Présentation :

D'autres arguments participent au succès grandissant de PlaneWave Instruments. La conception du tube optique en fibre de carbone et les miroirs en Pyrex limitent l'influence des fluctuations de température sur la mise au point. Un porte-oculaire spécial, motorisé de 3.5" avec 5 roulements et une capacité de charge élevée évite tout glissement ou imprécision de la focalisation. Le rapport de focale plus court que la plupart des Ritchey-Chrétien (f/6.8 sauf le 12.5" contre f/8 voir f/9) offre à la fois un champ sur le ciel plus important (pour un même capteur) et une plus grande rapidité photographique : 56% entre f/6.8 et f/8.5. Le prix, plus bas que les Ritchey-Chrétien, est aussi un point très attractif tout comme les délais de fabrication de l'ordre de 4-5 mois seulement en moyenne.

Initialement conçu à 500mm de diamètre (20" f/6.8), la gamme PlaneWave s'est vite étendue à un instrument plus "accessible" (le CDK 12.5" f/8 - 318mm) et très récemment l'intermédiaire de 17" f/6.8 (430mm). Les instruments PlaneWave ne manquent pas de susciter l'intérêt de plus en plus d'astrophotographes à la recherche d'un tube optique de grand diamètre compatible avec les plus grands capteurs. Découvrez en détails leurs caractéristiques remarquables.

Galerie photos :

Performances et comparaisons :

Pour proposer les meilleures performances un instrument optique doit délivrer des images ponctuelles et les plus lumineuses possibles sur chaque point d'un imageur (capteur CCD, APN reflex). Pour ce faire il doit être capable de "limiter" les aberrations optiques qui augmentent à mesure qu'on s'éloigne de l'axe optique (c'est sur l'axe que les instruments obtiennent les meilleures résultats). Ces performances doivent de plus être réalisées sous plusieurs longueurs d'onde.

Le concept CDK est révolutionnaire dans le sens qu'il corrige fortement les aberrations les plus marquées (coma, astigmatisme, courbure de champ) même très loin de l'axe. Jusqu'à 21mm (soit pour un capteur de 42mm de diagonale - 24x36mm) l'image d'une étoile ne s'étale pas sur un diamètre de plus de 6 microns RMS. A 26mm le résultat est aussi impressionnant (capteur 36x36mm), 12 microns RMS. Ces données sont à comparer à la largeur habituelle des pixels rencontrées sur les caméras CCD pour l'astrophotographie : 9 microns (KAI-110002M).

Ci-contre : Diagramme/simulation d'une étoile artificielle. Un pixel mesure 9microns de côté typique des capteurs CCD. A  21mm : diamètre de 6microns RMS. Mesure sur 3 longueurs d'onde (430,585,730nm).

L'image d'une étoile à travers un instrument optique n'est pas strictement ponctuelle, les lois de la diffraction imposent que l'énergie lumineuse se répartisse autour d'un point central (un pic principal et des pics secondaires symétriques). Le challenge que doit relever un instrument est que cette répartition se fasse de manière la plus concentrée possible. Plus l'énergie est répartie dans les pics secondaires moins le pic principal est élevé (et inversement), l'étoile présente alors un double aspect... à la fois faiblement contrastée et pâteuse.

En réalisant la performance de faire contenir la totalité de l'énergie lumineuse dans 1 seul pixel très loin de l'axe, les instruments PlaneWave garantissent d'excellents résultats! Surtout lors d'une séance d'imagerie où il faut prendre en compte l'influence des turbulences atmosphériques. Une étoile se retrouve alors beaucoup plus "grosse" (diamètre apparent entre 1.5" et 2"). Pour un échantillonage de 1.5" (rare en France - très bonnes conditions) et une focale de 3000mm (celle du CDK 17") la taille recommandée des pixels, par la formule E=206*P/F, est de 22 microns. Des pixels plus petits n'apporte aucun détail supplémentaire, le binning est donc à privilégier. Cela implique un regroupement 2x2 des pixels soit 18x18microns pour un capteur KAI-110002M).

Des capteurs de taille supérieure à 43mm (format 24x36) peuvent donc être utilisé au vu de l'influence de la turbulence et des performances hors-axe des instruments PlaneWave (à 35mm de l'axe, diamètre inférieur à 20microns RMS!). Vu le développement et la démocratisation des capteurs CCD grands formats : nouveaux modèles chez Kodak KAF-0900 (36x36mm), KAF-50100 (50x36mm) ou KAF-4301 (50x50mm) nul doute que de telles prouesses invitent à combiner grand diamètre (grand focale et grossissement) et grand champ. Avec le CDK 17" (430mm f/6.8) et une caméra FLI ou Apogee dotée du KAF-9000, le champ sur le ciel est de 43'x43' soit 0.72°x0.72° - largement supérieur au diamètre apparent de la Lune et du Soleil). Une telle combinaison est équivalente à une lunette TEC 140 f/7 associé à une SBIG ST-10XME (diagonale de 18mm).

