It's a Kind of Magic

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Zeiss : l'objectif C

application à l'utilisation planétaire, le modèle Schule Teleskop

Eighty years of Zeiss history. From right to left:
1910 Zeiss Reisefernrohr, 1972-79 Telementor, 1989 Telemator

 

https://www.cloudynights.com/topic/395622-zeiss-telementor/

Il est toujours difficile de prendre le risque de briser un mythe, de désacraliser. C'est après une semaine de réflexion que j'ai décidé de "sortir le lapin du chapeau" (le document interne Zeiss dans le dernier post)

Je pense en effet que les quelques points techniques ne feront en fait que renforcer l'idéalisation de ce que plus de 100ans de connaissance et savoir faire signifie.

Les multiples versions ont utilisé plusieurs types d'objectifs : Euchrome, Astro-Spezial & C

 

Petit récapitulatif Zeiss pour précéder à la création de la formule C de chez Zeiss.

Vers 1926, dans l'entre-deux guerres, l'Allemagne, à genoux et l'Europe s'approchant de la crise de 1929, August Sonnenfeld crée la formule ultime des réfracteurs de l'époque : ce qui deviendra le Zeiss AS "astro-spezial".

Comme de nos jours, durant les années folles, le succès des réfracteurs de 110 et 130mm en verres classiques est dû depuis 1906 à la création du verre BK7 chez Schott puis, dans la foulée à la sortie des objectifs Zeiss Euchrome (vous noterez les diamètres hallucinants proposés...). Mais le succès étant, l’exigence aussi, Sonnenfeld s'aperçoit bien de la diminution de piqué du au chromatisme et aux aberrations qui deviennent présentes quand on dépasse 150mm puis envahissantes quand on dépasse les 250mm de diamètre.

Il faut mettre en parallèle ce besoin avec l'essor de la photographie couleur depuis les frères Lumière en 1903/1907 et les premiers procédés industriels en 1935 (Agfacolor en Allemagne, Kodachrome aux USA)

 

Dates de référence : la création du BK7 et l'objectif Euchrome.

L'astro-spezial fut pendant longtemps une formule prisée en astronomie et donna naissance a des instruments imposants comme les Zeiss Coudé pour la photographie du ciel

http://www.astrosurf.com/topic/131646-renaissance-dun-zeiss-coudé/

 

 

Le Zeiss AS s'impose longtemps comme une solution viable jusqu'à la sortie des verres fluoro-phosphates vers les années 1970, ces verres sont les verres ED que l'ont connait aujourd'hui. Précédemment il existait des formules très corrigées ou "rapides" en fluorite mais ces cristaux étaient compliqués à obtenir en taille suffisante et prix raisonnable. Mais il ne faut pas se leurrer, les verres ED ont été créé pour les besoins de la photographie, leur utilisation pour le visuel est une adaptation utile mais avec des pertes de piqué quand le f/D est très court. La course suivante fut la synthèse de la fluorite de façon industrielle avec les mêmes déviances (sauf chez Takahashi qui reste fidèle sur certains modèles aux contraintes de la gestion de l'aberration sphérique).

Zeiss Astro rebondit dans les années 70. et se rend bien compte qu'il faut innover.

Le Zeiss AS reste un objectif délicat à fabriquer car certaines des courbures sont asphériques, presque paraboliques et dépendent des caractéristiques des verres qui sortiront du recuit. Le travail manuel d'ajustement est itératif donc cher et à recalculer à chaque coulée.

Deux axes de développement chez Zeiss : haut de gamme qui aboutira sur les APQ et coûts réduits pour le grand public qui est séduit autour des années 1970 par des événements astronomiques et la conquête spatiale : c'est l'époque des comètes brillantes Bennet et West.

Certains penseront alors que Zeiss "brade" son savoir-faire et la décision du gouvernement allemand d'équiper les lycées avec un "télescope scolaire" semble un subventionnement déguisé.

L'objectif Zeiss C (collé/cemented) est perçu au premier abord comme une réponse bas de gamme face à l'essor des objectifs japonais qui sont des aplanats pas cher fiable et robuste.

Le remplacement du Zeiss AS 63-840 de la Telemator (lunette astro réputée) par le C63-840 pour le Schule Teleskop fait s'étrangler certains mais que nenni si on creuse le sujet.

Tout d'abord, il faut bien considérer que c'est une convergence technique rare que cet objectif de 63mm.

 

Telementor et Telemator sont-ils des dégradations dans la proposition de Zeiss sur les réfracteurs de petit diamètre ?

 

Premier argument : qualité du chromatisme ?

A ce diamètre, on est très proche dans les faits au comportement couleur de l'astro-spezial : spectre secondaire de 2.4 contre 2.0 pour l'AS initial qui est semi-apo. Et très en-dessous de ce qui est gênant en astronomie.

