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Sensibilité des APN aux rayonnements IR et UV

Image IR réalisée par O.Hofshagen avec un APN Fujifilm S2 Pro équipé d'un objectif Nikkor AF-S 24-85 mm f/3.4-4.5 et d'un filtre Kodak Wratten 89B (720 nm). Les couleurs ont été corrigées.

Au-delà du spectre visible (I)

Les constructeurs d'appareils photos numériques (APN, y compris des bridges, compacts et autres caméscopes) ne font pas de publicité autour de la sensibilité spectrale de leurs capteurs photosensibles, jugeant que tous les photographes se limitent à la fenêtre "optique" comprise entre 400 et 650 nm environ.

La raison est simple. Les objectifs sont spécialement élaborés à partir de verres offrant une faible ou une forte dispersion pour transmettre le maximum de lumière dans le spectre visible et focaliser toutes les longueurs d'ondes au même point focal. A défaut on observe une perte de contraste (jusqu'à 4 % par surface air-verre) et de belles aberrations chromatiques autour des objets brillants. Les astronomes connaissent particulièrement bien ce problème quand ils utilisent des lunettes achromatiques.

Sensibilité à l'infrarouge

En réalité tous les capteurs photosensibles à base de silicium sont "naturellement" sensibles à un spectre de rayonnements beaucoup plus étendu qui s'étend d'environ 200 nm et 1200 nm comme l'explique cette documentation d'Olympus. L'étendue de la sensibilté spectrale des capteurs CCD est similaire à celle des CMOS ou Fovéon mais elle peut varier en fonction des constructeurs (parmi d'autres facteurs, cela dépend des microlentilles, de la grille de Bayer, etc). Ainsi, le compact Panasonic GH1 (CMOS) par exemple est plus sensible à l'IR et aux UV que le réflex Nikon D200 (CCD).

Si les APN enregistraient tout le spectre auquel sont sensibles leur capteur, outre le fait que les couleurs seraient faussées, malgré la qualité des optiques les images seraient légèrement floues et dans certaines conditions présenteraient des reflets indésirables.

Pour limiter la sensibilité des APN au seul spectre visible, tous les fabricants ont placé devant le capteur un filtre passe-bas, également appelé "IR bloquant". Dénommé "hot mirror" ou "IR Cut Filter" (ICF) par les Anglo-saxons, il s'agit d'un miroir diélectrique, en fait un filtre dichroïque laissant passer la lumière mais bloquant la transmission de tout rayonnement infrarouge au-delà de 720 ou 750 nm selon les constructeurs.

C'est également une manière de réduire à peu de frais l'aberration chromatique à l'extrémité du spectre. En complément, ce système de filtre contient également un filtre anti-aliasing et un anti-poussières.

Or l'imagerie proche-infrarouge s'intéresse justement à ces longueur d'ondes, tout spécialement celles comprises entre 590 nm et ~1000 nm.

Pour faciliter la lecture et ne pas surcharger le texte, dans cet article, sauf autre mention, quand nous évoquerons "IR" comprenez la fenêtre "proche IR".

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Le capteur d'un APN est sensible de 200 à environ 1200 nm. Notez l'absorption des verres en UV.

A propos de l'analyse des oeuvres d'art

Le rayonnement proche infrarouge pour aussi être utilisé pour examiner les couches les plus profondes des peintures grâce à une technique appelée la réflectographie infrarouge. Cette technique exploite la partie du spectre comprise entre 1000 et 2500 nm, donc pratiquement en dehors du spectre accessible aux APN convertis au proche infrarouge, la plupart des fabricants vendant des caméras dédiées à cet usage.

Pour plus d'informations sur cette application très spécifique, consultez le site du Centre de Recherche et de Restauration des Musées de France ainsi que les sites Art Test, Sensors et le Fitzwilliam Museum du Hamilton Kerr Institute (UK).

Retrait du filtre IR bloquant d'un APN

Sur le marché il n'existe que deux constructeurs proposant des APN réflex capables d'usine d'enregistrer le rayonnement proche infrarouge : Sigma et Fujifilm.

Le Sigma SD14 sorti en 2006 est basé sur un capteur Fovéon X3 (14 Mpixels). Les ingénieurs ont trouvé l'astuce de placer le filtre IR bloquant devant le miroir réflex. Comme le montre cette photo, il suffit d'appuyer à la base de l'anneau supportant le filtre pour le retirer et réaliser des photographies IR.

Les réflex Fujifilm FinePix S3 Pro UVIR (2006), Fujifilm IS-1 (2007) et Fujifim IS Pro (2007) sont également sensibles jusque 1000 nm.

Sur tous les autres modèles d'APN, y compris les compacts, le filtre IR bloquant est placé sur le capteur photosensible. Dans ce cas, la seule solution consiste à utiliser la méthode décrite par Jim Chen sur le site LifePixel. Elle consiste à ouvrir le boîtier avec un petit tournevis "Philips" cruxiforme et à retirer ce filtre IR bloquant. Il s'agit d'un travail très délicat qui impose pratiquement le démontage complet de l'appareil photo.

Une fois l'APN démonté, on reconnaît facilement le filtre IR bloquant ou "hot mirror" : il est transparent à la lumière, recouvert d'un revêtement diélectrique lui donnant une couleur turquoise ou verdâtre.

