GSO RC8 Astrographe – CollimationLa collimation d’un télescope RC est sûrement l’un des points négatifs de son utilisation, c’est un processus quis’avère souvent délicat et qui rebute pas mal d’utilisateurs de cet instrument.

Il s’agit de mettre en place une méthode qui puisse être utilisée en dehors de la session d’imagerie, afin de n’avoir que quelques corrections à réaliser lors de la session proprement dite

Plusieurs méthodes sont présentées

• Méthode qui utilise un Cheshire • Méthode qui utilise un laser • Méthode avec une étoile • Méthode avec GoldFocus Plus Collimation

On choisira une méthode ou une combinaison de plusieurs méthodes, le tout est de maîtriser le processus afin d’avoir rapidement un télescope collimaté lors de la session photographique

Matériels utilisés

Un Cheshire

Il comporte un croisillon qui facilite le repérage du centre optique

Celui de Takahashi

Un laser de collimation : il s’agit ici d’un Howie Glatter’s Collimator

Utilisé avec une mire holographique circulaire pour faciliter la collimation, c’est un produit relativement onéreux, mais sûrement l’un des plus précis, et cela est important pour obtenir des résultats exploitables

Améliorations de l’instrument de base

Pour faciliter les réglages j’ai procédé aux modifications suivantes :

• Ajout d’une platine de réglage du tilt : disponible chez Teleskop Service

Elle permet de rendre indépendant les réglages du miroir primaire et du porte-oculaire • Remplacement des vis de collimation du secondaire par des Bob’s Knobs

Le réglage se fait ainsi à la main, plus de peur de laisser tomber une clé sur le miroir primaire

Repérage des vis de réglages

Vis de réglages du primaire

Il s’agit de trois ensembles de deux vis, l’ensemble (A) est situé à 6 heures

• Une vis tirante hexagonale en inox de 3 mm : vis de blocage, en la serrant on bloque le miroir contre la vis de collimation

• Une vis poussante hexagonale noire de 2.5 mm : vis de collimation, elle pousse sur le miroir pour lui donner l’inclinaison nécessaire

Pour rapprocher le miroir vers un ensemble de vis, la vis de collimation est desserrée et la vis de blocage est serrée, puis la vis de collimation est de nouveau serrée avec la même force, dans cet ordre. Pour éloigner le miroir d’un ensemble de vis, la vis de blocage est desserrée et la vis de collimation est serrée, dans cet ordre. Lavis de blocage doit être serrée avec juste la force nécessaire au bon maintient du miroir

Vis de réglages du secondaire

Il s’agit de trois vis, la vis (X) est située à 12 heures (l’image montre les vis avant leur remplacement par les Bob’s Knobs), c’est-à-dire vers le haut du tube

Si vous serrez l’une des vis, il faut desserrer les deux autres de la même quantité et inversement si vous la desserrez il faut serrer les deux autres de la même quantité. A la fin du réglage il faut avoir une tension égale surles trois vis.

Vérification préliminaire de la collimation

Avant toute opération on vérifie la collimation des miroirs, ceci pouvant se faire dans la journée, à l’aide d’un Cheshire.

Les bagues d’extension et la bague de tilt sont montées

Le télescope est positionné horizontalement, il pointe sur un mur blanc bien éclairé, le Cheshire est inséré à fond dans le porte-oculaire de façon à ce que la face à 45° soit dirigée vers une source lumineuse (le ciel en plein jour est une bonne source). En regardant à travers le trou du Cheshire on doit voir :

1. Tube du porte-oculaire 2. Intérieur noir du tube optique 3. Reflet du mur blanc 4. Reflet de l’araignée 5. Reflet du secondaire dans son support 6. Reflet du bafflage central du tube 7. Reflet du Cheshire 8. Reflet du trou du Cheshire

Le point noir central (8) est le trou du Cheshire, le cercle brillant autour (7) est la face inclinée à 45° du Cheshire, le large cercle noir (6) l’entourant est le reflet du bafflage intérieur dans le secondaire

Des anneaux lumineux concentriques seront visibles dans le cercle noir (6) si les sources de lumière sont suffisamment brillantes : ce sont les réflexions sur les anti-éblouissements réalisés dans le bafflage intérieur du tube.

