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Filtres anti-pollution lumineuse en astrophotographie DSLR
Il est de moins en moins possible de pouvoir pratiquer l’astrophotographie sans être affecté par la pollution lumineuse.
Cette pollution est omniprésente et il s’avère nécessaire de la contrôler efficacement afin de prolonger le temps d’exposition.
Plusieurs filtres sont disponibles sur le marché et à différents prix. Mais plusieurs questions se posent alors :
- Quel est le meilleur filtre?
- Est-ce que certains filtres sont mieux adaptés que d’autres en fonction des objets photographiés?
- Quel sera son l’impact sur la fidélité des couleurs et le temps d’exposition?
Avant de prendre une décision, il est utile de connaître son mode d’utilisation et de les comparer entre eux afin d’identifier leurs forces et faiblesses.
Mode d’utilisation
L’utilisation des filtres dépendra des orientations de l’astronome amateur: observation ou astrophotographie.
Pour une observation visuelle, un filtre d’un diamètre de 1.25’’ est très souvent utilisé car il peut se visser directement à l’oculaire ou au renvoi coudé. Les adeptes d’astrophotographie en afocal opteront également pour ce filtre puisque cette technique implique l’utilisation d’oculaire.
Figure 1 : En haut de gauche à droite, un filtre 1.25’’ et 2’’
Figure 1 : En bas, un filtre spécialement conçu pour les Schmidt-Cassegrains (Source: Orion)
Les observateurs expérimentés et les astrophotographes disposant de réfracteurs préféreront employer des filtres 2’’ convenant autant à des oculaires et renvois coudés 2’’ qu’à des adaptateurs de caméra 2’’. On évite alors le phénomène de vignettage qui se traduit par l’apparition d’une zone sombre en périphérie de champs.
Les amateurs d’astrophotographie à large champs seront tentés de l’utiliser également en le fixant directement à l’objectif de la caméra au moyen d’une bague de couplage (step-ring) 48mm-58mm.
(Illustration à venir)
Figure 3 : Gauche : Step-ring 48mm-58mm
Figure 3 : Droite : Caméra Canon avec objectif 18-55mm, step-ring et filtre IDAS en position frontale.
Bien qu’il soit possible de le faire, il est commun d’apercevoir sur nos photos une série d’anneaux de Newton qui sont très désagréables. Il est préférable de placer le filtre dans l’axe optique où les rayons lumineux convergent, idéalement très près du capteur de la caméra. Les fabricants de lentilles ont conçu des portes-filtres intégrés afin de faciliter et d’optimiser l’utilisation de ces filtres.
Figure 4 : Lentille Canon “3EF 300 L USM f/2.8” de 300mm avec porte-filtre 48mm intégré.
Figure 4 : Cette lentille rivalise en qualité avec un apochromatiques à courte focale (Source: Johannes Schedler).
En général, les amateurs utilisent un montage leur permettant de fixer solidement le matériel photographique à leur télescope. La figure suivante présente les composantes nécessaire pour un réfracteur muni d’un porte-oculaire 2”.
Figure 5 : Gauche: Filtre IDAS-LPS
Figure 5 : Centre: adaptateur caméra 2”
Figure 5 : Droite: t-ring caméra Canon EOS. Ces trois composantes se vissent dans leurs positions respectives.
Une fois le tout assemblé, l’adaptateur de caméra se glisse dans un porte-oculaire alors que la caméra est fixée au t-ring à droite comme une simple lentille. Remarquez que les filtres étant eux-même filetés, il est possible d’en combiner plusieurs les uns aux autres.