Galerie d'images :

Configuration optique du CDK :

Pour aboutir à de tels résultats, les instruments PlaneWave sont inspirés de la configuration Cassegrain Dall-Kirkham (miroir primaire concave elliptique et miroir secondaire convexe sphérique), plus facile à réaliser et nettement plus économique que les miroirs hyperboliques des télescopes Ritchey-Chrétien ("RC"). La forme complexe des miroirs des RC est en effet plus longue à polir, rendant leur coût élevé.

La configuration seule Dall-Kirkham ne permet cependant pas de réaliser de bonnes images loin de l'axe (c'est même son défaut), David Rowe - l'inventeur du CDK (Corrected Dall-Kirkham) a donc eu l'idée d'associer entre le secondaire et le foyer un groupe de lentilles correctrices. Le miroir primaire est ellipsoïdal, le secondaire sphérique (facile à collimater!). Positionnée nettement plus proche du foyer que les lames de fermetures des Schmidt-Cassegrain, les CDK n'induisent pas de chromatisme dans le visible.

La beauté du système est que le doublet de lentilles, astucieusement poli et positionné, corrige la coma de la configuration Dall-Kirkham ainsi que deux autres aberrations : l'astigmatisme et la courbure de champ. Les Ritchey-Chrétien corrige aussi parfaitement la coma qui déforme les étoiles de manière non-symétrique et fortement à mesure qu'on s'éloigne de l'axe optique.

Dès 10mm de l'axe (caméra type ST-10XME) sur un Schmidt-Cassegrain les étoiles présentes la forme de comètes nécessitant irrémédiablement un recadrage de l'image. Son évolution étant exponentielle si la coma commence à être présente trop près de l'axe optique elle devient vite très gênante. C'est pour cette raison que les plus grands observatoires professionnels (terrestres et spatiaux) sont équipées de la configuration Ritchey-Chrétien.

Au niveau de l'obstruction centrale est similaire aux instruments spécialisés dans l'astrophotographie, 39%, ce qui n'empêche pas les CDK d'être d'excellents télescopes pour le visuel. Disponibles en grands diamètres, capable de corriger les aberrations, ce sont des télescopes très polyvalents, certes ultra-performants en imagerie mais aussi très appréciable dans un observatoire grand public (université, clubs, associations).

En terme réflectivité, transmission elles sont élevées. Chaque miroir est recouvert d'un traitement à 96% (Aluminium Réhaussé), le doublet de lentilles de 90mm de diamètre bénéficie d'un traitement large bande anti-réflexion (perte de 0.5% sur chaque surface de 400 à 700nm). Comme les lentilles agissent en un doublet et qu'elles sont positionnées relativement proche du foyer (contrairement aux lames de Schmidt sur les Schmidt-Cassegrain) elle ne provoque pas de chromatisme. PlaneWave n'hésites pas à publier ses "spot diagram" sur plusieurs longueurs d'onde.

Concernant les miroirs PlaneWave a fait le choix du Pyrex pour son prix attractif par rapport à l'AstroSitall ou Zerodur (coefficient de dilatation cependant plus élevé). Le verre est recuit ce qui signifie qu'il est chauffé à haute température puis lentement refroidi (le processus est contrôlé avec de faibles tolérances - Precision Annealed Pyrex).

Afin d'assurer les meilleures performances possibles (le plus proche de la théorie), le miroir primaire est collimaté au laser en usine et n'est pas réglable par l'utilisateur (comme sur les Ritchey-Chrétien). Le miroir secondaire est lui collimatable et a l'avantage au contraire des RC de l'être facilement. En effet un miroir sphérique est facilement ajustable (moins complexe) par rapport à un miroir hyperbolique, c'est un autre plus de la formule CDK.

Construction mécanique :

Afin de garantir les meilleurs résultats toute optique doit être contenue dans une enceinte mécanique la plus robuste possible. Le tube du télescope joue un rôle très important pour garantir une mise au point stable. Il doit donc être le moins déformable possible suivant les changements de température mais aussi solide pour soutenir le miroir secondaire avec son support et ceux dans n'importe quelles positions. Ainsi les flexions doivent être d'une très faible amplitude.

De plus le tube doit disposer d'une faible masse pour ne pas augmenter sensiblement le poids de l'instrument. Le tube optique subit trois contraintes en devant bénéficier à la fois d'un faible coefficient de dilatation thermique, d'une grande solidité et d'une importante légèreté.