C'est très supérieur aux lunettes de 80mm qui voisine SN=3.0. Pourtant la combinaison BK7-SF2 (flint plus lourd que F2) est moins bonne en dispersion de quelques %.

La critique est facile face au 60/800 japonaises qui déboulent sur le marché américain et européen. Zeiss fait figure de "Mr Plus" avec 3mm de diamètre de plus et les 4cm de tube. En fait 60mm serait plutôt un Mr Moins car le 63mm existe depuis très longtemps. L'intérieur du tube des Telementor fait 70mm, ce qui permet un bafflage correct, respectant la maxime de ne pas trop serrer le tube autour de l'optique...

 

Deuxième argument, Zeiss produit une mécanique simpliste mais irréprochable qui agace : la mise au point est par coulissement du tube : en fait c'est intéressant pour réduire le désaxage optique.  La tourelle optique n'est plus là et devient une option ; en fait c'est loin d'être aussi simpliste que ça.

Et quand on voit la monture épurée mais complète, on avale son chapeau : c'est comme un instrument de mesure.

 

Il existe des versions motorisées.

Modifié 16 janvier 2021 par lyl

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Je vous garde la surprise pour la suite : l'analyse optique puis la découverte du document Zeiss interne

Quelques photos et documents glanés ou réalisés par moi.

 

Référence et source led à bande étroite (10/20nm FWHM)

 

Des photos de Ronchi de la mienne, elles ne sont pas très utilisables pour déterminer les aberrations mais surprennent par le contraste couleur/fond noir : le contraste remarquablement élevé des objectifs bien collés.

 

Le document de chez Rohr ci-dessous doit être représentatif du pire objectif C63 jamais fabriqué : aberration sphérique à gogo, calage raté, positionné trop haut. 0.90 de strehl c'est censé être la poubelle chez Zeiss. Ceci dit, il l'a peut-être mesure dans le mauvais sens car r1=r4

c63-840.pdf AS-Objective-nach-Sonnenfeld.pdf

Modifié 16 janvier 2021 par lyl

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Note technique interne Zeiss à propos du C-63/840, l'explication subtile de la correction choisie.

Je détiens ce document de projet depuis plusieurs années qui prouve que c'était très loin d'être une fabrication "facile" délaissée. Comme chaque réalisation Zeiss le pour et le contre est pesé et rien n'est laissé en-dessous du critère de la marque.

 

Tout d'abord : (figure 1/ Abb.1) c'est un objectif qui n'est pas calé FC mais F + quelque part entre la raie B et C (probablement 486-680nm)

Malgré le f/D, il comportera un résidu bleu du à la fois au calage et à la combinaison des verres, c'est visible en terrestre à fort grossissement et en photo et un peu en lunaire, sans pour autant gêner. (image prise en projection oculaire -> déformation)

La photo amplifie cet effet, mais ce n'est pas ce qui est perçu en visuel.

Ensuite : (figure 2 / Abb.2) La raie e est redressée avec précision, on peut supposer le calage de l'aberration sphérique (~5um). On constate la précision demandée à la fabrication : <0.03mm soit 30um  ! Carrément hallucinant : 5um pour un défocus de la raie e, la valeur admissible étant de 40um =>=>=> Zeiss impose des critères élevés à cet objectif scolaire. L'erreur sur le front d'onde essaye d'être équilibrée (figure 3 et 4)

 

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En essayant de s'approcher des contraintes pour un objectif collé, on résout l'équation qui donne ce type de spot :

La plage 546->595nm est extrêmement piquée avec un strehl théorique supérieur à 0.99, ce qui est du jamais vu même sur un instrument Takahashi FOA - 60

La dispersion étant naturellement plus grande ensuite, mais le niveau est tel que pour l’œil humain, c'est quasiment un amplification sans perte de contraste/piqué.

En champ profond également (série multi-spot), les étoiles sont ponctuelles avec un rare halo violet et la mise au point est tolérante. La coma est annulée pour la raie F (cf RIC plot figure 4)

Citation

Die Symmetreie der sich ergeben Kurven zeigt, das das System komafrei ist.

La symétrie des courbes résultantes montre que le système est sans coma.

C'est ainsi que naisse les légendes.

 

Dans le détail.

