Diametres et Focales

[ced06480]

Bonjour a tous,

 

Depuis que je me s uis tomber dans l'astro il y a une question que je me pose mais je n'ai jamais vraiment trouver de réponse... 

Lorsque l'on regarde les télescopes en général (Newton, SC, Dobson...) je remarque qu'il ne descende jamais en dessous de F/D4 (le mieux est un F/D 3.3). Comme on le sait le diamètre est synonyme de résolution mais si on augmente celui ci la focal suivra toujours. Ma question c'est pourquoi? Ne peut on pas faire un scope de F/D 1 comme par exemple 400/400, quel est la contrainte optique que nous oblige (a part le tarif bien sur) a rester sur un F/D 4? Pour ce qui est de la question "quel intérêt?" je me dit que avec ce je type de rapport le visuel serai génial non?? après je parle de rapport F/D1 mais du F/D 2 serait top aussi...

 

édit :  hormis le poid et la collimation plus difficile en plus

Modifié 19 avril 2021 par ced06480

[Fred_76]

Le prix !

 

Plus le télescope est ouvert, plus il est difficile de fabriquer lentilles ou miroirs, et surtout ceux ci seront plein d'aberrations qu'il faudra là aussi corriger avec des éléments optiques coûteux.

 

Enfin, côté pratique, te balader avec un télescope de 400 mm de focale (c'est pas énorme) mais un miroir ou lentille de 40 cm de diamètre, imagine la galère !

 

Regarde ce cailloux de 58 mm de focale, ouvert à f/0.95 et vendu 9000 € !

https://www.nikon.fr/fr_FR/product/nikkor-z-lenses/auto-focus-lenses/fx/single-focal-length/nikkor-z-58mm-f-0-95-s-noct

[ced06480]

donc en soit sa reste une contrainte économique. après pour le tarif et pour le poid je le savais mais c’était sur le point technique. donc en gros en sais faire mais trop chers et compliqué.

[Fred_76]

il y a 26 minutes, ced06480 a dit :

donc en soit sa reste une contrainte économique. après pour le tarif et pour le poid je le savais mais c’était sur le point technique. donc en gros en sais faire mais trop chers et compliqué.

 

Non, tu prends le problème à l'envers. C'est extrêmement compliqué à réaliser donc très cher, et en plus pas pratique du tout. Qui achèterait ça ? Et au final, est-ce que ça servirait à quoique ce soit que Ducros il se décarcasse (beaucoup) si personne n'en achetait ?

 

Ici un 50 mm f/0.7 de carl Zeiss, produit à seulement 10 exemplaires, 6 ayant été vendus à la NASA pour une de ses missions destinée à filmer la face cachée de la Lune, et 3 vendues à Stanley Kubrick. On peut voir des images filmées avec cet objectif dans le film Barry Lyndon de Stanley Kubrick. Le dernier a été conservé par Carl Zeiss. Son prix n'a jamais été communiqué, mais il était estimé à plus de 100 000 dollars des années 60, soit près de 1 million de $ d'aujourd'hui !!!

 

On peut maintenant en louer 2 :

 

https://petapixel.com/2013/08/05/zeiss-f0-7-you-can-now-rent-two-of-the-largest-aperture-lenses-ever-made/

 

Voici l'histoire de cet objectif :

 

https://celluloidpopculturejunkie.wordpress.com/tag/zeiss-50mm-f0-7-lens/

[ced06480]

j'avais compris ou tu voulais en venir, je me suis mal exprimé 😅

[oliver55]

Comme je l'explique toujours au public de mon club d'astronomie :

 

Cela revient à faire atterrir un petit avion de tourisme sur un aérodrome avec une piste en herbe (F/D 4 ou plus) et faire atterrir un avion de chasse ultra-moderne sur la piste courte d'un porte-avions (F/D inférieur à 3). 

 

Les deux avions se poseront mais pas avec la même difficulté! Et le budget de vol n'est pas le même!

[Foldedol]

il y a une heure, ced06480 a dit :

donc en soit sa reste une contrainte économique. après pour le tarif et pour le poid je le savais mais c’était sur le point technique. donc en gros en sais faire mais trop chers et compliqué.

