Lorsque des longue et très longue focales sont nécessaires, il est souvent préférable de connecter un télescope astronomique à l'appareil photo plutôt qu'un objectif photo.
Partie 11: Utiliser le télescope comme objectif
Les astrophotographes sont insatiables lorsqu'il s'agit de longues focales. La raison en est facilement trouvée: de nombreux objets dans le ciel nocturne nous apparaissent très petits voire minuscules en raison de leur grande distance. Pour pouvoir les capturer de manière détaillée et remplir le cadre, il est indispensable d'avoir des longues focales avec des angles de vue correspondamment petits.
Tous les fabricants d'appareils photo hybrides répondent à la demande de longues focales par leur offre d'objectifs téléobjectifs. La gamme s'étend jusqu'à 600 millimètres et même des objectifs de 800 millimètres se retrouvent dans le programme d'accessoires des appareils photo reflex numériques. En principe, avec ces "super-téléobjectifs", on pourrait déjà faire beaucoup en astronomie, d'autant plus que leurs ouvertures de 1:4,0 et 1:5,6 pour des objectifs de cette focale sont exceptionnellement bonnes. Mais il y a un gros hic, à savoir leur prix d'achat exorbitant qui peut atteindre des chiffres à cinq ou six chiffres dans les cas extrêmes.
Évidemment, ces téléobjectifs ne sont pas spécialement conçus pour les astrophotographes, mais sont surtout appréciés dans les domaines du sport, de la photographie animalière et journalistique. En échange du prix élevé, une excellente qualité d'image est garantie, même à pleine ouverture.
Cependant, il ne serait pas juste de réduire un tel super-téléobjectif à son système de lentilles. Pour satisfaire les exigences de la clientèle, ils sont équipés d'un système autofocus, d'une ouverture ajustable, d'une correction complexe pour les prises de vue en gros plan et souvent même d'un stabilisateur d'image. Tous des éléments importants et utiles pour la photographie classique, mais sans aucune importance en astrophotographie, bien que bien sûr cela se traduise par des coûts supplémentaires.
Le prix élevé est aussi dû aux nombreux verres nécessaires pour construire un objectif téléobjectif universellement utilisable : il n'est pas rare que jusqu'à 18 verres soient regroupés dans un tel objectif.
Un téléobjectif utilisé pour l'astronomie.
Cependant, pour ceux qui veulent de toute façon pratiquer l'astrophotographie avec de longues focales, il est possible d'utiliser un télescope astronomique à la place des coûteux téléobjectifs. À ce stade, je tiens cependant à tempérer les attentes excessives : même un télescope astronomique avec une grande capacité d'imagerie photographique n'est pas disponible à bas prix en supermarché.
Cependant, puisqu'un télescope contient beaucoup moins de lentilles (ou des miroirs au lieu de lentilles), n'a ni autofocus ni stabilisateur d'image, ni même d'ouverture, les prix sont nettement inférieurs à ceux d'un objectif photo standard. De plus, il n'y a pratiquement aucune limite de focale vers le haut ; même des focales dépassant les 800 millimètres peuvent être couvertes par des télescopes amateurs abordables. Des télescopes amateurs "standards" sont disponibles avec des focales allant jusqu'à environ 4000 millimètres avec une ouverture de f/10.
Résumons la différence entre les téléobjectifs et les télescopes dans un tableau :
| Objectif photo-téléobjectif | Télescope | |
| Focale | Jusqu'à environ 800mm | De 400 à environ 4000mm |
| Focale variable (zoom) | Quelques modèles | Non |
| Autofocus (AF) | Oui | Non |
| Fixation spécifique au fabricant de l'appareil photo (baïonnette) | Oui | Non |
| Stabilisateur d'image (IS) | Quelques modèles | Non |
| Ouverture ajustable | Oui | Non |
| Construction à base de lentilles | Oui (environ 9 à 18 lentilles) | Oui (2 à 4 lentilles) |
| Construction avec des miroirs | Oui (Mais sans AF/IS, ouverture) | Oui |
| Longueur du boîtier correspondant à peu près à la focale | Non (La longueur du boîtier est parfois nettement inférieure à la focale) | Pour les télescopes à lentilles : Oui |
| Extension de focale | Oui (Convertisseur télé) | Oui (Lentilles de Barlow) |
| Réduction de focale | Non | Oui (Lentilles de Shapley) |
| Forces typiques en termes d'imagerie | Netteté et uniformité jusqu'aux coins de l'image | Contraste maximal au centre de l'image |
| Utilisation à main levée possible | Conditionnellement | Non |
| Support prévu | Trépied photo | Monture astronomique |
| Type de montage sur le support | Filetage de trépied | Filetage de trépied (pour les petits télescopes), rails de guidage, colliers de tube |
| Référence | Magasin spécialisé en photo | Magasin spécialisé en astronomie |
Que signifient les chiffres sur les télescopes ?
