Après l'obstruction, une question sur le contraste (théorie)

[Gontran]

Bonjour,

 

Après mes questions sur les valeurs d'obstructions de divers instruments, en voici une nouvelle.

 

Selon les tests de Thierry Legault ( http://www.astrophoto.fr/obstruction_fr.html ), le contraste global d'un instrument de diamètre D obstrué par un secondaire de diamètre d peut être assimilé au contraste d'un instrument parfait non obstrué de diamètre équivalent D-d. C'est une formule empirique et qui concerne essentiellement les contrastes faibles.

 

Mais un truc me manque... Supposons que l'aluminure des miroirs ait un coefficient de réflexion R (R <1), doit on en fait considérer:

1. que le diamètre équivalent en contraste reste D-d (le calcul tient déjà en considération l'aluminure)

2. que le diamètre équivalent en contraste est R x (D-d) (à cause du primaire)

3. que le diamètre équivalent en contraste est R² x (D-d) (à cause du primaire et du secondaire)

 

Pour une bonne aluminure à 97%, la différence n'est pas très grande (R²=94%). Mais sur des aluminures moins bonnes ou même "usées", on peut facilement atteindre R²= 75% si on doit considérer les 2 miroirs dans le calcul.

 

Si quelqu'un pouvait m'aider ?...

Modifié 29 janvier 2015 par Gontran

[PierreDesvaux]

Il faut peut-être également envisager (on n'est jamais trop prudent avec ces choses la...) le fait que les coefficients de réflexion du primaire et du secondaire ne sont pas toujours les mêmes... et inversement...

Modifié 29 janvier 2015 par PierreDesvaux

[Frederic Jabet]

La reflectivité n'a pas d'influence sur le contraste mais sur le flux. On ne peut donc pas mélanger les deux.

[Thierry Legault]

La reflectivité n'a pas d'influence sur le contraste mais sur le flux. On ne peut donc pas mélanger les deux.

 

J'allais le dire Heureusement que le contraste ne chute pas avec le flux, sinon on serait mal en observation solaire.

[Gontran]

Ok, c'est clair Donc, c'est la valeur D-d.

 

sinon on serait mal en observation solaire.

Effectivement, j'aurais du penser à ce genre d'exemple !

 

Concernant cette valeur D-d, est ce qu'il y a un fond de théorie dispo quelque part ?

Modifié 29 janvier 2015 par Gontran

[popov]

Hello !

La reflectivité n'a pas d'influence sur le contraste mais sur le flux. On ne peut donc pas mélanger les deux.

Simple question pour essayer de comprendre :

Où part la lumière perdue par une réflectivité <100% ? Si elle n'est pas absorbée mais en partie réfléchie "n'importe où" (d'autant plus par un mauvais miroir), cela entrainera de la diffusion et une perte de contraste, non ?

[Frederic Jabet]

Si l'aluminure n'a pas une bonne réflectivité, la lumière passe dans le miroir tout simplement et elle ne perturbe pas l'image. En revanche un défaut de surface déséquilibre la tâche de diffraction et fait perdre de la résolution. Enfin un défaut d'état de surface a haute fréquence (rugosité) réduit le rapport S/B en remontant le fond de ciel.

[popov]

Merci pour la précision

J'avais toujours cru que la lumière perdue au niveau des miroirs était en partie absorbée mais aussi en partie réfléchie n'importe où à cause de l'aluminure et même si l'état de surface devait être parfait. Je me coucherai moins bête pour une fois

[fred-burgeot]

La reflectivité n'a pas d'influence sur le contraste mais sur le flux. On ne peut donc pas mélanger les deux.

 

OK Fred, mais s'il y a moins de flux, la capacité de l’œil humain à discerner les faibles contrastes baisse. Notre rétine, il lui faut du jus

Du coup, faire entrer "R" en ligne de compte pour la vision humaine, ça me parait être une bonne idée. Maintenant, le contraste ressenti n'est pas forcément proportionnel à R ou R².