L’anneau lumineux externe (1) est l’extrémité du porte-oculaire

Si le point noir central (8) apparaît centré dans le cercle brillant (7), il n’y a pas lieu de réaliser des ajustements du secondaire

Méthode avec le Cheshire

Collimation du secondaire

Dans le cas où le point noir central (8) n’est pas centré dans le cercle brillant (7)

on le ramènera aussi près que possible de ce centre, ceci en agissant très légèrement sur les trois vis de réglage du secondaire (il ne faut en aucun cas ajuster la vis centrale). L’ajustement se fait par 1/8ième de tour ou moins

Si vous serrez l’une des vis, il faut desserrer les deux autres de la même quantité et inversement si vous la desserrez il faut serrer les deux autres de la même quantité. A la fin du réglage il faut avoir une tension égale surles trois vis.

Les dessins suivant montrent comment l’ajustement des vis agit sur l’inclinaison du miroir secondaire

La vis 3 est desserrée, la vis 2 est serrée, la vis 1 est légèrement serrée, l’étoile se déplace dans le sens de la flèche centrale

Les vis 1 et 3 sont desserrées, la vis 2 est serrée, l’étoile se déplace dans le sens de la flèche

La vis 3 est desserrée, les vis 1 et 2 sont serrées, l’étoile se déplace dans le sens de la flèche centrale

On constate que le déplacement de l’étoile se fait dans le sens du serrage, l’alignement du secondaire doit être le plus précis possible avant de procéder à un éventuel alignement du miroir primaire

Collimation du primaire

Il est rare de devoir procéder à cet ajustement. Si le primaire n’est pas correctement aligné avec le secondaire, l’image dans le Cheshire se présente ainsi :

L’image est décalée vers un côté par rapport au tube porte-oculaire

L’ajustement du miroir se fait à l’aide des trois paires de vis « push-pull » (poussantes-tirantes) situées à l’arrière du tube

Chaque paire est constitué d’une vis hexagonale noire de 2.5 mm (vis de collimation) et d’une vis hexagonale inox de 3 mm (vis de blocage), elles doivent être ajustées ensemble, quand on desserre l’une on doit serrer l’autre pour ajuster l’inclinaison de l’axe optique, ceci par micro-ajustements.

Une fois le primaire collimaté on revérifie la collimation du secondaire et on ajuste si nécessaire, et on confirmela collimation du primaire une dernière fois

Une fois ces réglages effectués, si on se positionne à 3 ou 4 m devant l’ouverture du tube, et que l’on aligne l’angle de vision de notre œil avec l’axe optique du télescope, on devrait voir une série de multiples réflexions parfaitement concentriques, toutes centrées autour de l’axe central du télescope

Méthode avec le laserAvant de passer à cette méthode il est important de suivre celle avec le Cheshire afin d’éviter d’avoir un tube avec une collimation complétement déréglée. Cette méthode n’est pas utile si celle avec le Cheshire a permis deréaliser une collimation précise.

Les bagues d’extension, ainsi que la bague de tilt doivent être montées

Etape 1

Le tube est placé à l’horizontal sur la monture ou sur une table dans une pièce bien éclairée ou dehors.

Utiliser la position du porte-oculaire qui sera utilisée avec la CCD

Insérer le laser dans le porte-oculaire, serrer légèrement les vis de maintien, le laser doit pouvoir tourner dans leporte-oculaire, vérifier que le faisceau tombe sur la marque centrale du miroir secondaire, ce reflet se voit dans le primaire en regardant par l’avant du tube sur le côté

Vérifier que le laser tourne dans le porte-oculaire

Vérifier que le faisceau tombe sur la marque centrale du miroir secondaire

On peut vérifier également la précision du laser utilisé en le faisant pivoter à l’intérieur du porte-oculaire, le faisceau devrait toujours tomber au même endroit

Si le faisceau n’est pas au centre du secondaire, on ajuste la bague de tilt de sorte que le faisceau se déplace vers le centre. Une fois cela fait, déplacer le porte-oculaire en avant et en arrière plusieurs fois, le faisceau laser doit se déplacer légèrement à l’intérieur de la marque centrale du secondaire : on s’assure que le faisceau reste bien à l’intérieur de la marque. Vérifier que le retour du faisceau laser par le miroir secondaire se fait bien sur lui-même.