Les caractéristiques des objectifs photo sont la focale et la luminosité, c'est-à-dire l'ouverture maximale réglable. Toute personne sérieusement intéressée par la photographie est familière avec ces chiffres.
Les astronautes sont plus intéressés par l'ouverture, c'est-à-dire le diamètre de la pupille d'entrée (lentille frontale ou miroir principal) et l'indiquent, pour embrouiller beaucoup de gens, également en pouces. En revanche, la focale n'est pas si importante pour eux.
Par exemple, si un télescope est proposé comme suit: 8" Schmidt-Cassegrain, F/10, cela signifie en clair :
Il s'agit d'un télescope à miroirs de type "Schmidt-Cassegrain". Son ouverture est de 8 pouces. 8 pouces correspondent à environ 200 millimètres (1 pouce = 25,4 millimètres). Le rapport d'ouverture (c'est-à-dire l'ouverture) est de 1:10. La focale peut alors être calculée à partir de là : 10 * 200mm = 2000 millimètres !
De temps en temps, seuls l'ouverture et la focale sont donnés. Par exemple, sur le tube d'un (vieux) télescope est écrit : D 75 mm F 1200 mm. Cela signifie que le diamètre libre de la lentille frontale est de 75 millimètres, la focale est de 1200 millimètres. Le rapport d'ouverture est alors de 1:16 (1200 : 75).
Ce télescope est marqué sur le boîtier des lentilles avec les inscriptions "D155mm" et "f 7" (flèches). Le diamètre est donc de 155 millimètres, le rapport d'ouverture est de 1:7. En multipliant, la focale se calcule à 1085 millimètres.
Erreurs d'imagerie
La plupart des télescopes amateurs sont principalement conçus pour l'observation visuelle. Lorsqu'ils sont utilisés pour la photographie, plusieurs problèmes peuvent survenir :
Vignettage – coins sombres d'une image causés par le fait que le cercle image projeté par un télescope est plus petit que la diagonale du format du capteur. Peu de télescopes sont capables d'éclairer de manière adéquate un capteur au format plein cadre (24 x 36 millimètres). Pour les capteurs plus petits (format APS-C "recadré"), le choix de télescopes de qualité est bien plus large.
Cette photo des Pléiades a été prise après la connexion d'un appareil photo plein format à un télescope. Il est évident que le télescope n'est pas capable d'éclairer complètement le capteur, comme en témoigne le fort vignettage.
Courbure du champ d'image – lorsque le "plan de netteté" n'est pas plat mais une sphère creuse, le télescope souffre d'une courbure du champ d'image. Plus le capteur utilisé est grand, plus cette faiblesse se manifestera sous forme de flou aux bords du champ d'image si la mise au point est exactement centrée.
Les "lentilles de correction de champ d'image" constituent une solution, un système généralement composé de deux lentilles, pour aplanir le champ d'image "courbé" et ainsi assurer la netteté sur l'ensemble du champ d'image. Les lentilles de correction du champ d'image doivent être adaptées à l'optique de chaque télescope, c'est-à-dire qu'il devrait en principe exister une lentille de correction spécifiquement conçue pour chaque type de télescope ayant une courbure du champ d'image, ce qui n'est pas toujours le cas en pratique.
La courbure du champ d'image entraîne un flou des étoiles dans les zones marginales lorsque la mise au point est centrée sur l'image. Si l'on faisait la mise au point sur des étoiles en marge du champ d'image, le centre de l'image serait flou.