 

Accessoirement ça augmente l'obstruction puisque le miroir secondaire doit couvrir le cône de lumière. 
Schéma vraiment vite fait :

 

 

Modifié 29 octobre 2019 par Foldedol

[oliver55]

Pour être plus précis, voici différentes raisons qui font que ce n'est pas possible :

 

fabriquer un miroir ou une lentille avec un F/D inférieur à 3 d'excellente qualité optique en astronomie est difficile : courbes optiques difficiles à réaliser et les moyens de contrôles de la fabrication optique doivent être trés précis 

 

un miroir à F/D inférieur à 4 génère des défauts optiques importants comme la coma par exemple donc obligation d'ajouter un correcteur de coma et de trés bons oculaires (minimum 200 euros pièce) pour avoir une bonne vue des étoiles

 

la collimation doit être parfaite et faite à chaque sortie astro

 

les formules optiques ne le permettent pas facilement :

ton Newton 400/400 mm ne pourrait pas grossir plus de 200 fois maximum car ton oculaire aurait une focale de 2 mm (difficile à trouver dans le commerce de trés bonne qualité optique) et une pupille de sortie limite de 0,5 mm.

 

Qui voudrait donc acheter un télescope de 400 mm qui ne grossit même pas 200 fois pour un prix de vente dépassant les 10 000 euros? 

[ced06480]

il y a 11 minutes, oliver55 a dit :

Pour être plus précis, voici différentes raisons qui font que ce n'est pas possible :

 

fabriquer un miroir ou une lentille avec un F/D inférieur à 3 d'excellente qualité optique en astronomie est difficile : courbes optiques difficiles à réaliser et les moyens de contrôles de la fabrication optique doivent être trés précis 

 

un miroir à F/D inférieur à 4 génère des défauts optiques importants comme la coma par exemple donc obligation d'ajouter un correcteur de coma et de trés bons oculaires (minimum 200 euros pièce) pour avoir une bonne vue des étoiles

 

la collimation doit être parfaite et faite à chaque sortie astro

 

les formules optiques ne le permettent pas facilement :

ton Newton 400/400 mm ne pourrait pas grossir plus de 200 fois maximum car ton oculaire aurait une focale de 2 mm (difficile à trouver dans le commerce de trés bonne qualité optique) et une pupille de sortie limite de 0,5 mm.

 

Qui voudrait donc acheter un télescope de 400 mm qui ne grossit même pas 200 fois pour un prix de vente dépassant les 10 000 euros? 

personne en voudrais c'est sur, ce qui motiver ma question était le cote technique, chose a lequel Foldedol et toi avais répondu.

Maintenant je sais pourquoi sa ne se propose pas ou ne se fait pas.

[oliver55]

Pour conclure, il faut bien avoir en tête que l'on parle ici de visuel et pas d'astrophoto.

Le matériel qui photographie le ciel utilise d'autres techniques en optique.

En astrophoto, il est possible d'utiliser des instruments optiques à F/D court (inférieur à 4) comme le télescope de Schmidt sans problème.

[Fred_76]

il y a 41 minutes, oliver55 a dit :

Pour être plus précis, voici différentes raisons qui font que ce n'est pas possible :

 

Oui, c'est effectivement comme ça que j'avais répondu.

 

Citation

 

fabriquer un miroir ou une lentille avec un F/D inférieur à 3 d'excellente qualité optique en astronomie est difficile : courbes optiques difficiles à réaliser et les moyens de contrôles de la fabrication optique doivent être trés précis 

 

On trouve un tube f/2.8 chez Officina Stellare (350 mm de diamètre pour 980 mm de focale), avec correcteur intégré, qui coûte près de 40 000 €. Une paille ! La formule optique n'est pas piquée des hannetons, Il présente une obstruction de 55%, et il pèse 35 kg. La lentille frontale fait 42 cm de diamètre, le miroir est de type Mangin (la surface réfléchissante est sur la face arrière). Le rayon lumineux traverse une première fois une lentille correctrice, comme dans un SC, puis traverse l'épaisseur de verre du support du miroir avant de se réflechir sur le miroir, puis retraverse une seconde fois l'épaisseur de verre avant d'aller sur le secondaire. Le secondaire renvoit le rayon verre un correcteur intégré à 2 lentilles.

