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La collimation Pourquoi 2/3 des télescopes d'amateur ne fournissent pas de bonnes images
La turbulence atmosphérique fait balancer dans le télescope une étoile et ses disques d'Airy...

Contrairement à toutes les grandes rumeurs populaires, la collimation, derrière son nom un peu mystérieux, est une étape de réglage optique indispensable en imagerie, qu'elle soit argentique ou CCD, beaucoup moins complexe qu'elle n'y paraît...

Souvent, sur un instrument qui n'a jamais bénéficié d'un entretien optique régulier, ce réglage suffit pour en métamorphoser les performances et les possibilités. On évalue aux 2/3 du marché, les télescopes développant de piètres performances, sans doute pour la plupart, à cause d'une collimation défectueuse. Comme tous les astrophotographes amateurs des surfaces planétaires et de la Lune, j'ai vite compris l'importance d'un tel réglage sur les images obtenues en final. La qualité d'une image planétaire est très fragile et la collimation en modifie très nettement la résolution.

Ma méthodologie de collimation s'adresse principalement aux possesseurs de Schmidt-Cassegrain mais peut s'adapter à celle d'un télescope Newton, la collimation la plus déterminante se faisant sur le miroir secondaire. Cette méthodologie peut être appliquée de deux manières différentes : Soit visuellement avec un oculaire, soit numériquement avec l'emploi d'une webcam et d'un logiciel informatique de contrôle.

On se concentrera exclusivement sur la première méthode, purement visuelle.


Première étape : Mise en température de l'instrument pour éviter la turbulence instrumentale

Quelques soient les moyens mis en oeuvre pour collimater, cette étape est indispensable.

La mise en température du télescope est indispensable avant d'entamer une collimation.

En effet, les éléments mécaniques d'un Schmidt-Cassegrain sont très sensibles à la température et la variation de celle-ci provoque la dilatation ou la compression de ceux-ci, provoquant également des variations assez importants de réglage.

Autrement dit, il est très imprudent de collimater un télescope qui n'est pas à température, puisque celle-ci suffit à faire varier sensiblement la collimation. Avant de collimater un télescope, il faut compter en moyenne 1h30 à 2h00 pour que celui-ci soit mis à température par rapport à celle de l'extérieur.

Il est d'autant plus conseillé de mettre son instrument à température que, de toutes les façons, les turbulences instrumentales sont suffisamment importantes pour rendre les disques d'Airy quasi-invisibles dans un incessant ballet de perturbations thermiques, ce qui rend la collimation quasi-impossible.

Les turbulences instrumentales sont tout simplement causées par un échange thermique incessant conduisant au refroidissement progressif de l'air prisonnier dans l'instrument beaucoup plus chaud car initialement à la température de l'intérieur d'où vous sortez votre instrument. Selon l'illustration à droite, la température de l'air extérieur du site d'observation s'oppose à la température de l'air interne contenu dans le tube optique avec un delta T de différence de 12 °C.

Respecter le délai nécessaire vise à réduire ce Delta T au minimum possible (+ ou - 1 °C).


Seconde étape : Concentricité de l'ombre du miroir secondaire

Dans le cas d'un télescope fortement décollimaté, qui n'a jamais subi de réglages optiques réguliers, il est fréquent de constater que la collimation est tellement mauvaise, que l'ombre du miroir secondaire n'est même plus concentrique avec le disque lumineux du primaire.

Cette vérification s'obtient en utilisant un grossissement d'environ 100X et en défocalisant fortement l'image. L'étoile apparaît alors sous la forme d'un disque lumineux, obstrué par l'ombre du miroir secondaire.

L'objectif de ce premier réglage, s'il est nécessaire (figure B), consiste à recentrer l'ombre du miroir secondaire par rapport au disque lumineux du primaire (figure A). Pour se faire, il suffit de repérer les 3 vis à 120° situées à l'avant du télescope, juste derrière le miroir secondaire (parfois, une partie clipsable peut protéger ces 3 vis poussantes/tirantes) et d'agir sur l'une d'entre-elles ou sur les trois. ATTENTION !!! Ne jamais desserrer totalement les 3 vis en même temps, car cela pose de sérieux problèmes et peut même endommager l'instrument dans certains cas.


Troisième étape : Les disques d'Airy

Après un dégrossissage de la collimation par défocalisation importante, la collimation demeure très approximative et il apparaît nécessaire de la parfaire davantage. Pour ce faire, on focalise cette fois-ci parfaitement l'étoile. Pour augmenter la visibilité des disques d'Airy, il apparaît nécessaire d'employer un plus fort grossissement.

Astuce : L'utilisation d'un filtre vert permet d'augmenter considérablement la visibilité des disques d'Airy.

Cette analyse impose d'utiliser un grossissement plus important d'environ 400X.

Si la turbulence est importante, malgré une mise en température correcte, l'exercice peut s'avérer très délicat, voir impossible. Dans tous les cas, les disques d'Airy doivent se présenter sous une forme ronde, proportionnelle au niveau de déréglage. Parfois, deux problèmes optiques peuvent apparaître (figures ci-dessus).

Ces deux problèmes sont tout à fait anormaux.

La première illustration montre une étoile non circulaire, étirée sur trois côtés à 120°. Ce phénomène est souvent dû à un miroir subissant les contraintes de ses 3 vis de réglage, lorsque celui-ci est bloqué dans son barillet. Ce premier phénomène est réversible car il ne tient compte que d'un défaut de centrage.
En revanche,
la seconde illustration montre un problème plus sérieux. Cette forme d'étoile correspond à un miroir de mauvaise qualité, déformé irréversiblement dans sa structure. Il ne peut être corrigé.

Selon le degré d'importance de la décollimation de votre télescope, les disques d'Airy doivent épouser habituellement ces formes :

 

Niveau  A

Niveau  B

Niveau  C

Niveau  D

Niveau  E

Niveau  F
Exemple concret de l'influence d'une décollimation sur un télescope

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Télescope collimaté

Télescope légèrement décollimaté

Télescope sévérement décollimaté

Certains mordus évaluent les degrés de décollimation à seulement 3 niveaux ou à 4. Pour ma part, j'évalue une décollimation à 6 niveaux.

Entre chaque niveau, la différence ne dépasse pas la fraction d'un trentième de tour. Et pourtant, les différences sont sensibles sur les résultats (!!!).
L'image de référence pour mettre en scène ces degrés de décollimation est la planète MARS, photographiée le soir du 24 Août 2003.

Les images montrent à quel point les performances s'effondrent rapidement !
70% des performances du télescope s'envolent entre une collimation correcte et une décollimation sévére.
Comme vous l'aurez compris vous même, en regardant les illustrations, les réglages sont désormais très sensibles et il faut désormais évoluer avec prudence.

Lorsque vous aurez atteint le niveau B, ou mieux le niveau A, en fonction de la turbulence en présence, vous pourrez considérer que la collimation est terminée.

Arnaud FIOCRET © 2003 (2012)

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