Question ‘théorique’ sur la collimation - sensibilité à l’erreur de centrage de la pastille du primaire

[Djibi]

Bonjour à tous,

Avec mon retour à l’astro, je sors d’une grande phase de recherche et de pratique sur la collimation (j’ai un dobsob xx12g)

je viens de m’acheter un kit de collimation Farpoint (excellent d’ailleurs) et devant démonter mon primaire car il était trop serré, j’en ai profité pour vérifier le centrage du cercle de centrage sur le primaire, pas le genre de vérification qu’on fait souvent. 

 

Le resultat pour moi était : un légèrement décalage. J’ai galèré pour essayer de poser une marque bien centré; si quelq’un a un truc pour ça ; je suis preneur d’ailleurs !

 

Ma question est la suivante, je devrai pouvoir y répondre tout seul, ce n’est que de la géométrie et de l’optique mais j’imagine que certain d’entre vous ont déjà réfléchi à ça 🙂 

Pour un newton de 300mm à f/d 5 , il faut une précision de la collimation de l’ordre du mm

- je considère que le secondaire est parfaitement positionné avec un porte oculaire et un lasers parfaitement collimaté , il ne reste plus que le tilt du secondaire puis le tilt du primaire 

- je considérer le cas classique de l’offset (je ne sais pas si ça joue)

- je considère que l’oeilleton collé sur le primaire est décalé du centre du miroir primaire (1 ou 2 mm par exemple), imaginons que les réglages initiaux sont parfaits

- mon laser va donc ne plus viser le centre, pour que le retour soit bon je vais donc incliner le primaire légèrement 

 

est ce que cela a un effet ou au contraire , c’est réglages vont donner une bonne collimation ?

dis autrement : Quel est la sensibilité de la collimation à la précision du positionnement du cercle de centrage collé sur le primaire ?

intuitivement, je me dis  que ce n’est pas trop grave mais je suis preneur d’un peu de théorie que je n’ai pas encore croisé dans mes lectures. 

 

Bon ciel a tous

Jean-Baptiste alias Djibi

Modifié 2 septembre 2019 par Djibi

[lyl]

Tilter le primaire par rapport à l'axe optique va provoquer un décalage dans la marche des rayons marginaux (ceux du bord du cône d'illumination) opposés.

Le spot circulaire va se transformer en ellipse.

Centrage et orthogonalité axiale : obligatoire pour réduire l'astigmatisme.

[Astro_007]

Il y a 11 heures, Djibi a dit :

Le resultat pour moi était : un légèrement décalage. J’ai galèré pour essayer de poser une marque bien centré; si quelq’un a un truc pour ça ; je suis preneur d’ailleurs !

 

Puisque tu démontes ton miroir primaire : tu prends une grande feuille de papier, tu poses ton miroir dessus, avec un crayon tu fais le tour complet de ton miroir.

Tu découpes le cercle que tu viens de faire sur ta feuille et tu plies ton cercle en 4, tu n'as plus qu'à couper la pointe à la taille de ton œillet, tu poses ta feuille dépliée (en douceur) sur ton miroir et tu as ton centre géométrique.

Modifié 3 septembre 2019 par Astro_007

[Djibi]

@Astro_007 bon sang, mais c’est bien sûr !!!

 

merci beaucoup, je me trouve bête de ne pas y avoir pensé tout seul 🙂

[Djibi]

Houps,

en cherchant mieux avec les bons mots clefs sur Google, j'ai trouvé des infos intéressantes:

https://www.cloudynights.com/topic/568565-centre-spotting-a-mirror-tolerances/

 

https://www.catseyecollimation.com/Newtonian Axial Tolerances.pdf

 

Selon Mr Vic Menard, on va dire que le monsieur a bien creusé le sujet , la tolérance dépend donc du  "primary mirror axial error" (PAE)

En l'occurence pour mon Dobson 300mm a F/D5, cela représente 0,625mm

C'est donc assez exigeant !

 

Je joins également un post décrivant une mesure de la précision du centrage via un appareil photo : https://www.cloudynights.com/topic/409130-a-photographic-method-of-locating-a-center-spot/

 

 

Je reste quand même surpris: cela veut dire qu'il est inutile de s'acheter des lasers ou des outils de collimation super haut de gamme si l'oeillet de centrage est décalé de 1mm du centre du miroir primaire...

 

merci à vous

 

[HP73]

Il y a 5 heures, Astro_007 a dit :

 

Tu découpes le cercle que tu viens de faire sur ta feuille et tu plies ton cercle en 4, tu n'as plus qu'à couper la pointe à la taille de ton œillet, tu poses ta feuille dépliée (en douceur) sur ton miroir et tu as ton centre géométrique.