Il est important de comprendre que le centre optique du secondaire peut ne pas être confondu avec le centre physique du miroir (marque centrale), aussi afin que le faisceau laser se replie sur lui-même, il peut être nécessaire de faire tomber le faisceau du laser légèrement à côté du centre physique du secondaire (marque centrale)

A la fin de cette étape, le faisceau laser doit être aussi proche que possible du centre de la marque de collimation du secondaire, ceci pour toutes les positions du laser dans le porte-oculaire avec le faisceau se repliant sur lui-même.

Étape 2

On visse la mire holographique circulaire sur le laser, et on insère celui-ci dans le porte-oculaire, en regardant par l’avant du tube on voit sur le primaire un ensemble d’anneaux concentriques issus du laser, reflétés par le secondaire vers le primaire. Ces anneaux sont reflétés par la poussière microscopique présente sur un miroir aussi propre soit-il (ils sont d’autant plus difficile à distinguer que le miroir est propre, être dans le noir peut aider)

Il est plus facile de les voir projetés sur un mur dans le noir

Il faut rendre ces anneaux aussi concentriques que possible et équidistant du centre et du bord du miroir : avancer et reculer le porte-oculaire afin de positionner un anneau près du bord du miroir, cela permet de juger plus facilement si les anneaux sont concentriques ou non. Si ils ne le sont pas on ajustera les vis de collimation

du secondaire par de très faibles ajustements (1/32ième de tour ou moins) afin de rendre ces anneaux concentriques sur le primaire

L’utilisation combinée du Cheshire et du laser peut être hautement productive : utilisation du Cheshire afin de centrer le point central noir (8) dans le cercle brillant (7), puis utilisation du laser avec la mire holographique circulaire afin d’obtenir les anneaux concentriques sur le primaire.

A la fin de cette étape, on doit avoir les anneaux sur le primaire aussi concentriques que possible, avec le faisceau central du laser replié sur lui-même

Étape 3

Le télescope est positionné à l’horizontal afin de projeter les anneaux reflétés par le primaire sur un mur situé à au moins 2 mètres.

Sur une feuille de papier on va tracer un certain nombre de cercles concentriques, on fixe cette feuille sur le mur à l’endroit de la projection des anneaux par le télescope, elle va servir de guide pour juger de la concentricité des anneaux.

Sur le mur se reflètent les anneaux concentriques et l’ombre du secondaire au centre : si les anneaux ne sont pasconcentriques et/ou l’ombre du secondaire n’est pas centrale, ou que l’on a les anneaux internes et externes partiellement, il faut ajuster le miroir primaire par de très légers ajustements des vis de collimation du miroir primaire. On vérifie que lorsque l’on déplace le porte-oculaire d’avant en arrière l’anneau le plus interne et l’anneau le plus externe sur le mur s’affichent et disparaissent en même temps, les anneaux internes sont toujours visibles.

Avec les ajustements réalisés à cette étape, le porte-oculaire et la bague de tilt réglés aux étapes 2 et 3 ont été légèrement déplacés à cause de l’ajustement du miroir primaire. Aussi on reprend l’étape 1 (on enlève la mire holographique circulaire) pour réajuster le faisceau laser au centre de la marque de collimation sur le secondaire, puis l’étape 2 (avec la mire holographique circulaire) pour la concentricité des anneaux sur le miroirprimaire et finalement l’étape 3 pour la concentricité des anneaux projetés sur le mur. Recommencer nécessaire cette itération.

Avant de faire une vérification finale, vérifier que toutes les vis de collimation sont serrées, surtout les vis de blocage du primaire

Ce processus peut prendre un certain temps la première fois, mais devient très rapide avec plusieurs pratiques, ila surtout l’avantage de pouvoir réaliser une collimation précise dans la journée.

