Masque d’aide à la focalisation

Vous avez été quelque uns à me demander des précisions concernant les aides à la focalisation et cela m’a décidé de mettre en place cette page.

Tout d’abord focaliser qu’est-ce que cela signifie.

Un objectif (peu importe qu’il s’agisse d’un réfracteur ou d’un réflecteur voire d’un système plus complexe) va capturer un flux lumineux venant de l’astre visé et le concentrer en un point, le foyer. Bien entendu les rayons lumineux ne s’arrêtent pas là et continue leur course au delà du foyer … si on ne les arrête pas ! Si l’objet visé peut être considéré à l’infini géométriquement (souvent le cas en astronomie car la distance de l’astre est de très loin supérieure à la focale de l’instrument) le point qui concentre les rayons est a une distance F (focale) de l’objectif !

Ce système est parfaitement réversible et un objet à une distance F de l’objectif voit ses rayons ni diverger ni converger mais être parfaitement parallèles ! Cela a son importance pour la suite.

Observer avec un oculaire cela consiste à utiliser d’abord ses yeux, et qu’est ce qu’un œil sinon un objectif qui reçoit des rayons parallèles et les fait converger en son foyer.

Donc pour observer un astre dans un instrument, il faut tout d’abord rendre parallèles les rayons qui en sortent … c’est le rôle de l’oculaire. Celui ci, judicieusement positionné va montrer une image que l’on dit aérienne.

Si on remplace l’observateur par un dispositif de prise de vue on peut se rapprocher de la biologie et utilise un capteur (CCD) et une optique et dans ce cas on va devoir utiliser notre oculaire pour présenter au dispositif des rayons parallèles que le dispositif va focaliser sur son capteur !

On peut également « simplifier » les choses et utiliser directement le capteur au « foyer » de l’instrument !

Toute la question consiste à déterminer avec précision ce « foyer ».

C’est là que les masques vont nous aider !

Voila comment notre instrument, utilisé a 100% de son diamètre focalise une image au point A’.

Maintenant, si on se décide à faire un (ou plusieurs) trou (circulaires) dans un masque qui couvre notre objectif, on va se retrouver avec plusieurs « mini » objectifs, éventuellement excentrés qui vont se focaliser en un point. Si on « intercepte » le faisceau convergeant avant ou après le foyer, les « cones » de lumière n’on pas (ou plus) convergé et donc on observe autant d’images que de trous du masque.

Nota ; les images en intra-focale sont dans le même sens que le masque et en extra-focale, les images sont « inversées ».

C’est déjà pas mal mais la différentiation entre trois ronds très proches et un seul « rond » n’est pas toujours facile !

Mais l’idée consiste à remplacer mes «trous circulaires » par une ou plusieurs « fentes ».

La première fente sera radiale et donc la « fente lumineuse » (on a plus vraiment un cône en l’occurrence) dans l’instrument se focalise au foyer mais la « fente lumineuse » continue son chemin et devient « symétrique » au delà du foyer.

 Une seconde « fente » est pratiquée perpendiculairement à la première et diamétralement opposée à la première.

La figure ci-dessus vous montre comment j’ai réalisé mon masque pour un C8 de 200mm (le rond central représente le barillet du miroir secondaire).

Il est important d’être un tant soit peu précis dans la réalisation du masque car la qualité de la focalisation qui va en dépendre !

Cette fois on a plus une « fente lumineuse » mais deux qui se coupent au foyer (toujours) mais la disposition particulière de celle-ci va former une jolie croix lorsque le foyer est atteint. Légèrement hors du foyer l’image de la croix va se déformer et les deux fentes vont s’écarter ce qui va donner l’impression de « glissement » d’une fente par rapport à l’autre.

Le schéma est très approchant car dans la réalité les images loin du foyer sont non seulement très espacées mais en plus élargies par le manque de netteté !

L’appréciation de la focalisation et cette fois ci évidente et il est aisé de dire si la « croix » formée est bien équilibrée (images 3 et 6) ou bien décalée (images 2 et 4) !

A special thanks to John Mahony for his very instructive page about optics.
For sure I will try to translate it in french some day.