Voici par exemple la méthode à suivre pour retirer le filtre IR bloquant d'un Canon EOS 30D, un Canon EOS 350D, un Canon EOS 5D, un Fujifilm Finepix S700 et un Nikon D100.

Etant donné que le filtre IR bloquant (auquel est attaché le filtre anti-aliasing) présente une certaine épaisseur (1.2-2.7 mm), il faut le remplacer par un verre présentant la même dimension et le même indice de réfraction afin que le système de mesure TTL et l'autofocus puissent encore fonctionner. A défaut, il faudra effectuer une recalibration. On y reviendra.

A gauche et au centre, deux manières de retirer le filtre passe-bas (IR bloquant ou "hot mirror") d'un APN réflex. Sur certains modèles il est libre et simplement maintenu sous un cadre vissé, sur d'autres il est collé au cadre et nécessite plusieurs manipulations. A droite, les dimensions des filtres anti-aliasing (43x33x0.7mm) et IR bloquant (30x25x1mm) retirés d'un Nikon D90 converti pour la photographie IR. Documents Life Pixel adaptés par l'auteur et T.Lombry.

Les caractéristiques de ce verre de remplacement varient en fonction des applications. Il s'agit en général de l'un des trois modèles suivants :

- un verre sans teinte transparent de 240 nm (l50 à 280 nm) à 4600 nm tel le Schott WG280. Dans ce cas on peut facilement isoler le rayonnement IR. Il suffit d'acheter un filtre infrarouge et de le placer devant l'objectif de l'APN.

- un filtre IR offrant une demi-bande passante dès 590 ou 665 nm dit "High-Red pass" ou à partir de 715 ou 830 nm. Tous sont transparents jusque 1050, 1200 nm voire même 4800 nm selon les modèles. Dans ce cas l'APN est dédié à la photographie IR et ne peut plus être utilisé en lumière blanche sans une nouvelle modification.

- un filtre "hot mirror" tel l'Astrodon Inside adapté aux réflex Canon qui est transparent à la lumière visible entre 400 et 700 nm mais bloque le proche IR à partir de 720 nm. 

Il existe également un filtre Hot mirror 0° transparent de 400 à 800 nm mais qui présente également un pic d'environ 7 % entre 1150-1200 nm. Ce filtre n'est pas adapté à l'astrophotographie car le pic IR augmente la brillance du fond du ciel. Il n'est pas non plus vraiment adapté à la photographie IR car sa transmission dans le proche IR est trop faible.

Il va de soi que ce verre ou ce filtre de remplacement doit être adapté à l'APN. Si le verre est trop épais, vous ne pourrez pas refermer le cadre et trop fin, l'élément ne se maintiendra pas en place. Ainsi, si vous commandez un filtre IR Schott interne, il est préférable qu'il soit livré à la dimension exacte du filtre IR bloquant, tolérances comprises. A défaut, le technicien devra le couper ou le polir à bonne dimension avec une scie ou une meule à diamant en tenant compte des tolérances ou devra installer des cales pour le maintenir, un travail qui demande de la précision et qui n'est pas à la portée de tous les ateliers de photos.

Une fois la modification effectuée, on remonte l'APN, on referme, ni vu ni connu. Seule différence, votre APN est à présent sensible au proche infrarouge et voit dorénavant le monde sous un éclairage très différent.

Le défiltrage et/ou l'installation d'un filtre IR interne revient entre 120 et 300 € selon les APN et les sociétés, auxquels il faut ajouter les éventuels frais d'expédition.

Quelle société peut effectuer la modification IR ?

En principe, tout atelier de photo "à l'ancienne" et même tout bon photographe de quartier devrait être capable d'effectuer cette opération qui ne dure que quelques dizaines de minutes. Mais en pratique la plupart des commerçants n'ont jamais démonté un APN et même les photographes de métier hésitent à faire cette modification.

Vous pouvez aussi demander au SAV de votre marque d'effectuer cette modification à vos frais mais plus d'un ont déjà refusé.

Quelques commerçants y compris spécialisés dans le matériel d'astronomie acceptent de défiltrer des boîtiers Canon et vendent également des filtres à clipper sur les boîtiers Canon (voir plus bas). En revanche, en Europe très peu de commerçants acceptent de défiltrer des APN d'autres marques.

Si vous ne trouvez pas de spécialistes et ne souhaitez pas effectuer cette opération délicate vous-même, voici une liste non exhaustive de sociétés européennes et américaines assurant ce service.

En France, Richard Galli de la société EOS for Astro (un partenaire de Pierro Astro) située à Turckheim (département 68) est un représentant d'Astrodon. Il vend également des APN neufs défiltrés ou équipés du filtre Astrodon Inside, des filtres et des accessoires. Richard peut convertir la plupart des APN pour 300-350 €. Il travaille priuncipalement avec Schott. Avantage comparé à ses concurrents, sur base de la facture d'achat Richard Galli reprend la garantie du constructeur et garantit son travail 4 mois.

A gauche, capteur CCD d'un Nikon D200 muni de son filtre IR bloquant d'origine. La partie légèrement plus grande et solidaire du filtre IR bloquant est le filtre anti-aliasing. A droite, le capteur CCD équipé d'un filtre IR de 665 nm de LifePixel. Doc Atelier Jacques Guyon.

