Brevet FR2778754A1 — publié le 19991119

DESCRIPTION. La présente invention concerne une nouvelle configuration du télescope de Cassegrain, destiné à l'observation visuelle pour les amateurs d'Astronomie. Le premier télescope mis au point fin 17ème siècle, est le modèle de Newton, qui possède -quelques avantages, dont sa grande ouverture bien adaptée aux observations du ciel "profond" (nébuleuses, galaxies), et sa simplicité de règlage. Mais il a des inconvénients, et se révèle mal adapté aux sites d'observation défavorisés par la pollution lumineuse, ce qui est malheureusement le plus souvent le cas: * Difficulté d'obtenir les forts grossissements, ADO * Diamètre de la tache de diffraction mal adapté à la taille des pixels des capteurs modernes, * Position d'observation inconfortable pour les instruments de grande focale, * Encombrement le rendant difficilement transportable dès que la taille devient importante. Cassegrain a mis ensuite au point un autre système de télescope à deux miroirs, le secondaire /a. étant convexe. Ce télescope possède de bons avantages techniques: * Amplification directe de la taille de l'image par le miroir secondaire fournissant une meilleure qualité d'image aux forts grossissements, * Encombrement plus faible, donc instrument plus facilement transportable, * Position d'observation plus confortable, ce qui est important pour un instrument de club @,, pouvant être utilisé par le public, * Parfaite adaptation du diamètre de la tache d'Airy à la taille des pixels des capteurs. Donc l'intérêt du système "Cassegrain" est aujourd'hui évident pour tous les amateurs d'Astronomie qui s'intéressent aux forts grossissements ou qui ne disposent pas de conditions d'observation privilégiées (en particulier pour les sites en zone urbaine ou péri-urbaine). Mais les combinaisons optiques classiques utilisent des formes spécifiques complexes pour chaque miroir, ce qui rend les télescopes de ce type relativement cher. Quatre "combinaison" optiques ont été utilisées depuis l'origine: 1) La combinaison classique associe un miroir primaire en forme de paraboloïde de 3 chaque miroir, et le contrôle final de la qualité de chaque surface n'est pas aisé. 2) Le désir de simplification de formes a conduit à la combinaison d'un primaire ellipsoïde de révolution, et d'un secondaire sphérique dont la fabrication et le contrôle sont ainsi simplifiés. A condition de respecter rigoureusement la bonne forme de l'ellipsoïde, le stigmnatisme axial est parfait. C'est le "Dall-Kirkham". A qualité axiale égale, il est réputé moins cher que le précédent. Mais son champ est plus réduit. 3) Dans un souci d'augmenter le champ de l'image, le "Ritchey-Chrétien", découvert dans les années 1920, associe deux hyperboloïdes de révolution. Il est appelé "aplanétique". Aux prix -10 d'importantes complications pour la fabrication et le contrôle des deux miroirs, donc d'un surcoût non accepté par les amateurs, c'est la solution retenue pour les grands observatoires modernes, pour lesquels la qualité importe plus que le coût. 4) Des recherches ont déjà portées sur l'utilisation d'un miroir primaire sphérique, le plus facile à former, à polir et à contrôler, ce qui simplifie bien des choses. Mais associé directement à un 1/ secondaire sphérique, l'image n'est pas admissible par suite de sa mauvaise qualité. Deux procédés existent pour l'améliorer: ils utilisent tous les deux une lentille correctrice spécifique, située à l'entrée du télescope, donc de grand diamètre: * Soit une lentille de Schmnidt de forme complexe dans les Schmidt-Cassegrain, * Soit un ménisque épais dans les Maksutoff. 