Astrophotographie

La méthode afocale est souvent celle de l'astram qui ne fait que du visuel et qui se dit un soir : "Et si je collais mon petit APN ou mon smartphone derrière l'oculaire et que je déclenche, pour voir ?" Et bien, pour moi, la toute première fois, ça a donné ceci :

Jupiter et 4 satellites, à la lunette SW Equinox et oculaire Hypérion 24 mm. APN Canon PowerShot A520 tenu à la main.

Cette image, loin de me décourager, m'a incité à en faire d'autres et à consulter les forums et sites d'astrophotographe afin de glaner de quoi m'améliorer. Ce site, en particulier, a retenu mon attention : http://astro70.canalblog.com car il montre qu'il est possible d'obtenir des images correctes du ciel nocturne avec cette technique, relativement basique dans son principe. Ces images ne sont pas évidemment au niveau de celles des astrams chevronnés et disposant d'un matériel perfectionné (imageurs en particulier).

Un montage afocal sur la lunette SW Equinox : un oculaire est présent ainsi que l'APN au complet i.e. avec son objectif. L'APN est monté sur un système de fixation spécifique qui permet de régler son positionnement.

Quoiqu'il en soit, le choix d'une technique simple et d'outils de base ne doit pas servir d'alibi ou d'excuse à une photo médiocre. Et les principes de base qui concourent à la réussite d'une photographie astronomique sont souvent partagés par les différentes techniques. A minima :

• Un télescope ou une lunette parfaitement réglé/collimaté.


• Une mise en station rigoureuse si un suivi est nécessaire.


• Une utilisation optimum de l'imageur. Dans le cas de mon APN, il s'agit en particulier de ne pas trop monter en sensibilité, surtout en imagerie planétaire ou lunaire (100 ISO max). Il semble, par contre, qu'en imagerie du ciel profond, la sensibilité doive être augmentée, car la compression JPEG des fichiers images gommerait les détails peu lumineux. D'autre part, il faut soigner le positionnement de l'APN, il doit être près de l'oculaire, bien centré, et le plan du capteur bien parallèle au plan focal.
  J'utilise peu le zoom de l'appareil photo sauf pour limiter parfois le vignettage et je n'utilise l'autofocus que sur la Lune.
  RAPPEL au niveau de l'APN : le mode noir et blanc n'apporte pas de plus en termes de sensibilité (contrairement à un capteur noir et blanc natif par rapport à un capteur couleur). De même, la réduction de taille de l'image n'est due qu'à un traitement informatique et ne correspond pas à du binning.


• La maîtrise des logiciels de traitement d'images dédiés à l'astrophotographie. Même s'ils sont moins performants avec le format JPEG de mon APN, ils se révèlent essentiels pour l'obtention d'images de qualité.


• UN CIEL CLÉMENT !

Quelques données techniques

La distance focale et l'ouverture

Schématiquement, la distance focale ou focale d'un instrument optique désigne la distance entre l'objectif et le point sur lequel convergent les rayons lumineux venant de l'infini. Elle détermine, entre autres, le pouvoir grossissant de l'instrument.
La focale de mon newton est de 1000 mm, celle de ma lunette, 500 mm. Sur un montage afocal, la focale résultante est égale au grossissement (voir ci-après) multiplié par la focale de l'APN.
Par exemple, avec un grossissement de 80 et l'APN réglé à 18 mm de focale, la focale du montage vaut 80x18 i.e. 1440 mm.

L'ouverture (N) est le rapport entre la focale (F) d'un instrument optique et son diamètre (D) : N=F/D. Il détermine la luminosité de l'instrument. Plus il est bas, plus l'instrument est lumineux.
Dans un montage afocal, il faut tenir compte de la présence de l'APN. Si Fa est la focale de l'APN, Ft la focale du télescope, Fo la focale de l'oculaire et D le diamètre du télescope, la formule de calcul de l'ouverte N est : N=(Ft/Fo)xFa/D ou N=GxFa/D si G est le grossissement du télescope muni de l'oculaire.
Si on reprend l'exemple précédent, avec mon télescope de 200 mm de diamètre, N=80x18/200 i.e. 7,2.

