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Quelle focale ? Quel capteur ? Pour quelle cible ?


Axel
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  • Avexiens

Suite au sujet lancé par FHoTo, j'ai préparé un petit article avec quelques éléments de réflexion :


Une question revient souvent : je veux faire des images du ciel profond, quelle configuration instrument/capteur sera la plus adaptée ?

Voici quelques réponses et éléments de réflexion.



1 – Choix du type de cible :


La figure suivante illustre le nombre d’objets en fonction de leur taille pour différents catalogues d’objets du ciel profond.


[img=https://www.AVEX-asso.org/filerun/wl/?id=LxtPo5XhXgQ6l8EBIc8q4H1nmOgtthUs]https://www.AVEX-asso.org/filerun/wl/?id=LxtPo5XhXgQ6l8EBIc8q4H1nmOgtthUs[/img]


[img=https://www.AVEX-asso.org/filerun/wl/?id=dJJXpx8ycrC3dqiug8YUvzwUCQOdSOZ6]https://www.AVEX-asso.org/filerun/wl/?id=dJJXpx8ycrC3dqiug8YUvzwUCQOdSOZ6[/img]


Première évidence : les grands objets sont les moins nombreux. Mais on voit qu’il y a quand même à faire avec des téléobjectifs ou des petites lunettes, surtout sur les grandes nébuleuses.

Deuxième évidence, plus les objets sont petits, plus ils sont difficiles à imager.



2- Quelle focale avec quel capteur ?


Si le capteur utilisé est plus petit que le champ de pleine lumière de l’instrument, le champ couvert par une image varie comme le rapport entre la focale instrumentale et la taille du capteur.

Si le capteur utilisé est plus grand que le champ de pleine lumière de l’instrument, le champ couvert par une image est imposé par le rapport entre la focale instrumentale et le diamètre du champ de pleine lumière.

Le graphique suivant indique la taille du champ imagé en fonction de la focale de l’instrument pour différentes tailles de capteur. Par exemple, pour une focale de 100 mm, le champ est d’un peu moins de 4° avec un capteur IMX290 contre plus de 20° avec un capteur 24×36.


[img=https://www.AVEX-asso.org/filerun/wl/?id=u1EivJRqLXY5SHidN0V85bt8gwa3EpZA]https://www.AVEX-asso.org/filerun/wl/?id=u1EivJRqLXY5SHidN0V85bt8gwa3EpZA[/img]


Comme la qualité d’image se dégrade à mesure que l’on s’éloigne de l’axe optique de l’instrument, plus le capteur est grand (et cher !), plus il exige une optique avec un champ bien corrigé loin de l’axe optique… et la bonne optique, ça coute cher !. Sans compter que les grands capteurs sont plus sensibles au “tilt”, c’est-à-dire aux erreurs d’orthogonalité par rapport à l’axe optique, et là, c’est du côté de la mécanique du système de mise au point que ça se passe… et la bonne mécanique, ça coute cher !.

L’angle sur le ciel que représente 1 pixel au foyer d’un instrument s’appelle l’échantillonnage et s’exprime généralement en secondes d’arc par pixel (”/pixel). Cet échantillonnage varie comme le rapport de la taille des pixels et de la focale instrumentale. La résolution réelle d’une image dépend quant à elle de cet échantillonnage, de la limite de résolution de l’instrument (donc de son diamètre), et de l’amplitude de la turbulence atmosphérique pendant la pose.

Le dernier graphique de cet article représente l’échantillonnage calculé en fonction de la focale pour différentes tailles de pixels (lecture des courbes colorées sur l’échelle de gauche) et la limite de résolution liée à l’instrument ou à la turbulence (les droites horizontales pointillées désignent les résolutions limites d’instruments de 50, 100, 200 et 400 mm de diamètre, et le fond dégradé bleu l’amplitude courante de la turbulence atmosphérique). Plus on veut imager de petits objets (les plus nombreux évidemment), plus on veut aller vers le bas du graphique, ce que l’on peut faire en augmentant la focale ou en réduisant la taille des pixels.


[img=https://www.AVEX-asso.org/filerun/wl/?id=uGeV2jY9MxhuWZtf4puaGvHi6BFg3znu]https://www.AVEX-asso.org/filerun/wl/?id=uGeV2jY9MxhuWZtf4puaGvHi6BFg3znu[/img]


On peut ainsi noter que le même échantillonnage est atteint avec un instrument de 2 mètres de focale (C8 par exemple) équipé d’un boitier photo Sony A7S qu’avec un instrument de 500 mm de focale (Takahashi FSQ 106 par exemple) et une caméra équipée d’un capteur IMX183.

Les caméras à petits pixels permettent donc de monter en résolution avec de petits instruments et des montures plus légères donc plus transportables. Attention toutefois, pour un instrument donné, la montée en résolution avec les petits pixels se fait au prix d’une augmentation du temps d’exposition total. Les petits pixels exigent aussi des optiques de qualité.

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  • Avexiens

Quand on installe l'outil de pilotage d'une monture AZ GTI, dans la directorie du programme il y a une base de données qui permet d'afficher la liste des objets à pointer.


J'en ai fait un extrait des 100 plus grands objets, pas tous dans "l'hémisphére Nord".


A priori je ne peux pas mettre des P.J. dans ce message, donc le tableau est là http://zyvais.alwaysdata.net/Avex/Taille_100_obj.ods

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  • Avexiens

Très bien Axel, cela donne des élements pour tout le monde.

Juste dans ton 3ème digramme, l'IMX 183 n'est pas positionné. Je suppose que c'est le libelle de a courbe à 2,4 microns. Comme c'est justement celui qui tu prends en exemple, c'est un dommage. A la place tu as deux fois l'IMX 185.


Pour les autres, j'ai une FSQ avec un A7S pour les gros objets... et une 290 pour aller chercher les plus petits... ou des détails des plus gros.

Voir ici Détail du coeur avec petit pixels

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