 

C'est pénible, un œil...

 

Fred.

[Frederic Jabet]

Un contraste, c'est un rapport entre un maximum et un minimum. Donc stricto sensu ce n'est pas pareil

Après l'oeil a une réponse physiologique qui n'est pas linéaire, et pas de réglage de temps d'exposition c'est sûr.

[starac]

Bonsoir,

J'avais lu que le contraste était bel et bien un rapport, mais un rapport entre -1- la différence entre un maximum et un minimum et -2- le minimum maximum.

(Erik Wischnewski, Astronomie in Theorie und Praxis, 6e édition).

Modifié 30 janvier 2015 par starac

[Fred_76]

Tout est dit ici :

 

http://www.telescope-optics.net/obstruction.htm

 

Mais il faut prendre le temps de le lire !!!

[olivdeso]

En revanche un défaut de surface déséquilibre la tâche de diffraction et fait perdre de la résolution. Enfin un défaut d'état de surface a haute fréquence (rugosité) réduit le rapport S/B en remontant le fond de ciel.

 

Oui en pratique on le voit bien en mettant un C8 et un Mak Russe STF 8" F10 à coté. Ils ont la même obstruction et même diamètre, mais le mak est sensiblement plus contrasté. Il y a plusieurs raisons à ça:

- l'état de surface, excellent dans le Mak, et pourtant pas si mauvais dans le C8

- correction sur tout le champ du Mak, alors que le C8 souffre de la coma hors axe

- sphérochromatisme plus important dans le C8 : le bleu est plus mou que dans le mak

- critères de qualité en production plus serrés pour le Mak Russe : L/7 dans le rouge (L/6 dans le vert en gros) contre L/4 dans le vert pour le C8, ça fait une petite différence.

 

Bref l'un dans l'autre le Mak est sensiblement plus contrasté et supporte des grossissement plus important du coup.

 

Sur les Mak cassegrain, on a un gain de contraste non seulement par la réduction de l’obstruction sur les long F/D, mais aussi (et surtout) par la meilleure qualité de l'optique. Perso j'ai été bluffé par le STF mirage 200 F10, en visuel planétaire ça marche vraiment bien. Après il y a des contraintes : mise en température, (faut ventiler) buée.

 

Mais si tu recherche l'obstruction la plus faible, il vaut mieux se tourner vers les mak newton. Ils ont des obstructions encore plus faibles pour des F/D pas trop long autour de 5 ou 6. C'est plus polyvalent. Mais un MN 200 F6 est lourd et encombrant, autant qu'un newton 250 acier, voir pire. (pas loin de 20Kg)

Modifié 29 janvier 2015 par olivdeso

[Gontran]

Tout est dit ici :

 

http://www.telescope-optics.net/obstruction.htm

 

Mais il faut prendre le temps de le lire !!!

 

Ah oui, je vais lire ça

PS: et en plus, il y a plein d'autres explications sur ce site !!!

[fred-burgeot]

Un contraste, c'est un rapport entre un maximum et un minimum. Donc stricto sensu ce n'est pas pareil

Après l'oeil a une réponse physiologique qui n'est pas linéaire, et pas de réglage de temps d'exposition c'est sûr.

 

On est bien d'accord

 

Bonsoir,

J'avais lu que le contraste était bel et bien un rapport, mais un rapport entre -1- la différence entre un maximum et un minimum et -2- le minimum.

(Erik Wischnewski, Astronomie in Theorie und Praxis, 6e édition).

 

Une autre définition du contraste, celle de Michelson utilisée en physiologie : (L1-L2)/(L1+L2)

On trouve parfois aussi : (L1-L2)/moyenne de L1 et L2.

Y'a juste un coef 2 entre ces deux définitions !

 

L1 étant la luminance la plus forte et L2 la plus faible.

 

Dans la définition que tu as trouvée, le contraste varie entre 0 et l'infini, alors qu'avec Michelson il est entre 0 et 1

 

Fred.

