Quelle est la bonne focale pour imager les planètes ?

Nos clients nous demandent fréquemment quelle est la meilleure focale pour imager les planètes.

La longueur focale à utiliser pour imager les planètes dépend de l'instrument et de la caméra utilisés. Calculer la longueur focale "idéale" permet d'ajuster la focale de l'instrument à l'aide d'une lentille de barlow afin d'obtenir la meilleure résolution possible, sans dépasser les limites optiques de l'instrument et de la caméra.

Cette focale dépend à priori d'un grand nombre de facteurs (diamètre, type d'instrument, caméra, performances du capteur, taille des photosites de la caméra, etc...) mais une fois qu'on aura retourné tous les chiffres un peu dans tous les sens, on obtiendra une formule extrèmement simple.

Plutôt que d'utiliser des données compliquées, nous calculerons le rapport F/D idéal. Ce rapport F/D ou rapport d'ouverture est la division de la focale de l'instrument par son diamètre.

Par exemple, un télescope de Newton 200/1000 a un rapport d'ouverture (F/D) = 5.

Calculer le rapport F/D idéal d'un instrument et d'une caméra donnés permet de trouver immédiatement quelle barlow utiliser et ce calcul est excessivement simple car il ne dépend plus du télescope mais uniquement de la caméra !

Le rapport F/D idéal en imagerie planétaire est : F/D = 3,5 x taille des photosites de la caméra en micron.

Par exemple, pour une caméra ZWO ASI 462 (photosites 2,9 microns) le rapport F/D idéal est : 3,5x2,9 = 10 (environ).

On en déduit donc rapidement que pour imager les planètes avec une ZWO ASI 462, le rapport F/D idéal est 10 :

  • Pour une solution d'imagerie Schmidt-Cassegrain (F/D=10) + caméra ZWO ASI 462 : on n'a pas besoin d'une barlow !
  • Pour une solution d'imagerie Newton (F/D=5) + caméra ZWO ASI 462 : on a besoin d'une barlow 2x !

Cette valeur est-elle critique ? Que faire si j'utilise un Mak ouvert à F/D 12 ou F/D 15 ?

Depuis plusieurs années déjà, on constate une amélioration très importante de la capacité et des performances des caméras. On pourra donc tout à fait "oversampler" en utilisant une ASI 462 avec un Maksutov un peu trop "fermé". Néanmoins, pour améliorer le setup, on recommandera plutôt une caméra avec des photosites de 3,75 microns par exemple.

De nombreux essais et articles montrent qu'oversampler un peu l'image n'est pas nécessairement mauvais dés lors que la caméra ne perd pas en performances (capteur de qualité, grosse sensibilité, bruit faible...) et qu'on n'est pas obligé de "tirer" sur le gain numérique pour capturer la planète. L'utilisation des modes images avec une plage dynamique plus large (10 bits, 12 bits etc...) permet en outre d'optimiser la qualité d'image en permettant d'obtenir plus de dynamique y compris dans des conditions plus difficiles.

Conclusion

Le calcul ci-dessus est valable quelque soit l'instrument et malgré le fait qu'on ne tienne pas compte de l'efficience du capteur ni de l'instrument. C'est avant tout un point de départ pour ne pas faire une solution qui ne fonctionnerait pas (F/D 30 avec caméra dont les photosites font 2,4 microns par exemple)..

Il vous permet donc de constituer une chaine d'imagerie autour de laquelle vous pourrez faire des ajustements. Par exemple si le rapport F/D idéal est aux alentours de F/D10 vous pourrez tout à fait imager de F/8 à F/15 selon les performances de la caméra, la turbulence, la qualité du ciel et les nombreux autres facteurs améliorant ou dégradant les performances globales de votre solution d'imagerie.

Notez toutefois que dépasser cette valeur "idéale" n'apportera pas plus de résolution à votre image car vous dépasserez le pouvoir de résolution de votre instrument :-) Au contraire, "tirer" un peu moins sur l'optique pourra permettre des captures plus faclies et qualitatives dans des conditions difficiles.