Régler l’optique d’un télescope Newton : la collimation

Pour obtenir de belles images avec un télescope de type Newton, il est important de veiller au bon alignement de ses éléments optiques. Voici comment réaliser ce réglage qu’on appelle la collimation.

Exemple de télescope Newton. On voit le tube optique de 3/4, le porte-oculaire, le pointeur point rouge et une partie de la monture équatoriale sur un arrière-plan de feuillage. — **Un exemple de télescope Newton, le STELESCOPE 130.**

La collimation d’un télescope est une étape indispensable pour garantir des images de qualité. Mais pour le débutant, elle peut paraître complexe et rebutante, si bien qu’il y renonce souvent… Pourtant, une fois assimilé, ce réglage ne prend que quelques minutes. Il doit même devenir une routine, d’autant plus que l’outillage est simple.

Le but de la collimation est d’aligner l’axe optique des miroirs primaire et secondaire avec l’axe optique de l’oculaire. La façon de régler un instrument dépendant de sa conception, nous nous limitons uniquement ici aux télescopes de type Newton, une formule optique très courante.

Schéma du principe optique du télescope Newton, montrant un tube optique coupé dans le sens de la longueur. — Le télescope de type Newton est constitué d’un miroir primaire concave et d’un miroir secondaire plan. Ce dernier est incliné à 45° pour dévier la lumière sur le côté du tube, vers l’oculaire. Le miroir secondaire est maintenu au milieu du tube optique par un support appelé araignée, qui comporte en général quatre branches. Illustration Valentine Dubois – Stelvision

Pour que la collimation soit possible, le télescope Newton doit être muni de vis à l’arrière des miroirs, en général trois pour le secondaire (au centre de l’araignée) et trois ou six pour le primaire.

Quelques conditions pour réussir votre collimation

S’il s’agit de votre première collimation, prenez soin de réunir les ingrédients nécessaires à un réglage précis et serein !

La marque au centre du miroir primaire

Beaucoup d’instruments du commerce sont aujourd’hui équipés d’une marque centrale sur le miroir primaire. Si cette marque n’est pas indispensable, elle est néanmoins très pratique pour vérifier et ajuster l’alignement des Newton. Si votre instrument n’en possède pas, il est possible de l’ajouter vous-même. Pour cela :

démontez le miroir primaire en le laissant sur son barillet (son support métallique) ;
découpez un disque de papier du diamètre exact du miroir primaire et faites un trou de la taille de la marque à coller en son centre ;
posez le disque de papier sur le miroir et centrez-le bien, puis déposez une petite pastille autocollante ronde ou en forme d’anneau (œillet pour feuille perforée) sur le miroir en utilisant le trou central ;
remontez ensuite l’ensemble miroir-barillet à l’arrière du tube optique ;
procédez à la vérification/au réglage de la collimation.

L’outil de collimation

Plusieurs outils existent pour régler l’optique de son télescope : œilleton de collimation, Cheshire, oculaire ou tube de collimation réticulé, collimateur laser… La tentation est souvent grande pour le débutant de se procurer un collimateur laser. Cet outil très efficace n’est pourtant pas idéal pour faire ses premiers réglages, car il doit être lui-même parfaitement réglé pour garantir un bon alignement.

Photo d'un œilleton de collimation, avec à gauche la face supérieure et à droite la face interne comprenant un papier réfléchissant. — **Dessus et dessous d’un œilleton de collimation. A droite, il s’agit d’un capuchon de porte-oculaire percé en son centre, à l’intérieur duquel on a collé du papier d’aluminium.**

Délaissez donc le collimateur laser pour un outil plus simple et très efficace : l’œilleton de collimation. Parfois fourni avec l’instrument, commercialisé pour un coût modique (inférieur à 10 €), il peut être aussi fabriqué très facilement à partir d’un capuchon de porte-oculaire ou une boite de pellicule photo, en perçant un trou de 2 mm bien centré et en collant une surface réfléchissante (ex. : du papier d’aluminium) sur la face qui regarde à l’intérieur du télescope.