En Allemagne, la société Optic Makario est un dealer Carl Zeiss qui peut défilter les APN et les caméscopes de différentes marques, installer un filtre IR interne EFO et reprend la garantie du constructeur. Elle assure également différentes réparations et services de maintenance.

La société allemande Astronomik et d'habiles amateurs américains comme Gary Honis et Hap Griffin assurent des prestations similaires pour les APN Canon.

En Angleterre, la société ACS assure le défiltrage des APN Canon, Nikon et d'autres marques, elle peut installer un filtre IR interne Schott et offre une garantie de 6 mois sur le travail effectué. L'intervention revient à environ 380 € ttc, frais d'expédition compris vers l'Europe continentale.

La société anglaise DSLR Astro Mod réalise le défiltrage de divers APN réflex Canon et certains Nikon.

Au Canada (Québec), l'Atelier Jacques Guyon peut également défilter les APN ou remplacer le filtre IR bloquant par un filtre infrarouge de LifePixel.

Aux Etats-Unis, Kalori Vision modifie tout type d'APN, reflex et compacts (Panasonic TZ18, FH27, Canon PowerShot G12, etc) pour la photographie IR, et assure également le défiltrage complet. Ils vendent également des filtres "hot mirror" (interne ou externe) afin que de pouvoir utiliser les APN défiltrés en photographie traditionnelle. Leurs prix sont compétitifs.

Citons enfin les deux plus grandes sociétés spécialisées dans ce domaine. La société américaine LifePixel réalise ce travail de défiltrage ou installe un filtre interne pour 180 à 250 $ (ajoutez 225 $ pour une livraison par courrier express). Ces APN ayant été modifiés, ils ne sont plus couverts par la garantie du constructeur. LifePixel vend également des hot mirrors pour les APN réflex Canon, Nikon et Fujifilm. 

Enfin, la société américaine MaxMax vend des APN réflex et compacts neufs défiltrés (et même sans filtre UV et sans filtre anti-aliasing) ou équipés d'un filtre "High-Red" ou IR interne ainsi que les filtres X-Nite (voir plus bas) et des accessoires. Ici également, ces APN ne sont plus couverts par la garantie du constructeur.

Notons que chez LifePixel et MaxMax le défiltrage a lieu dans une salle blanche (Classe 100 ou ISO 5) en présence d'air ionisé et sur des plans de travail antistatique.

Les techniciens de ces deux compagnies sont très qualifiés mais n'utilisent pas nécessairement des filtres Schott (leurs sources demeurent confidentielles) ni ne garantissent leur travail, l'expédition outre-mer des APN modifiés ou des filtres coûte très cher compte tenu des frais et de l'éventuelle taxe d'importation (les frais s'élèvent à 87 $ pour un filtre, 230 $ pour un compact défiltré) mais ils réalisent les modifications dans d'excellentes conditions et rapidement.

La recalibration

Tout photographe a déjà fait l'expérience d'effectuer la mise au point sur les yeux d'une personne et constater sur la photographie que la mise au point était nette sur le nez ou sur les oreilles. Ce problème que les Anglophones appellent "front or back focus" est lié à un défaut de calibration de l'autofocus pour cet objectif.

La calibration du système autofocus est essentielle car de la bonne réfraction des rayons dépend la précision de la mise au point; si l'indice de réfraction du verre est incorrecte (par ex. n=1.517 pour le Schott BK7), les rayons ne focaliseront pas sur le plan du capteur photosensible et les images seront floues. L'ajustement doit être précis à une fraction de millimètre et il n'est pas identique en lumière visible et en IR ni d'une optique à l'autre.

Mire de calibration d'objectif LensCal de Datacolor. Voir la présentation sur YouTube.

Même si le verre clair ou le filtre IR interne remplaçant le filtre passe-bas présente le même indice de réfraction ou la même épaisseur que l'ancien filtre, l'APN doit être recalibré en fonction de la longueur d'onde et de l'objectif utilisés.

Sachant que certains photographes utilisent également leur APN défiltré pour la photographie en lumière blanche, les techniciens recalibrent le système autofocus pour une longueur d'onde de 500 nm. Or cette longueur d'onde ne convient pas à la photographe en infrarouge.

Si l'APN est dédié à la photographie IR, vous devez demander que la recalibration soit faite à la longueur d'onde du filtre que vous utilisez régulièrement (par ex. à 665 nm) et avec l'optique la plus utilisée.

En théorie, l'ajustement à effectuer pour obtenir une mise au point correcte se calcule en fonction de l'indice de réfraction du verre utilisé (n) et de la différence d'épaisseur (dE) entre le filtre original et le verre de remplacement selon la formule : Ajustement = (n -1) / n * dE.  Mais cela ne suffit pas. En effet, il faut également tenir compte du problème de la précision de l'ajustement de l'autofocus.

Dans le cas du Nikon D90 utilisant un filtre IR interne Schott RG665 (d'une épaisseur de 2 ±0.1 mm) et un zoom Nikkor 16-85 mm AF-S, l'ajustement est de 0.04 mm.

En pratique cet ajustement s'effectue en photographiant une mire tenue verticalement ou  inclinée à 45° par rapport au plan du capteur puis en adaptant soit automatiquement l'autofocus via les menus de l'APN réflex soit manuellement en ajustant physiquement une vis (au moyen d'un tournevis japonais) située dans la chambre noire de l'APN.