Flou dans les coins de l'image – en se concentrant sur le centre de l'image, non seulement la courbure du champ d'image (cf. précédemment) peut entraîner des flous dans les zones périphériques de l'image, mais également d'autres erreurs d'image graves appelées "aberrations". Principalement, il s'agit du "coma", qui détériore la qualité de l'image des étoiles dans les coins de l'image.
Par exemple, les télescopes à miroir Newton sont intrinsèquement sujets au coma en dehors de l'axe optique. Dans certaines limites, l'utilisation d'un système de lentilles (« correcteur de coma ») peut fortement améliorer la qualité d'image vers les bords.
Lorsque les étoiles ressemblent à des comètes avec une queue en bordure, l'erreur d'imagerie "coma" est en jeu.
Position du plan de netteté – dans certains télescopes, il peut arriver qu'avec un appareil photo reflex connecté, une image nette d'un sujet très éloigné ne puisse être obtenue. Cela concerne principalement les télescopes à miroir de type Newton. Dans un tel cas, le remplacement du tirage de l'oculaire par un modèle à profil bas peut parfois être la seule solution pour amener l'appareil photo dans le plan de netteté.
Les télescopes sont-ils un substitut aux objectifs ?
En lisant les possibles erreurs d'imagerie présentées, cette question peut être posée à nouveau. Par conséquent, voici un bref résumé :
- Les télescopes astronomiques ne sont pas des objectifs ; la plupart sont bien adaptés à l'observation visuelle mais seulement limités pour la photographie. Une discussion sur les télescopes qui donnent de bons résultats en astro-imagerie avec un appareil photo connecté est abordée dans le tutoriel numéro 13 de la série "Astrophotographie et ciel nocturne" ("Quels télescopes sont adaptés à l'astro-imagerie").
- Avec de nombreux types de télescopes, il faut s'attendre à ce que des erreurs d'imagerie se produisent sur les bords de l'image, qui ne peuvent pas être corrigées dans tous les cas par un système de lentilles correctrices. Certains systèmes optiques de télescopes ont du mal à éclairer le capteur d'un appareil photo reflex numérique jusqu'aux coins de l'image. Cela concerne même les appareils photo "recadrés" avec un capteur d'environ 14 x 22 millimètres, mais surtout les appareils photo plein format (taille du capteur 24 x 36 millimètres). Pour utiliser un appareil photo plein format avec un télescope, il est donc nécessaire de se tourner vers les rares modèles de télescopes capables de produire une image correcte sur toute la surface du capteur.
- Avec des longueurs focales supérieures à 500 millimètres, il n'existe toujours pas d'alternative au télescope, du moins si l'on considère le coût des super téléobjectifs.
Extension de la focale
Pour étendre la focale d'un télescope, des "lentilles de Barlow" sont proposées. Elles fonctionnent comme un téléconvertisseur pour les objectifs photo et se montent entre le télescope et l'appareil photo. Selon le modèle, vous pouvez obtenir des facteurs d'extension de 1,5x à 5x.
Le facteur d'extension typique est de deux fois, doublant la focale effective du télescope mais réduisant de deux diaphragmes l'ouverture. Cela signifie qu'à partir d'un télescope avec une focale de 800 millimètres et une ouverture de f/4,0, vous obtenez un objectif de 1600 millimètres de focale à f/8. Par conséquent, le temps d'exposition doit être quadruplé ! Une lentille de Barlow avec un facteur d'extension de 1,5x transformerait le télescope mentionné en un système de 1200 millimètres de focale à (environ) f/5,6, c'est-à-dire que le temps d'exposition devrait être doublé par rapport à l'utilisation sans téléconvertisseur.
Un effet secondaire positif de la lentille de Barlow est que l'appareil photo ne capture que le centre de l'image, les erreurs d'imagerie se situant sur les bords en dehors du champ d'image sont ainsi éliminées.
Prise de vue de la Lune avec un appareil photo plein format sur un télescope à longue focale. Le télescope n'éclaire pas complètement le capteur ; le vignettage en est la conséquence.