Comme il est très difficile d’avoir ces trois étapes parfaites pour toutes les positions du porte-oculaire, il est important de surtout qu’elles le soient pour la position utilisée avec la configuration d’imagerie utilisée.

Ces réglages restent valables tant que le porte-oculaire n’est pas enlevé, déplacé ou tourné, ou qu’une bague d’extension est ajoutée ou supprimée, il faudra alors refaire la collimation.

A priori les RC tiennent très bien la collimation, le primaire ne se déplaçant pas comme sur un SCT, elle tend à rester précise pendant plusieurs mois

Avant toute session d’imagerie importante il est recommandé de réaliser un test sur une étoile (star test)

Test sur une étoileLe test sur une étoile permet de confirmer la précision de la collimation, le problème c’est qu’il est dépendant des conditions de seeing. Voir le paragraphe sur l’utilisation d’une étoile artificielle qui peut être réaliste dans lecas d’un instrument RC et qui permet de s’affranchir de la turbulence atmosphérique et du déplacement de l’étoile

Toutes les bagues d’extension sont installées (elles permettent d’atteindre le focus)

Étape 1

Insérer un oculaire dans le porte-oculaire, centrer une étoile brillante (magnitude 0 ou 1) et proche du zénith (pour minimiser l’action de l’atmosphère), on utilisera un grossissement correspondant au diamètre de l’instrument (x200 pour mon RC8)

On défocalise fortement l’étoile, elle prend l’aspect montrée ci-dessous : image de l’article sur la collimation de Thierry Legault

Le trou noir central est l’ombre du miroir secondaire, il doit être bien centré avec les anneaux de diffraction concentriques, s’il ne l’est pas on agira sur la ou les vis de réglage du secondaire : il se déplace dans la directionde la vis de réglage que l’on serre, s’il a besoin d’être déplacé dans une direction entre deux vis, les deux doivent être serrées, sans oublier de desserrer la ou les vis opposées. Entre chaque réglage ne pas oublier de recentrer précisément l’étoile l’étoile

C’est une étape qui n’est effectuée que pour un instrument fortement décollimaté.

Étape 2

Insérer un oculaire dans le porte-oculaire, centrer une étoile brillante d’une magnitude plus faible (2 ou 3) et proche du zénith (pour minimiser l’action de l’atmosphère) et réaliser la mise-au-point. On utilisera un grossissement de 2 à 3 fois le diamètre de l’instrument (x500 pour mon RC8)

On défocalise légèrement l’étoile alternativement en avant (intra-focale) et en arrière (extra-focale) du focus, l’image suivante montre l’aspect que prend l’étoile : image de l’article sur la collimation de Thierry Legault

Le système changeant d’anneaux et de point central doit s’ouvrir et se refermer de manière symétrique et concentrique, le point lumineux doit être au centre des cercles (images du haut), sinon (images du bas) dans ce cas agir légèrement sur la ou les vis du secondaire : il se déplace dans la direction de la vis de réglage que l’on serre, s’il a besoin d’être déplacé dans une direction entre deux vis, les deux doivent être serrées, sans oublier de desserrer la ou les vis opposées. Entre chaque réglage ne pas oublier de recentrer précisément l’étoile.

Étape 3

A partir de la configuration précédente on réalise une mise-au-point précise, qui fait apparaître la figure d’Airy, cela nécessite de bonnes conditions de seeing (turbulence minimum)

Les images suivantes montrent l’aspect d’une étoile suivant la précision de la collimation : image de l’article sur la collimation de Thierry Legault

En (A) la collimation est bonne, le premier anneau de diffraction est complet et uniforme, de (B) à (D) la collimation est de plus en plus plus mauvaise, il y a lieu de faire des ajustements en agissant très légèrement surles vis de collimation du secondaire

Utilisation d’une étoile artificielle

Dans le cas d’un instrument RC, l’utilisation d’une étoile artificielle est envisageable étant donné qu’il n’y a pasde shifting du miroir primaire. Cela peut aussi constituer un entraînement avant l’utilisation d’une étoile réelle

Je dispose de ce modèle acheté chez Pierro-Astro :

