Les effets de l'obstruction centrale et de l'araignée dans un télescope

Quelle est l'influence de l'obstruction centrale sur les images télescopiques ?
Quel est l'effet des branches d'araignée sur la tache de diffraction ?

Lorsqu'on place son œil au foyer d'un instrument, oculaire enlevé, et que l'on pointe une étoile, on distingue le miroir primaire éclairé, l'ombre du miroir secondaire, les branches de l'araignée, etc. Tous les objets qui se situent dans le chemin des rayons lumineux projettent leur ombre sur le miroir primaire et modifient la structure du faisceau qui converge au foyer de l'instrument.

Faisons un bref rappel : l'image d'une étoile à travers un objectif (ou pupille) parfaitement circulaire, sans défaut ni obstruction, est une tache circulaire de rayon linéaire rho (rho=1,22 x lambda x F/D) entourée d'anneaux concentriques. Cette image est appelée tache d'Airy ou tache de diffraction car elle correspond au plus petit élément d'image perceptible à travers l'instrument limité par la diffraction. (Voir figure 1, ci-dessous)

Toute modification, même infime, de la structure du faisceau lumineux arrivant sur le miroir primaire engendre une modification de la tache de diffraction. La simulation à l'aide d'un ordinateur permet de mieux apprécier l'influence de tous ces paramètres sur les images.

- L'obstruction centrale

(1) la tache de diffraction formée au foyer d'un instrument parfait
(2a à 2i) la tache correspondant à une obstruction centrale circulaire allant de 0,1*D à 0,9*D

Image d'une étoile, très fortement grossie, au foyer d'un télescope
 

1		Image d'une étoile au foyer d'un instrument "parfait" sans obstruction centrale.  Cette figure est appelée tache de diffraction ou encore tache d'Airy
2a		Obstruction = 10 %
2b		Obstruction = 20 %  C'est une valeur courante d'obstruction centrale dans les télescopes Newton.
2c		Obstruction = 30 %  Cette obstruction centrale est courante dans les télescopes de type Cassegrain ou Schmidt-Cassegrain.
2d		Obstruction = 40 %  Valeur considérée comme limite pour un instrument d'observation.
2e		Obstruction = 50 %
2f		Obstruction = 60 %
2g		Obstruction = 70 %
2h		Obstruction = 80 %
2i		Obstruction = 90 %

Télécharger un Gif animé de l'obstruction centrale
(De 0% à 98% d'obstruction par incréments de 2 %)

Version "light"   (354 Ko)
Version grand format   (1591 Ko)
 

+ obstruction centrale octogonale
+ obstruction centrale carrée
+ obstruction centrale elliptique (donc un cercle en perspective)
 
 

- L'araignée

(7) Araignée à quatre branches doubles
(8) Araignée à branches non perpendiculaires (comparaison avec branches perpendiculaires)
(9) Araignée à lames courbes

Cliquez sur les images pour les agrandir
 

		Araignée à 3 branches	Araignée à 4 branches
3a	Obstruction centrale : 0 %
3b	Obstruction centrale : 10 %
3c	Obstruction centrale : 20 %
3d	Obstruction centrale : 30 %
3e	Obstruction centrale : 40 %

 

Détérioration de l'image de diffraction avec l'augmentation du nombre de branches de l'araignée (obstruction centrale égale à 20%) :

Cliquez sur les images pour les agrandir

	1 branche	2 branches	3 branches	4 branches	5 branches	6 branches
4a
	7 branches	8 branches	9 branches	10 branches	11 branches
4b

- Les obstructions parasites

- Quand le tube du porte oculaire dépasse dans le télescope

- Effet des pattes de sécurité à 120° du miroir primaire

- Effet des vis de maintient du miroir secondaire visibles au niveau de l'araignée