Le même appareil photo monté sur le même télescope produit une image parfaite après l'extension de la focale avec une lentille de Barlow. L'extension de la focale a entraîné une plus grande représentation des cratères :
Réduction de la focale
Il existe également l'opposé de la lentille de Barlow, à savoir un système de lentilles pour réduire la longueur focale effective. Cela s'appelle une "lentille Shapley", un "réducteur focal" ou simplement un "réducteur", et il est également fixé entre le télescope et la caméra. Il existe différents modèles avec des facteurs entre 0,8 et 0,33.
Le rapport d'ouverture (diaphragme) est modifié du même facteur que la longueur focale, c'est-à-dire qu'en utilisant une lentille Shapley, on obtient une luminosité plus élevée et donc une réduction du temps d'exposition nécessaire.
Certaines lentilles Shapley remplissent également la fonction d'une lentille de correction de champ, c'est-à-dire qu'elles transforment un "plan" de netteté courbé en une surface plane. Cela fonctionne bien sûr seulement avec les télescopes pour lesquels ces lentilles Shapley ont été développées et non universellement pour tous les télescopes.
Le problème avec l'utilisation des lentilles Shapley est que l'image projetée sur la puce doit devenir plus petite, ce qui signifie que les zones marginales de l'image deviennent visibles, alors qu'auparavant elles se trouvaient en dehors du champ de vision. Les éventuels défauts d'image en dehors du centre seront donc renforcés.
Nouvelle prise de vue de la lune, réalisée avec un appareil photo plein format sur un télescope à longue focale. L'éclairage du capteur est insuffisant (coins noirs de l'image).
La même caméra sur le même télescope, après réduction de la focale grâce à une lentille Shapley. La taille des cratères en image a diminué, tout comme la vignettage! Cette combinaison est donc inutile:
Connexion de la caméra
Pour connecter un appareil photo reflex numérique (DSLR) à un télescope, le télescope doit avoir un tirage oculaire de 2 pouces (= 5,08 centimètres). Les diamètres plus petits comme celui couramment utilisé pour les télescopes d'entrée de gamme, à savoir le tirage de 1,25 pouces, ne conviennent pas, car l'ouverture n'est pas suffisante pour éclairer un capteur DSLR et provoquerait une vignettage sévère. Tout au plus, avec une lentille de Barlow, il serait possible d'éclairer toute la zone de l'image.
Cependant, la plupart des télescopes disponibles dans le commerce disposent du tirage de 2 pouces requis, dans lequel un oculaire de 2 pouces est inséré pour l'observation visuelle. Cet oculaire n'est pas utilisé pour la photographie. Au lieu de l'oculaire, l'appareil photo est inséré dans le tirage oculaire. Cela signifie que le capteur d'image est placé dans le plan focal du télescope, d'où le terme "photographie focale".
Deux pièces mécaniques sans composants optiques sont nécessaires:
Adaptateur T2 - Il a d'un côté une monture baïonnette adaptée à l'appareil photo utilisé, et de l'autre un "filetage T" normalisé. Des adaptateurs T2 sont proposés pour toutes les montures d'appareils photo courantes, comme Canon EOS, Nikon F, Pentax K, etc. Il est donc important, lors de l'achat, de choisir l'adaptateur T2 adapté à son propre appareil photo.
Lien vers un fournisseur d'adaptateurs T2 pour différents systèmes de caméras:
http://www.baader-planetarium.de/sektion/s17a/s17a.htm#t2
Manchon de 2 pouces - Ce manchon a un diamètre de 2 pouces et à l'arrière, un "filetage T" pour être vissé dans l'adaptateur T2.
Lien vers un fournisseur de manchons de 2 pouces (appelés là-bas "connexion enfichable"):
http://www.baader-planetarium.de/sektion/s08/s08.htm#+16
Les utilisateurs d'appareils photo plein format devraient envisager une autre solution, car un adaptateur T2 standard a une ouverture si petite (diamètre de 38 millimètres) qu'il peut provoquer des vignettages. La solution est une pièce spécifique (pour Canon EOS) qui remplace l'adaptateur T2 et le manchon de 2 pouces et offre une ouverture plus grande (47 millimètres).