 

Juste ne pas être étourdi et plier le miroir en 4 

[teddelyon]

il y a 16 minutes, Djibi a dit :

Houps,

en cherchant mieux avec les bons mots clefs sur Google, j'ai trouvé des infos intéressantes:

https://www.cloudynights.com/topic/568565-centre-spotting-a-mirror-tolerances/

 

https://www.catseyecollimation.com/Newtonian Axial Tolerances.pdf

 

Selon Mr Vic Menard, on va dire que le monsieur a bien creusé le sujet , la tolérance dépend donc du  "primary mirror axial error" (PAE)

En l'occurence pour mon Dobson 300mm a F/D5, cela représente 0,625mm

C'est donc assez exigeant !

 

Je joins également un post décrivant une mesure de la précision du centrage via un appareil photo : https://www.cloudynights.com/topic/409130-a-photographic-method-of-locating-a-center-spot/

 

 

Je reste quand même surpris: cela veut dire qu'il est inutile de s'acheter des lasers ou des outils de collimation super haut de gamme si l'oeillet de centrage est décalé de 1mm du centre du miroir primaire...

 

merci à vous

 

 

Rien d'étonnant, c'est souvent expliqué ici sur le forum, il s'agit de la première étape préalable à toute collimation à l'aide d'un laser. 

 

J'avais en tête l'ordre du mm mais 0.625 mm avec un laser pas cher, même bien collimaté (ça fait partie aussi des préambules ) une  telle précision est illusoire.

 

C'est pourquoi je préfère la technique du laser barloté, qui projette l'ombre du secondaire sur une cible, si j'ai bien tout saisi on profite aussi de l'augmentation de la focale induite par la barlow pour gagner en précision (du facteur d'amplification donc), de plus c'est beaucoup plis lisible qu'un point plus ou moins bien au centre d'un œillet et plus ou moins bien au centre d'une cible de laser se série... Par contre cela impose tout de même que l’œillet soit également bien centré et que la cible et son "trou" central soit elle aussi bien centrée sur le P.O   

 

Un porte-filtre détourné et vissé en sortie de barlow est une bonne solution pour se faire une telle cible  

 

 

[jvaillant]

Il y a 1 heure, Djibi a dit :

Je reste quand même surpris: cela veut dire qu'il est inutile de s'acheter des lasers ou des outils de collimation super haut de gamme si l'oeillet de centrage est décalé de 1mm du centre du miroir primaire...

Bonjour,

 

C'est pour cela que toute les techniques (laser, oeilleton, cheshire, etc) ne servent qu'à approcher la collimation. Il faut la finir avec un star test, c'est à mon avis le seul moyen d'aller chercher le bon réglage, puisqu'on regarde directement les défauts résiduels sur une étoile.

Quelques liens :

en français

http://pages.videotron.com/clauben/astro/francais/startest.html

en anglais

https://garyseronik.com/no-tools-telescope-collimation/

http://www.backyardastronomy.com/Backyard_Astronomy/Downloads_files/Appendix A-Testing.pdf 

 

Jérôme

[teddelyon]

Sauf que les conditions pour un star test correct cad figure d'airy visible et pas une bouillie infâme ça doit se compter sur les doigts d'une main par chez moi... Il me semble qu'un filtre (rouge ?) améliore un peu les choses...

 

Bon vous me direz dans ces conditions a quoi sert de collimater correctement son scope ? C'est pas faux puisque le grossissement max sera limité mais au moins on part sur quelque chose de correct.

[lyl]

Il y a 3 heures, Djibi a dit :

Selon Mr Vic Menard, on va dire que le monsieur a bien creusé le sujet , la tolérance dépend donc du  "primary mirror axial error" (PAE)

En l'occurence pour mon Dobson 300mm a F/D5, cela représente 0,625mm

C'est donc assez exigeant !

Oui pour la coma, mais on l'annule avec la collimation secondaire/primaire, l'astigmatisme est pernicieux si on décale les axes physique et l'axe optique.

L'araignée est censée être à peu près centrée et le PO dans l'axe.

Si tu changes la cible : le centre du primaire tu vas pouvoir corriger la coma mais l'astigmatisme sera persistant.

En star test tu auras un ovale pas toujours facile à détecter à l’œil.

 

Un autre exemple d'astigmatisme : le réglage en profondeur de l'araignée, le réglage de l'inclinaison du PO ...

 

Sur un réflecteur sorti d'usine, on est censé être aligné, l'erreur de collage de la pastille : tu en colles une autres.

