[Tuto work in progress] La collimation (presque) facile pour un Schmidt-Cassegrain
Publié : 20 janv. 2020, 11:18
Dans la série des Tutos-de-Clouzot ® ™ voici quelques infos sur la collimation des SCT, sujet battu et rebattu s'il en est, mais ô combien important pour tirer le maximum de son télescope.
Cette méthode est librement inspirée de plein de sources différentes, que j'ai mélangées sans vergogne après les avoir toutes essayées. Je les citerai toutes à la fin du tuto, pour qu'on rende à César ce qui lui appartient.
Introduction
Il existe de nombreux guides de la collimation trouvables sur le net, mais je trouve que la plupart sont inutilisables tels quels. Vous lirez souvent des choses comme "cherchez le disque d'Airy avec un oculaire donnant au miminum 2.5 à 3x de grossissement par rapport au diamètre de votre télescope". Déjà, par un rapide sondage fait sur moi-même, je pense qu'il y a finalement très peu de personnes qui ont réellement vu un disque d'Airy à l'oculaire dans les conditions normales de turbulence en France. On vous dit de chercher à observer ça
...alors que la plupart du temps, une étoile grossie suffisamment ressemble plutôt à ça, en version marteau-piqueur.
Allez faire une collimation sérieuse dans ces conditions. Généralement, on s'arrête à l'étape 0, faute de voir ce merveilleux "Airy pattern" très théorique.
On peut aussi s'amuser à acheter une étoile artificielle, la placer à des dizaines de mètres et tenter de collimater de jour. Mais ça fait encore un truc à acheter, et les spécialistes disent que ça ne doit servir qu'à dégrossir (car le tube est horizontal avec l'étoile artificielle, alors que la nuit il sera pointé vers les étoiles).
Le souci principal, hors la turbulence, est que le fameux disque d'Airy est minuscule (et ce d'autant plus que le diamètre du télescope est grand). Thierry Legault, grand maître es-astrophoto, propose de faire apparaître artificiellement un disque d'Airy en diaphragmant largement le télescope. Ca marche, mais uniquement pour comprendre ce que l'on doit chercher à voir, et il est fortement déconseillé de collimater avec ce diaphragme artificiel.
Bref, voici ma méthode locale, qui vaut ce qu'elle vaut, mais va relativement vite et permet d'utiliser un outil moderne, que l'on a tous : une caméra.
Etape 0 : choisir un sens de focus.
Ben oui, ça paraît bête mais ce n'est pas systématiquement indiqué dans les méthodes de collimation.
Comme chacun sait, un SCT (en particulier un Celestron) se focalise par une molette qui fait avancer ou reculer le miroir primaire dans le tube. Comme généralement cette molette est excentrée par rapport au miroir, le fait de changer le focus fait que le miroir fait un angle (minime mais sensible) par rapport au tube. Et cet angle peut mettre complètement la collimation dans les choux.
Le pire est à venir : suivant qu'on "pousse" le miroir vers la lame de Schmidt ou qu'on le "tire", le miroir se met dans un angle différent. Et donc la collimation change aussi.
Seule solution, très classique : il faut choisir un sens de focalisation par lequel on finira systématiquement le focus. Le conseil habituel est de se débrouiller pour toujours finir par un mouvement du miroir vers la lame de Schmidt. Pourquoi ? Parce que le miroir sera en équilibre et n'aura plus tendance à bouger quand le tube sera orienté différemment (tant qu'on reste au-dessus de l'horizon bien sûr).
Il faut donc trouver le sens de focus qui donne ce sens de mouvement pour votre télescope. Pour mon C9, c'est dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, par exemple. Pour les heureux possesseurs de focuser motorisé Celestron, cela correspond à sens "Out". D'autres marques ou types de télescopes auront un sens contraire, donc méfiance.
Conclusion : quelque soit le focus qu'on cherche à obtenir, toujours terminer par un mouvement de la molette dans le bons sens (anti-horaire ou "out" pour mon C9).