Cette recalibration est toujours nécessaire afin d'obtenir des images nettes à la distance de mise au point et d'autant plus si vous dédiez votre APN à la photographie IR. A défaut de recalibration, vos images seront nettes dans le spectre visible mais risquent d'être légèrement floues en IR, sans parler de l'éventuel problème de microfocus.

Si votre APN requiert une recalibration manuelle mais que votre vendeur ne veut pas effectuer ce travail, vous pouvez le confier au SAV de la marque. Quand l'ajustement est important, le SAV assurera ce service sous couvert de la garantie. Mais il peut refuser ce service s'il juge que la recalibration n'est pas nécessaire... Sachant que la plupart des APN défiltrés ne sont plus couverts par la garantie, dans ce cas il vous reste à effectuer la recalibration vous-même.

Voici par exemple la méthode à suivre pour effectuer cette recalibration vous-même : automatiquement via les menus du Nikon D3X, Nikon D300 ou Canon EOS et manuellement sur un Nikon D90 et un Nikon D70.

A voir : Calibrate your Lens & Camera for Perfect Focus

AF adjustement of a Canon EOS using the LensCal

A lire : Mire de test d'autofocus (version originale US)

Micro-ajustement de l'AF - Focus test chart (PDF)

A gauche, menu de calibration de l'autofocus du Nikon D300. A droite, le menu de micro-ajustement de l'autofocus d'un Canon EOS. Ce genre d'option n'est disponible que sur les APN semi-pros et pros. Consultez les liens repris dans le texte pour les explications.

L'ajustement de la calibration via les menus n'est disponible que sur des APN de dernière génération de milieu et haut de gamme parmi lesquels :

- Canon EOS 50D, 7D, 5D Mk II, 1D Mk III, 1Ds Mk III, 5D Mk III, 1D Mk IV, 1D IV, 1Dx, 1 Dc

- Nikon D7000, D7100, D300, D300s, D700, D800, D800E, D810, D4, D4s, D3, D3s, D3x, Df

- Olympus E-30, E-620, E-5

-  Pentax K-5, K-7D, K-20D, K-30, K200D, K-2000/K-m,  645, K-x

- Sony A900, A850, A77.

Sur tous les autres modèles, il faut procéder manuellement.

Caractéristiques des filtres rouges et infrarouges

D'un point de vue technique, on mesure toujours la bande passante d'un filtre à la moitié de son intensité maximale, ce qui correspond à 50 % de transmission. C'est pourquoi on parle de demi-bande passante (λ50) dans le jargon et la plupart des catalogues bien que dans le langage commun on préfère parler de bande passante. Même certains professionnels ont abandonné le terme demi-bande passante car il prêtait trop à confusion dans l'esprit des amateurs. Pour notre part nous utiliserons le terme bande passante dans cet article quand nous discuterons de généralités.

Les principaux filtres rouges et IR disponibles dans le commerce sont les suivants (en orange les filtres les plus utilisés par les amateurs) :

Filtre

λ coupure min.

Demi-bande passante (λ50)

Transmission max.

λ coupure max. (λ50)

Kodak W25

580 nm 600 nm

>82% entre 620-700 nm

>1100 nm ?

B+W 090

580 nm 600 nm

>82% entre 620-700 nm

>1100 nm ?

Kodak W29

600 nm 620 nm

88-94% entre 630-1700 nm

>1700 nm

B+W 091

600 nm 620 nm

88-94% entre 630-1700 nm

>1700 nm

Schott RG630

600 nm 630 nm

87-91% entre 650-2500 nm

2800 nm

X-Nite 630

615 nm 630 nm

85-91% entre 710-930 nm

1050 nm

Schott RG665

620 nm 665 nm

88-92% entre 700-1100 nm

2800 nm

X-Nite 665

625 nm 665 nm

83-88% entre 700-950 nm

1050 nm

Heliopan RG665

625 nm 665 nm

83-88% entre 700-950 nm

-

Kodak W70

650 nm 680 nm

>80% à partir de 700 nm

>1100 nm ?

B+W 092

650 nm 692 nm

97% à 800 nm

90-92% jusque 2000 nm

Schott RG695

650 nm 695 nm

87-91% entre 720-2400 nm

2800 nm

Hoya IR-70

660 nm ? 700 nm

>88% à partir de 720 nm ?

-

X-Nite 715

680 nm 715 nm

88-90%  entre 750-920 nm

1050 nm

Heliopan RG715

680 nm 715 nm

87-91% entre 740-2400 nm ?

2800 nm ?

Schott RG715

680 nm 715 nm

87-91% entre 740-2400 nm

2800 nm

Kodak W89B

680 nm 720 nm

88.1-90.5% entre 800-1200 nm

>1200 nm

Hoya R-72 *

680 nm 720 nm

88.1-90.5% entre 800-1200 nm

>1200 nm

Kodak W88A

720 nm 750 nm

89-90.5% entre 830-1100 nm

>1100 nm

Hoya IR-76

730 nm 760 nm

92% à 1200 nm

>1200 nm

Hoya IR-80

730 nm 780 nm

92% à 1200 nm

>1200 nm

Heliopan RG 780

730 nm 780 nm

92% à 1200 nm

>1200 nm

X-Nite 780

730 nm 780 nm

88% entre 820-920 nm

1050 nm

Tiffen 87

730 nm 780 nm

?