 

https://www.officinastellare.com/professional-telescopes-prod/rhveloce/rhveloce350.html

 

Citation

un miroir à F/D inférieur à 4 génère des défauts optiques importants comme la coma par exemple donc obligation d'ajouter un correcteur de coma et de trés bons oculaires (minimum 200 euros pièce) pour avoir une bonne vue des étoiles

 

200€, c'est un minimum. Tu ne vas pas mettre un correcteur 1er prix sur un engin à plus de 30 000 € !!! Un correcteur de coma qui corrige suffisamment pour un capteur 24x36 c'est déjà plus de 800 €. Pour les oculaires, ce n'est pas un gros soucis, la pupille de l'oeil ne fait que quelques mm de diamètre (6 mm pour les yeux de jeunes adultes), donc on n'a pas besoin de correcteur en général.

 

Les oculaires de bonne qualité, type Televue, coûtent largement plus de 200 €.

 

[oliver55]

il y a 20 minutes, Fred_76 a dit :

200€, c'est un minimum. Tu ne vas pas mettre un correcteur 1er prix sur un engin à plus de 30 000 € !!! Un correcteur de coma qui corrige suffisamment pour un capteur 24x36 c'est déjà plus de 800 €.

 

Je parlais seulement des oculaires dans mon explication quand je parle de 200 euros.

Tu as raison car un correcteur de Ross ou de Wynne coûte cher (plus de 800 euros je pense).

[Fred_76]

Un Nagler, c’est entre 350 et 800€... et en visuel on ne cherche pas nécessairement le plus fort grossissement :

 

https://www.maison-astronomie.com/oculaires/2256-oculaires-tele-vue-nagler.html?gclid=CjwKCAjwxt_tBRAXEiwAENY8hRmDWjhOSNyXJtOn4HAIgAkPu-GLobktf3EYWME_wHjs-e8p-wTHqRoC8zQQAvD_BwE#/57-focale-3_5_mm

[Toutiet]

ced06480,

Je viens de "m'amuser" à regarder cela de plus près et quelques petits calculs m'ont conduit aux résultats suivants :

Un miroir de 400 mm de diamètre ouvert à F/D = 1 serait un véritable "phare de voiture à l'ancienne", c'est à dire présentant un creux central de 100 mm par rapport à sa périphérie. C'est énorme !

Pour un miroir à F/D = 2, cette valeur tombe à 25 mm, et à 6,25mm pour un miroir ouvert à f4.

Cela donne une idée de la complexité de réalisation de miroirs très "ouverts" et de leur parabolisation !

Modifié 29 octobre 2019 par Toutiet

[popov]

Il y a 10 heures, Toutiet a dit :

c'est à dire présentant un creux central de 100 mm par rapport à sa périphérie. C'est énorme !

J'aurai même cru d'avantage. Ca ferai en tout cas un miroir très lourd et probablement fragile de surcroit (pour peu que quelqu'un arrive à la tailler)

[ced06480]

Il y a 11 heures, Toutiet a dit :

ced06480,

Je viens de "m'amuser" à regarder cela de plus près et quelques petits calculs m'ont conduit aux résultats suivants :

Un miroir de 400 mm de diamètre ouvert à F/D = 1 serait un véritable "phare de voiture à l'ancienne", c'est à dire présentant un creux central de 100 mm par rapport à sa périphérie. C'est énorme !

Pour un miroir à F/D = 2, cette valeur tombe à 25 mm, et à 6,25mm pour un miroir ouvert à f4.

Cela donne une idée de la complexité de réalisation de miroirs très "ouverts" et de leur parabolisation !

oui effectivement j'aurai pas crus a un telle parabolisme!!

il y a une heure, popov a dit :

J'aurai même cru d'avantage. Ca ferai en tout cas un miroir très lourd et probablement fragile de surcroit (pour peu que quelqu'un arrive à la tailler)

la taille est faisable avec les machine outil actuelle mais il est claire que le consommable (fraise diamant) vont faire grimper le prix, puis le polissage....