Le grossissement et le champ

Le grossissement est un rapport d'angle entre l'angle apparent d'un objet à l'œil et l'angle apparent à travers le télescope muni de son oculaire. Il se calcule simplement en divisant la focale de l'instrument par la focale de l'oculaire. Par exemple, avec mon newton de 1000 mm de focale et l'oculaire Nagler à 5 mm de focale, le grossissement est de 1000/5, i.e. 200.
Le champ, en mesure d'angle, correspond à la part du ciel donnée par l'instrument muni de son oculaire. Il dépend du grossissement (G) et du champ de l'oculaire (Co). Le calcul est simple : Champ = Co/G.
Par exemple, avec l'oculaire Orion sirius de focale 10 mm et de champ 50°, on obtient, avec le newton,  un grossissement de 100 et donc un champ de 0.5°, ce qui correspond environ à la taille angulaire de la Lune. Cette dernière va donc remplir entièrement l'image fournie par le télescope.
Pour le newton et pour chaque oculaire, on a:

OculaireChamp de l'oculaireGrossissementChamp
Baader Hypérion 24 mm68°421°37'
Orion sirius 10 mm50°1000.5°
Pentax XW 10 mm70°1000.7°
Astro-Professional 9 mm55°1110.5°
Televue Nagler zoom à 6 mm50°1660.3°
Televue Nagler zoom à 5 mm50°2000.25°
Televue Nagler zoom à 4 mm50°2500.2°
Televue Nagler zoom à 3 mm50°3339'

Pour la lunette SW Equinox, de 500mm de focale, pour chaque oculaire, on a:

OculaireChamp de l'oculaireGrossissementChamp
Baader Hypérion 24 mm68°213°14'
Orion sirius 10 mm50°501°
Pentax XW 10 mm70°501°24'
Astro-Professional 9 mm55°551°
Televue Nagler zoom à 6 mm50°830.6°
Televue Nagler zoom à 5 mm50°1000.5°
Televue Nagler zoom à 4 mm50°1250.4°
Televue Nagler zoom à 3 mm50°16618'

Le pouvoir séparateur et l'échantillonnage

Le pouvoir séparateur d'un instrument optique désigne la distance minimale entre deux points discernables, et donc sa capacité à séparer des détails. Il dépend du diamètre de l'instrument et de la longueur d'onde la lumière.
Si Lo désigne la longueur d'onde en mm et D le diamètre en mm, le pouvoir séparateur, en degré, vaut 68.75xLo/D.
Un instrument de 200 mm de diamètre, comme mon newton, a un pouvoir séparateur de 0.7" pour une longueur d'onde de 560 nm (vert-jaune), la lunette SW a un pouvoir séparateur de 1.73" à cette même longueur d'onde.
Dans les faits, il est possible de distinguer les détails inférieurs au pouvoir séparateur dans les images contrastés. On considère que la moitié environ du pouvoir séparateur constitue une limite réaliste.
Les valeurs communément retenues sont donc 0.3" pour un newton de 200 mm de diamètre et de 0.75" pour un instrument de 80 mm de diamètre.

L'échantillonnage d'une image numérique donnée représente la part observée de l'image, en mesure d'angle, donnée par le pixel.
Pour disposer d'une image qui offre la meilleure définition possible, il faut que le plus petit détail possible puisse être affecté à au moins un pixel. Pour mon newton, le bon échantillonnage est donc de 0.3" pour un pixel. Au delà, l'image est sous-échantillonnée, de l'information est perdue. En deçà, l'image est dite sur-échantillonnée, les plus petits détails sont étalés.

L'échantillonnage Ech en secondes à une focale f en mm sur un capteur dont les photosites ont la taille Tph en microns est donnée par la formule suivante : Ech = 206xTph/f;
Pour mon APN Canon dont les photosites ont environ une taille de 2,5µ, à 5000 mm de focale, l'échantillonnage vaut donc 0.1" par pixel : l'image obtenue est sur-échantillonnée.
À partir d'un échantillonnage optimum de 0,3" par pixel pour mon newton, le calcul inverse donne 1700 mm de focale avec l'APN : c'est la focale max pour un montage afocal avec mon télescope.
RAPPEL : Sur un montage afocal, la focale résultante est égale au grossissement multiplié par la focale de l'APN.
Pour obtenir une focale proche de 1700 mm, je peux jouer sur le zoom de l'APN et/ou sur le choix de l'oculaire. Un montage possible est de choisir l'oculaire Nagler à la focale de 4 mm (grossissement 1000/4 = 250) et 7.8 mm de focale pour le zoom (une impulsion) pour obtenir une focale résultante de 1950 mm.

Un calcul simple montre qu'avec ces données, le diamètre de Jupiter (44" de taille angulaire) est de 146 (44/0,3) pixels sur une image numérique.

Avec ma lunette, la focale max est de 680 mm pour un montage afocal.