Le coefficient de l'astigmatisme à pour bonheur d'être au carré de l'erreur au lieu du cube (pour la coma) mais attention quand même car c'est une perte de résolution dés lambda/20 en taux d'erreur.

[jgricourt]

Il y a plusieurs erreurs de centrage en jeu dans une collimation :

 

1. l'erreur de centrage de la pastille sur le primaire : Dp (mm)
2. l'erreur de centrage de la pastille vue dans le cheshire (ou le centrage du laser) : Dc (mm)

 

Ces erreurs occasionneront aussi une erreur dite PAE (mm) par rapport au centre optique sur le plan focal et comme ces erreurs grossissent 2x l'erreur au plan focal on peut écrire:

 

DPAE = (Dp + Dc) / 2 (mm).

 

Dans le même temps on démontre que pour rester dans les tolérances : 

 

DPAE < 0.005 x (f/D)^3 

 

Donc si l'on ne considère que l'erreur de centrage de la pastille ici on peut écrire :

 

Dp < 0.01 x (f/D)^3 

 

Par conséquent pour ce telescope en particulier la pastille devra être positionnée avec une erreur Dp < 1.25mm pour rester dans les tolérances.

 

Le star test oui mais si l'on a pas la possibilité de grossir à 800x chaque soir pour voir une étoile test parfaitement stable comme dans les livres je trouve que remettre sa confiance dans les outils de collimation (après quelques vérifications) c'est quand même pratique  

 

@Lyl pour l'astigmatisme je ne vois pas ce que celà vient faire ici ? Car il y a pleins de cas où la collimation est possible (décalage de l'araignée, offset ignoré, porte oculaire incliné) car il suffit pour celà de réduire les 2 erreurs FAE et PAE afin d'obtenir une collimation parfaite.

 

On en parle ici : http://www.vicmenard.com/telescopes/addendum-to-perspectives.html

 

Et puis si tu as des références sur ce que tu expliques je veux bien y jeter un oeil  

[lyl]

 

L'astig => l'ellipse.

Il n'y a pas que le grand champ qui compte (donc la coma)

Seul un angle de 45 ou 90 ne provoque pas de différence de marche entre les rayons marginaux.

 

Ceci dit sur un dobson obstrué avec un miroir de qualité moyenne ça ne va pas lui permettre de faire du x2 ou x2.6 comme avec mon MN68

[Astro_007]

Le 03/09/2019 à 16:48, jvaillant a dit :

C'est pour cela que toute les techniques (laser, oeilleton, cheshire, etc) ne servent qu'à approcher la collimation. Il faut la finir avec un star test

 

Absolument!!! 

 

Il y a 23 heures, teddelyon a dit :

Sauf que les conditions pour un star test correct cad figure d'airy visible et pas une bouillie infâme ça doit se compter sur les doigts d'une main par chez moi

 

C'est hélas vrai aussi.

 

Je collimate au Cheshire depuis 20 ans et quand c'est possible j'affine sur une étoile et il ne manque vraiment pas grand chose à chaque fois, jamais eu besoin d'autre chose pour avoir de belles images.

J'applique cette méthode : http://astrosurf.com/d_bergeron/astronomie/Bibliotheque/collimation/collimation.htm et celle là pour certains points mais moins souvent : http://www.astrosurf.com/cielextreme/page180F.html

Modifié 4 septembre 2019 par Astro_007

[jgricourt]

Il y a 8 heures, lyl a dit :

 

L'astig => l'ellipse.

Il n'y a pas que le grand champ qui compte (donc la coma)

Seul un angle de 45 ou 90 ne provoque pas de différence de marche entre les rayons marginaux.

 

Ceci dit sur un dobson obstrué avec un miroir de qualité moyenne ça ne va pas lui permettre de faire du x2 ou x2.6 comme avec mon MN68

 

Je ne comprends pas bien ce que viens faire une "différence de marche" ici car pour moi celà évoque un dispositif interférentiel ce qui n'est pas le cas ici .

 

L'astigmatisme est le résultat d'une déformation de la courbe idéale (défaut de symétrie par ex) du dioptre réfléchissant (ou traversé par) la lumère et ici point de déformation non plus.

 

L'article de Vic Menard n'en parle pas mais je veux bien te croire cependant as tu une référence (livre / artricle) expliquant celà ? 

[lyl]

Oui, tu peux chercher sur la conception des télescopes hors d'axe.

https://www.telescope-optics.net/tilted2.htm

F=f/D dans les formules

Faire du tilt à f/D court n'est pas conseillé.

-----------------------

Tu obtiens ainsi un plan focal à la sortie qui n'est par orthogonal à l'axe du PO.