Modifié 30 octobre 2019 par ced06480

[Toutiet]

Pour info, voici l'allure de la parabole de focale F, pour différentes ouvertures F/D (en bas) :

 

 

Ainsi, à F/D = 1, le creux central (ou bien le relevé du bord du miroir par rapport au centre) est de F/16 mm, soit 100 mm pour une focale F de 1600 mm (et donc un miroir de 1,6 m de diamètre ! )

 

Toujours à F/D = 1, un miroir de 400 mm de diamètre, et de 400 mm de focale, aurait un creux central de 400/16 mm soit 25 mm.
 

Modifié 30 octobre 2019 par Toutiet

[popov]

il y a une heure, ced06480 a dit :

la taille est faisable avec les machine outil actuelle mais il est claire que le consommable (fraise diamant) vont faire grimper le prix, puis le polissage....

Avec une qualité de surface compatible "astro" ? Pour le f/d est bas et plus la précision doit être grande. Si des machines savaient faire je crains que nos artisans n'auraient plus de boulots, hors ce n'est pas le cas.

['Bruno]

Il y a 21 heures, ced06480 a dit :

Pour ce qui est de la question "quel intérêt?" je me dit que avec ce je type de rapport le visuel serai génial non?? après je parle de rapport F/D1 mais du F/D 2 serait top aussi...

 

Je ne vois pas en quoi ce serait mieux qu'un télescope de même diamètre à F/D classique. Quelles qualités espères-tu trouver dans le F/D=1 (ou 2) ? Un tube plus court ?

[ced06480]

Il y a 2 heures, popov a dit :

Avec une qualité de surface compatible "astro" ? Pour le f/d est bas et plus la précision doit être grande. Si des machines savaient faire je crains que nos artisans n'auraient plus de boulots, hors ce n'est pas le cas.

je ne le certifierai pas mais j'ai travaillé sur des machines qui avaient des précisions d'usinage de l’ordre de 5-10 µm sur l'axe Z et ce n’était pas les machines les plus onéreuses et précises.  Mais j'ignore le degré imperfection toléré on optique. J'ai fait une simulation d'usinage sur une base de céramique  (le matériaux de ma librairie qui s'approche le plus d'un silicate ou d'une vitrocéramique) le temps d'usinage d'une parabole de 400mm avec un creux central de 25mm avec un "prepolissage" serai de 13H environ. et je ne tient pas compte de l'usure des outils du risque d’éclats suite a un balour de la broche etc.. et après avoir pas mal fouiller ce n'est pas le plus dure le plus complique sera le polissage miroir puis le dépôt d'argenture. 

Il y a 1 heure, 'Bruno a dit :

 

Je ne vois pas en quoi ce serait mieux qu'un télescope de même diamètre à F/D classique. Quelles qualités espères-tu trouver dans le F/D=1 (ou 2) ? Un tube plus court ?

j'ai raisonné de façon un peut basique, j ai eu l occasion de mettre l’œil dans un 500mm et on commence  voir des couleurs mais la focal empêche le grand champs. je me suis dis que si on utilise une focale plus modérée avec un plus grand diamètre on pourrai profiter d'avantage d'une nébuleuse ou d'un galaxie avec plus de couleur et de détailles sans pour autant allé chercher de fort grossissement! mais a priori mon raisonnement était incohérent

Il y a 3 heures, Toutiet a dit :

Pour info, voici l'allure de la parabole de focale F, pour différentes ouvertures F/D (en bas) :

 

 

Ainsi, à F/D = 1, le creux central (ou bien le relevé du bord du miroir par rapport au centre) est de F/16 mm, soit 100 mm pour une focale F de 1600 mm (et donc un miroir de 1,6 m de diamètre ! )

 

Toujours à F/D = 1, un miroir de 400 mm de diamètre, et de 400 mm de focale, aurait un creux central de 400/16 mm soit 25 mm.
 

effectivement là je me rend vraiment compte de la courbure qu'aurai le miroir.

Modifié 30 octobre 2019 par ced06480
l'orthographe... encore et toujours dsl

[popov]

il y a 54 minutes, ced06480 a dit :

je ne le certifiais pas mais j'ai travail sur des machines qui avais des précisions d'usinage de l’ordre de 5-10 µm sur l'axe Z et ce n'ai pas les machines les plus onéreuse et précise.