-

Kodak W87

740 nm 795 nm

88.5% à 1100 nm

>1100 nm

Schott RG830

760 nm 830 nm

87-90% entre 880-2200 nm

2800 nm

Heliopan RG830

770 nm 830 nm

90% à 1000 nm

2800 nm ?

X-Nite 830

770 nm 830 nm

82-84% entre 880-950 nm

1050 nm

Heliopan RG 850

790 nm 850 nm

91% à 1000 nm

2800 nm ?

Schott RG850

790 nm 850 nm

87-89% entre 910-2200 nm

2800 nm

Hoya IR-85

790 nm 850 nm

91% à 1000 nm

-

Kodak W87C

790 nm 855 nm

93% à 1100 nm

>1100 nm

B+W 093

790 nm 850 nm

88% à 900 nm

-

Kodak W87B

820 nm 930 nm

89.1% à 1100 nm

>1100 nm

Hoya RM-90

820 nm 930 nm

89.1% à 1100 nm

>1100 nm

Hoya RM-100

750 nm 970 nm

80% à 1200 nm

>1200 nm

Heliopan RG1000

750 nm 970 nm

80% à 1200 nm

>1200 nm

B+W 094

750 nm 970 nm

80% à 1200 nm

>1200 nm

X-Nite 1000 x 1mm

820 nm 940 nm

55% à 980 nm

1030 nm

Schott RG1000

800 nm 1000 nm

80-97% entre 1100-2700 nm

2800 nm

Kodak W87A

880 nm

1050 nm

60-75% entre 1060-1100 nm

1200 nm ?

* Le filtre Hoya R-72 n'est plus disponible depuis 2008. Il peut être remplacé par le B+W 092.

Quel filtre utiliser et où l'acheter ?

Concernant les filtres circulaires à visser sur l'objectif, choisissez un filtre de qualité optique en verre coloré dans la masse (par ex. Schott ou B+W également fabriqué en verre Schott et vendu par Schneider Kreuznach) plutôt qu'en polymère/gélatine (Kodak Wratten) ou en résine (Cokin), des matières beaucoup plus fragiles que le verre. Choisissez également un filtre disposant d'un double pas de vis (arrière/avant).

Il existe des filtres à profil mince (en général ils font 2 mm d'épaisseur sans barillet) et même adaptés aux objectifs grand-angle pour éviter le vignetage.

Ne vous focalisez pas sur le pourcentage de transmission mais plutôt sur la coupure de bande et la longueur d'onde à laquelle le filtre présente sa transmission maximale. En effet, il est essentiel que sa courbe de transmission soit maximale (>80 %) dans la bande spectrale que vous souhaitez utiliser, constante (sans creux) et dans une bande aussi étendue que possible.

Rappelons qu'un capteur est très sensible et même 10 % de transmission suffisent pour enregistrer une image, même si le temps d'exposition sera alors beaucoup plus long.

L'un ou l'autre filtre conviendra mieux que l'autre en fonction du capteur de l'APN, du sujet (lumière chaude ou froide, sujet clair ou sombre, au soleil ou à l'ombre, type et santé de la végétation) et des conditions de prise de vue (intensité de l'éclairage, rayonnement direct ou indirect, etc.). On ne peut donc pas dire a priori qu'un filtre IR donne de meilleurs résultats qu'un autre.

Le seul facteur qui peut influencer votre choix est le prix : un filtre Kodak Wratten W87 par exemple est trois fois plus cher qu'un filtre Hoya R-72, mais le premier coupe toute la lumière (visible).

A gauche, aspect d'un filtre IR objectif serti dans une bague filetée en métal. A droite, courbes de transmission des principaux filtres rouges et proche IR.

L'idéal serait d'utiliser au moins deux filtres infrarouges et de qualité optique : un filtre IR laissant passer un peu de lumière visible (l50 entre 630-665 nm) pour pouvoir modifier les couleurs par traitement d'image et un filtre IR bloquant tout le spectre visible, transparent à partir de 750 nm environ si vous cherchez un contraste maximum en N/B sans trop pénaliser le durée d'exposition.

Parmi les entreprises vendant des filtres par correspondance citons en Europe et en France Amazon, Apolobamba, Digit-Photo, Foto Huppert, Optic Makario et aux Etats-Unis Adorama, MaxMax, Robert Cairns Company ou encore UQG Optics. Consultez également les magasins de photographie ou d'astrophotographie (Astronomik, Baader, etc) ainsi que les liens repris en fin de 4e page.

Précisons toutefois que la qualité, les caractéristiques et donc le prix de ces filtres varie d'une marque à l'autre.

Choix du filtre IR interne

La plupart des sociétés défiltrant les APN et installant des filtres IR internes génériques (remplaçant le filtre IR bloquant) se fournissent en filtres chez une poignée de représentants dont Pro Camera Repair aux Etats-Unis (qui vend sur eBay) ainsi qu'auprès de grossistes important des produits japonais ou chinois. On peut supposer qu'il en est de même pour les filtres objectifs génériques vendus par les sous-marques et les webmarchands.

Boîtier Nikon D90 dont le miroir réflex a été relevé, révélant le filtre IR interne Schott RG665. Conversion effectuée par R.Galli de EOS for Astro.