Figure 6 : Assemblage finale des composantes photographiques sur un télescope Stellarvue AT-1010
Filtres disponibles
Il existe une grande quantité de filtres disponibles spécialisés à cette fin. Le tabeau suivant présente les plus populaires:
Fabriquant Filtre Prix* Description 78$ US Ce filtre contribue à réduire la presque totalité des aberrations introduite par l’utilisation de réfracteur achromatique. Ce filtre réduit aussi le halo bleuté autour des planètes et de la lune. Il est constitué d’un revêtement multi-couches présentant un taux de transmission de 95% Celestron LPR 189$ US Le filtre LPR (Light Pollution Reduction) est conçu pour réduire sélectivement la transmission de certaines longueur d’onde de la lumière incidente, tout particulièrement celle associée à l’éclairage artificiel. 189$ US Le filtre LPS (Light pollution suppression) est conçu afin de supprimer les fréquences d’émissions générées par l’éclairage artificiel. 200$ US Filtre à large bande bloquant efficacement la lumière provenant d’éclairage à base de vapeur de mercure, de sodium à basse et haute pression ainsi que les lumières néon tout en laissant passer le reste du spectre lumineux. 200$ US Filtre à haut contraste laissant passer que deux bandes correspondant à l’oxygène ionisé(496 et 501nm) et H-beta (486nm) provenant des nébuleuses à émission ainsi que la plupart des nébuleuses planétaires, tout en bloquant le reste du spectre lumineux. 75$ US Filtre multi-couches à "interference" conçu afin d’améliorer l’observation des objets du ciel profond sous un ciel modérément pollué par la lumière.Il bloc la plupart des longueurs d’onde typiques de la pollution lumineuse à prédominance de mercure et permet la transmission des fréquences H-Alpha et H-Beta. 100$ US Ce filtre bloc toutes les formes de pollution lumineuse - vapeur de mercure, sodium - tout en laissant passer les fréquences H-Beta et O-III. Multiples H-Alpha 100$ US Ce filtre bloc toutes les fréquences en ne laissant passer que les fréquences H-Alpha.
* Prix à titre d’indicatif seulement pour filtres de 48mm
L’utilisation de la plupart des filtres anti-pollution aura un impact chromatique sur vos images. Pour chaque filtre, l’impact est plus ou moins prononcé. La figure suivante démontre la répercussion qu’ont ces filtres sur les couleurs.
Figure 7: Imact chromatique (Source: Hutech)
Par ce test, on remarque que le filtre UHC altère le plus les couleurs car c’est un des filtres les plus sélectifs sur le marché. À l’opposé, le filtre IDAS LPS modifie très peu les couleurs.
Filtre IDAS-LPS
Les propriétés du filtre IDAS-LPS sont principalement dûes au profile spectrale qui est lui est propre.
Le graphique suivant présente la réponse spectrale du filtre IDAS-LPS.
Figure 8: Réponse spectrale du filtre IDAS-LPR (source: Hutech)
On remarque que le filtre présente 5 zones de faible transmission des fréquences associées principalement à la pollution lumineuse. Ces zones visent à filtrer les principales sources de pollution lumineuse, soit:
- Mercure (Hg)
- Sodium basse pression (Na)
- Sodium haute pression
Toutefois, l’angle d’incidence de la lumière par rapport au filtre peut également affecter son efficacité. Le graphique suivant illustre le comportement du filtre IDAS-LPS en faisant varier l’angle d’incidence. On remarque que tout le spectre est décalé vers la gauche ou vers la droite, en fonction de l’angle d’incidence par rapport au filtre.
Figure 9: Réponse spectrale filtre IDAS-LPS en fonction de l’angle d’incidence de la lumière (source: Hutech).
Peu importe le filtre employé, son utilité est très évidente: filtrer la pollution lumineuse afin de prolonger le temps d’exposition tout en améliorant les contrastes. Dans un zone affectée par la pollution lumineuse, le fond du ciel prend une tonalité très caractéristique lorsque le temps d’exposition est prolongé (voir figure 4 gauche).
Toutefois, en utilisant un filtre anti-pollution lumineuse IDAS-LPS, il est possible de réduire considérablement cet effet néfaste et ramener le fond de ciel favorisant un meilleur contraste (voir figure 4 droite). Notez que le temps d’exposition est identique dans les deux cas. Il ne m’apparaît pas nécessaire de prolonger substantiellement le temps d’exposition en utilisant ce filtre.
Figure 10: À gauche, M42 photographiée avec une caméra Canon 300d à ISO1600, pose de 2 minutes.
Figure 10: À droite, la même photo et les mêmes paramètres mais en utilisant le filtre IDAS-LPS.
Figure 10: Les 2 photos sont des images brutes non retouchées.