A partir de cette étape, on va essayer de se forcer à finir le focus dans le sens déterminé à l'étape 0.
Etape 1 : dégrossir l'alignement.
Sauf si le SCT est complètement aux fraises, il devrait être possible de faire une collimation approximative. La méthode classique avec un SCT est de pointer une étoile bien brillante (magnitude 1 à 2 max), de la centrer le mieux possible, de lancer le suivi, et de défocaliser (dans un sens ou dans l'autre, peu importe à ce stade). On obtient ce genre de choses avec une caméra sur le télescope. Régler le gain de façon à pouvoir exposer quelques 1/10èmes de seconde, pas plus.
Dans l'idéal, l'ombre centrale, qui correspond au miroir secondaire, doit être centrée par rapport au "donut" qui correspond à l'étoile. Ici on aperçoit aussi le câble de ma caméra sortant de l'Hyperstar, mais si vous êtes au foyer normal vous aurez un beau donut.
Dans les faits, vous aurez probablement un truc de ce genre, plus ou moins décentré.
Etape 1 option A : la collimation à l'envers
La méthode classique consiste à utiliser les trois vis pour recentrer l'ombre le mieux possible dans le donut. Déjà, je ne sais pas vous, mais moi, même avec une cible ajoutée sur l'image, j'ai du mal à estimer si mon ombre est bien centrée. En gros oui, mais avec précision sûrement pas. Par ailleurs, dès qu'on bouge les vis de collimation, l'étoile bouge aussi dans le champ de la caméra, or il faut qu'elle soit centrée en permanence pour collimater. Bref, on passe son temps à bouger une vis, appuyer sur la raquette, bouger une vis, etc. Pénible.
Gary Seronik, qui écrit dans Sky & Telescope, revue américaine, propose une méthode dérivée que je trouve très simple à réaliser. Je vous la résume ici en français :
On part donc de ça, étoile centrée dans la caméra, bien défocalisée voire zoomée pour bien voir le donut.
Ensuite, on va agir non pas sur les 3 vis de collimation, mais avec la raquette ! Ce qui va avoir pour effet de déplacer l'étoile dans la caméra, mais aussi...de déplacer l'ombre dans le donut. On cherche la position dans le champ de la caméra pour laquelle l'ombre est la mieux centrée.
Ensuite seulement, on va jouer sur une des vis de collimation. Si on touche ces vis, l'étoile va se déplacer dans le champ de la caméra. On cherche laquelle permet de centrer au mieux l'étoile, et on tourne doucement jusqu'à ramener l'étoile au centre.
A l'issue de cette étape, on a amélioré la collimation, mais elle n'est pas encore parfaite, loin de là. L'auteur propose de refaire le focus, puis de défocaliser, mais moins que la première fois. On réitère jusqu'à avoir une ombre centrée et bien visible avec peu de défocalisation.
Etape 1 option B : le bout de scotch et la caméra
Cette méthode est à utiliser quand la turbulence est forte (cas d'observation depuis un balcon en zone urbaine par exemple). Elle tire partie de la caméra et de Sharpcap.
Commencez par regarder votre lame de Schmidt et le support du secondaire, et repérez une vis (dans l'idéal celle à "12 heures", mais votre tube peut être monté différemment).
Munissez-vous d'un bout de scotch de peintre et fixez le entre le bord du tube et le support du secondaire
Ce bout de scotch va faire une ombre supplémentaire et va nous permettre de nous repérer lors du réglage.
Munissez-vous de votre caméra, lancez Sharpcap, centrez une étoile brillante et défocalisez de façon à obtenir un beau donut, comme vu dans l'étape précédente. Réglez une exposition unitaire de l'ordre de 1/10ème de seconde au maximum. Réglez ensuite le gain de façon à ce que l'étoile ne soit pas trop saturée dans la caméra.
Voilà ce qu'on obtient en théorie avec un télescope parfaitement collimaté. L'ombre du secondaire et l'ombre du scotch sont clairement visibles.