Modifié 30 janvier 2015 par fred-burgeot

[Frederic Jabet]

Je rappelle au cas où que la mesure du contraste est une métrique qui est largement utilisée en optique sous la forme de la MTF (FTM en Français).

C'est une information riche qui donne le comportement du contraste en fonction des fréquences spatiales. Et qui montre par exemple que l'obstruction n'a pas que des effets négatifs

 

Plus d'explications ici : http://airylab.com/index.php?option=com_content&view=article&id=34&Itemid=51

[Gontran]

Merci pour ces renseignements supplémentaires. J'avais vu sur les courbes de Thierry que le contraste augmentait légèrement dans les hautes fréquences spatiales.

[Gontran]

Sur les lunettes achro, le chromatisme déterriore l'image. Quelques observations perso en ciel profond me disent que mon apo de 80 mm me montre autant qu'une achro courte de 100 mm (c'était une 100/600). Syncopatte a fait un test et il comparait la 80 apo à une 120/600.

 

Il semble donc que le chromatisme joue sur la magnitude limite. Mais est ce qu'il joue aussi sur le contraste ?

Ou alors, la magnitude limite ne change pas mais, comme le contraste diminue, notamment dans les faibles lumières, ce qui réduit la détection ?

Modifié 30 janvier 2015 par Gontran

[zorgdotnl]

Je serais moins tranché concernant l'état de l'aluminure, la réalité est plus complexe:

- les zones oxydées vont diffuser (un essai avec un laser suffit pour l'illustrer),

- les zones sans aluminure vont certe réfléchir une ptite partie d'énergie mais avec une différence de phase par rapport à la surface alluminée (liée à l'épaisseur de l'aluminure et pas négligeable par rapport à la longueur d'onde). Même en supposant qu'il n'y aie pas cette réflection, simplement par diffraction, la taille moyenne de trous aura une incidence sur les fréquences spatiales correspondantes.

Après, tout est dans la quantité, quelques spots auront peu d'incidence, mais pour un miroir tout gris, ou un miroir avec beaucoup de trous dans l'aluminure, faudrait prendre ces effets en compte pour prévoir un contraste réaliste.

[Gontran]

J'ai trouvé une discussion intéressante sur le contraste et le chromatisme...

http://www.astrosurf.com/ubb/Forum2/HTML/006281.html

[starac]

Bonjour,

 

...

Une autre définition du contraste, celle de Michelson utilisée en physiologie : (L1-L2)/(L1+L2)

On trouve parfois aussi : (L1-L2)/moyenne de L1 et L2.

Y'a juste un coef 2 entre ces deux définitions !

 

L1 étant la luminance la plus forte et L2 la plus faible.

 

Dans la définition que tu as trouvée, le contraste varie entre 0 et l'infini, alors qu'avec Michelson il est entre 0 et 1

...

 

oups, je crois que j'ai fait une grosse boulette ... pas le bouquin sous les yeux mais je crois que c'est:

- le rapport entre -1- la différence entre un maximum et un minimum et -2- le MAXIMUM

 

(et non pas le rapport rapport entre -1- la différence entre un maximum et un minimum et -2- le minimum).

 

Car le contraste devrait être égal à 1 dans des conditions optimales ...

 

Je vérifie et reviens plus tard - pas le bouquin sous la main là ...

 

Merci pour la formule, cela complète pour moi utilement ce dont on avait discuté il y a quelque temps .

Modifié 30 janvier 2015 par starac

[Qorche]

Sur les lunettes achro, le chromatisme déterriore l'image. Quelques observations perso en ciel profond me disent que mon apo de 80 mm me montre autant qu'une achro courte de 100 mm (c'était une 100/600). Syncopatte a fait un test et il comparait la 80 apo à une 120/600.

?

Quel type de ciel profond ? Uniquement le piqué stellaire (amas d'étoiles) ou aussi la détection/visualisation d'objets diffus (ex. galaxies) ?