La taille de l’étoile est de 9 microns, pour l’utiliser avec précision il faut la placer à une distance telle que son image soit plus petite que la résolution de l’instrument. Dans le cas du RC8 (diamètre de 203 mm) on a une résolution de 0.68 arcseconde, en plaçant l’étoile à plus de 3 m on est conforme à cette contrainte puisqu’il faut également tenir compte de la distance minimum de mise-a-point qui est plus grande

Méthode avec GoldFocus Plus CollimationGoldFocus Plus Collimation est un système dédié à la mise au point et à la collimation, il se compose d’un masque de diffraction spécifique de type Bahtinov, associé à un logiciel d’analyse. Ici c’est la fonctionnalité de collimation qui nous intéresse.

Cette méthode est à utiliser pour préciser au mieux la collimation après avoir mis en œuvre une des méthodes précédentes pour approcher au plus près d’une bonne collimation

Le logiciel d’analyse utilise les images d’une étoile brillante prise avec le logiciel de capture à travers le masque de diffraction.

Onglet <Capture>

Positionne les paramètres de capture

• Image Capture • From Image capture folder : le répertoire où seront capturées les images destinées à

GoldFocus. C’est le répertoire où seront sauvegardées les images capturées par Sequence Generator Pro (SGP), le logiciel de capture que j’utilise

• Le format de capture préféré est FITS (CCD) ou Raw (APN) • Nommage des images : par exemple « FocusImage_0001.fts » • Le temps d’exposition doit être assez court pour éviter la saturation dans les franges de

diffraction, mais suffisamment longue pour leur assurer une bonne exposition. Il faut éviter que le noyau central de l’étoile soit complétement saturé. Trouver le bon équilibre entre la sous-exposition et la sur-exposition des franges

• Si le logiciel de capture peut capturer une portion de l’image de la CCD, cela permet d’accélerer le traitement par GoldFocus

• Delete images after use : si coché, permet de capturer beaucoup d’images sans encombrer le disque

• Minimum wait between images : utiliser un temps de pause entre chaque analyse d’image le plus court possible mais suffisant pour permettre de faire les ajustements pour la collimation

• GoldFocus Mask : précise le masque utilisé, dans mon cas « GoldFocus Mask:Focus plus collimation ».

• Step-by-Step QuickStart : lors des premières utilisations de GoldFocus, il est intéressant d’utiliser la fonctionnalité « Step-by-Step QuickStart » afin de bien se familiariser avec le logiciel (on la coche). Unefois maîtriser, on pourra décocher cette option

Onglet <Analysis>

• Mask rotation : angle entre les 6 ensembles de 3 franges de diffraction et l’horizontal de la caméra, doitêtre réglé de façon à ce que les franges de diffraction de l’image de l’étoile tombent près des centres des « zones d’analyse ».

• Pixel aspect ratio : rapport de dimensions des pixels (100% pour des pixels carrés), si nécessaire on

ajuste la valeur de sorte que les franges de diffraction de l’image de l’étoile tombent près des centres des« zones d’analyse ».

• Annulus inner radius : rayon en pixels de l’anneau interne des « zones d’analyse », doit être réglé de façon à ce que l’anneau interne soit à l’extérieur de la partie brillante centrale de l’image

• Annulus width : largeur en pixels qui définit l’anneau externe des « zones d’analyse ». Ces deux réglages devraient faire en sorte qu’une seule étoile soit visible

• Track-and-stack count : nombre d’images empilées et analysées, en augmentant ce nombre on obtient une analyse plus stable et précise en cas de pauvre seeing. Dans le cas où ce nombre est supérieur à 1, il est préférable d’ajuster « Minimum wait between images » dans l’onglet <Capture> à sa valeur minimum de 0.25 seconde

• Reverse focus adjustment direction : S’assurer que ce paramètre est coché ou non en fonction du message qui s’affiche : si le message indique une correction « IN » et que le porte-oculaire est déplacé vers l’intérieure, alors la case ne doit pas être cochée, si le porte-oculaire est déplacé vers l’extérieur la case doit être cochée. Si le message indique une correction « OUT » et que le porte-oculaire est déplacé vers l’extérieure, alors la case ne doit pas être cochée, si le porte-oculaire est déplacé vers l’intérieur la case doit être cochée. Ce message n’implique que le réglage du focus, une fois que l’on aura déterminé si la case doit être cochée ou non, si l’on place le masque toujours de la même manière, il n’y aura pas lieu de changer l’état de cette case, on pourra alors décocher « Step-by-Step QuickStart ».