Filtre Lumicon Deep Sky
Dans le cas du filtre Lumicon Deep Sky, une dominante bleutée apparaît. Mais cette dominante peut facilement être réduite ou supprimée dans un logiciel de traitement d’image approprié. Il présente donc un désavantage en observation visuelle mais sont impact est très faible en astrophotographie bien qu’un post-traitement s’impose.
Figure 11: À gauche, photo brute de M42 photographiée avec une caméra Canon 300d et filtre Lumicon Deep Sky Filter.
Figure 11: Temps d’exposition 10 minutes ISO1600 (Photo: Jean-Guy Moreau).
Figure 11: À droite, la même Image traitée avec le logiciel ImagePlus
Filtre Baader contrast booster
Un autre filtre qui charmera les propriétaire de réfracteur achromatique est sans doute le “Contrast Booster” de Baader. Il réduit presque totalement le chromatisme engendré par ceux-ci.
Le problème de chromatisme est typique chez les réfracteurs achromatiques. Il est habituellement absent chez les apochromatique ainsi que pour les réflecteur Newton et les SCT. Il n’est pas conçu explicitement pour réduire la pollution lumineuse mais présente des bienfaits à cette fin.
Figure 12: À gauche, une photo brute de M42 de 40 secondes ISO1600 (photo: Claude Fortin)
Figure 12: Au centre, la même photo et les mêmes paramètres mais en utilisant le filtre Contrast Booster
Figure12:: En mortaise, un gros plans sur les étoiles affectées par le chromatisme
Figure 12: À droite, une traitement standard dans ImagePlus n’est pas suffisant pour atténuer le fond du ciel.
Sa réponse spectrale est aussi disctincte des autres filtes comme l’illustre la figure 7. Il présente signature spectrale ressemblant vaguement au filtre IDAS-LPS mais n’est pas aussi complet dans l’absorbtion de la pollution lumineuse.
Figure 13: Réponse spectrale du filtre Baader Contrast Booster (source: Baader)
Pour le moment, je n’ai pas accès aux autres filtres afin de compléter ce comparatif. Toutefois, je tenterai d’intégrer les résultats au fur et à mesure de leur mise en disponibilité.
Filtre H-Alpha
(à venir)
Si vous avez la possibilité de vous procurer un seul filtre, je vous recommande le filtre IDAS-LPS car il s’avère très efficace pour combattre la pollution lumineuse, indistinctement des objets photographiés. Il est certe plus dispendieux que d’autres filtres disponibles sur le marché mais il maintien un très bonne fidélité des couleurs et minimisera bien des traitements d’images.
Le filtre Contrast Booster de Baader surprendra les propriétaires de réfracteurs achromatiques. Il permet de réduire presque totalement le chromatisme autour des étoiles brillantes et le halo bleutée autour des objets planétaires. Bien qu’il ne soit pas conçu pour combattre la pollution lumineuse, il présente des effets bénéfiques à cette fin.
Si vous désirez combattre la pollution lumineuse encore plus efficacement, le filtre UHC peu s’avérer encore plus efficace. Toutefois, son utilisation n’est recommandé que pour les nébuleuses à transmission et certaines nébuleuses planétaires. Il est à éviter pour les objet émettant sur l’ensemble du spectre lumineux telles les galaxies.
Merci à tous ceux qui m’ont assisté dans la réalisation de cet article:
- Dominique Beauchamp, St-Nicolas
- Claude Fortin, Beaupré
- André Guay, Charlesbourg
- Jean Guimond, Cap-Rouge
- Pierre Lagarde, Ancienne-Lorette
- Jean-Guy Moreau, Val d’Or
Références:
- Filtre Baader Contrast Booster (PDF, 340k)
- Filtres Hutech
- Filtres Lumicon
- Filtres Orion
- Figure 4: Johannes Schedler, Autriche
- Figure 11: Jean-Guy Moreau, Val d’Or
- Figure 12: Claude Fortin, Beaupré
- Southern Astronomical Society (beaucoup de courbes de transmission)
- Blackskies
- Astrodon
- Revue du filtre IDAS par Ron Wodaski
- International Dark-Sky Association
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Dernière mise à jour: 25/10/04
