Réaliser un pointeur Laser pour télescope

(difficulté: *** moyen)


Un problème avec les télescopes, est l'alignement optique des miroirs : l'alignement de l'axe optique du miroir primaire avec l'axe optique de l'oculaire à travers le miroir secondaire. On peut faire ce réglage de nuit avec une étoile en utilisant des méthodes connues.

Pour réaliser cet alignement, à SCIENCES POUR TOUS, nous utilisons aussi des pointeurs laser qui permettent un réglage rapide de jour, coupole fermée.

Aujourd'hui, on trouve dans le commerce (Selectronic...) des pointeurs laser rouge collimatés réglables pour moins de 15 E.

Voici des conseils et un exemple de réalisation issu des erreurs et des essais que nous avons faits.

C'est un pointeur conçu pour régler notre Newton 600 mm (focale 2400mm)

Réalisation:

Pour régler un télescope de Newton avec un pointeur laser, on monte le pointeur dans l'axe de l'oculaire, on règle l'axe, on règle le secondaire pour pointer exactement le centre du primaire et on règle le secondaire pour que le faisceau laser retourne exactement d'où il vient. Pour cela, sur le pointeur laser, nous collons une mire blanche munie de cercles concentriques et percée d'un trou au centre et par où sort le faisceau laser (voir photo ci-dessous).

Si le télescope est déréglé, on voit (en regardant à travers le primaire ou le secondaire) un point rouge sur la mire à coté du centre. Une fois le secondaire réglé, pour que le faisceau aille au centre du primaire, on règle le primaire pour que le point rouge du retour aille au centre de la mire du pointeur. Une fois le primaire à peu près réglé, le faisceau aller est confondu avec le faisceau retour et on ne voit plus rien. Pour contourner cette difficulté, nous avons utilisé un ancien bloc optique de lecteur CD.

Rappel sur le fonctionnement d'un lecteur CD :

Une diode laser (780 nm : infra-rouge proche limite de visibilité) émet un faisceau qui passe à travers un réseau de diffraction (le fameux "triple faisceau"), traverse une lame semi-réfléchissante, est réfléchit à 90 degrés par un miroir à 45 degrés (prisme), traverse une lentille à focale très courte montée sur un "moteur" linéaire qui, couplé à l'électronique adéquate, assure le suivi de piste et la focalisation. Le faisceau laser se réfléchit sur la surface du CD et refait le trajet inverse : lentille, miroir à 45 degrés mais traverse la lame semi-réfléchissante et arrive sur une quadruple photodiode qui mesure les erreurs de focale, de suivi... et fournit les bits pour reconstruire le signal audio.

En récupérant un bloc optique, on ôte la diode laser, le réseau de diffraction (en général un petit cylindre monté juste devant la diode laser), la lentille, le moteur, la photodiode. On monte le bloc optique sur une 1ere plaque en aluminium 1 mm de, par exemple 80 x 80. Sur cette plaque, on fixe la diode laser collimatée dans l'axe de l'ex diode CD. A la place de la photodiode (en perçant un trou dans le bloc si besoin) on monte un petit écran dépoli 10 x 20 avec une croix (papier calque ou mieux : mylar dépoli). Pour tracer la croix (une fois la nouvelle diode laser collimatée fixée), on pose un miroir directement sur le bloc optique (muni de son capot) (et donc perpendiculaire au faisceau) et le retour du laser indique là où il faut placer la croix sur l'écran dépoli. On obtient un pointeur laser mais dont on ne peut pas régler l'axe. On prend une deuxième plaque en alu 1 mm de, par exemple 100 x 100, on la pose sur la première, centrée sur l'axe du laser. On perce alors 3 trous diamètre 3.5 suffisamment écartés sur un diamètre de disons 60, à120 degrés dans les 2 plaques. Dans la plaque 2, on perce un trou de 6 mm au centre pour faire sortir le faisceau laser. On réalise une mire en papier avec des cercles concentriques et munie d'un trou de 6 que l'on colle sur la plaque 2. On réunit la plaque 1 à la plaque 2 par 3 vis M3x20, 3 ressorts à boudin dint = 3.5, l = 15, 3 écrous que l'on immobilise sur la plaque 2 (Araldite). On fixe alors un cylindre en alu correspondant à l'oculaire centré et fixé sur la plaque 2. Il ne reste plus qu'à installer les piles et un interrupteur.

Photo du pointeur ouvert : le laser collimaté monté sur sa platine, le bloc optique CD avec la lame semi-réfléchissante et le prisme, la mire dépolie, les 3 vis M3 de réglage avec les ressorts.

Photo du pointeur terminé : on voit la mire, les entretoises de centrage du porte-oculaire, l'interrupteur et la platine du laser

Le pointeur est  face à un miroir : on voit le point rouge (ici  excentré) du faisceau laser sur la mire

Prix total du pointeur : environ 15 E TTC.

ATTENTION : il est formellement déconseillé de récupérer les diodes laser 780 nm des lecteurs de CD : Le faisceau est à peine visible mais l'oeil reçoit beaucoup de lumière, quand on voit à peine le laser, on reçoit assez de puissance pour dégrader la rétine. 

Un bon truc pour tester le pointeur : le poser contre le mur, face au miroir mural de la salle de bains...

Utilisation (Newton):

- Installer le pointeur à la place de l'oculaire et allumer le laser : on voit le point rouge "aller" sur le secondaire, le point rouge sur le primaire, un 2ème point rouge "retour" sur le secondaire et un point rouge "retour" sur la mire en papier du pointeur.

- Repérer le point rouge retour sur la mire et faire tourner doucement le pointeur dans le porte-oculaire d'un 1\2 tour.

- Repérer la nouvelle position du laser, repérer le point à mi-distance entre les 2 positions et régler les 3 vis (ressorts) du pointeur pour amener le laser sur ce point. Régler ainsi jusqu'à ce que, en faisant tourner le pointeur sur l'axe de l'oculaire, le retour soit immobile.

- Régler alors les 3 vis du miroir secondaire pour amener le point exactement au centre (repéré auparavant) du primaire

- Régler les 3 vis du  miroir primaire en observant la mire pour amener le point rouge au centre (de la mire)

- Affiner le réglage du primaire pour amener le point rouge au centre de la mire : c'est réglé !

L'erreur est multipliée par 4 : 2 par la réflexion et 2 (aller retour) : En réglant soigneusement, on atteint facilement (avec un bon laser) une précision inférieure à 1 mm sur une focale de 2400 mm, soit une erreur inférieure à 0.25 mm sur 2400mm. Sur notre 600, c'est largement suffisant.

Nous utilisons aussi une mire laser pour régler la planéité de notre tourelle orientable, mais c'est une autre histoire...

Encore mieux:

Réaliser un pointeur optique à grand champ

Diode collimatée avec régulateur pour 2 piles 1V5 : 13 E TTC (10/98) chez :

SELECTRONIC

86 rue de Cambrai

BP513

59022 LILLE Cedex

TEL : 03 28 55 03 28

Ou bien:

http://www.chez.com/guislain/Laser/laser.html (07/99)

D'autres liens sur le même sujet:

Association Normande d'Astronomie ASNORA

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