La mise au point à la Webcam

Préparation
La mise au point est l'art de régler au mieux la position du porte oculaire d'un télescope afin d'obtenir la netteté parfaite de l'image.
La mise au point visuelle est intuitive et dépend de la vue de chacun, chaque oeil même ayant un réglage approprié.
Mais quand l'image est flou sur une prise de vue Webcam, c'est irréversible! Le traitement de la séquence AVI n'y changera rien.
Et si vous avez préparé une soirée, collimaté les optiques, mis en station précise le télescope, étudié et trouvé les meilleures prévisions de seeing pour ce soir là, fait plus de 100 km en voiture pour optimiser la soirée, et passé plusieurs heures de prise de vues, il serait regrettable de mépriser tout ce travail d'amont en le ruinant par une mise au point décalée et trop subjective.

Voici donc diverses techniques de mise au point .
1 - Par étalonnage
2 - Méthode des "aigrettes" à l'aide d'un disque de Hartmann.
3 - A l'aide de logiciels dédiés

Dans le cadre d'une observation visuelle, n'oubliez pas que nous avons tous un oeil directeur, plus sensible que l'autre à la netteté, aux contrastes et aux couleurs. Vous pouvez être droitier ou gaucher, peu importe, mais utilisez le de préférence pour les observations visuelles.

1 - Par étalonnage
Le télescope est supposé être mis en température, en station et collimaté.
Mettre tout le dispositif webcam en fonction, lancer la prévisualisation, et repérer la position idéale du porte oculaire pour une image la plus nette possible.
Les réglages d'acquisition seront positionnés sur un renouvellement rapide des images de façon à mieux voir la netteté en temps réel.
Repérez cette position et choisissez de part et d'autre de cette votre position, à intervalles réguliers, 4 positions susceptibles de convenir:
- 2 positions en intrafocal (en deçà de la mise au point)
- 2 en extra focal au delà de la mise au point) .
Vous disposer donc de 5 positions de netteté possibles.
Affichez les dans l'ordre en prenant une séquence avi pour chacune, de 150 à 200 images chacune (10s à 15 ou 20 i/S). Vous les nommerez par leur repères. et les traiterez dans la foulée (Registax convient très bien). Comparez ensuite chaque image traitée et évaluez la meilleure position du porte oculaire.
Si vous souhaitez améliorer la mise au point, choisissez encore des repères entre les 2 meilleures positions repérées à la première étape et recommencez.
Cette méthode semble fastidieuse mais elle est la plus efficace pour peu que le porte oculaire permette une précision de réglage suffisante.

Notez
- que la précision du système de mise au point du porte oculaire joue un rôle important pour un bon résultat car on atteint vite sa limite.
- Le seeing perturbe les mesures, et d'autant plus lorsque le réglage s'affine. Ne vous laissez pas abuser.

2 - Méthode du "disque de Hartmann".
Le disque de Hartmann est un disque percé de 2 trous à égales distance du centre.
En plaçant ce masque à l'entrée du télescope on crée plusieurs taches d'Airy qui se superposeront en se confondant parfaitement lorsque la mise au point sera atteinte.

Célestron 8 (D=203mm) équipé d'un disque de Hartmann

Si nous équipons notre télescope d'un masque tel que celui présenté sur l'image ci dessus, lorsque nous visons une étoile et mettons un oculaire de fort grossissement. Voici ce que l'on voit au foyer en défocalisant en intra focale puis en extra focale:

Les 2 taches se superposent à la bonne position de mise au point.
Ces films ont été obtenus avec une webcam en lieu et place de l'oculaire et sur une étoile artificielle.
Pour un réglage optimum, il faut régler les paramètres de la Webcam en baissant l'intensité lumineuse afin d'obtenir ceci:

Après un réglage correct de sensibilité de la Webcam, lorsque les 2 images se superposent, la luminosité de l'étoile augmente. Lorsque la luminosité est à son maximum, vous avez atteint la meilleure mise au point. Des logiciels sont capables de dire à quel moment la luminosité atteint son maximum de luminosité et donc aideront à vous affranchir de la subjectivité.
Ce système a l'avantage d'être rapide, mais il est limité par le seeing d'une part et d'autre part largement affecté par les jeux de courses du porte oculaire ou par les bougés durant la recherche de mise au point.
Le système ci dessous, bien que soumis aux mêmes contraintes est peut être plus précis.

2 - Méthode des "aigrettes" appliquée au masque de Hartmann.
Il n'y a que le masque qui change:

On peut cumuler les deux systèmes (Aigrettes + Hartmann) par un masque adéquat.
Résultat:

Lorsque les 2 aigrettes perpendiculaires sont centrées, la mise au point est optimum

Les logiciels de mise au point
Certains logiciels disposent d'une fonction d'analyse d'images pour la mise au point, basée sur l'intensité lumineuse produite lors de la meilleure position. Ils analysent l'image obtenue par une Webcam au foyer et, par l'étude des luminosités, indiquent quelle est la meilleure position de réglage sur un objet ponctuel.
Logiciels gratuits qui intègrent cette fonction sont:
QCFocus, Astrosnap et Audela.
Attention aux difficultés à les faire fonctionner sous Vista.

Dans l'idéal
L'idéal est de cumuler tous ces dispositifs de mise au point.
Un disque de Hartmann + méthodes des aigrettes + logiciel dédié
ou
Un disque de Hartmann + méthodes des aigrettes + méthode par étalonnage.
Avec une bonne collimation, un bon seeing, une telle mise au point devrait donner un résultats fort honorable.

Et maintenant ?
Oui, me direz-vous, mais maintenant? Supposons: vous êtes en pleine nuit, le télescope en station et la webcam correctement focalisée sur une étoile.
Comment faire pour pointer un autre objet planétaire comme Saturne ou Jupiter, puisque vous ne pouvez pas enlever le dispositif du porte oculaire sous peine de devoir tout recommencer.
Il vous faut donc en plus:
- soit un système de pointage précis informatisé sur votre télescope.
- soit une lunette de visée secondaire, solidaire de l'ensemble du dispositif, ou un viseur suffisamment précis pour placer un nouvel objet dans le champ de votre capteur webcam.