Je suis très mal placé pour parler de fabrication de miroir (jamais fait) mais il me semble que la précision recherchée s'exprime en dizaine à max quelques centaines de nanomètres. Ta machine est donc entre 10 et 100 fois trop imprécise et ce n'est de toutes façon pas sûr qu'elle respecte ses perf sur les trois axes pour reproduire une parabole. Là de toutes manières on ne parle que de la taille du miroir, même si c'était possible à f/1 cela ne réglerai aucun des autres problèmes mentionnés plus haut.

[ced06480]

il y a 15 minutes, popov a dit :

Je suis très mal placé pour parler de fabrication de miroir (jamais fait) mais il me semble que la précision recherchée s'exprime en dizaine à max quelques centaines de nanomètres. Ta machine est donc entre 10 et 100 fois trop imprécise et ce n'est de toutes façon pas sûr qu'elle respecte ses perf sur les trois axes pour reproduire une parabole. Là de toutes manières on ne parle que de la taille du miroir, même si c'était possible à f/1 cela ne réglerai aucun des autres problèmes mentionnés plus haut.

oui je suis d'accord, de tout manière une machine ne suffira jamais. il y aura une ébauche puis les finitions pour arriver a la surface voulue. en tous cas il est claire que les contraintes sont trop nombreuses pour que ce type d'optique soit réalisable.

Je vous joint les étapes de fabrication d'une lentille type lunette ici. Sa donne une idée du boulot... alors un miroir😑

[PEV77]

il y a 32 minutes, ced06480 a dit :

Je vous joint les étapes de fabrication d'une lentille type lunette ici. Sa donne une idée du boulot... alors un miroir😑

Une vidéo à regarder absolument pour réaliser le prix "astronomique" d'un téléobjectif de 500 mm.

un miroir est plus simple, sur une lentille les 2 faces doivent etre travaillées ( dans la première partie de la vidéo, on voit un doublet collé, 4 faces ont été travaillées et on appréciera la sureté du geste de l'opératrice au moment du collage).

sur un miroir on se contente d'un doucissage sur la face non réfléchissante ( sur les télescopes d'initiation t'as même pas çà, donc la face est rugueuse)

Dans l'idée de ton F/1-F/2 j'imagine même pas la collimation sous les étoiles 🙂

[Fred_76]

Pour mémoire, le Zeiss Planar 50 mm f/0.7 coûtait pas moins de 100 000 USD dans les années 1960-70, soit près de 1 million de dollars d'aujourd'hui !

 

Sa focale n'était que de 50 mm. Il était composé de 8 lentilles, donc 16 faces à polir.

 

Et malgré ce prix et la complexité de fabrication, l'image souffrait d'un chromatisme très prononcé ainsi qu'on peut le constater sur les bougies :

 

Un objectif est dimensionné pour produire une image d'un objet assez proche, alors qu'un télescope ne regarde qu'à l'infini. Ca simplifie la conception. Mais il n'empêche que les formules Newton ou à doublet/triplet seront trop en dehors de leurs spécifications de base pour produire des images convenables.

 

Le 350 mm F/2.8 d'Officina Stellare exploite une formule Riccardi-Honders, composée d'une lentille correctrice en entrée, d'un miroir Mangin (la face réfléchissante est au dos, ce qui fait que le rayon de lumière traverse deux fois le verre), puis un miroir secondaire (la lame correctrice est aluminisée au centre) qui cause une obstruction de 55%, et enfin un correcteur composé de deux lentilles. Il y a donc 8 faces à polir. L'engin coûte près de 40 000 EUR, et ce n'est qu'un f/2.8... on est très loin du f/1.0.