 

Il semble donc que le chromatisme joue sur la magnitude limite. Mais est ce qu'il joue aussi sur le contraste ?

Ou alors, la magnitude limite ne change pas mais, comme le contraste diminue, notamment dans les faibles lumières, ce qui réduit la détection

Bien sûr qu'il joue sur le contraste. Dans mon achro courte de 80, j'étais incapable de voir la grande tache rouge de Jupiter et la calotte boréale de Mars, alors que dans mon apo de 80 les deux sont faciles à visualiser. Cependant, le chromatisme ne se limite pas qu'à un simple décalage des foyers, mais aussi à une aberration de sphéricité fonction de la couleur. Et cette aberration fait très mal au contraste sur des achros courtes.

 

De plus, les doublets achromatiques sont optimisés pour la vision photopique, la seule qui permette de percevoir l'aberration chromatique. La vision scotopique, utilisée pour percevoir des objets faibles, a une sensibilité décalée vers le bleu, où les achromats sont bien moins optimisés. Un doublet achromatique optimisé pour la vision scotopique serait bien plus efficace pour du CP.

[Qorche]

Ok, c'est clair Donc, c'est la valeur D-d.

 

 

Effectivement, j'aurais du penser à ce genre d'exemple !

 

Concernant cette valeur D-d, est ce qu'il y a un fond de théorie dispo quelque part ?

 

J'aime bien l'analyse disponible sur Laurent's Scopepage, section performances. Très abordable.

 

Plutôt que la MTF, Laurent privilégie l'utilisation de la SCF pour comparer les performances des instruments en contraste. En gros, ça consiste à multiplier les MTF par le carré du diamètre, pour tenir compte de la quantité de lumière.

 

Ce qui est très intéressant, c'est la formule qu'il en déduit sur l'effet de l'obstruction : plutôt D - 2/3 d pour reprendre les notations des autres posts. Il montre aussi pourquoi les lunettes apos non obstruées dotées d'optiques de qualité résistent mieux à la turbulence que des instruments plus gros.

[fred-burgeot]

Ok, c'est clair Donc, c'est la valeur D-d.

 

 

Effectivement, j'aurais du penser à ce genre d'exemple !

 

Concernant cette valeur D-d, est ce qu'il y a un fond de théorie dispo quelque part ?

 

Je crois que ce D-d est purement empirique, obtenu à partir de FTM avec Aberrator.

 

 

Plutôt que la MTF, Laurent privilégie l'utilisation de la SCF pour comparer les performances des instruments en contraste. En gros, ça consiste à multiplier les MTF par le carré du diamètre, pour tenir compte de la quantité de lumière.

 

Ce qui est très intéressant, c'est la formule qu'il en déduit sur l'effet de l'obstruction : plutôt D - 2/3 d pour reprendre les notations des autres posts.

 

Perso, je ne suis pas convaincu par ces SCF. C'est intéressant pour le visuel (comme déjà dit, l’œil perçoit mieux le contraste quand la luminance de l'image augmente), mais supposer que le "contraste ressenti" par l’œil est proportionnel à la surface collectrice est une hypothèse qui mérite d'être testée. C'est une fonction croissante de la luminance, c'est sûr, mais d'après mes lectures sur la vision humaine, c'est plutôt logarithmique.

 

Dans ce cas, autant s'en tenir (comme le disait Frédéric Jabet) à du photométrique, surtout pour de l'imagerie.

 

 

Fred.

Modifié 30 janvier 2015 par fred-burgeot

[Gontran]

Merci à tous les intervenants pour ces précieuses informations

[starac]

Vérifié et confirmé,

 

je m'étais trompé dans mon message #11:

c'est bien le rapport entre -1- la différence entre un maximum et un minimum et -2- le MAXIMUM (au dénominateur)

 

...

oups, je crois que j'ai fait une grosse boulette ...

