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HAND  COMPUTER
(Octobre 1984)

Remarque
L’instrument décrit ci-dessous a été conçu pour des télescopes de 6 pouces.
Pour des ouvertures différentes, il faut changer les paramètres.
Si l’on veut que ce soit apte pour n’importe quel télescope, on peut ajouter un quatrième disque.


L’un des problèmes à résoudre lorsque j’ai essayé de photographier les planètes c’était la détermination du temps d’exposition.

Contrairement à ce que l’on pourrait croire, même les photomètres TTL (Through the Lens) des caméras modernes Reflex sont en fait peu utiles dans ce domaine, car pour bien fonctionner ils devraient avoir un champ de mesure de quelques mm2.

D’où la nécessité et l’idée de créer un instrument susceptible de fournir de façon rapide et simple les données nécessaires.

Le résultat en est le "Hand Computer" sous forme de disque décrit dans cet article. 

Cet instrument peut fournir non seulement pour les planètes mais aussi pour la Lune et le Soleil, les temps d’exposition nécessaires en fonction de la sensibilité du film utilisé et de l’ouverture relative du système optique.  

Pour les planètes, le disque fournit en plus, avec une bonne approximation, l’échelle de reproduction, c’est-à-dire le diamètre des planètes en mm dans le foyer du télescope. Pour la Lune et le Soleil, cette donnée n’est pas nécessaire, leur calcul étant immédiat, du fait de presque 1 cm pour chaque mètre de distance focale.

Le disque fournit en plus les informations suivantes:

L’échelle de reproduction a été aisément déterminée, étant donné qu’entre les valeurs en jeu (diamètre angulaire de la planète en sec. d’arc, distance focale de l’optique en mètres et diamètre en mm de la planète sur le plan focal) il existe une proportionnalité directe et linéaire. La formule permettant d’établir cette donnée est la suivante:  

Ø linéaire (mm) = Ø angulaire (arc-sec) x F(m) x 0,004848.
où 0,004848 est le résultat de l’opération 1000ð /180/3600.

Le diamètre angulaire des planètes variant en fonction de leur distance par rapport à la Terre, le "computer" ne peut donner que des valeurs approximatives, pour l’époque la plus favorable, à savoir:

Etant donné que les planètes Vénus (à la phase indiquée), Jupiter et Saturne (anneaux) ont des diamètres apparents assez similaires, et que leurs variations sont, pour cette époque, assez contenues, on a établi un diamètre apparent pour les trois de 40’’ d’arc, ce qui permet de calculer leurs diamètres dans le foyer avec une bonne approximation.

Le calcul des temps d’exposition a été plus pénible, et on a tenu compte de:

Comme on peut voir sur le tab.1, le rapport entre l’albedo et l’éclairage permet de calculer le brillement de chaque planète (quantité de lumière reflétée par angle carré).

Les rapports de brillement étant établis entre les diverses planètes, comme indiqué sur tab.2, le plus convenable c’est de chercher, de manière empirique, le temps d’exposition exact pour l’une d’entre elles (peut-être celui de la pleine Lune); les autres en sont une conséquence logique et immédiate. 

Il convient cependant de tenir compte d’autres facteurs susceptibles d’affecter le temps d’exposition, c’est-à-dire:

Le choix du film est d’ailleurs très important. Il faut avant tout tenir compte du fait qu’il n’existe pas de film idéal, car en l’occurrence il devrait être de haute sensibilité et en même temps d’un grain superfin.

Ceci n’est pas toujours un inconvénient. Ainsi, pour le cas de la photographie du Soleil, la faible sensibilité s’avère un atout. L’un des films les plus indiqués pour cet usage est l’Agfaortho Professionnel 25 (25 ASA =15 DIN), qui, avec une faible sensibilité et un contraste optimal, fournit un pouvoir séparateur très élevé, de l’ordre de 350 lignes par mm. 

Un filtre ND (Neutral Density) est pourtant toujours nécessaire.
Le pouvoir de transmission d’un filtre ND est exprimé avec une puissance à exposant négatif (par exemple 10
-3 pour un filtre qui ne laisse passer que la millésime partie de la lumière incidente, et qui est simplement indiqué par ND3). Ce filtre devra être choisi de façon de permettre des temps d’exposition de 1/1000 de seconde, voire plus rapides, soit pour réduire au mieux les conséquences d’éventuelles vibrations, soit pour réduire les effets de la turbulence. La turbulence d’origine atmosphérique est réduite en élevant les hauteurs; celle d’origine instrumentale (dans le cas du Soleil) en faisant que la lumière entre dans le télescope déjà atténuée (filtre du diamètre de l’objectif, ou filtre "off-axis" dans le cas de réflecteurs avec obstruction centrale).

Pour le cas de la photo lunaire et planétaire, il faut se contenter toujours des solutions de compromis. Le pouvoir séparateur des films et leur sensibilité sont en effet des magnitudes inversément proportionnelles, étant donné que l’une améliore à mesure que l’autre empire.

