longue et courte focale

[bryce.13]

Bonjour,

 

j'ai une petite question qui me taraude, pourquoi un télescope possédant une longue focale est il "bon" pour le planétaire alors d'un télescope de courte focale est plutôt destiné au ciel profond? Notion d'ouverture (f/d)?

 

je ne comprends pas l'influence que ça peut avoir sur les temps de pose pour de l'astrophoto par exemple.

 

en espérant avoir été clair pour cette requête

 

merci pour vos réponses

[yaplusdenuit]

Bonjour,

 

j'ai une petite question qui me taraude, pourquoi un télescope possédant une longue focale est il "bon" pour le planétaire alors d'un télescope de courte focale est plutôt destiné au ciel profond? Notion d'ouverture (f/d)?

 

je ne comprends pas l'influence que ça peut avoir sur les temps de pose pour de l'astrophoto par exemple.

 

en espérant avoir été clair pour cette requête

 

merci pour vos réponses

 

Bonjour,

Pour faire du planétaire il faut grossir beaucoup si tu veux des détails, sans avoir besoin de luminosité, donc il faut une longue focale car la taille de l'image est PROPORTIONNELLE à la focale.

Pour le ciel profond, souvent pas besoin de grossir beaucoup car les objets sont beaucoup plus grands (taille de la pleine lune parfois ou méme plus), par contre on a besoin de beaucoup de lumiére...on les voit parfois à peine à l'oeil nu, contrairement à une planéte qui flashe.

 

Or la luminosité est proportionnelle au carré du rapport diamétre/focale, donc il faut un grand diamétre ou une petite focale, ou mieux les 2 à la fois.

 

La luminosité d'un appareil est donnée par l'inverse du F/D ; plus le F/D est grand moins c'est lumineux, d'autant plus que c'est au carré.

 

Exemple: un appareil à F/D = 5 sera 4 fois plus lumineux qu'un F/D =10

En photo ça veut dire que tu poseras 4 fois plus longtemps dans le 2éme cas que dans le 1er pour avoir le même résultat.

A ta dispo pour + de renseignements

[GéGé]

un appareil à F/D = 5 sera 4 fois plus lumineux qu'un F/D =10

En photo ça veut dire que tu poseras 4 fois plus longtemps dans le 2éme cas que dans le 1er pour avoir le même résultat.

Oui, mais en photo seulement.

En visuel, un tube ouvert à F/10 est aussi lumineux (comprendre: clarté de l'image) qu'un tube ouvert à F/5, si le grossissement utilisé est le même.

Donc, faisons la différence entre photo et visuel.

 

1) Photo.

Un tube à F/D=5 permet des temps de pose 4x plus courts qu'un tube à F/10.

Mais la dimension de l'image au foyer est proportionnelle à la focale.

 

Résultat, grosso modo: en planétaire, les photographes utilisent volontiers une longue focale pour avoir une planète assez grosse sur le capteur, ce qui ne les pénalise pas en temps de pose, les objets étant brillants.

En ciel profond, ils cherchent à diminuer le temps de pose déjà très long, et utilisent plus volontiers des tubes "rapides": F/5 plutôt que F/15.

 

Ceci dit, ce n'est pas tranché: les nébuleuses panétaires sont parfois très brillantes et leur photo se rapproche du planétaire...

 

2) Visuel:

A grossissement égal, le plus grand diamètre donne l'image la plus claire, quel que soit le F/D.

Et les tubes de courte focale (donc, à diamètre égal, F/5 plutôt que F/15) permettent un champ plus grand (1°maxi pour un Maksutov ouvert à F/15, 2°pour un Newton ouvert à F/5, 3° pour une lunette courte...).

 

Tu trouveras des explications avec des dessins dans les fiches "Principes de l'Optique" épinglées en tête de ce forum.

 

[bryce.13]

je vous remercie pour vos réponses, c'est bien plus clair pour moi dorénavant

 

bon ciel

['Bruno]

(Eh ben, ça a été envoyé en double...)

['Bruno]

Tu parles uniquement de la photo, n'est-ce pas ?

 

Je "complète" les réponses ci-dessus avec un peu de maths, pour ceux qui aiment bien.

 

1 / Échantillonnage et résolution

 

Les capteurs utilisés en photo planétaire (notamment les webcams) ont des pixels de l'ordre de 6 µm (soit 0,006 mm). La zone du ciel correspondant à un pixel est d'autant plus petite que la focale est grande. La taille angulaire de la zone du ciel correspondant à un pixel s'appelle l'échantillonnage. On a : a = F tan( e ), où e est l'échantillonnage, F la focale et a la taille du capteur. Donc e = Atan(a / F).

 

Vu que les angles en jeu sont très petits, on peut écrire que e = a / F si e est compté en radians, donc pour e = (180/pi) x a / F si e est en degrés, et en secondes d'arc on mutliplie le coefficient par 3600, d'où :

 

e = 206 x a / F

 

- e : échantillonnage en secondes d'arc ;

- a : taille linéaire du pixel en microns (pas en mm) ;

- F : focale en mm.

 

Exemples, pour a = 0,006 mm :

- F = 800 mm ==> e = 1,55".

- F = 2000 mm ==> e = 0,62".

 

En fait, l'échantillonnage décrit l'échelle de l'image, mais pas sa résolution effective, car celle-ci dépend du pouvoir séparateur du télescope et de la précision du suivi. Par exemple, si on est incapable d'atteindre 0,62" de résolution, ça ne sert à rien d'échantillonner à cette valeur, en fait on va même y perdre (voir §3).

 

Rappel : le pouvoir séparateur, exprimé en secondes d'arc, vaut :

 

p = 120 / D (D = diamètre du télescope en mm.)