Lien vers le fournisseur de l'« Adaptateur de 2 pouces vers Canon EOS » pour les appareils photo plein format:
http://www.teleskop-express.de/shop/product_info.php/info/p260_Adapter-von-2--auf-EOS-Bajonett---volle-EOS-Oeffnung-.html
À gauche se trouve l'adaptateur T2 avec baïonnette Canon EOS, au milieu se trouve le manchon de 2 pouces:
Appareil photo numérique reflex avec adaptateur T2 monté et manchon de 2 pouces vissé. Les deux pièces ne contiennent aucune lentille:
Le manchon de 2 pouces est inséré dans l'extension du télescope à la place d'un oculaire:
Manchon d'extension - Sur les télescopes à lentille (réfracteurs), il peut arriver que l'extension de l'oculaire ne puisse pas être étendue suffisamment pour atteindre le plan de netteté. Dans ce cas, l'utilisation d'un ou de plusieurs manchons d'extension de 2 pouces est nécessaire.
Foyer
Comme la fonction de mise au point automatique est absente sur les télescopes, le meilleur point de netteté doit être trouvé manuellement. Ce n'est pas aussi simple que cela puisse paraître, car les écrans de mise au point des appareils photo reflex modernes ne sont pas conçus pour cela. Cela signifie que le regard à travers le viseur de l'appareil et l'évaluation visuelle de la netteté dans le viseur ne sont pas suffisants.
En principe, la mise au point est réalisée en tournant la bague de mise au point du télescope, qui modifie la longueur du tirage oculaire sur certains télescopes, et déplace le miroir principal à l'intérieur du télescope axialement sur d'autres.
Plus la longueur focale effective de l'image est grande et plus l'optique est lumineuse (c'est-à-dire que le nombre de diaphragme est petit ou le rapport d'ouverture est petit), moins de marge de manœuvre existe pour la mise au point. Les variations de température peuvent modifier la position de mise au point. Une fois la mise au point effectuée, il est donc nécessaire de vérifier et, au besoin, de corriger à plusieurs reprises au cours d'une nuit d'observation.
1. Appareil photo sans Live-View
Les appareils photo sans fonction Live-View sont désavantagés. Dans le cas le plus simple, vous devriez mettre en focus une étoile brillante dans le viseur aussi nette que possible. Ensuite, prenez des photos de test avec un temps d'exposition relativement court, où l'étoile ne doit pas être surexposée. Contrôlez le résultat de vos prises de vue en les examinant sur l'écran de l'appareil photo, en utilisant toujours un agrandissement maximal pour afficher une partie de l'image.
Un ajustement lent de la netteté lors d'un contrôle d'image répété conduit progressivement au point de mise au point optimal. Il est recommandé de dépasser plusieurs fois le meilleur point de netteté et de corriger ensuite dans le sens opposé pour avoir une idée de l'endroit où se trouve l'optimum ; vous encadrez ainsi le meilleur point de netteté, pour ainsi dire.
Si l'appareil photo est connecté à un ordinateur portable, il est recommandé d'utiliser un logiciel pour vous faciliter le travail. Spécialement dans l'astronomie, le logiciel "ImagesPlus" est d'une grande aide pour la mise au point. Le module de contrôle de l'appareil photo d'ImagesPlus est vendu pour environ 70 dollars américains sur le site web http://www.mlunsold.com. Une version de démonstration peut être demandée à l'auteur du logiciel.
Mise au point sur une étoile avec "ImagesPlus":
Non spécifique à l'astronomie, mais néanmoins un bon outil de mise au point est le logiciel "DSLR Remote", capable d'afficher une prise de vue après l'autre en haute résolution, ce qui permet d'évaluer de manière fiable la netteté d'une étoile photographiée. Ce logiciel coûte environ 95 dollars américains et peut être obtenu sur le site web http://www.breezesys.com/DSLRRemotePro/index.htm. Une version fonctionnant pendant 15 jours peut être téléchargée depuis ce site. Les deux packages logiciels sont en anglais.
Mise au point sur une étoile avec "DLSR Remote":
2. Appareil photo avec Live-View
Avec la fonction Live-View, la mise au point devient presque un jeu d'enfant. Une étoile brillante est placée au centre du champ de vision et la mise au point est approximativement réglée dans le viseur. Ensuite, la fonction Live-View est activée et l'étoile est regardée en agrandissement maximal sur l'écran photo de l'appareil. En appuyant sur le bouton de mise au point sur le télescope, la netteté optimale est trouvée très rapidement et de manière fiable.