• Auto-detect mask at start-up : si coché, GoldFocus examine la première image capturée pour estimer automatiquement « Mask rotation », « Annulus inner radius » et « Annulus width », des ajustements peuvent augmenter la précision.

• Fix hot pixels : si coché, GoldFocus identifie et ajuste automatiquement les pixels chauds, sauf si la caméra a un bruit très bas ou permette la soustraction d’un dark (ou par le logiciel de capture) il est recommandé de le laissé coché

• Align : peut être cliqué à tout moment durant l’analyse, ajuste seulement « Mask rotation », utile si les résultats donnés par « Auto-detect mask at start-up » sur la première image donnent un pauvre réglage

Démarrage pas-à-pas

• Démarrer GoldFocus • Démarrer le programme de capture SGP • Faire le focus sur une étoile brillante : on utilise la fonctionnalité de focus du logiciel de capture pour

réaliser un focus raisonnablement correcte sur une étoile brillante • Mettre en place le masque de diffraction GoldFocus : il est important d’aligner le masque toujours de la

même manière à chaque utilisation • On aligne les trois coches autour de l’ouverture centrale avec les trois vis de réglages du miroir

secondaire

L’image ci-dessus montre l’alignement qui semble le plus logique : les trois coches sont alignées avec les trois vis de réglages du secondaire. Pour un alignement répétitif, on peut faire un repère sur le tube du télescope, correspondant au placement au goujon de montage aligné avec la vis de réglage (X) du miroir secondaire.

• Vérifier le paramètre « GoldFocus Mask » : il doit correspondre au masque utilisé • Recentrer l’étoile (le télescope a pu bouger lors de la mise en place du masque) • Refaire le focus manuellement, ci-dessous une image d’un bon focus

• Démarrer la session de capture : avec SGP le mieux est de créer une séquence propre à la collimation.

On peut considérer deux modes de capture : • Séquentiel, une image après l’autre : par example

• FocusImage_0001.fts • FocusImage_0002.fts • FocusImage_0003.fts • …

• Des images non combinées en alternance avec une image composite : par exemple (GoldFocus ignore es images composites)

• FocusImage_0001-0001.fts • FocusImage_0001.fts • FocusImage_0001-0002.fts • FocusImage_0001.fts • FocusImage_0001-0003.fts • FocusImage_0001.fts • …

• On retourne à GoldFocus • Vérifier qu’une barre de progression est active dans la fenêtre <GoldFocus> • Vérifier le paramètre « Reverse focus adjustment direction » : dès que GoldFocus commence l’analyse

des images capturées, un message s’affiche concernant ce paramètre. Vous devez confirmer de la bonne direction de correction, et en fonction avoir le paramètre coché ou non. Si le masque est toujours placé de la même manière, il n’y aura pas lieu de modifier ce paramètre les fois prochaines, on peut alors décocher le paramètre « Step-by-Step QuickStart ».

Analyse et ajustement

L’objectif de la collimation avec GoldFocus et d’amener les trois erreurs de collimation aussi près que possible de 0.0 pixel.

La correction s’effectue en agissant sur la vis de collimation qui correspond à l’erreur la plus grande, puis à la plus grande suivante et ainsi de suite.

Quand le masque est aligné comme indiqué précédemment, chaque erreur de collimation affichée correspond à la vis de collimation du secondaire associée.

ConclusionLa collimation est un processus qui peut paraître contraignant et rebutant par moment, mais si l’on veut obtenir le maximum de son instrument, il est impératif de réaliser cette étape le plus précieusement possible, surtout lors d’une session photographique longue pose qui va prendre plusieurs heures de captures

Les méthodes ci-dessus peuvent être utilisées indépendamment ou complémentairement