 

2 / Photo planétaire

 

En photo planétaire, le temps de pose est tellement court qu'il n'y a pas de problème de suivi. La résolution de l'image dépend donc du pouvoir séparateur du télescope (si on maîtrise la collimation et si ça ne turbule pas trop). On va donc échantillonner de sorte que e est égal au pouvoir séparateur. En pratique, il vaut mieux choisir un échantillonnage égal à la moitié du pouvoir séparateur : e = p / 2.

 

Exemple : avec un C8, le pouvoir séparateur théorique est de 0,6". Or 0,6", c'est l'échantillonnage obtenu au foyer (v. exemple ci-dessus pour F = 2000 mm). Pour que l'échantillonnage soit deux fois plus petit, il faut donc utiliser une Barlow x2 et ainsi travailler à F/20.

 

De façon générale, on veut e = p / 2, donc :

206 x a / F = 60 / D,

soit :

 

F/D = 3,4 a

 

--> Le F/D qui permet d'avoir un échantillonnage égal à la moitié du pouvoir séparateur, pour un capteur donné, ne dépend que du F/D.

 

Avec des pixels de 6 µm, il faut donc F/D = 20.

 

Exemple : avec une lunette de 80 mm, on aura p = 1,5". À F = 1600 mm, on a e = 0,77". Ça colle. Si la lunette fait 600 mm de focale, on pourra utiliser une Barlow x2,5 ou x3.

 

Remarque : un télescope à court F/D peut donc faire de la photo planétaire, mais il faut une Barlow pour augmenter sa focale. Avec un 200/800, par exemple, il faudra utiliser une Barlow x5. Ça existe.

 

Tout ça est théorique et il vaut mieux essayer soi même. Mais ça donne une idée du matériel qui pourrait être utile.

 

3 / Photo du ciel profond

 

En ciel profond, la résolution effective de l'image dépend aussi du suivi et est donc nettement moins bonne qu'en planétaire. Avec un grand diamètre, il est impossible d'atteindre en photo le pouvoir séparateur, on est limité par le suivi et la turbulence qui s'accumule. En pratique, on peut viser une résolution de l'ordre de 2" à 4", donc un échantillonnage de 1" à 2 " (toujours prendre la moitié de la résolution visée). La focale permettant d'atteindre l'échantillonnage e est égale à :

 

F = 206 x a / e

 

Cette fois, l'échantillonnage ne dépend plus du F/D mais seulement de F.

 

Exemple : avec des pixels de 6 µm, pour avoir e = 1,5" il faut F = 824 mm. On peut l'obtenir avec un 200/800 par exemple. Et si on a un télescope de 400 mm ? S'il a un F/D de 4, on va suréchantillonner (e = 0,75"), à moins d'utiliser des pixels plus gros, ou de les regrouper par 2x2 (binning), ou encore d'améliorer la précision du suivi.

 

4 / Importance du F/D en ciel profond

 

Je fais une image d'un objet nébuleux (par exemple une galaxie). L'objet s'étale sur plusieurs pixels. Chaque pixel reçoit une certaine quantité de lumière.

 

Exemple : j'ai un télescope de 200 mm ouvert à F/4 et un capteur avec des pixels de 6 µm. Chaque pixel correspond donc sur le ciel a un carré de 1,5" de côté (e = 206 x a / F). À présent, j'utilise un 400 mm ouvert à F/4 toujours. Le télescope est plus puissant et on pourrait s'attendre à capter plus de lumière avec le même temps de pose. Eh bien non, car l'échantillonnage a été réduit (il vaut 0,75"). Avec ce télescope, la lumière issue du carré de nébuleuse de 1,5" de côté est multipliée par 4 (pour un même temps de pose), mais elle se répartit cette fois dans quatre pixels, donc chaque pixel reçoit au bout du compte la même quantité de lumière que tout à l'heure.

 

Pour avoir 4 fois plus de lumière, il aurait fallu garder le même échantillonnage.

 

Avec un raisonnement similaire, on peut conclure de façon générale :

- Si on conserve le même F/D, alors la quantité de lumière captée par chaque pixel reste constante pour un temps de pose donné.

- Si le F/D diminue, alors la quantité de lumière captée par chaque pixel augmente pour un temps de pose donné.

- Si le F/D diminue, alors le temps de pose permettant d'obtenir la même quantité de lumière diminue.

 

Attention : je parle de la lumière issue d'un objet qui s'étend sur plusieurs pixels. Pour les étoiles, c'est plus compliqué.

 

C'est pour toutes ces raisons qu'on préfère en pratique un F/D faible en imagerie du ciel profond.

 

(En visuel, c'est complètement différent.)

[bradisback]

Super, voilà qui va me faire un bon rappel pour la suite...

 

Merci!!!!!!!!!!

 

[loulou7331]

Bonjour.

 

Je rajouterais que plus la focale est longue, plus l'optique est aisée à réaliser, plus la tolérance de collimation et de mise au point est grande. De plus, avec la turbulence il faut retoucher constamment la mise au point, d'où l'intérêt d'avoir une longue focale. Pour résumer, à prix égal, un instrument de longue focale risque de délivrer des images de meilleure qualité qu'un instrument de courte focale. Un excellent instrument de courte focale çà existe, mais c'est plus cher.

 

Mon conseil: à moins d'avoir des contraintes particulières (encombrement, utilisation photo), plus il y a de focale mieux c'est!

[Daube-sonne]

Merci Bruno, pour ce rappel bien agréable à lire.

 

J'ai compris plus de choses...

[Zok]

Bruno, j'ai mal à la tête maintenant !!