La chambre Flat-field FFC 4.0/760 de Lichtenckneker

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1 La chambre Flat-field FFC 4.0/760 de Lichtenckneker Sommaire : Données techniques Comprendre la focalisation Alignement optique - mécanique Introduction Les FFC Lichtenckneker sont des instruments photographiques à grand champ de haute qualité qui ne sont toutefois plus disponibles sur le marché. Elles sont utilisées de plus en plus avec des capteurs CCD et tout à fait compatibles avec des pixels de 7 à 12µm La figure de gauche montre les spots diagrammes d'une FFC et d'un télescope Newton ayant des mêmes ouvertures relatives, pour trois longueurs d'ondes différentes et sur trois points d'un film 24x36 (ci dessous) I pour la FFC 3.5/500mm II pour la FFC 4.0/760mm III Télescope Newton 4.0/760mm Le télescope Newton est un système à miroirs exempt d'aberrations chromatiques. La FFC a toutefois une lame en verre, c'est pourquoi les spots sont indiqués en lumière rouge, verte et bleue. Données techniques générales de la FFC 4.0/760 La FFC se compose de quatre éléments optiques : Une lame de Schmidt (diam.200mm)qui corrige l'aberration sphérique globale du système. Sa forme, légèrement courbée, permet de déplacer les reflets hors du plan focal. Un diaphragme (diam. 190mm) qui limite le vignettage. Un miroir primaire sphérique concave (diam.200mm), percé en son centre (60mm). Un miroir secondaire sphérique convexe (diam 92mm) d'un rayon de courbure "identique" à celui du primaire (FS)

2 Le plan focal, situé à l'extérieur de l'instrument, est "rigoureusement plan sur un diamètre de 60mm, donc tout à fait compatible avec notre caméra U9000 "Apogee" dotée de 50mm de diagonale, soit 3.8 de champ utile. La focalisation s'effectue par une modification de la position du secondaire par rapport au primaire. La FFC n'est pas destinée aux observations visuelles, l'obstruction importante du miroir secondaire (99mm support compris pour la 4.0/760) créant une ombre inconfortable limitant considérablement la luminosité visuelle. Après quelques séries de production, la lame correctrice à encore été améliorée. Ces FFC sont inscrites en rouge SCL en entrée du tube optique. L'ouverture de la trappe latérale du tube optique donne accès au miroir secondaire qui est tenu par une araignée à quatre branches. Le miroir secondaire est couplé à une molette de mise au point micrométrique (au pas de 0.5mm) Les deux parties sont couplées par trois pions de centrage dotés des trois ressorts maintenant un appui constant du miroir secondaire qui se déplace ainsi linéairement sur l'axe optique. Comprendre la focalisation d'une FFC Si l'on devisse le bouton de mise au point vers la gauche (vu du dessus, en sens inverse des aiguilles d'une montre), on rapproche le miroir secondaire du miroir primaire (la distance FS SH diminue) et le plan focal sort vers l'extérieur. Inversement, si l'on visse (en tournant vers la droite, vu du dessus dans le sens des aiguilles d'une montre), le plan focal se rapproche de la plaque de sortie. Cependant, attention au miroir secondaire! A partir de la position "haute" (bouton vissé en buttée, sens des aiguilles d'une montre, vu de dessus), Vous disposez de neuf tours dans l'autre sens pour effectuer votre focalisation (soit une marge de déplacement du plan focal de 30mm) Après quoi, le miroir perd contact avec les ressorts. Ce n'est pas bien grave si la "gravitation" maintient le miroir en place. Mais sept tours plus tard, le contact est définitivement perdu avec les ressorts et les goujons de centrage (Danger d'instabilité!)

