Foyer, doux foyer

Les collecteurs de photons s'appuient sur de multiples configurations optiques. On note principalement :

• Le foyer primaire, devant le collecteur, occulte une partie du faisceau.
• Le foyer Cassegrain se situe juste derrière le miroir primaire du télescope. Ce dernier est percé.
• Le foyer Nasmyth, pour les montures azimutales ; comme pour le foyer Cassegrain,
• Le foyer coudé est renvoyé, par un jeu de miroir, en une position qui ne bouge plus avec le télescope, largement déportée.
• Le transport par fibre optique permet d'emporter le flux loin du collecteur.

Caméra grand champ (gros cylindre noir) au foyer primaire du télescope CFH.

Crédit : CFHT

Instrumentation au foyer Cassegrain du télescope CFH. Le télescope est en station. L'instrument est dans une cuve à vide, sous le logement du miroir primaire.

Crédit : CFHT

Instrument VIMOS sur l'un des 2 foyers Nasmyth d'un des télescopes du VLT, le long de l'axe en élévation.

Crédit : VLT

Combinaisons optiques

Plusieurs configurations optiques permettent de réaliser pratiquement la convergence d'une onde plane en un foyer. Selon l'usage, astronomie amateur ou professionnelle, elles diffèrent, par leur performances et leurs coûts.

• Un télescope de Newton associe un miroir primaire parabolique à un secondaire plan incliné à 45deg par rapport à l'axe optique. Pour des télescopes de petite taille (10 cm, soit le télescope du débutant), le miroir parabolique peut être approximé par un forme sphérique, beaucoup moins coûteuse à polir.
• A un primaire parabolique, percé, le télescope Cassegrain associe un secondaire convexe hyperbolique. Le foyer Cassegrain est situé juste derrière le miroir primaire. Epargné par l'aberration de sphéricité, le miroir parabolique présente un défaut de coma qui limite le champ utile.
• Une variante est le télescope de Schmidt-Cassegrain, où une lame de forme complexe (et coûteuse) en entrée du collecteur permet l'utilisation d'un primaire sphérique.
• Une autre variante est le Maksutov-Cassegrain, avec primaire et secondaire sphériques, respectivement concave et convexe, et une petite lentille de correction.
• Le télescope Ritchey-Chrétien, un télescope de type Cassegrain particulier, est la combinaison aujourd'hui la plus utilisée pour les observatoires fonctionnant dans le visible et le proche infrarouge. Primaire et secondaire sont hyperboliques, ce qui assure une absence d'aberrations de coma et de sphéricité.

Foyers

Un télescope professionnel, usuellement de type Cassegrain ou Ritchey-Chrétien, présentera plusieurs combinaison de foyers.

• Le foyer primaire est interne au tube du télescope de type Cassegrain. S'il est idéal pour les observations grand champ (surtout dans la configuration de Schmidt-Cassegrain), l'instrumentation ne peut y être ni volumineuse ni massive.
• Le foyer Cassegrain, situé derrière le miroir primaire, aboutit à une configuration de plus longue focale. Comme il est également lié au télescope, l'instrumentation est limitée en encombrement.
• Le foyer Nasmyth, pour une monture azimutale, se situe sur la plate-forme mobile en azimut, sur l'axe de hauteur. Il est donc partiellement découplé du télescope et peut accueillir une instrumentation plus volumineuse.
• Le foyer coudé est renvoyé, par un jeu de miroir, en une position qui ne bouge plus avec le télescope, quelque soit la direction de pointage.

Convergence au foyer Cassegrain

La transformation d'une onde plane en onde sphérique, puis de l'onde sphérique en une autre onde sphérique convergeant au foyer du télescope, est une application directe des propriétés des coniques.

Chemins optiques et foyers

Pour un télescope en monture azimutale, telles les 4 unités du VLT, plusieurs trains optiques permettent d'illuminer les différents foyers : Cassegrain, Nasmyth, coudé.

Un observatoire aujourd'hui

L'appliquette ci-dessous décompose différents éléments d'une des unités du VLT.