 

[Ubuntu]

Tu as des Lomos qui sont pas trop chers et ont des F/D entre 1 et 2 - mais bon ils ne font pas 500mm de diamètre

J'ai un 60mm et 120mm de focale et donc F/D 2... en Visuel Assisté c'est génial d'avoir un F/D aussi bas parce qu'on capte beaucoup de lumière et qu'on peut donc voir les détails des nébuleuses et galaxies rapidement D

 

Sinon tu as ça: un 650mm ouvert à F/D 2

[Fred_76]

Une discussion (en anglais) très interessante sur CN à propos de ces télescopes très ouverts (f/d <= 2), dont celui de Генна́дий Бори́сов ci-dessus posant avec son 650 f/1.5 (et non f/2) :

 

https://www.cloudynights.com/topic/677286-homemade-065m-f-15/

 

De ce que j'ai pu lire, il s'agit d'un télescope de type Hamilton, donc avec une lentille de correction (percée) en entrée, un miroir Mangin au fond, Il y a un correcteur devant la caméra.

 

 

Le prix doit être là encore ... astronomique !!!!

[Ubuntu]

Le telescope assemblé:

[oliver55]

Il y a 1 heure, PEV77 a dit :

un miroir est plus simple, sur une lentille les 2 faces doivent être travaillées.

 

Ce n'est pas vrai malheureusement en optique même si on pourrait croire d'emblée que réaliser une seule surface (miroir) est plus facile que d'en faire deux (lentille).

 

En optique, les défauts de fabrication d'une surface optique peuvent être annulés par les défauts de fabrication d'une autre surface optique.

Pour faire simple, les défauts optiques d'une lentille peuvent être annulés facilement car elle a deux faces (dioptres).

 

Un miroir n'ayant qu'une seule face (dioptre) va donc avoir des défauts optiques non récupérable facilement car il n'a qu'une face. 

C'est ce qui oblige les fabricants de miroirs à avoir une précision de fabrication bien plus élevée que celle utilisée en lentilles.

 

Et c'est aussi pourquoi les artisans fabriquent les meilleurs miroirs car ils traquent le plus petit défaut optique.

 

Et c'est aussi la raison pour laquelle il y a plus de risque d'acheter un mauvais télescope industriel qu'une mauvaise lunette industrielle.

 

[staffy]

Il y a 3 heures, ced06480 a dit :

en tous cas il est claire que les contraintes sont trop nombreuses pour que ce type d'optique soit réalisable.

 

En effet.

Même en "professionnel", un instrument à F/1 n'est pas courant.

Un exemple, le VATT de 1,8 m : https://www.vovatt.org/

[oliver55]

Il y a 19 heures, Toutiet a dit :

Je viens de "m'amuser" à regarder cela de plus près et quelques petits calculs m'ont conduit aux résultats suivants :

Un miroir de 400 mm de diamètre ouvert à F/D = 1 serait un véritable "phare de voiture à l'ancienne", c'est à dire présentant un creux central de 100 mm par rapport à sa périphérie. C'est énorme !

Pour un miroir à F/D = 2, cette valeur tombe à 25 mm, et à 6,25mm pour un miroir ouvert à f4.

 

Les calculs sont faux car tu as confondu diamètre et rayon du miroir dans tes calculs je pense.

 

Ce que tu appelles le "creux" du miroir s'appelle la flèche du miroir en optique.

 

La flèche d'un miroir de 400 mm de diamètre ouvert à F/D 1 soit 400 mm de focale est de 25 mm.

La flèche d'un miroir de 400 mm de diamètre ouvert à F/D 2 soit 800 mm de focale est de 12,5 mm.

La flèche d'un miroir de 400 mm de diamètre ouvert à F/D 4 soit 1600 mm de focale est de 6,25 mm.

 

Il y a 7 heures, Toutiet a dit :

Ainsi, à F/D = 1, le creux central (ou bien le relevé du bord du miroir par rapport au centre) est de F/16 mm, soit 100 mm pour une focale F de 1600 mm (et donc un miroir de 1,6 m de diamètre ! )

 

Je suis d'accord mais là tu parles d'un miroir de diamètre 1600 mm pour une focale de 1600 mm et pas d'un miroir de diamètre 400 mm pour une focale de 400 mm. Cela change tout.

 

Pour ceux qu'ils veulent savoir comment calculer cette flèche de miroir :

http://serge.bertorello.free.fr/math/formulaire/formgeo.html

 

N'y vois rien de méchant de ma part Toutiet.C'est juste pour rétablir les choses car je comprenais pas tes calculs.