Les tubes classiques en aluminium ont un grand coefficient d'expansion rendant instable l'espace entre les deux miroirs. Les télescopes équipées de ce type de tube requiert une focalisation permanente au cours de la nuit suivant les variations de températures. Un Cassegrain ouvert à f/7 affecte en proportion, sept fois le back focus quand l'écartement entre les deux miroirs varie une fois. Les tubes en fibre carbone ne souffrent pas de telles instabilités c'est pourquoi PlaneWave a choisi d'associer à ses miroirs en Pyrex des tubes ouverts et fermés en fibre de carbone.

En effet, la mise au point, élément crucial pour obtenir les meilleures images est altérée par les changements de température et nécessite donc l'emploi de matériaux à expansion quasi-nulle. La variation de l'épaisseur de la structure ou des miroirs entraîne un décalage de la position du foyer (en intra ou extra-focale par rapport à une position de référence en début de nuit). Les tiges des CDK 17" et 20" sont en fibre de carbone tout comme la cage du miroir primaire (qui protège mieux celui-ci des poussières et lumières parasites). Le CDK 12.5" est entièrement fermé. Les autres pièces mécaniques (barillet, support du secondaire, queue d'aronde sont en aluminium haute qualité usiné sous CNC - Machine à Commandes Numériques).

Pour réduire l'influence de la température 3 ventilateurs sont positionnés derrière le barillet afin d'assurer un équilibre thermique entre l'intérieur du tube optique et l'environnement extérieur grâce à des capteurs. Autre élément, significatif de l'attention que porte PlaneWave à ses instruments, un joint expansible entre le tube en carbone et la queue d'aronde en aluminium (coefficient de dilatation différent). Il permet à l'aluminium de se contracter ou de s'étendre sans stresser la structure carbone.

Galerie photos :

Porte-oculaire et adaptateurs :

Afin d'assurer une mise au point de qualité, indispensable pour l'obtention de belles images, PlaneWave a entrepris de réaliser son propre porte-oculaire. Le Hedrick 3.5" (2.75" pour le CDK 12.5") offre une grande capacité de charge (optique adaptative, caméra, diviseur, optique roue à filtres) avec une parfaite précision. De type Crayford il dispose de 5 roulements et conduit par une tige de maintien pour éviter tout glissement. Des renforts en acier sont présents sur le tube allonge pour limiter l'érosion, la capacité de charge est de 5kg.

Un roulement précontraint est présent en dessous du porte-oculaire. La longueur du tube allonge est de 1.3" (33mm), une série d'adaptateur est disponible pour augmenter cette distance et rendre votre instrument compatible avec n'importe quelle caméra ou renvoi coudé. C'est une superbe pièce en aluminium usiné avec précision, robuste et motorisable.

PlaneWave propose en effet un kit optionnel dénommé EFA (Electronic Focus Accessory) qui contient un servo-moteur 12V DC, un support de fixation avec engrenages, un boîtier de commande et une raquette Celestron NexStar spécialement programmée pour les instruments PlaneWave. L'EFA permet de contrôler la mise au point, de surveiller la température des capteurs (internes et externes aux miroirs) et d'actionner les ventilateurs (contrôlable manuellement sans ce kit). Un logiciel PWI et des câbles de connexion sont livrés avec le kit de motorisation pour rendre la mise au point pilotable par PC (compatible avec FocusMax et protocole ASCOM).

Manuel d'installation sur le CDK 12.5" - Cliquez ici - PDF 82Ko
Manuel d'utilisation de la raquette de commande - Cliquez ici - PDF 367Ko

Ci-contre : Vue 3-D du porte oculaire Hedrick (la caméra est à placer du côté de la bague bleue)

Pour connecter une caméra CCD, un APN ou un oculaire PlaneWave recommande de respecter certaines indications. Comme pour un correcteur, un réducteur ou aplanisseur il est nécessaire de positionner votre imageur ou oculaire à une distance fixe du doublet de lentilles des CDK. PlaneWave fourni pour cela un ensemble de bague d'extensions ("spacers") et adaptateurs de différents filetages. Cliquez sur les documents suivants pour trouver la combinaison adéquate avec votre caméra :

- Adaptateurs pour CCD SBIG : PDF - 222Ko
- Adaptateurs pour CCD Apogee : PDF - 94Ko
- Adaptateurs pour APN Reflex : PDF - 82Ko
- Adaptateurs pour observations visuelles : PDF - 103Ko
- Manuel d'installation Securifit CCD Spacer : PDF - 302Ko

Pour d'autres caméras (FLI, Atik...) nous contacter afin de trouver la meilleure solution.

Galerie photos :