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La collimation du télescope
  La collimation est le réglage de l'alignement des différents éléments optiques d'un instrument les uns par rapport aux autres. Pour obtenir une image la plus nette et piquée possible, il est essentiel de bien collimater l'optique du télescope. Peut importe la qualité de l'optique de l'instrument, s'il n'est pas bien collimaté, les images seront de qualité médiocre. 

La collimation peut se dérégler par les vibrations dues au transport de l'instrument. Pour cette raison, il est conseillé de vérifier régulièrement la collimation de son instrument. Voici deux procédures de collimation pour un télescope de type Schmidt-Cassegrain :
  • La méthode standard de collimation
  • La collimation avec le disque de Hartmann
 La méthode standard de collimation

Pour une observation visuelle, effectuez la collimation avec votre renvoi coudé. Pour l'imagerie planétaire, il ne faut pas l'utiliser. La raison est que, la plupart du temps, le renvoi coudé n'est pas parfaitement centré avec le plan optique du télescope. Ainsi, la collimation sera un peu différente dans les deux façons d'observation.

Pour vérifier la collimation, pointez avec un oculaire de 26 mm environ, une étoile de brillance moyenne (magnitude de 2 à 3 environ) près du zénith. Laissez le télescope se mettre à température ambiante avant de commencer ce test. Une différence de température entre lui et l’air ambiant provoque une déformation de l’image. Centrez l’image de l’étoile dans le champ de vision à l’aide de l’oculaire, défocalisez l’image jusqu’à ce qu’elle apparaisse sous la forme d'un anneau lumineux entourant un petit disque sombre tel que présenter dans l'image de la figure 1 :

Collimation
Figure 1

Les seuls réglages possibles et nécessaires se font par l'intermédiaire de trois petites vis situées à l’extérieure du support du miroir secondaire (figure 2) qui se trouve sur la surface avant du télescope :

Collimation 3 vis d'ajustement
Figure 2
  1. Regardez l’image défocalisée de l’étoile pour voir dans quelle direction le disque sombre est décalé par rapport au centre de l’anneau lumineux (1, fig. 1) : remarquez quelle est la partie de l’anneau la plus fine. Placez votre index sur l’une des vis de collimation. Vous verrez l’ombre de votre doigt sur l’anneau de lumière. Déplacez votre doigt sur le support du miroir secondaire jusqu’à ce que son ombre soit sur la partie la plus fine de l’anneau. Regardez alors où est votre doigt, s'il pointe soit sur une vis ou entre 2 vis, c'est l'endroit qu'il va falloir régler.
  2. À l’aide des touches de contrôle de la manette du télescope, à la vitesse la plus lente, déplacez l’anneau lumineux vers le bord du champ de vision de l’oculaire, dans la direction où le disque sombre est décentré dans l’anneau lumineux (2, fig. 1).
  3. Tournez les vis de réglage tout en regardant à travers l’oculaire. Vous remarquerez que l’image de l’étoile se déplace à travers le champ. Si l’image sort du champ, c'est que vous tournez la vis dans le mauvais sens. Tournez là dans le sens opposé pour ramener l’image de l’anneau en direction du centre du champ de vision.  
  4. Si la vis que vous tournez devient trop facile à tourner, vissez les deux autres, autant l'une que l'autre. Si la vis que vous tournez devient trop dure, dévissez les deux autres, autant l'une que l'autre.  
  5. Lorsque l’image est à nouveau au centre du champ de vision (3, Fig. 1), examinez attentivement la concentricité des anneaux. Si vous pensez que le disque sombre est toujours décentré dans la même direction, continuez le réglage en tournant la même vis. S'il est maintenant du côté opposé, c’est que vous êtes allé trop loin, et il vous faut tourner la vis dans la direction opposée. Vérifiez toujours en même temps le centrage de l’image dans le champ et la concentricité des anneaux.  
  6. Il se peut qu’après un premier réglage, le disque sombre se soit décalé dans une autre direction. Dans ce cas, répétez les étapes 1 à 5.  
  7. Recommencez le test à plus fort grossissement avec un oculaire 9 mm ou moins. Tout défaut de concentricité à un tel grossissement ne nécessitera que de très faibles retouches sur les trois vis. Vous aurez ensuite un télescope bien collimaté.  
  8. Dans de bonnes conditions atmosphériques par turbulence très faible : pour parfaire l’alignement, vérifiez l'image de l'étoile au plus fort grossissement possible, après avoir bien fait la mise au point. Elle doit apparaître sous la forme d'un petit point (appelé disque d’Airy) entouré d'anneaux de diffraction. Peaufinez si nécessaire la collimation par de très petites retouches, jusqu'à centrer le disque d’Airy dans  les anneaux de diffraction. La répartition de la lumière dans les anneaux doit être homogène. Vous avez maintenant le meilleur alignement possible de l’optique dans votre télescope.
  Disque d'Airy
Exemple du disque d'Airy bien
collimaté

Le réglage optimal sera obtenu lorsqu'on peut voir le disque d'Airy (avec les anneaux de diffraction) bien aligné comme dans l'exemple ci-haut. Pour la photographie des planètes et des autres objets du système solaire, qui demande une collimation parfaite, toujours vérifier la collimation du télescope avant la prise d'image, surtout si le télescope a été déplacé.