Mais en fait normalement, l'ombre du scotch sera n'importe où sauf à "midi". Dans ce cas, débrouillez vous pour faire tourner la caméra de façon à ce que l'ombre soit vers le haut, ça va nous aider pour la suite.
En pratique, l'image obtenue va "danser" sur votre écran selon la force de la turbulence. Il se peut qu'elle soit suffisamment propre pour continuer, mais la plupart du temps elle sera tellement déformée qu'on verra à peine le fameux "donut".
C'est là que Sharpcap vient à notre aide !
Pour cette étape, on peut jouer sur deux paramètres :
1- ne garder que le canal rouge si vous avez une caméra couleur. Le rouge est moins sujet aux turbulences que le reste du spectre. On pourra, sur certaines caméras (ZWO en particulier), augmenter le canal rouge et couper le bleu (dans le pilote). Ou mieux, mettre un filtre rouge devant la caméra, si vous en avez un. Ou utiliser le FX preview "red channel to mono" de Sharpcap, mais il va nous empêcher d'utiliser le deuxième petit "truc" que je vous propose.
2- empiler à la sauvage avec le FX preview "stack frames".
Sharpcap est capable d'empiler et moyenner plusieurs images sans avoir à les aligner. Ce n'est pas le mode LiveStack mais un processus que l'on trouve dans les "Preview FX" dont le menu se trouve dans la barre d'outils en haut
Les effets qui nous intéressent sont les trois Frame Stack 3, 5 et 10.
Commencez déjà par choisir le premier (Frame Stack 3). Vous allez remarquer qu'une zone de sélection rouge apparaît sur votre image caméra. Déplacez-la et redimensionnez-la de faàn à entourer l'image de votre "donut" défocalisé, puis attendez quelques instants.
Vous allez voir que l'image se stabilise (Sharpcap calcule la moyenne de 3 images successives). Il est possible qu'elle apparaisse plus brillante, auquel cas baissez le gain ou le temps d'exposition pour obtenir un beau donut bien lissé, comme dans la théorie, avec les ombres du secondaire et du scotch de peintre.
Voici un exemple en conditions réelles, avec du mistral, un tube pas mis en température, depuis mon balcon coincé entre deux immeubles, et un C9 assez mal collimaté.
SANS FX
AVEC FX
Avec la stabilisation, on voit nettement les corrections à faire : l'ombre centrale est décalée vers le haut et vers la droite. Regardons comment il va falloir agir...
L'opération, comme au-dessus, consiste alors à repérer si l'ombre du secondaire est bien centrée. Si elle ne l'est pas, il va falloir jouer sur les vis de collimation, en fonction de la nature du décalage observé
Attention : selon le côté du focus où l'on se trouve, ça peut se comporter exactement à l'inverse de ce que j'indique sur les images. Dans ce cas, on commence par choisir un sens de vissage (par exemple serrer), et si jamais l'ombre se retrouve encore moins centrée, eh bien... on devra donc inverser les conseils donnés : desserrer au lieu de serrer, serrer au lieu de desserrer, selon les cas.
Attention bis, l'étoile va nécessairement bouger dans l'image quand on règle les vis de collimation. Idéalement, il faut la recentrer sur le réticule rouge, à l'aide de la raquette, des flèches de contrôle de la monture dans Sharpcap...et s'assurer que le cadre rouge du FX Preview est bien sur l'étoile pour bénéficier de l'empilement à la volée.
(A SUIVRE PAR LA PARTIE 2 A VENIR)
Cette méthode est librement inspirée de plein de sources différentes, que j'ai mélangées sans vergogne après les avoir toutes essayées. Je les citerai toutes à la fin du tuto, pour qu'on rende à César ce qui lui appartient.