En fait, la plupart d'entre eux vendent des filtres "similaires" aux filtres Schott, Hoya ou Kodak mais qui n'en sont pas; ils ne présentent pas exactement la même bande passante ni la même transmission. Ainsi certains filtres IR perdent leur transmission à 1050 nm là ou un Schott reste transparent jusque 2800 nm par exemple... En revanche, leur prix sont plus élevés que les filtres de la marque référencée mais ils justifient leur bonne foi en prétendant que les filtres en verre Schott sont plus onéreux ! S'il ne s'agit pas d'une arnaque, il y a en tout cas tromperie sur la marchandise.

Tout amateur d'optique connaît la société Schott. En fait seul Schott (et B+W) peut utiliser la dénomination "RG" qui est protégée par copyright. En aucun cas un commerçant non accrédité par Schott ne peut vendre de filtres sous la référence "RG665" par exemple. Pour contourner l'interdiction certains commerçants peu scrupuleux n'hésitent pas à indiquer dans leur pages web "caractéristiques de transmission similaires au filtre RG665" ou "similaire au filtre Hoya R72". Il est clair que dans ce cas il ne s'agit pas de filtres fabriqués par Schott ou Hoya qui ont pour ainsi dire le monopole dans leur secteur. Ces filtres génériques ou de la marque du revendeur sont d'une qualité inférieure aux filtres des grands constructeurs.

Pour être certain que votre filtre est bien fabriqué par Schott vous pouvez demander au vendeur de vous livrer avec la commande le bulletin reprenant le numéro de fonte ("melt data sheet"). C'est un certificat d'origine qu'il doit vous fournir gratuitement sur demande.

En principe Schott ne vend pas de filtre à l'unité, ni aux particuliers mais foi d'expérience vous n'aurez aucun problème pour vous en procurer soit auprès de la maison-mère en France ou en Allemagne ou de l'un de ses distributeurs tel Galvoptics en Angeterre ou Robert Cairns Company aux Etats-Unis.

Ceci dit, tout fournisseur de filtre sans monture vous demandera les dimensions exactes du filtre. Or ces données sont confidentielles et le SAV de la marque de votre APN ne vous les communiquera pas. Seule solution : puisque vous devez tout de même démonter votre APN pour remplacer le filtre IR bloquant, mesurez les dimensions exactes de ce filtre avec un vernier ou un pied à coulisse et communiquez-les à Schott ou l'un de ses dealers qui se fera un plaisir de vous le procurer endéans deux semaines. Notons que les bords des filtres Schott sont polis.

Les APN compacts se prêtent tout autant que les réflex à la photographie en proche infrarouge entre 590 et 1000 nm. Ci-dessus un Panasonic Lumix LX5 défiltré par MaxMax et équipé d'un filtre IR externe X-Nite de 830 nm. Ci-dessous un Panasonic Lumix DMC-TZ20 (ZS10) converti par Kalori Vision et équipé d'un filtre IR interne de 850 nm. Une balance des blancs manuelle effectuée sur du feuillage vert exposé au soleil permet d'obtenir directement une image IR qu'il est ensuite possible de traiter en fausses couleurs sur ordinateur. Les images figurant au dos de ces APN sont les véritables photos prises avec ces appareils. Documents T.Lombry.

Filtres ronds et carrés

Les filtres Schott ou B+W sont généralement vendus sous format carré, de clip filter, au diamètre de 24 mm ou adaptés aux oculaires de 31.75 mm de diamètre. Il est très difficile de trouver des modèles circulaires "long pass IR" de 49 à 82 mm sertis dans une monture filetée.

Heureusement, Foto Huppert en Allemagne propose toute la panoplie de filtres Schott (B+W) entre 24 et 67 mm voire 77 mm de diamètre pour certains modèles très communs (Cf. leur rubrique "Der ultimative B+W Filter-Shop", section "Spezial-und Infrarot-Filter"), y compris des filtres internes pour la plupart des marques d'APN. Leurs prix sont très compétitifs.

La société américaine d'optique Robert Cairns Company (RCC) propose des filtres Schott coupés sur mesure, carrés ou ronds, internes ou externes, sans quantité minimum. Ils sont vendus sans monture mais on peut lui commander des filtres avec montures filetées. Sinon il est facile de s'en procurer sur Internet ou d'acheter n'importe quel filtre et d'utiliser sa monture filetée.

Sans oublier que si Schott peut couper ses filtres sur mesure, il peut donc également vendre des filtres IR objectifs circulaires sans monture.

Performances des revêtement anti-reflets

Un filtre en verre BK7 non traité antireflet transmet entre 95.6 et 96.2 % du rayonnement entre 300 et 1200 nm. Ce rapport tombe à 89.8 % pour des verres plus doux ou bas de gamme (réflexion de 5.1 % par surface).

Revêtu d'un simple couche MgF2, le même verre transmet 98.6 % de la lumière à 550 nm mais retombe à moins 96 % aux extrémités du spectre (<450 nm et >1100 nm).

Seul le multicouche MRC (appliqué sur certains filtres polarisants notamment, voir plus bas) transmet plus de 99 % de la lumière mais uniquement entre 400 et 650 nm car il n'a aucun effet en UV ni en IR. Le multicouche MgF2 est le seul qui soit efficace entre 400 et 1200 nm (>96 % de transmission) avec une transmission maximale de 99.9 % à 650 nm.