[jgricourt]

il y a 27 minutes, lyl a dit :

Oui, tu peux chercher sur la conception des télescopes hors d'axe.

https://www.telescope-optics.net/tilted2.htm

F=f/D dans les formules

Faire du tilt à f/D court n'est pas conseillé.

 

Ok les rayons provenant du centre du champ frappent le primaire inclinés donc hors axe optique d'où l'aberration de coma (et non de l'astigmatisme) ce qui n'est évidement pas normal / optimal et avec la collimation le secondaire va alors replier le faisceau pour effectivement l'amener au centre du centre du champ visuel au niveau de l'oculaire c'est donc le cas des schémas C et G plus haut.

 

Maintenant dans les cas de F etr F' je ne vois pas comment une aberration autre que de la coma va se manifester si c'est bien le cas ?

[lyl]

Tu annules la coma il restera l'astigmatisme.

C'est quand même as compliqué de comprendre que si tu t'enlèves le degré de liberté sur le primaire il va rester quelque chose !

[jgricourt]

Il y a 12 heures, lyl a dit :

Tu annules la coma il restera l'astigmatisme.

 

OK je vais creuser tout ça à tête reposée et relire plus attentivement le texte de Vladimir Sacek  

 

Ca tombe bien il y avait un chapitre sur le sujet : https://www.telescope-optics.net/astigmatism1.htm

 

Je pense avoir pigé, du point de vue du front d'onde le rayon oblique "voit" le miroir comme non symétrique alors effectivement la coma va jouer comme tous rayons hors axe frappant une belle parabole mais la non symétrie de révolution va également avoir sont petit effet ! D'où l'astigmatisme ... ouf je pense que j'y suis là ?

 

J'ai mieux compris aussi en lisant la page 79 (et suivantes) du "Amateur Astronomer's Handbook" de J.B. Sidgwick tout y est  

 

https://archive.org/details/AmateurAstronomersHandbook/page/n41

 

Mais aussi le "Lunette et Telescopes" de Danjon et Couderc p 176 ou par ici : http://serge.bertorello.free.fr/optique/instrum/miroir.html.

 

On voit aussi sur un tableau du livre qu'à f/D court comme sur nos Newton c'est la coma qui est majoritairement prépondérante (rapport de 1 pour 18 à f/3) et puis l'écart s'atténue que très progresssivement en rallongeant le f/D (en rejoignant les lunettes à doublet) où l'astigmatisme reprend un peu le dessus et puis lorsqu'on s'écarte de l'axe de symétrie à f/D constant (on augmente l'inclinaison du primaire) la coma est aussi très rapidement décuplée par rapport à l'astigmatisme. 

 

Pour ce qui nous concerne il faudrait vraiment avoir des inclinaisons de malade en collimatant pour produire un astigmatisme non marginal et donc visuellement gênant mais heureusement on est jamais dans ces cas extrêmes d'ailleurs qui peut se vanter (et vérifier par la mesure et non au jugé) que son miroir primaire n'est pas un peu incliné une fois la collimation réalisée ?  C'est en tout cas ce que je retiens ici et qui est sont surement des évidences pour la plupart mais j'aime bien creuser et aller au font des choses avec références à l'appuie  

[Djibi]

@lyl et @jgricourt

Merci à pour ces échanges et les éléments théoriques qui vont avec. 

Je vais entrer un peu plus dans la lecture de ces liens 

 

merci à tous pour votre aide

[jgricourt]

@Djibi, V. Sacek a écrit beaucoup de chose sur son site mais c'est très fouilli et ses annotation ne sont pas toujours très pertinentes (parfois il y a de grosses erreurs) mais on finit par comprendre si l'on est déjà famillier avec certains principes de l'optique. Il y a en revanche de très bonnes lectures indétrônables sur le sujet dont le Sidgwick ou la Danjon et Couderc font parti.

 

PS: ce qu'il faut retenir (si on ne lit pas cette discussion technique) c'est qu'il existent beaucoup de cas de figures où la collimation est parfaite du point de vue géométrique même si on est pas à 45° exactement comme dans les livres, condition de toute façon impossible à tenir dans la réalité.

 

Ce qu'il faut éviter c'est :

 

1. un axe optique du primaire non parallèle à l'axe de visée de l'instrument  (cas A,C,G)

=> production de coma (et très marginalement d'astigmatisme) au centre du champ et positionnement du correcteur de coma non optimal

 

2. un axe optique de l'oculaire (et donc du porte oculaire) non parallèle à l'axe optique du primaire renvoyé par le secondaire (dans ce cas il n'y a plus vraiment de collimation)

=> production d'astigmatisme au centre du champ par l'oculaire et positionnement du correcteur de coma non optimal