Introduction
Il existe de nombreux guides de la collimation trouvables sur le net, mais je trouve que la plupart sont inutilisables tels quels. Vous lirez souvent des choses comme "cherchez le disque d'Airy avec un oculaire donnant au miminum 2.5 à 3x de grossissement par rapport au diamètre de votre télescope". Déjà, par un rapide sondage fait sur moi-même, je pense qu'il y a finalement très peu de personnes qui ont réellement vu un disque d'Airy à l'oculaire dans les conditions normales de turbulence en France. On vous dit de chercher à observer ça
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On peut aussi s'amuser à acheter une étoile artificielle, la placer à des dizaines de mètres et tenter de collimater de jour. Mais ça fait encore un truc à acheter, et les spécialistes disent que ça ne doit servir qu'à dégrossir (car le tube est horizontal avec l'étoile artificielle, alors que la nuit il sera pointé vers les étoiles).
Le souci principal, hors la turbulence, est que le fameux disque d'Airy est minuscule (et ce d'autant plus que le diamètre du télescope est grand). Thierry Legault, grand maître es-astrophoto, propose de faire apparaître artificiellement un disque d'Airy en diaphragmant largement le télescope. Ca marche, mais uniquement pour comprendre ce que l'on doit chercher à voir, et il est fortement déconseillé de collimater avec ce diaphragme artificiel.
Bref, voici ma méthode locale, qui vaut ce qu'elle vaut, mais va relativement vite et permet d'utiliser un outil moderne, que l'on a tous : une caméra.
Etape 0 : choisir un sens de focus.
Ben oui, ça paraît bête mais ce n'est pas systématiquement indiqué dans les méthodes de collimation.
Comme chacun sait, un SCT (en particulier un Celestron) se focalise par une molette qui fait avancer ou reculer le miroir primaire dans le tube. Comme généralement cette molette est excentrée par rapport au miroir, le fait de changer le focus fait que le miroir fait un angle (minime mais sensible) par rapport au tube. Et cet angle peut mettre complètement la collimation dans les choux.
Le pire est à venir : suivant qu'on "pousse" le miroir vers la lame de Schmidt ou qu'on le "tire", le miroir se met dans un angle différent. Et donc la collimation change aussi.
Seule solution, très classique : il faut choisir un sens de focalisation par lequel on finira systématiquement le focus. Le conseil habituel est de se débrouiller pour toujours finir par un mouvement du miroir vers la lame de Schmidt. Pourquoi ? Parce que le miroir sera en équilibre et n'aura plus tendance à bouger quand le tube sera orienté différemment (tant qu'on reste au-dessus de l'horizon bien sûr).
Il faut donc trouver le sens de focus qui donne ce sens de mouvement pour votre télescope. Pour mon C9, c'est dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, par exemple. Pour les heureux possesseurs de focuser motorisé Celestron, cela correspond à sens "Out". D'autres marques ou types de télescopes auront un sens contraire, donc méfiance.
Conclusion : quelque soit le focus qu'on cherche à obtenir, toujours terminer par un mouvement de la molette dans le bons sens (anti-horaire ou "out" pour mon C9).
A partir de cette étape, on va essayer de se forcer à finir le focus dans le sens déterminé à l'étape 0.
Etape 1 : dégrossir l'alignement.
Sauf si le SCT est complètement aux fraises, il devrait être possible de faire une collimation approximative. La méthode classique avec un SCT est de pointer une étoile bien brillante (magnitude 1 à 2 max), de la centrer le mieux possible, de lancer le suivi, et de défocaliser (dans un sens ou dans l'autre, peu importe à ce stade). On obtient ce genre de choses avec une caméra sur le télescope. Régler le gain de façon à pouvoir exposer quelques 1/10èmes de seconde, pas plus.
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Dans les faits, vous aurez probablement un truc de ce genre, plus ou moins décentré.
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Etape 1 option A : la collimation à l'envers
La méthode classique consiste à utiliser les trois vis pour recentrer l'ombre le mieux possible dans le donut. Déjà, je ne sais pas vous, mais moi, même avec une cible ajoutée sur l'image, j'ai du mal à estimer si mon ombre est bien centrée. En gros oui, mais avec précision sûrement pas. Par ailleurs, dès qu'on bouge les vis de collimation, l'étoile bouge aussi dans le champ de la caméra, or il faut qu'elle soit centrée en permanence pour collimater. Bref, on passe son temps à bouger une vis, appuyer sur la raquette, bouger une vis, etc. Pénible.