A gauche, transmission d'un revêtement simple et double couche comparé au verre BK7 non traité. Document James Stilburn, NRC Canada. A droite, tout objectif - dans ce cas-ci un Nikkor 16-85 mm AF-S - combiné à un filtre externe (ici un filtre IR de 830 nm sans multicouche anti-reflet) génère sous certaines conditions d'éclairement des reflets, la lumière se réfléchissant sur la face arrière du filtre. Ces reflets disparaissent dès qu'on retire le filtre objectif comme on le voit sur cette image prise un instant plus tard avec le même D90 uniquement équipé de son filtre interne RG665. Il va sans dire que la propreté des objectifs et des filtres et donc l'utilisation de produits nettoyants contribue également à réduire les reflets.

Pratiquement tous ces revêtements perdent leur efficacité dans le proche infrarouge. Non seulement les réflets aigmentent à partir de 600 nm, mais les revêtements peuvent engendrer des interférences et nuire à la qualité des images, surtout en plein jour.

Les filtres IR, qu'ils soient internes ou externes ne sont pratiquement jamais traités antireflet. Les fabricants peuvent bien sûr traiter les filtres IR mais pour de petites quantités ce service coûte très cher (500$ pour un simple couche double face chez RCC, 600 € chez Schott), le revêtement est peu efficace entre 600 et 900 nm et inutile au-delà tandis que la livraison sera postposée de un à deux mois.

Le prix des filtres IR

Le prix d'un filtre IR en résine est d'environ 30 € pour un diamètre de 67 mm. Si vous désirez couvertir vous-même un APN au proche infrarouge et n'avez pas besoin de la meilleure qualité optique, c'est une solution bon marché. Equipé des bons outils, vous pouvez facilement couper ce type de filtre à la bonne dimension.

Un filtre IR de qualité optique, en verre et à visser sur l'objectif est d'environ 80 € ttc pour un diamètre de 67 mm sur Amazon, 100 € ttc chez Foto Huppert mais il peut atteindre 200 € pour un diamètre de 77 mm et environ 200 $ chez Robert Cairns Company. Un filtre IR bloquant à clipper sur un APN Canon revient à environ 110 € chez Astronomik.

Un filtre IR interne adapté aux APN réflex au format DX et non traité, similaire au RG665 (modèle "Enhanced Color IR") mais pas en verre Schott revient entre 180-230 $ chez Lifepixel et à 65 £ chez UQG Optics, plus taxes et frais d'expédition. Chez Robert Cairns Company un filtre interne Schott RG665 revient à 60 $ port compris. Le même filtre revient à 50 € chez Schott France. Mais tout frais inclus il vous coûtera environ 100 € ttc en sachant que le prix unitaire comme les frais sont régressifs en fonction des quantités; en fait à 1 € près commandez-en deux, vous en aurez un gratuit, avis aux ateliers de photo !

Retrouver le spectre visible

A la condition que l'APN ne soit pas dédié à la photographie IR (en ayant remplacé physiquement le filtre passe-bas par un filtre IR), si vous avez simplement retiré le filtre IR bloquant et souhaitez retrouver un spectre de sensibilité normal, il vous suffit de placer un filtre opaque aux rayonnements UV et IR devant l'objectif (cette fois un filtre IR bloquant, "IR cut" ou "hot mirror"). 

Vous avez le choix parmi les trois filtres suivants parmi d'autres combinaisons bien qu'aucune ne soit universellle :

Quelques solutions alternatives pour retrouver le spectre visible sur un APN défiltré. A gauche, le filtre IR bloquant OWB-CCD type 2 (418-630 nm) d'Astronomik. Il s'agit d'un filtre à clipper (clip filter) à l'entrée de la chambre noire de certains APN Canon EOS défiltrés vers l'IR. Au centre, APN Panasonic Lumix LX5 défiltré équipé d'un filtre IR bloquant X-Nite CC1 de MaxMax lui rendant un spectre de sensibilité normal (330-620 nm sachant que le revêtement de l'objectif coupe également l'UV en-dessous de 390 nm). A droite, l'un des nombreux modèles de filtre IR bloquant diélectrique proposé par Baader Planetarium. Ce type de filtre existe sous forme ronde ou carrée.

- Le filtre B+W 486 UV-IR de Schneider Kreuznach offre une bande passante supérieure à 50 % entre 390 et 690 nm et coupe l'IR à 790 nm. Toutefois, le fabricant ne le recommande pas pour les optiques grand angles offrant un champ >60°. En effet,  pour des raisons géométriques, sous forte incidence (rayons fortement inclinés par rapport à la normale) la lumière crée des interférences dans le revêtement multicouche.

- Le filtre OWB-CCD type 2 d'Astronomik dit "Original White Balance" offre une bande passante supérieure à 50 % entre 418 et 630 nm (transparent de 400 à 700 nm). Toutefois c'est un filtre à clipper (clip filter) qui se fixe exclusivement dans la chambre noire de certains modèles de Canon EOS défiltrés vers l'IR. Si vous utilisez ce filtre sur un APN totalement défiltré, il faudra le combiner avec un filtre anti-UV (voir plus bas). A défaut, l'excès d'UV risque d'affecter la couleur des images ainsi que la mise au point et le contraste.

- Le filtre X-Nite CC1 de MaxMax ou le "hot mirror" d'autres représentants (Kalori Vision, LifePixel, etc) offre une bande passante supérieure à 50 % entre 330 et 620 nm, donc décalée vers l'UV, avec une transmission maximale de 97 % à 500 nm et bloque également tout rayonnement IR à partir de 790 nm.