Tournevis et clefs

Photo des outils de collimation : tournvis, 2 clés Allen et un œilleton de collimation. — **Les outils habituels pour la collimation : l’œilleton, les clefs Allen et le tournevis.**

La vérification de l’alignement des optiques ne nécessite pas d’outil complémentaire autre que l’œilleton de collimation. Si le réglage s’impose, il faut se munir des clefs et tournevis adaptés aux différentes vis de serrage des miroirs primaire et secondaire.

Vérifiez l’alignement des optiques

La vérification de l’alignement des optiques ne prend que quelques secondes et il serait donc dommage d’en faire l’économie avant chaque nouvelle observation. Elle est importante lorsque le tube instrumental a été démonté ou transporté dans un véhicule. Il est plus simple de l’effectuer de jour afin de pointer vers une surface uniforme, ce qui facilite la compréhension lors de l’identification des reflets. Le tube instrumental doit être incliné de préférence entre 30 et 45° par rapport à l’horizontale.

Photo d'un télescope Newton en cours de collimation : vue avant. Une flèche verte montre les trois vis de collimation du miroir secondaire. — **Télescope Newton prêt pour la collimation. La flèche verte indique la feuille de papier blanc positionnée à l’opposé du porte-oculaire.**

insérez l’œilleton de collimation dans le porte-oculaire ;
orientez le tube instrumental vers une plage lumineuse uniforme telle qu’une fenêtre ou un mur blanc éclairé si vous êtes à l’intérieur, ou tout simplement le ciel bleu si vous êtes à l’extérieur ;
placez une feuille blanche à l’intérieur du tube à l’opposé du porte-oculaire ;
regardez au travers du trou de l’œilleton de collimation, observez attentivement les différents éléments visibles et comparez leurs positions respectives à la figure 1 ci-dessous.

Schéma d'une optique Newton collimatée — **Figure 1 : vue à travers l’œilleton de collimation lorsque le télescope Newton est collimaté. Le miroir primaire est à droite du dessin, la sortie du tube optique vers la gauche.** Illustration Carine Souplet – Stelvision

Reflet de la pastille centrale du miroir primaire
Reflet du trou de l’œilleton de collimation
Reflet de l’arrière réfléchissant de l’œilleton de collimation
Reflet du miroir secondaire dans le miroir primaire
Reflet de l’araignée supportant le miroir secondaire
Reflet du miroir primaire
Reflet du bout interne du porte-oculaire (parfois visible et seulement si le porte-oculaire est complètement rentré)
Reflet des trois cales de maintien du miroir primaire
Reflet de l’intérieur du tube optique, près du miroir primaire
Miroir secondaire (à la surface duquel on voit les éléments reflétés 1 à 9)
Fond du tube optique, face au porte-oculaire (blanc en présence d’une feuille de papier, sinon gris)
Tranche du miroir secondaire (pas toujours visible)
Support du miroir secondaire
Bout interne du porte-oculaire

Un instrument est bien collimaté lorsque les éléments 1, 2, 3, 6, 10 et 14 (en rouge) sont centrés les uns par rapport aux autres, comme sur la figure 1. Pour les Newton dont le rapport F/D est inférieur à 4, on peut voir l’élément 4 légèrement décalé transversalement comme sur ce schéma, c’est normal.

Notez que si les différents éléments ne sont pas parfaitement centrés mais qu’ils en sont proches, l’instrument reste utilisable pour l’observation. Simplement, avec de forts grossissements (en particulier pour les observations planétaires et lunaires), l’image obtenue n’aura pas une finesse optimale.

Attention : suivant les configurations optiques, les reflets des cales de maintien du miroir primaire (8) peuvent n’être que partiellement visibles lorsque le reflet du primaire remplit presque entièrement la surface du miroir secondaire. Dans ce cas, rentrez à fond le porte-oculaire à l’aide de la molette de mise au point (l’œilleton de collimation est au plus près du tube optique) : le reflet du miroir primaire rentrera mieux dans la surface du miroir secondaire. Vous verrez alors éventuellement apparaître le reflet du bout interne du porte-oculaire (7) en regardant dans l’œilleton : ne le confondez pas avec une cale de maintien du miroir primaire.