Gary Seronik, qui écrit dans Sky & Telescope, revue américaine, propose une méthode dérivée que je trouve très simple à réaliser. Je vous la résume ici en français :
On part donc de ça, étoile centrée dans la caméra, bien défocalisée voire zoomée pour bien voir le donut.
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Etape 1 option B : le bout de scotch et la caméra
Cette méthode est à utiliser quand la turbulence est forte (cas d'observation depuis un balcon en zone urbaine par exemple). Elle tire partie de la caméra et de Sharpcap.
Commencez par regarder votre lame de Schmidt et le support du secondaire, et repérez une vis (dans l'idéal celle à "12 heures", mais votre tube peut être monté différemment).
Munissez-vous de votre caméra, lancez Sharpcap, centrez une étoile brillante et défocalisez de façon à obtenir un beau donut, comme vu dans l'étape précédente. Réglez une exposition unitaire de l'ordre de 1/10ème de seconde au maximum. Réglez ensuite le gain de façon à ce que l'étoile ne soit pas trop saturée dans la caméra.
Voilà ce qu'on obtient en théorie avec un télescope parfaitement collimaté. L'ombre du secondaire et l'ombre du scotch sont clairement visibles.
En pratique, l'image obtenue va "danser" sur votre écran selon la force de la turbulence. Il se peut qu'elle soit suffisamment propre pour continuer, mais la plupart du temps elle sera tellement déformée qu'on verra à peine le fameux "donut".
C'est là que Sharpcap vient à notre aide !
Pour cette étape, on peut jouer sur deux paramètres :
1- ne garder que le canal rouge si vous avez une caméra couleur. Le rouge est moins sujet aux turbulences que le reste du spectre. On pourra, sur certaines caméras (ZWO en particulier), augmenter le canal rouge et couper le bleu (dans le pilote). Ou mieux, mettre un filtre rouge devant la caméra, si vous en avez un. Ou utiliser le FX preview "red channel to mono" de Sharpcap, mais il va nous empêcher d'utiliser le deuxième petit "truc" que je vous propose.
2- empiler à la sauvage avec le FX preview "stack frames".
Sharpcap est capable d'empiler et moyenner plusieurs images sans avoir à les aligner. Ce n'est pas le mode LiveStack mais un processus que l'on trouve dans les "Preview FX" dont le menu se trouve dans la barre d'outils en haut
- image.png (46.32 Kio) Consulté 22647 fois
Commencez déjà par choisir le premier (Frame Stack 3). Vous allez remarquer qu'une zone de sélection rouge apparaît sur votre image caméra. Déplacez-la et redimensionnez-la de faàn à entourer l'image de votre "donut" défocalisé, puis attendez quelques instants.
Vous allez voir que l'image se stabilise (Sharpcap calcule la moyenne de 3 images successives). Il est possible qu'elle apparaisse plus brillante, auquel cas baissez le gain ou le temps d'exposition pour obtenir un beau donut bien lissé, comme dans la théorie, avec les ombres du secondaire et du scotch de peintre.
Voici un exemple en conditions réelles, avec du mistral, un tube pas mis en température, depuis mon balcon coincé entre deux immeubles, et un C9 assez mal collimaté.
SANS FX
L'opération, comme au-dessus, consiste alors à repérer si l'ombre du secondaire est bien centrée. Si elle ne l'est pas, il va falloir jouer sur les vis de collimation, en fonction de la nature du décalage observé
Attention bis, l'étoile va nécessairement bouger dans l'image quand on règle les vis de collimation. Idéalement, il faut la recentrer sur le réticule rouge, à l'aide de la raquette, des flèches de contrôle de la monture dans Sharpcap...et s'assurer que le cadre rouge du FX Preview est bien sur l'étoile pour bénéficier de l'empilement à la volée.
(A SUIVRE PAR LA PARTIE 2 A VENIR)
