encore et à nouveau! V2.0

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1 Le Correcteur de Franck E. Ross seconde partie : encore et à nouveau! V2.0 Par Charles Rydel, Président de la Commission des Instruments de la SAF Un astrographe exotique, le Takahashi Epsilon 180ED. Photo Takayuki Yoshida. Faire son correcteur de Ross _ N OUS ALLONS MONTRER ici que c est seulement la routine qui conduit trop d amateurs à répéter ce qu ils ont déjà vu ailleurs, sans se douter qu il existe des solutions plus simples à mettre en œuvre, pourvu qu ils cherchent un peu et qu ils se posent les bonnes questions. C est tout à fait le cas du correcteur de Ross, qui ne manque jamais d être présenté avec une lentille négative vers le miroir présentant deux fortes courbures, difficiles à réaliser et à centrer. Mais cela est-il vraiment nécessaire? Ross dans son article de 1935 déjà cité, montre qu il existe une infinité de solutions, celle utilisée par Baader par exemple, mais c est aussi le cas des autres articles que l on peut lire, présentant les moindres courbures au globale. 1

2 Mais la question pour l amateur n est pas là. La question n est pas de maximiser mais d optimiser, la différence entre les deux étant souvent du second ordre, alors que le gain en temps et en difficulté surmonté seront bien réels, aboutissant alors à un produit qui au final sera le plus souvent, meilleur. La question est de trouver une forme qui soit facile à réaliser, voire à trouver toute faite et dans ce cas, une forme plane concave et biconvexe sera la meilleur, car il n y aura que trois surface à travailler, voire deux lentilles à acheter chez un fournisseur spécialisé. Il livrera en outre des lentilles traitées multicouches, ce qui ne pourra qu améliorer les performances Ross & lentilles standards Nous reprenons notre miroir de 260mm et de 2000mm de rayon de courbure et allons comparer une solution plan-concave et biconvexe avec le Baader. Pour cela nous allons choisir deux lentilles de 100mm dans le catalogue de Edmund. Ross note que les meilleurs résultats sont obtenus en situant la lentille négative vers le miroir. Nous suivrons ce conseil. Nous commencerons par situer le bloc à une distance du plan focal minimisant la courbure de champ et l astigmatisme, puis nous pousserons l asphérisation du miroir afin de supprimer l aberration sphérique. Une dernière retouche de position, et nous aurons optimisé la combinaison optique. Les deux lentilles ont pour références: F pour la négative et F pour la lentille positive. Elles sont traitées VIS 0. Baader Edmund 2

3 Ross Baader Ross Edmund Le coefficient de déformation est de -1,17 seulement. Première constatation : le chromatisme est quatre fois plus important à 400nm! La plus grande dispersion dans cette zone du spectre se manifeste par une tache, qui si elle est acceptable dans le rouge et le vert «déborde» un peu dans le bleu. Ceci est dû à l épaisseur de la lentille biconvexe. On pourra s en accommoder en se disant qu a cette longueur d onde (486nm) la CCD à perdue en sensibilité Mais rien n est perdu, une solution existe. Nouvelles simulations Il suffit de réaliser soit même la lentille biconvexe dans un verre un peu différent du BK7, je veux parler du B270 ou du crown ophtalmique type K5 d indice proche, mais de dispersion légèrement plus élevée. Le résultat alors est quasi miraculeux! 3

4 Le coefficient de déformation du miroir est ici de -1,19 et la distance au plan focal de 53,7mm. Le chromatisme est nullissime et on sera limité par la diffraction sur les deux tiers du champ. Des rayons de courbure différents sur les deux faces de cette lentille n amènent pas d améliorations notables. La seconde lentille biconvexe pourra être ultérieurement traité antireflets par les puristes. Mais quid d un diamètre plus grand? Disons 350 mm par exemple, ouvert à F/2,9 Le champ au plan focal est de 20mm. 4

5 Nous utilisons maintenant une lentille Edmund plan-concave, de -125 mm de focale et de 50mm de diamètre de référence F48-272, traitée antireflets VIS 0 (moins de 40 ). La lentille biconvexe est en crown ophtalmique K5 ou B270 de 6 mm d épaisseur. Le miroir est hyperbolique avec un coefficient de déformation de -1,28. La distance au plan focal est de 68,4 mm. La tache au bord du champ de 10 mm est de 20µ. Le problème mécanique ici est extrême puisqu il faudra maintenir la mise au point à +-20µ mais les résultats sont exceptionnels. Il existe un léger chromatisme de position, le champ est plan et l astigmatisme très faible. Compte tenu de son prix, ce correcteur permet d obtenir de très beaux résultats dans cet ensemble très lumineux ouvert à F/2.9 en particulier en décalant la mise au point. Ross et matériaux éxotiques Ici nous allons examiner l effet de verres ED, de quartz ou encore de verres à forts indices, utilisés comme correcteurs. Voyons ce qu il peut en être d abord avec un correcteur en FPL53, le verre ED de Ohara, le plus utilisé pour les lunettes apo et par Canon. Son prix est de (seulement!) 15 fois le prix du BK7. Voici les performances que l on peut attendre d un astrographe ouvert encore une fois à F/4 avec son miroir de 250 mm. Le coefficient de déformation ici est de -1,295. 5