Cela devient encore plus facile lorsque l'image en direct peut être évaluée sur l'écran d'un ordinateur portable connecté. Pour les appareils photo Canon EOS avec Live-View (à partir de Canon EOS 1000D, 450D, 40D, 5D Mark II, 1D Mark III, 1Ds Mark III), le logiciel et le câble de connexion nécessaires sont inclus dans l'emballage de l'appareil photo.
Ce type de mise au point fonctionne parfaitement pour les étoiles jusqu'à la troisième magnitude, la lune, le soleil (avec filtre de protection !) ainsi que pour les planètes brillantes.
Live-View sur la lune avec un Canon EOS 450D. La fonction Live-View est d'une aide précieuse pour la mise au point de l'appareil photo sur le télescope:
Live-View sur l'écran d'un ordinateur portable : La mise au point ne pourrait pas être plus simple, rapide et précise:
Danger de flou de bougé !
L'utilisation de longues focales comporte un grand risque de flou de bougé. Malgré une mise au point parfaite, des photos floues peuvent en résulter. Les problèmes viennent du mouvement du miroir et du déclenchement de l'appareil juste avant ou pendant l'exposition.
En fonction de la stabilité de la combinaison du support et du trépied portant le télescope, même de légères vibrations de ce type peuvent affecter la netteté.
• Mouvement du miroir – Les conséquences du miroir se relevant rapidement vers le haut avant la prise de vue peuvent être évitées si le "verrouillage du miroir" est activé sur l'appareil photo. La première pression sur le déclencheur ne soulève alors que le miroir vers le haut. Ensuite, il suffit d'attendre quelques secondes que les vibrations causées par ce mouvement se dissipent, puis de déclencher une deuxième fois pour démarrer l'exposition.
Évidemment, un déclencheur à distance est utilisé, sinon, les vibrations causées par l'appui sur le déclencheur de l'appareil photo produiraient à nouveau du flou.
Verrouillage du miroir activé dans le menu d'un Canon EOS 40D.
• Déclenchement de l'obturateur – Il ne peut pas être évité, car l'obturateur contrôle l'exposition. J'ai pu prouver à plusieurs reprises que les mouvements de l'obturateur peuvent effectivement entraîner des images floues. Seul un support plus stable peut alors vraiment aider. Selon le modèle de l'appareil photo, vous pouvez essayer d'activer le déclencheur tout en ayant la fonction Live-View activée. Dans ce cas, l'obturateur se déclenche de manière sensiblement plus "douce".
Exemples de prise de vue
Cette photo de la lune est presque non recadrée et a été prise avec une longueur focale de 3700 millimètres et un appareil photo DSLR plein format (Canon EOS 5D Mark II). Un télescope de type télescope Maksutov-Cassegrain avec un rapport d'ouverture de 1:14,6 a été utilisé. L'exposition a été de 1/30 seconde à ISO 400.
Extrait de l'image précédente en taille réelle. Il laisse deviner la richesse des détails de la lune qui peuvent être capturés avec une optique nette et une longue focale. Ce type de photographie lunaire est l'une des rares occasions où il est possible de profiter d'un grand nombre de mégapixels en astrophotographie.
Une image légèrement agrandie du soleil, prise à travers un filtre H-Alpha spécial qui rend la chromosphère du soleil visible. La distance focale de la prise de vue était de 2270 millimètres.
Les étoiles doubles sont un sujet idéal pour les prises de vue à travers un télescope sans contrôle de suivi. Ici, seulement 30 secondes à une sensibilité ISO de 800 et une distance focale de 2800 millimètres ont été nécessaires pour résoudre l'étoile double Mizar (flèche rouge) dans la casserole de la Grande Ourse. Il forme à nouveau un couple avec Alkor (à droite), qui est difficilement reconnaissable à l'œil nu comme une étoile double.
Un télescope de neuf mètres de longueur focale était nécessaire pour imager le cœur de la nébuleuse d'Orion. Le rapport d'ouverture était de 1:10, de sorte qu'en raison de la grande luminosité de la nébuleuse, il suffisait d'exposer pendant 90 secondes à une sensibilité ISO de 1000 sans contrôle de suivi.