La collimation avec le disque de Hartmann

La procédure décrite plus haut est la méthode standard de collimation avec un oculaire. Personnellement, j'ai adopté récemment la collimation en utilisant un disque de Hartmann à trois trous en utilisation avec ma caméra CCD qui sert à l'imagerie du ciel profond ou celle servant à la photographie des objets du système solaire. Il est à noter que cette méthode doit être utilisée avec les télescopes de type Schmidt-Cassegrain.

L'avantage de cette technique est qu'on l'utilise directement avec la caméra servant à l'acquisition des images, offrant ainsi une collimation en conformité avec le train optique de notre système d'imagerie. Un autre avantage est qu'on peut l'utiliser en présence d'une turbulence importante, donc en toute circonstance. Voici un exemple du disque de Hartmann :
Disque de HartmannCollimation 3 vis d'ajustement

Le disque est du diamètre du télescope. On l'installe devant. Le trou central sert à accéder aux vis de collimation. On aligne les trois trous en périphérie du disque avec les trois visses de collimation.

Vérification de la collimation

Avec le disque de Hartmann, il est très facile et rapide de vérifier la collimation en tout temps. On vise une étoile brillante (magnitude de 0 à 1) près du zénith, on installe le disque devant le tube et on effectue une focalisation sur l'étoile.

Lorsque l'étoile est défocalisée, celle-ci se présente sous la forme de 3 étoiles séparées à l'écran. Au fur et à mesure que l'on effectue la mise au point de l'instrument, ces 3 étoiles convergent pour n'en former plus qu'une seule lorsque le focus est réalisé. Si on ne peut pas faire converger les 3 étoiles en une seule, c'est que le télescope est décollimaté.

Fabrication du disque de Hartmann

Pour fabriquer son disque de Hartmann, cliquez sur ce lien.

Réalisation de la collimation avec l'aide du disque de Hartmann

Il faut toujours faire correspondre les trois trous en périphérie du disque de Hartmann avec les trois vis de collimation telle que présenter sur l'image suivante :

Disque de Hartmann alignement
  1. Centrer une étoile brillante près du zénith dans le champ de vision de la caméra.
  2. Mettre le disque de Hartmann et boucher le trou no 1 :  Hartmann boucher trou 1
  3. Faire le focus jusqu'à ce que les 2 étoiles convergent en une seule : Hartmann focus
  4. Enlever le bouchon du trou no 1 et le mettre sur le trou no 2.
  5. Si on voit 2 étoiles légèrement séparées, il faut tourner la vis de collimation no 1 jusqu'à voir une seule étoile. Si la vis devient trop facile à tourner, vissez les deux autres, autant l'une que l'autre. Si la vis devient trop dure, dévissez les deux autres, autant l'une que l'autre.
  6. Recentrer l'étoile dans le champ de vision de la caméra.
  7. Faire le focus jusqu'à ce que les 2 étoiles convergent en une seule.
  8. Enlever le bouchon du trou no 2 et le mettre sur le trou no 3.
  9. Si on voit 2 étoiles légèrement séparées, il faut tourner la vis de collimation no 2 jusqu'à voir une seule étoile.
  10. Recentrer l'étoile dans le champ de vision de la caméra.
  11. Faire le focus jusqu'à ce que les 2 étoiles convergent en une seule.
  12. Enlever le bouchon du trou no 3 et le mettre sur le trou no 1
  13. Si on voit 2 étoiles légèrement séparées, il faut tourner la vis de collimation no 3 jusqu'à voir une seule étoile.
  14. Ne pas boucher aucun trou.
  15. Faire le focus jusqu'à ce que les 3 étoiles convergent en une seule. Si on ne parvient pas à fusionner les 3 étoiles, reprendre le processus au point 1. Cette deuxième itération permettra d'aligner les 3 étoiles en une seule.
Le disque de Hartmann permet d'effectuer une très bonne collimation en tout temps, même en présence de turbulence importante. Pour la photographie des planètes et des autres objets du système solaire, qui s'effectue par turbulence très faible, il est recommandé de vérifier le réglage sur le disque d'Airy. Utiliser votre caméra pour l'imagerie planétaire avec tout l'équipement nécessaire à la photographie de l'objet que vous voulez prendre et pointer une étoile brillante près du zénith. Positionner l'étoile au centre de l'écran. Effectuer une mise au point précise et examiner le disque d'Airy à l'écran. Utiliser un temps de pose court et ajuster les contrastes pour bien faire apparaître les anneaux de diffraction. Peaufinez si nécessaire la collimation par de très petites retouches, jusqu'à centrer le disque d’Airy dans les anneaux de diffraction.

Disque d'Airy
Exemple du disque d'Airy bien
collimaté


Si vous utilisez une caméra monochrome pour prendre les images, mettre votre filtre rouge devant. Il permettra d'atténuer la turbulence de l'air et ainsi faciliter les réglages très fins.



Révisé le 2017/04/24

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Richard Beauregard
Le Ciel Astro - CCD