ombre pointe à 12 heures sur l'écran. Maintenant, vous avez le train d'imagerie aligné avec les vis de collimation. Cela rend le réglage beaucoup plus simple!
L’étoile défocalisée en forme de donut ressemble alors à ceci:

FireCapt1

Nous pouvons maintenant commencer la première étape de collimation. Examinez le motif de l'ombre. Si votre télescope est régulièrement vérifié pour la collimation, il peut ne rien avoir de visiblement mauvais avec l’ombre à ce stade. Si, toutefois, l'ombre est décalée par rapport au centre du donut, vous pouvez utiliser les trois vis pour la recentrer. Travaillez avec précaution et laissez l’image se stabiliser après chaque réglage.

Seuls de petits ajustements (un quart de tour maximum) devraient être nécessaires. Les trois vis de collimation exercent une contre-pression sur une plaque en acier de sorte que le desserrage de l'une peut exiger du serrage des autres pour que le miroir reste ferme. Vous voulez des mouvements minutieux, pas approximatifs! De même, une vis peut être tellement serrée qu'aucun serrage des vis opposées ne peut produire de mouvement, alors soyez prêt à desserrer la vis serrée. Le schéma ci-dessous montre, sous une forme exagérée, le décalage de l'ombre secondaire et la réponse corrective requise à l'aide des vis pour déplacer l'ombre au centre.

correction collim

Dans la capture d'écran précédente, l'ombre est légèrement décalée vers le haut et légèrement vers la droite. Il a donc fallu resserrer légèrement la vis à 12h et desserrer légèrement la vis de droite pour obtenir l'ombre centrée.

Notez que la vis de 12h se comporte de manière inverse aux vis de droite et de gauche: vous serrez la vis de 12h pour repousser l’ombre et vous la desserrez pour la tirer vers elle. Pour les vis droites et gauches, nous desserrons pour éloigner l’ombre, et nous resserrerons pour tirer l’ombre vers elles.

Maintenant recentrez l'étoile dans le champ de vision et, si nécessaire, ajustez le chercheur pour vous assurer que l'étoile est également centrée à cet endroit.

Nous passons maintenant à la deuxième étape de la collimation.

Etape 2:
Focalisez l'étoile légèrement plus près de la mise au point, mais conservez un léger donut défocalisé. L'image deviendra plus lumineuse - ajustez le gain et l'exposition afin que l'image ne soit pas trop éblouissante et que vous puissiez toujours voir les anneaux. Ça devrait ressembler à quelque chose comme ça:

FireCapt2

Maintenant, ajustez les vis pour centrer l'ombre à nouveau. Vous aurez maintenant de beaucoup plus petits tours - 1/8ème maximum environ. Si nécessaire, utilisez un champ de vision plus petit et zoomez pour que vous puissiez déceler toute asymétrie. Tournez le focuser d’un côté et de l’autre du point focal pour mettre en évidence toute asymétrie. Lorsque vous pensez vous avez compris la situation, revenez en défocalisant légèrement pour ajuster les vis. Dans l’image ci-dessus, l’ombre est un peu trop basse et à droite; j’ai donc libéré la vis à 12h et serré légèrement la vis gauche pour centrer l’ombre.

Notez que j'ai laissé la bande à 12h en place pour faciliter l'explication. En pratique, je l’aurais enlevé à la première étape, une fois que j’avais aligné la caméra à 12 heures.

Recentrez l'étoile dans le champ de vision et, si nécessaire, ajustez le chercheur pour vous assurer que l'étoile est également centrée à cet endroit.

Etape 3:
Maintenant nous sommes prêts à obtenir la collimation parfaite, ou presque ! À ce stade, nous devrons peut-être faire des compromis. Pour cette dernière étape, nous utiliserons l’étoile au foyer, avec la tache d'Airy. Si le "seeing" n’est pas parfait, il ne sera peut-être pas possible d’obtenir une vision stable, mais en prenant des précautions à ce stade, même si la collimation n’est pas parfaite, nous améliorerons encore la qualité de notre image, certainement mieux que les nombreuses personnes qui stoppent leur collimation au niveau de l'étape 1.