Plage 546-595 : regroupement de focus très inférieur à 400um (0.4mm)

La limite correspond à du lambda/4. Chaque couleur de la plage est sous lambda/8, le critère Zeiss pour le PtV

A droite en BK7-F2, ça nécessite un espacement et le résultat se dégrade plus vite dans le rouge. Le strehl ratio donne une plage diffraction limited et même de 0.95 au delà des besoins de l’œil qui a une netteté qui faiblit quand on sort de 60nm de large environ (+/-0.125 dpt)

 

Donc non, l'association avec SF2 choisie par Zeiss ne dégrade pas en planétaire dédiée, au contraire :

a) plus simple, b) piqué dans la zone choisie maintenu, c)meilleur contraste (une interface verre-verre contre deux interfaces air-verre)

A cette époque pourtant seul  Zeiss s'y connait en traitement multi-couche robuste.

d) Je passe un autre détail : r1=-r4, r2=r3 -> le contrôle de fabrication est très homogène.

Pourtant, j'ai vu des objectifs mesurés qui n'avait pas cette qualité de prescription comme celui mesuré par W.Rohr, probablement un raté car plusieurs mesures convergent vers l'explication que je donne.

De nos jours, Edmund Optics a conservé cette formule BK7-SF2 pour des achromats de précision à long f/D. (mais ne pas choisir les collés qui sont dédiés grands champs).

Toutefois j'y ai vu un bug : il faut les espacer de 1mm au lieu de 0.1mm pour l'astronomie. Ils sont très bien calculés pour de l'utilisation en terrestre.

Le choix optique de Zeiss est une optimisation des coups de l'objectif astro sans pour autant être en-dessous du besoin, la raison en est le diamètre utilisé.

 

Et pour comparaison par rapport à du japonais de diamètre focal proche ?

 

Le traitement optique est du multi-couche de type T3M, la transmission est améliorée à quasiment 99%  contre 95-96% pour le monocouche MgF2 sur une 60/800

Le collage diminue à quasiment rien l'image fantôme de l'entreverre et diminue la diffusion : le contraste est maximal.

Le verre flint est un peu plus lourd, l'astigmatisme en bord de champ est réduit.

Le seul défaut est une trace de couleur résiduelle en lunaire/planétaire qui reste négligeable sur tout l'angle apparent lunaire au grossissement élevé.

 

Cette lunette supporte allégrement x140 efficace en lunaire et de résoudre des détails aussi fins que 4km sur la Lune ou 11mm à 1km de distance. (Ex. lire un panneau de signalisation "petit" à 1km)

L'objectif supporte un PO 2" pour les 36mm de cercle sur le point focal soit 2.5°,  je l'avais sur la mienne

Elle m'a permis de voir des volutes dans les bandes équatoriales de Jupiter et de la turbulence circulaire dans la GTR.

Lors de session en ciel très noir, l'utilisation d'un 40mm pour 3mm de pupille est fabuleux (c'était un oculaire erflé 2" de 38mm de focale)

Seul l'objectif AK70/1000 de Liechtenknecker s'est avéré supérieur dans un diamètre proche. Même une 70/1000 relativement bien faite présente des pertes de contraste en objectif à lame d'air. (J'avais remplacé par un 70/1000 CSO quand Pedro Re me l'a achetée)

La Televue Ranger 70/480 soit disant ED offre un bon contraste mais le grossissement est plus compliqué à atteindre et s'avère moins satisfaisant.

Modifié 17 janvier 2021 par lyl

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Il me manquait la comparaison avec BK7-F2 en photo/visuel avec le même calage F485-He668 qui donne :

-piqué identique sur la plage e-D (vert/jaune-orange)

mais en photo full-frame (ci-dessous)

- moins cohérent entre rouge et bleu dans ce cas

- et surtout moins bon centre contre bord car le verre SF2 apporte une meilleure  tenue à l'astigmatisme/courbure et un peu au sphérochromatisme sur le champ (ici ça se voit au centre car c'est optimisé à 70% du champ)

[Fred_76]

A vos enchères !

 

https://www.ebay.fr/itm/Carl-Zeiss-Jena-Telementor-C-63-840-Teleskop-telescope-Okulare-eyepieces-Box/313342728819?hash=item48f4ae9a73:g:CM0AAOSwjkhf12JD

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La hiérarchie des 60/63mm ancien et moderne. Les arguments : http://www.astrosurf.com/topic/29777-lunette-carl-zeiss-63-x-840/?do=findComment&comment=1970957

 

Takahashi FS60 : il faut considérer les accessoires. => objectif grand champ en version de base, destiné photo.

Mizar 60/800 : le classique bien conçu, stable en mise en température et mise au point.

Zeiss C-63/840 : mixte, supérieure à la combinaison classique BK7-F2 à ce diamètre/focale.

Takahashi FOA 60 : en combinaison de base -> ça reste un visuel grand champ, il faut l'extender.

Zeiss AS-63/840 : planétaire/lunaire car top sur 510-656. léger résidu violet en grand champ en photo.

 

A réfléchir à deux fois avant de rivaliser avec un AS63 en visuel, elle reste devant la FOA. C'est ce qui explique le prix flamboyant de cet objectif sur e-Bay.