Réglez les optiques

Étape 1 : le réglage du miroir secondaire

La figure 2 montre ce que l’on peut voir lorsque deux miroirs d’un télescope Newton sont déréglés.

Schéma montrant un exemple d'optique Newton décollimatée. — **Figure 2 : vue à travers l’œilleton de collimation lorsque le télescope Newton a ses miroirs primaires et secondaires déréglés. Illustration Carine Souplet – Stelvision**

L’objectif lors de cette première étape est de faire en sorte que le reflet du miroir primaire (6) soit visible en entier et centré dans le miroir secondaire (10) lorsqu’on regarde dans le trou de l’œilleton, et que ces deux éléments soient centrés par rapport au bout du porte-oculaire (14). Comme le jeu des réflexions n’est pas toujours simple à interpréter, le mieux est de se repérer grâce aux trois cales de maintien (8) du miroir primaire : elles doivent toutes être visibles alors qu’ici, on n’en voit qu’une seule.

Photo des vis de réglage du miroir secondaire d'un télescope Newton — **Avant du tube optique d’un télescope Newton avec les trois vis de réglage (A) et la vis centrale de fixation (B) du miroir secondaire, au centre de l’araignée.**

Pour modifier la position de l’image du miroir primaire, on agit sur les trois vis de réglage du miroir secondaire (A, voir photo). Il faut agir sur une vis à la fois et observer les modifications à travers l’œilleton. Lorsque vous resserrez, ne forcez pas.

Astuce : dès que vous tournez une vis dans un sens, tournez les deux autres vis dans l’autre sens. Ainsi, les trois vis sont toujours au contact du support miroir secondaire et vous évitez que celui-ci ne pivote sur sa vis centrale (B).

Pour centrer latéralement le miroir secondaire (10) dans le bout du porte-oculaire (14), il faut dévisser les trois vis (A) et agir sur la vis centrale (B) du porte miroir secondaire avant de resserrer les trois vis (A). Lors de cette opération, maintenez le support du miroir secondaire à la main car il peut pivoter facilement. Pour être sûr que le miroir secondaire n’a pas pivoté, observez son image (10) à travers l’œilleton de collimation, elle doit être parfaitement ronde.

Une fois le réglage effectué, vous devriez voir à travers l’œilleton une image semblable à la figure 3.

Schéma de la vue à travers un œilleton de collimation dans un télescope Newton en cours de collimation. — Figure 3 : vue à travers l’œilleton de collimation lorsque le télescope Newton a son miroir secondaire correctement réglé. Les éléments 6, 10 et 14 sont centrés, il reste à régler le miroir primaire. Illustration Carine Souplet – Stelvision

Étape 2 : le réglage du miroir primaire

Lorsque l’on règle le miroir primaire, le but est de centrer le faisceau lumineux en provenance du miroir primaire bien au centre de l’oculaire. On se sert pour cela des deux repères marquant le centre de ces éléments, à savoir le reflet de la pastille centrale du miroir primaire (1) et le trou de l’œilleton de collimation (2). L’objectif est simple : l’image de ces deux éléments doivent se superposer, ce qui n’est pas le cas sur la figure 3 ci-dessus.

Pour cela, on agit sur les vis de réglage du miroir primaire. Si le tube optique est long, mieux vaut demander un peu d’aide, pour avoir une personne derrière l’œilleton en même temps que l’autre touche aux vis.

Astuce : comment savoir sur quelle vis agir ? Tout en regardant dans l’œilleton, faites apparaître votre doigt sur le bord avant du tube dans la direction vers laquelle l’image du trou de l’œilleton (2) doit se rendre. Regardez quelle vis correspond à cette direction à l’arrière du tube et touchez prioritairement à cette vis.

Les vis de réglage du miroir primaire sont au nombre de trois, ou plus souvent six vis : trois vis servant au réglage proprement dit et trois autres servant à bloquer ce réglage.

Les vis de réglage sont appelées vis tirantes, ce sont celles qui sont vissées à fond ;
les vis de blocage sont appelées vis poussantes, ce sont celles dont une partie du filet est visible.