Si cette proportionnalité était linéaire, une combinaison en vaudrait l'autre. Mais il n'en est rien.
Il convient donc d'analyser toujours quelle serait la meilleure solution.
Ceci peut se faire
(voir diagramme) en traçant une courbe idéale (une hyperbole à une échelle arithmétique ou une droite à une échelle logarithmique) représentant le pouvoir séparateur en fonction de la sensibilité, tout en considérant la proportionnalité (inverse) comme linéaire, et prenant comme terme de comparaison un film bien connu (en l'occurrence l'Agfapan 400 et le Kodak Tri-X).

On représente ensuite sur le diagramme les autres films existant sur le marché et on peut donc remarquer qu'aucun d'entre eux ne tombera sur la courbe, les pires étant, par rapport au film de référence, ceux qui se trouvent par dessous la courbe et/ou à gauche, et meilleurs ceux qui se trouvent par dessus et/ou à droite (ceux qui auront plus de pouvoir séparateur à sensibilité égale, et plus de sensibilité à pouvoir séparateur égal, de sorte qu'ils se rapprochent du film idéal).

Tel est le cas du film Kodak Technical Pan 2415 (TP 2415) déjà connu comme SO-410, qui est vraiment extraordinaire pour cet usage, notamment lorsqu'il est hypersensibilisé avec du "forming gaz" et qu'il atteint une sensibilité de 24 DIN tout en conservant le grain fin d'un film de 15 DIN (tel qu'indiquent, ne serait-ce que par hasard, les chiffres 24-15). En effet, son pouvoir séparateur atteint 320 lignes par mm.

Une autre chose très importante dans le choix du film est le rapport entre le pouvoir séparateur du film et le pouvoir séparateur relatif de l'optique, exprimé en lignes par mm, comme indiqué sur le tab.3.

En effet, ceci n'aurait pas trop de sens, par exemple, avec un film 2415 de 320 lignes par mm, d'utiliser une ratio focale de f/90, qui ne donnerait qu'une résolution de 18 lignes par mm. Ceci, à tout le moins, en théorie. 

Or, dans la pratique il devient très difficile de profiter de tout le pouvoir séparateur du film, que l'on devra considérer comme sensiblement plus faible.

Une conséquence inévitable serait donc le déplacement vers la gauche, dans notre diagramme, des films au grain fin, le "shift" étant d'autant plus grand que la résolution est élevée. Ceci pourrait modifier la position du diagramme au point de conduire ces films par dessous la courbe, si bien que les plus aptes seraient ceux du type Agfapan 400, d'une bonne sensibilité et dont le pouvoir séparateur d'"à peine" 90-100 lignes par mm pourra être mieux profité.

Sous ces conditions, un rapport focal de f/45, avec ses 40 lignes par mm, pourrait s'avérer la plus convenable, car le rapport de f/45 est suffisant à profiter de tout le pouvoir séparateur de l'optique, avec n'importe quel film, et également avec les plus sensibles, qui n'ont que rarement moins de 40 lignes par mm. Le film de 400 ASA peut éventuellement être "forcé" pour atteindre une sensibilité de 800, sans trop affecter la resolution, tout en permettant des temps d'exposition plus rapides, ce qui présente des avantages évidents de réduction des effets de turbulence des vibrations et des irrégularités dans le mouvement du télescope.

Cependant, le pouvoir séparateur n’est pas tout. Une autre caractéristique est importante, appelée accoutance, liée au phénomène de la diffusion.

Celle-ci est plus faible dans les films à couche fine, qui ont donc une meilleure accoutance, et qui donnent par conséquent un effet de plus grande netteté, bien que le pouvoir séparateur soit plus faible. Il existe aussi dans le commerce des révelateurs spéciaux aptes pour améliorer l'accoutance (Beutler, Kodak DK50 mod., Crawley FX-13, etc.).

Pour la photographie lunaire il y a finalement le problème du brillement différent du bord/terminateur (premier et dernier quart). Bien qu’il soit posible de compenser cette différence dans la chambre obscure, à l’aide de masques, on pourrait obtenir des résultats intéressants par l’utilisation d’un film relativement neuf, Agfapan Vario-XL, d’une sensibilité variable, susceptible d’atteindre 33 DIN, avec une latitude d’exposition extrêmement large. En plus, ce film exceptionnel a un rapport excellent grain/sensibilité, ce qui lui confère, dans notre diagramme, une place très spéciale. 

Pour compléter le tableau, voir aussi  tab.4 tab.5  et  tab.6, qui comprennent d’autres données utiles, et l’image du "hand computer" dépiécé.

Il ne reste donc qu’à essayer. Le "computer" nous y aidera, mais ne nous tracassons pas: des problèmes ne vont pas nous manquer. Tant mieux, car autrement, quel en serait le mérite?

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