3 Encore treize tours et... si le télescope n'est pas horizontal,... le miroir secondaire et ses accessoires tombent sans appel sur le primaire. Cf. en annexe le démontage du secondaire Le système optique (distance SH / FS est étudié de telle sorte que la meilleure performance soit atteinte si la mise au point se trouve exactement 55mm derrière le plan de sortie de la FFC. 55mm correspond exactement à la distance du capteur d'un boîtier photo (numérique ou argentique), muni d'une bague T2 (vue de droite) Un système optique si ouvert (F4) est susceptible de se dérégler pendant les expositions en fonction de la température. La tolérance de mise au point à F/4 (en lumière verte) est de seulement 0.035mm (35µm). Après le décès de D. Lichtenckneker, quelques rares modèles ont été réalisés en "Invar" pour corriger ce problème. Conseil : Habituez vous toujours à ajuster la mise au point en tournant dans le sens des aiguilles d'une montre (en regardant cette fois vers le ciel) ce qui correspond en même temps à la direction dans laquelle on doit focaliser pour compenser une chute de température. N'hésitez donc pas à contrôler la focalisation en cours de nuit. Contrôle et alignement optique d'une FFC : Les FFC sont assez stable optiquement lorsqu'elles sont a poste fixe. En cas de transport, de choc, de déréglage involontaire ou de nécessité de nettoyage, un réajustement s'avère nécessaire. Il existe plusieurs méthodes plus ou moins complexes à mettre en oeuvre. Alignement des optiques au laser : Tiré d'un article de Fred Guinepain Pour réaligner le miroir secondaire avec le miroir Primaire et l'axe du tube optique, improviser un banc optique (vue ci dessus) Etape 1 - Alignement de l'axe du primaire avec l'axe du tube optique

4 Hypothèse : L'axe mécanique du tube optique est supposé perpendiculaire au plan de montage de la cellule du primaire. La qualité de l'usinage des pièces mécaniques du tube me semblent être la garantie du respect de cette condition. Le faisceau LASER frappe sur le bord du primaire et ressort du tube par la Lame sans frapper le secondaire. En faisant tourner le tube autour ce son axe, le faisceau ne doit pratiquement pas bouger sur l'écran. Le réglage s'effectue en agissant sur les 3 vis à 120 se trouvant à l'arrière du barillet du primaire. Etape 2 - Alignement du secondaire sur le primaire Le faisceau LASER entre par le trou central du primaire, vient frapper le secondaire puis le primaire puis sort par la Lame pour aller frapper l'écran. En faisant tourner le tube autour de son axe, le faisceau ne doit pratiquement pas bouger sur l'écran. Le réglage s'effectue en agissant sur les 3 vis à 120 se trouvant sur le support du secondaire à l'intérieur du tube optique. Avec un peu de méthode, on converge rapidement vers un alignement satisfaisant. Alignement mécanique en visuel : La plus simple en ce qui nous concerne est celle des "images reflex" (reflets multiples): On procède en plein jour : Etape 1 - Dirigez la FFC vers une surface claire uniforme (ciel par exemple) bouchon retiré. IMPORTANT! Etape 2 - Placez l'oeil nu parfaitement centré sur l'axe optique de la FFC (coté sortie FFC) Pour se faire, disposez d'un "bouchon oculaire" percé d'un petit trou de 2 à 5mm de diamètre parfaitement centré. -> Vous devriez voir quelque chose ressemblant aux schémas et à l'image ci dessous Si les anneaux A et B ainsi que C et D sont concentriques (image "Oui") => l'alignement est OK. 2 - Si ce n'est pas le cas (image Non) => procédez comme suit : Note : Non Oui L'interprétation des reflets n'est pas évidente (ne réfléchissez pas trop). Procédez doucement, dans l'ordre indiqué ci dessous. Repositionnez un réglage inefficace dans sa position originelle avant d'en tester un autre.

5 Recommencer si besoin -> Affiner ensuite les réglages sur le ciel avec une étoile brillante... Attention!... Ce type d'image (à droite) d'une étoile plus ou moins défocalisée peut provenir d'un contrainte mécanique trop forte de l'un des miroirs. Annexe : Démontage du miroir secondaire : pour retirer le miroir secondaire, il faut dévisser le bouton de focalisation vers la gauche (sens opposé des aiguilles d'une montre vu de dessus) jusqu'aà ce que le filetage micrométrique soit sorti. Veillez également à ce que les pions de centrage et les ressorts à pression ne puissent tomber ou se perdre.

6 La figure ci dessus montre bien l'ensemble du mécanisme. Le miroir secondaire est maintenu par un anneau vissé sur son support. Note: La lame de Schmidt qui protège aussi des effets thermiques du tube n'est pas ajustable.