Au-dessus, images prises sans et avec filtre X-Nite CC1 et une balance automatique des blancs. En-dessous, deux parmi d'autres méthodes pour corriger la dominante parfois induite par ce filtre.

Plus versatile que les deux précédents, le filtre X-Nite CC1 ou les "hot mirror" des autres représentants est disponible en différentes tailles et les modèlex externes présentent une monture filetée.

Comme on le voit ci-dessus et à gauche, le filtre X-Nite CC1 présente une teinte cyan. Sur certains APN, en effectuant une balance des blancs automatique (AWB), les photographies présenteront une dominante cyan inesthétique.

Quand on utilise ce filtre il est donc recommandé d'effectuer une balance des blancs manuelle, si possible sur une surface gris neutre à 18 % sinon sur une surface blanche.

La dominante cyan peut également être corrigée après la prise de vue, sur ordinateur. Il existe plusieurs méthodes, que vous travailliez avec des images enregistrées en format JPEG ou RAW.

Pour les images en format JPEG, leplus simple consiste à utiliser la technologie "U Point" disponible dans les programmes de traitement d'image de dernière génération ou la fonction "Auto Niveaux" (Auto Levels) ou "Auto Couleur" (Auto Color) d'Adobe Photoshop par exemple qui va ajuster automatiquementla courbe de brillance des canaux RGB.

Ceci dit, pour un expert rien ne vaut une correction manuelle des couleurs (par ex. via le menu de Photoshop Image > Ajustments > Color Balance) ou un remplacement de couleur (par ex. via le menu de Photoshop Image > Ajustements > Replace Color de Photoshop).

Enfin, si vous travaillez avec des photographies en format RAW - le plus facile à traiter, voir fin de 3e page - vous aurez encore plus de souplesse et pourrez facilement modifier tous les paramètres de prise de vue

Par exemple, en travaillant avec la dernière version de Nikon Capture NX pour être sûr de disposer des derniers convetisseurs raw, vous pouvez utiliser la technologie "U Point" pour modifier une couleur ou une zone particulière et obtenir la balance correcte ou l'effet désiré en quelques touches de clavier.

Si vous préférez utiliser Photoshop, les versions récentes (à partir de 2009 avec PS9 ou CS2) supportent  le format RAW de tous les APN. En utilisant la pipette (eyedropper), vous pouvez modifier la tonalité d'une couleur et optionnellement la luminance de l'un ou l'autre canal spécifique. Consultez les deux excellents tutoriels vidéos suivants en anglais sur la méthode à suivre : Life Pixel et Imre Z. Balint.

Enfin, on peut également modifier l'image RAW en portant la température de couleur à 10000 K et en ajoutant par exemple 40 % de magenta (couleur complémentaire du vert) comme on le voit dans l'image mosaïque présentée ci-dessus à gauche.

A propos du filtre polarisant

Le filtre polarisant permet d'atténuer voire de supprimer certains reflets et en corollaire augmente la saturation des images.

Certains filtres polarisants sont adaptés au rayonnement IR, présentant un contraste 10 à 20 dB plus élevé au-delà de 800 nm, notamment les modèles linéaires à base de nanoparticules coulées dans un verre sodocalcique ("soda-lime") vendus par Codixx (fabrication sur demande et sur mesure pour les APN acceptant une polarisation linéaire).

Il n'existe pas de filtre polarisant adapté à la fois au spectre visible et au rayonnement IR. Il existe bien des filtres polarisants capables de filter la lumière en trois points du spectre en combinant 3 ou 4 lames polaroïdes, mais aucun webmarchand n'en propose au public. Mais finalement cela nous concerne peu.

En effet, nous verrons à propos de la photographie IR couleur que pour obtenir certains effets colorés nous devons enregistrer une partie du spectre visible. Dans ce cas il est nécessaire d'utiliser un filtre polarisant classique, adapté à la lumière blanche.

Bien sûr si on utilise un filtre IR opaque à la lumière, on perdra une partie de l'efficacité du filtre polarisant classique dont environ 20 dB de contraste comparé à un filtre polarisant adapté au proche IR.

Les avantages du filtre polarisant se payent cependant par une légère perte de luminosité qui se solde par une compension d'exposition de +1 EV pour le Käsemann mais qui peut atteindre +2.8 EV pour les modèles concurrents.

A gauche, les filtres polarisants B+W Käsemann XS-Pro MRC nano et Slim MRC. Tous deux sont munis de lames scellées, recouvertes d'un multicouche anti-reflet multi-résistant et hydrophobe. Les modèles Käsemann induisent une compensation d'exposition de +1 EV. A droite, courbes de transmission des filtres à polarisation linéaire IR colorPol de Codixx.

Parmi les filtres polarisants les plus utilisés citons le Singh-Ray Gold-N-Blue, le Hoya HD polarisant et l'excellent B+W Käsemann F-Pro Slim MRC que vend également Foto-Huppert ou en encore Amazon.

A présent que nous avons l'APN adapté au rayonnement IR et choisi nos filtres, voyons les principaux paramètres influençant le rendu d'une photographie IR et comment traiter cette image sur ordinateur.

Prochain chapitre

La photographie en proche IR

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