Centrez l'étoile avec soin. Encore une fois, ajustez les paramètres de la caméra pour mieux distinguer l’étoile et la tache Airy. Utilisez un ROI (Region Of Interest) et zoomez. Ca devrait ressembler à ceci:

FireCapt3

Note: Par expérience, les taches d'Airy ne ressemblent pas vraiment aux représentations faites dans les livres: En pratique, l'étoile focalisée ressemble souvent à celle de la capture d'écran ci-dessus. Si vous capturez une vidéo comme celle-ci et que vous l'affinez, vous devriez voir quelque chose comme ceci:
Airy1 Airy2

 

Le motif en trèfle (contrairement au beau motif en anneau, comme dans les représentations) est le résultat que j'obtiens habituellement et, dans les SCT, c'est un indicateur des courants d’air internes d'un télescope incliné vers le haut. Si j'obtiens une jolie tache d'Airy «Point et Cercle», j'ouvrirai une bouteille de champagne! Notez aussi que l’étoile choisie ici est une étoile double (toutes les étoiles brillantes à proximité de ma planète cible - Vénus - le matin où j’ai fait ces prises étaient doubles, dommage!), et il y a un léger indice de cela dans la tache centrale. De plus, au moment où j'ai pris cette image le "seeing" n'était pas parfait.

Ce qu'il faut retenir de tout cela c'est que vous pouvez vous rendre fou en essayant d’obtenir des images d'étoiles qui ressemblent à celles des manuels de collimation, qui ont souvent été générées par ordinateur plutôt que d’être de vraies images ou des captures d’écran en direct. La vraie vie peut être très différente des livres!

C’est là que vous devez prendre le temps et regarder l’image. En regardant n’importe quel décalage dans le motif de l’étoile, ajustez les vis très finement (1/16ème de tour au maximum, mais plus près de 1/32ème) pour recentrer l’étoile dans la tache d'Airy. À mon avis, l’étoile dans l’image ci-dessus était décalée en haut à gauche. J’ai légèrement serré la vis à 12h et celle de droite.

CONSEIL: si le "seeing" n’est pas parfait, essayez d’utiliser un filtre rouge ou IR sur la caméra pour limiter, au moins partiellement, les effets de la turbulence.

Maintenant vous devriez être proche de la perfection avec votre collimation. Les meilleurs astrophotographes prendraient maintenant une courte vidéo de l’étoile de collimation et, à cette étape, l’affineraient au télescope pour le contrôle final de la tache d'Airy.

Quelques derniers points

• Beaucoup de personnes collimatent juste en une étape, collimatant sur un donut assez gros – ceci ne révélera pas les problèmes qui deviendront visibles aux étapes 2 et 3, et rester à l'étape 1 ne vous permettra que d'avoir des images planétaires médiocres.
• La collimation peut paraître difficile au début, mais ça devient plus facile avec la pratique.
• Si vous collimatez régulièrement et gardez votre télescope dans un observatoire, vous pouvez probablement sauter l’étape 1 et aller directement à l’étape 2 ou 3.
• Ne laissez pas les vis de collimation trop lâches ou trop serrées. Vous devez avoir une idée de ce qui est correct.
• Les ajustements de vis nécessaires deviennent plus petits à l'approche de la collimation finale.
• Si vous ne parvenez pas à maîtriser la collimation, essayez de choisir un réfracteur ou un télescope Maksutov-Cassegrain, qui tiennent la collimation beaucoup mieux que les SCTs.
• Vous devrez peut-être procéder à une re-collimation pendant une session si vous avez fait pivoter le télescope pour suivre une autre planète.

Liens utiles

Les articles suivants m'ont beaucoup aidé. Bien qu'ils pourraient tous être plus utiles. Voici pourquoi j'ai écrit ce guide:

• Certains s'arrêtent à l'étape 1, vous laissant avec un télescope collimaté grossièrement - mieux que rien, mais pas assez pour l'imagerie planétaire.
• Ils n'expliquent pas comment collimater à l'aide d'une caméra.
• Certains montrent des images générées par ordinateur qui créent une impression artificielle de ce à quoi les choses ressembleront.

Envoyez vos commentaires à mark.lonsdale57(at)gmail.com

• Le guide pratique qui m'a permis de démarrer avec la collimation; basé sur l'utilisation d'un oculaire dans la diagonale d'une étoile: https://astromart.com/reviews-and-articles/reviews/beginners/show/eds-guide-to-sct-collimation
• Collimation en trois étapes (une source majeure pour moi!): http://www.astrophoto.fr/collim_fr.html
• Collimation à la lumière du jour (pour une approximation!): http://www.robincasady.com/Astro/myimages/collim.html
• Conseils utiles: https://www.planetary-astronomy-and-imaging.com/5-trucs-collimation
• La splendide diversité des taches d'Airy vus dans la réalité: https://www.telescope-optics.net/diffraction_pattern_and_aberrations.htm
• Bob’s Knobs : http://www.bobsknobs.com/index.html

 

Images issues d'un télescope bien collimaté!
Mars Jupiter  Saturne
Mars dans la tempête de poussière de 2018 Jupiter et Io Saturne avec une tempête polaire