Schéma du barillet d'un télescope Newton : coupe — **Exemple de barillet de télescope Newton vu en coupe.** Illustration Carine Souplet – Stelvision

Afin de ne pas générer de contraintes sur l’optique qui seraient synonymes d’altération de la qualité de l’image, il est important :

après avoir agi sur l’un des points de réglage dans un sens, d’agir sur les deux autres points dans l’autre sens ;
dans le cas de réglage avec vis tirantes/poussantes, de desserrer d’abord la vis poussante, puis d’agir sur la vis tirante avant de resserrer la vis poussante ;
de toujours bloquer les vis poussantes sans forcer.

Après avoir centré la pastille collée sur le miroir primaire (1) sur le trou de l’œilleton de collimation (2), l’image obtenue à travers l’œilleton de collimation doit ressembler à la figure 1. Si c’est le cas, bravo, votre télescope a déjà un alignement des optiques très correct ! Voulez-vous être sûr d’avoir la meilleure image possible ? Vous pouvez encore affiner votre réglage…

Vérification finale sur une étoile

Pour parfaire la collimation, rien de tel que de la vérifier sur les étoiles ! Pour cela, on se sert de l’image d’une étoile défocalisée. Pour une observation sans exigence poussée de qualité, le « réglage simple » est suffisant, mais les plus pointilleux (pour l’observation et la photographie à haute résolution par exemple) pourront s’exercer au « réglage ultime ».

Pour cette vérification, votre instrument doit être en équilibre thermique avec l’extérieur afin que l’image ne soit pas brouillée par les turbulences instrumentales (sortez-le une 1/2h à 1h en avance).

Réglage simple

Pointez et centrez une étoile brillante et haute dans le ciel à l’aide d’un oculaire à faible grossissement. En fonction des saisons, pointez Deneb, Capella, Castor, Arcturus… Si votre instrument est de grand diamètre (supérieur à 200 mm), choisissez une étoile un peu moins brillante. Vous pouvez aussi pointer l’étoile Polaire qui a l’avantage d’être immobile, ce qui est très pratique avec un instrument non motorisé.

Lorsque l’étoile est centrée, changez pour un oculaire donnant un grossissement d’environ une fois le diamètre instrumental en millimètres (par exemple, 130 fois pour un télescope de 130 mm de diamètre – pour rappel, le grossissement est obtenu en divisant la focale de l’instrument en millimètres par la focale de l’oculaire).

Avec l’étoile centrée, défocalisez un peu l’image : agissez sur la molette de mise au point pour obtenir non plus un point, mais un disque lumineux qui doit être composé d’anneaux successifs et d’un centre noir. Le centre noir est généré par le miroir secondaire et on voit également les pattes de l’araignée qui barrent les anneaux.

Si les optiques de l’instrument sont bien réglées, les anneaux qui composent le disque lumineux sont concentriques et centrés sur le disque noir central, comme sur la figure 4, à gauche. Si les anneaux ne sont pas concentriques et l’image de l’araignée décalée (figure 4, à droite), il faut retoucher le réglage du primaire, mais en gardant à l’esprit que seulement quelques dixièmes de tour de vis sont cette fois nécessaires.

images d'une étoile défocalisée dans un télescope Newton — **Figure 4 : exemple d’image obtenue en défocalisant sur une étoile avec un télescope Newton.**

Réglage ultime

Étape ultime à réserver aux plus perfectionnistes et en absence de turbulence (nuit calme, étoile cible haute dans le ciel) : passez à un grossissement permettant d’obtenir 2 à 3 fois le diamètre instrumental et faites la mise au point. On doit voir l’étoile sous la forme d’un disque entouré d’un ou plusieurs anneaux : la tache d’Airy et ses anneaux de diffraction. Là encore, l’objectif est d’obtenir une tache ronde et des anneaux parfaitement concentriques (figure 5, à gauche). Si ce n’est pas le cas (figure 5, à droite), soyez délicat car les retouches sur les vis sont vraiment minimes et chaque action sur l’une d’entre-elles fait danser l’image de l’étoile dans l’oculaire, quand elle ne sort pas du champ !