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7 On peut comparer de droite à gauche respectivement, la combinaison BK7 & K5 (à gauche) et la combinaison avec le verre ED FPL53 (à droite) à la même échelle. Les résultats avec le verre ED sont meilleurs et sans doute encore améliorable, le champ s étendant en outre au-delà de +-0,6 jusqu à +-0,75. Le chromatisme est nul sauf en position, mais très faible. Au centre, l aberration sphérique est nulle. Cette combinaison est donc possible pour le visuel, y compris planétaire. C est sans doute pourquoi, en plus de l argument marketing, verre ED=qualité, Takahashi l a utilisé sur son astrographe. Cela dit, ce verre est fragile et altérable, nécessitant une traitement spécial. Il est, de toute façon, hors de portée des amateurs. Qu en serait-il maintenant de l utilisation du quartz, particulièrement transparent au UV? 7

8 Les résultats du quartz au centre sont également excellents en visuel, voire égal ou meilleur que le FPL53, comme nous le disent les spots diagramme à droite, sans susceptibilité aux agents extérieurs. Dans les deux cas, on a optimisé sur quatre surfaces afin de tirer le maximum de cette combinaison. Il nous reste encore à voir ce que donnera un verre de fort indice dans cette combinaison. Nous avons choisi le verre N-LAF34, n d = 1,772 & V=49,6. Ici, k=-1,32 et F/D=4. Cette combinaison, sans doute améliorable, est légèrement défectueuse dans le bleu, en tout cas moins bonne que le quartz. Aucune de ces trois combinaisons exotiques n atteint jusqu à preuve du contraire, les performances du correcteur F2/BK7 présenté dans la première partie, qui sera donc le favori pour les correcteurs à deux lentilles. Une combinaison exotique et étonnante! Le couple N-ZK7 de Schott & N-FPL52 de Hoara est connu pour ses capacités à former une combinaison apochromatique. Nous montrons ici les très bonnes performances de ce couple dans une combinaison «exotique», utilisé en tant que correcteur de champ sur un astrographe de 250 mm ouvert à F/4. Sans doute cette combinaison est-elle utilisée sur les astrographes Takahashi. Le coefficient de déformation du miroir ici, est de -1,57. Le champ choisit permet de couvrir un champ diamétral de 2,27, soit 40 mm, c est la raison pour laquelle le miroir est si déformé. C est le meilleur correcteur envisagé ici, mais une variante Dijon avec ces verres devrait aussi être excellente, voire meilleure. On note le recul qui est très grand dans cette combinaison: 102 mm. Elle permet d envisager avec sérénité l utilisation de divers accessoires au prix de deux lentilles de 70 mm de diamètre utile, ce qui en fait une combinaison d un coût élevé, sauf à être réalisé en petite série. 8

9 On voit ici les caractéristiques excellentes de ce correcteur sur un champ de 40 mm, plus de 2, mais pas fondamentalement meilleures que le Dijon que j ai présenté. Il est clair que la banalité des verres fera préférer le Dijon sauf s il est nécessaire d avoir un fort recul. On pourrait obtenir l apochromatisme formel, mais cette solution détériore l astigmatisme et ne présente qu un intérêt purement théorique ou marketing pour montrer une belle courbe aux gogos dans une publicité. Enfin, les deux longueurs d onde extrêmes ici sont de 400 nm et 1µ, ce qui est remarquable, car les images feront moins de 10µ en bord de champ. Conclusions Cette combinaison injustement décriée par des puristes, recèle un fort potentiel pourvu que l on ne s arrête pas aux chemins rebattus. Un trop grand exotisme n est pas forcément de mise et une combinaison à deux verres légèrement différents tel que BK7 et B270, donnera de très bons résultats pour un effort minime de taille d une lentille biconvexe, qui pourra être le cas échéant acquis chez un opticien. Sinon des lentilles sur étagère permettent déjà d obtenir des résultats honorables sans effort, avec l avantage d un traitement de surface pour un surcoût modeste. La palme revient ici non aux verres exotiques (bien que le quartz soit intéressant avec sa transparence UV), mais bien à la sage combinaison F2 & BK7 qui elle donne d excellents résultats, ainsi qu au correcteur de Jean Dijon modifié afin de faciliter sa réalisation, cités dans la première partie. 9

10 Pour les amateurs qui ne regardent pas à la dépense, une combinaison exotique, mais d un prix élevé, associant FPL53 et N-ZK7, permettra aussi d avoir d excellents résultats sur un champ très large. Un photo de Takayuki Yoshida avec l Epsilon 180ED, North America. On note malgré tout un halo bleu autour des étoiles les plus brillantes, signe d un léger chromatisme dans cette région du spectre. En revanche elles sont nettes jusqu à dans les coins. Optics:Takahashi Epsilon 180ED, NJP Mount Camera: SBIG STL-11000M, Astronomik LRGB filter Camera: SBIG STL-11000M, Astronomik LRGB filter Exposure: L=100min,R=G=B=20min Software: Stellaimage5, PhotoshopCS Location: Kami Village, Nagano Prefecture, 2007 Le site très remarquable de Takayuki Yoshida : 10