[etoilesdesecrins]

Salut,

 

j'allais donner la référence de Laurent's scope page mais Qorche vient de le faire

 

J'en profite pour demander ici vois retours d'expérience sur les effets de l'obstruction et le contraste d'un tube C6 par rapport à une lunette (achro, ED ou APO) de diamètre à peu près comparable (110 à 130 mm en gros, au delà c'est trop cher !) ?

Et notamment sur la qualité d'image, le piqué etc ...y a-til vraiment une grosse différence de piqué et de contraste entre une ED/APO et un Celestron C6 ?

Et le gain de mangitude limite / luminosité est-il si significatif que ça entre les 150 mm obstrués du C6 et les 110 à 130 mm d'une lunette ?

 

Merci !

[starac]

désolé, pas l'expérience ou le recul suffisant pour répondre: mon seul avis est qu'à diamètre égal, rien n'offre des vues plus belles qu'une apo bien faite ... après, les différences, s'il y en a et si elles sont vraiment substantielles, voire seulement visibles pour l'astram lambda comme moi, c'est une autre question.

Modifié 30 janvier 2015 par starac

[OrionRider]

Puisqu'on parle de contraste, d'obstruction, etc. je me permets une petite question:

 

Je viens d'acheter un 203/1000 asiatique (Orion). Après quelques mesures j'ai constaté ce qui suit:

 

• Le diamètre du tube diaphragme l'instrument. Au lieu de 241mm pour une ouverture sans obstruction le tube ne fait que 222mm.
  
• Les quatre fixations de l'araignée débordent dans l'ouverture sur +/- 1cm.
  
• Les trois clips de retenue du miroir débordent sur le miroir de +/- 18x6mm.
  
• Le tube du PO 2" déborde et fait lui aussi de l'ombre.
  

 

 

Tout ces 'obstacles', en plus de l'araignée et du secondaire, n'ont qu'un impact négligeable sur l'obstruction mais ils doivent causer de la diffraction et donc une diminution du contraste.

 

Est-il possible de quantifier cet effet par rapport à un instrument 'parfait', sans obstruction?

 

Dans l'Astro-Guide d'André Van der Elst il est question d'une diminution de plus de 40% du contraste pour un RC par rapport à une lunette APO. Est-ce que ça vous semble crédible?

Modifié 30 janvier 2015 par OrionRider

[Gontran]

Je viens de faire un calcul sur plusieurs instruments (je présenterai ça plus tard) et c'est assez incroyable les pertes qu'on peut avoir !

 

En considérant

- Un Mak 90/1250 skywatcher avec une obstruction de 32%

- Une aluminure sur le primaire et secondaire de réflexion 91%

- Un renvoi coudé "de base" à 91% de réflexion

- qu'il n'a pas de défauts et que la correction est parfaite

, on obtient 32.4% de pertes, ce qui le rend équivalent à un instrument parfait, sans pertes, de 61 mm de diamètre de 74 mm de diamètre!!! (pour ce qui concerne la magnitude limite, pas pour le pouvoir séparateur) Presque 2/3 des pertes sont dues à l'aluminure des miroirs et du RC.

 

Si tu prends

- une lunette apo 66/400 avec une perte de tranmission dans les lentilles de 2% au total (doublé)

- un bon renvoi coudé à 99%

- pas de défauts

, tu n'as que 3% de pertes, donnant un diamètre équivalent de 65 mm pour un instrument parfait.

 

En mettant une aluminure à 97% et un renvoi coudé à 99% sur le Mak, on tombe à 16,4% de pertes, soit 82 mm équivalent. Seulement 1/3 des pertes sont dues à l'aluminure, le reste est causée par l'obstruction.

 

Et du coup, je commence à piger l'intéret d'un Mak 180/2700... S'il avait une aluminure à 97% et un RC à 99, l'obstruction étant faible, on perdrait peu en luminosité (158 mm équivalent)

Modifié 30 janvier 2015 par Gontran