2 O Ces deux systèmes industrialisés ne donnent pas des images parfaites. Il existe deux solutions pour mieux utiliser un miroir primaire sphérique. La première consiste à réaliser un secondaire de forme adaptée, non sphérique. Pour une géométrie de la combinaison optique donnée (diamètre et rayon du miroir principal, ' focale du miroir secondaire, distance de séparation des miroirs), il existe une conique spécifique et une seule pour la méridienne du secondaire, assurant le stigmatisme axial parfait. La seconde consiste à utiliser pour miroir secondaire, l'une des faces d'une lentille ou d'un groupe de lentilles divergent fabriqué en verre minéral classique: la face opposée au miroir principal, est rendue réfléchissante par aluminure ou argenture (face étant protégée). L'objet de cette invention est donc l'usage d'un miroir primaire sphérique, associé: soit à un miroir secondaire ellipsoidal de révolution autour du petit axe de l'ellipse, soit à une lentille ou un groupe de lentilles divergent à faces plane ou sphériques, la face opposée au miroir principal étant rendue réfléchissante. Ces deux solutions donnent directement le stigmatisme axial parfait, sans nécessiter aucune correction optique, à condition de calculer correctement tous les paramètres. Elles n'ont jamais été décrite ni utilisée dans le passé. Elles ont été découvertes par informatique grâce à un modèle de calcul de rayons optiques. J Elles constituent deux solutions extrèmement intéressantes par l'économie qu'elles permettent, les avantages techniques au niveau de la fabrication sont multiples: Facilité de taille du miroir primaire sphérique, aisément industrialisable, Pas de retouche de forme du miroir primaire an polissage, 0 Facilité de contrôle du miroir primaire, par exemple par la méthode de Foucault, Possibilité d'utilisation de miroirs primaires très ouverts, réduisant la taille du télescope et le diamètre du secondaire, donc l'obstruction frontale qui dégrade la qualité, Pour le miroir secondaire elliptique, possibilité de préparation industrielle à l'état sphérique avec adaptation progressive de la forme exacte par autocolUimrnation du système complet avec un primaire déjà aluminé, donc beaucoup plus lumineux. Cette adaptation du miroir secondaire consiste à enlever une épaisseur de l'ordre du micron sur la périphérie du miroir. EUlle ne concerne qu'une faible quantité de matière, beaucoup moins que lorsqu'il s'agit de modifier la forme du miroir primaire. Elle est donc plus rapide à exécuter, et moins coûteuse. Pour la lentille divergente à faces sphérique en verre minéral classique, on peut utiliser directement une ébauche standard utilisée par les opticiens, sans aucune retouche. Sur le plan de la Qualité des images, ces deux combinaisons donnent la même finesse sur l'axe que tous les autres systèmes Cassegrain. En résumé, pour un stigmatisme parfait sur l'axe, qui est la qualité essentielle exigée pour un instrument d'Astronomie d'observation visuelle, le coût de revient de l'instrument conforme à cette invention, est réduit dans de fortes proportions par rapport aux solutions employées jusqu'à maintenant. REVENDICATIONS. 1) Télescope de type "Cassegrain" parfaitement stigmatique sur l'axe, caractérisé en ce qu'il inclut un miroir primaire sphérique concave (convergent), et qu'il n'inclut pas de dispositif correcteur. 2) Télescope selon la revendication 1) caractérisé par un miroir secondaire convexe divergent, en forme d'ellipsoïde de révolution autour de son petit axe, la forme rigoureuse de cet ellipsoïde étant déterminée par calcul informatisé à partir des caractéristiques géométriques du système. 3) Télescope selon les revendications 1) et 2) caractérisé en ce que la courbure du miroir secondaire augmente au fur et à mesure que l'on s'éloigne de l'axe, contrairement aux ellipsoïdes de révolution habituellement utilisés en optique. 4) Télescope selon la revendication 1) caractérisée par un miroir secondaire utilisant une lentille ou un groupe divergent à faces sphérique ou plane, réalisée en verre minéral classique, et dont la face opposée au miroir primaire est rendue réfléchissante par aluminure ou argenture. ) Télescope selon les revendications 1) à 3) caractérisé par la réalisation du secondaire à partir d'une ébauche sphérique standard, la mise en forme rigoureuse étant obtenue par légère usure des bords de l'ébauche, de l'ordre du micron, lors du polissage, le contrôle optique du miroir secondaire ainsi que le résultat final s'opérant par autocollimation à partir du miroir primaire sphérique déjà vérifié et allumine.