Dans quelle mesure une baisse de température affecte-t-elle la mise au point?

Dans une réponse à la question "Quelles caractéristiques de l'objectif sont importantes en astrophotographie?" il a été mentionné: «Si la température change radicalement, vous devrez peut-être vous recentrer, car différents matériaux dans l'objectif se dilatent et se contractent à des vitesses différentes. Mais la réponse acceptée à "Comment se concentre-t-on dans des conditions très sombres?" suggère un ruban adhésif sur la lentille, et cela ne se révélerait-il pas inutile lorsque la température baisse la nuit?

Est-il possible d'estimer le décalage de mise au point au préalable, lorsque la mise au point a été trouvée pour la première fois à 5 degrés Celsius le soir, puis la nuit, la température chute à -10 degrés Celsius? Comment calculer ou estimer le décalage de mise au point entre ces températures?

D'un autre côté, est-il probable qu'un changement de température de 15 degrés Celsius (27 F) modifie vraiment la mise au point au point que j'aurais besoin de me recentrer? Dans quelle mesure un changement de température radical rend-il nécessaire un recentrage?

Dans mon cas, il s'agit d'un appareil photo reflex numérique de petite taille avec un objectif de 14 mm qui a un élément avant assez grand et l'objectif pèse plus que le boîtier de l'appareil photo. Et la mise au point serait à l'infini pour les étoiles.

D'après ma lecture, la quantité de matériaux dans un objectif "portable" se dilate / se contracte, par exemple, le 15C est si minime qu'il ne vaut pas la peine d'y penser.

Cependant, cela devient vraiment un problème sur les grands télescopes, à la fois réfringents et réfléchissants (encore plus).

Pourquoi?

À titre d'exemple (approximatif), imaginons un grand télescope réfléchissant qui a une longueur de corps de 3 m et est construit en aluminium tubulaire. L'aluminium pur pur a un taux de dilatation thermique linéaire de 0,0000222 m / m / K, ce qui signifie qu'il s'allonge / se raccourcit de 0,0222 mm par degré Kelvin (ou C) par mètre de sa longueur.

Par conséquent, le télescope raccourcirait de 0,0222 mm × 3 m × 15C = 0,999 mm lorsque la température chute de 15 ° C. Ceci, couplé au grossissement au niveau du miroir secondaire, entraîne un décalage de mise au point spectaculaire.

Je pense que vous pouvez faire vous-même une expérience. Je prendrais plusieurs instantanés (avec l'appareil photo, les paramètres, la mise au point et la lumière bloqués aux mêmes valeurs) et avec différentes températures d'une norme de bord incliné et mesurer le MTF avec ImageJ et le plugin MTF ou avec Imatest . Ensuite, vous pouvez tracer le graphique MTF avec différentes températures et voir le résultat.

Je pense que les différents coefficients de dilatation ne sont pas les seules causes de ce changement, les matériaux ont un indice de réfraction différent avec des températures différentes et je pense que vous devriez prendre en compte que si votre objectif devient très froid, de la condensation pourrait se former dans l'optique car à l'intérieur de votre appareil photo est plus chaud qu'à l'extérieur.

La distance focale augmente d'environ 0,7 promille dans la plage de températures de -10 à 20 ° C, et la position de mise au point jour / nuit / température à Hubble est soigneusement modélisée (et ce ne sont pas de simples relations "mise au point vs température") et se situe dans la plage de 5 à 5. 7 microns. Mais l'écart de ces modèles est encore assez important. Une chose est la température, une autre les changements de température, et la propagation de ce changement dans les composants au fil du temps, puis il y a une exposition prolongée à ces températures.

vérifier cela et ceci et cela

Chaque conception de lentille réagira différemment aux changements de température. Je vérifie généralement la mise au point plusieurs fois pendant une séance d'astrophotographie autant pour être sûr que je n'ai pas accidentellement changé de mise au point comme pour toute autre raison.

Un marquage sur bande vous rapproche suffisamment pour démarrer le processus. Lors de la mise au point sur des sources lumineuses à point faible telles que les étoiles, rien n'apparaît dans le viseur ou même via la visée écran jusqu'à ce que la mise au point soit presque atteinte car la quantité infime de lumière est trop dispersée pour être détectable lorsque l'objectif est trop éloigné. concentrer. Jusqu'à ce que vous soyez assez proche de la mise au point à l'infini, vous pouvez parcourir tout le ciel nocturne et ne rien voir sur lequel se concentrer (à moins que la lune ne soit visible). Une fois que vous êtes proche, comme vous le feriez si vous étiez correctement concentré avant un changement de température, il est relativement facile d'activer LV, de zoomer sur une étoile moyenne, de vérifier la mise au point et de corriger légèrement si nécessaire. Cela dépend beaucoup de la concentration que vous souhaitez que vos étoiles soient. Parfois, un léger flou semble plus réaliste, car les étoiles plus brillantes semblent plus grandes à nos yeux.

Les quantités physiques de contraction / expansion dans l'objectif dues aux changements de température dans la plage de votre question sont très petites. Mais l'effet de ces montants peut être significatif. Si la bride de montage d'un appareil photo est désactivée de 50 µm (50 microns ou 0,05 mm ) d'un côté à l'autre, cela rendra l'appareil inutilisable pour tout type de mise au point critique à grande ouverture. Et les effets peuvent être vus avec aussi peu que 20 µm d'erreur. L'astrophotographie, où vous disposez de très petites sources ponctuelles de lumière sur l'ensemble du champ de vision, est souvent le travail critique le plus important que de nombreux photographes aient jamais effectué.