Suite à de récents échanges sur le groupe de discussion Yahoo! astrophoto_digitale, il m'est venu l'idée de faire une brève revue de l'utilisation des filtres interférentiels en astronomie. Comme je n'ai pas fait l'essai de tous ces filtres, je me contenterai de les décrire et de discuter de leurs qualités et leurs défauts selon l'utilisation qu'on désire en faire. De plus, je n'ai pas la prétention de présenter tous ceux disponibles sur le marché. Si vous désirez vous en procurer un qui ne se trouve pas dans la liste présentée ici, procurez-vous sa courbe de transmission et comparez ses caractéristiques à ceux de cet article.
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Un filtre interférentiel est un filtre obtenu par dépôt sous vide de minces couches de divers matériaux sur une lame de verre. Ces couches produisent des interférences constructives (laissent passer la lumière) dans certaines longueurs d'ondes et des interférences destructives (bloquent la lumière) dans certaines autres longueurs d'ondes. Selon la complexité du filtre, il sera possible de laisser passer ou de couper une ou plusieurs bande(s) spectrale(s).
On utilise ces filtres à deux fins: pour observer une ou des longueur(s) d'onde(s) particulière(s) (pour les nébuleuses par exemple) ou pour couper la pollution lumineuse due à l'éclairage urbain. Ces filtres peuvent être employés pour l'observation visuelle ou la photographie.
La lumière, que ce soit celle des nébuleuses ou celle de l'éclairage urbain, se divise en deux parties importantes: il y a le continu qui se retrouve à toutes les longueurs d'ondes, c'est-à-dire dans toutes les couleurs. C'est ce qui compose la lumière blanche. Il y a ensuite les raies spectrales (ou raies d'émission) qui sont produites à des longueurs d'ondes bien particulières selon l'élément chimique qui en est la source. Par exemple, l'hydrogène émet une raie rouge à 656.3 nm (H-Alpha), une raie bleue à 486.1 nm (H-Beta), etc. L'oxygène ionisé deux fois émet surtout une raie verte à 500.7 nm. Ce sont ces longueurs d'ondes particulières qui forment le spectre d'une nébuleuse et ce sont elles qu'on désirera observer. Quant à la pollution lumineuse, elle est surtout produite par le mercure qui émet plusieurs raies (404.7, 435.8, 546.1, 577.0 et 579.1 nm) et le sodium qui produit deux raies intenses dans le jaune à 589.0 et 589.6 nm. Les lampes au mercure et au sodium produisent aussi un continu car le gaz qu'elles contiennent est sous haute pression. Plus la pression est faible, plus le continu diminue.
Dans les graphiques ci-dessous, on affiche la transmittance des filtres (de 0 à 100%) en fonction de la longueur d'onde qui s'étend de 400 nm (bleu) à 700 nm (rouge). Ainsi, les courbes noires indiquent quelles sont les longueurs d'ondes que les filtres transmettent (valeur près de 100%) et celles qu'ils coupent (valeur près de 0%). Les raies nébulaires et les raies produites par l'éclairage urbain sont superposées aux graphiques.
Si on désire photographier une nébuleuse en isolant une longueur d'onde donnée, un filtre H-Beta, OIII ou H-Alpha fera l'affaire. On obtiendra cependant des images essentiellement en noir et blanc. Si on désire prendre des photos en couleurs, il faudra alors utiliser un filtre qui couvre la plus grande partie du spectre, sans pour autant laisser passer les raies parasites du mercure et du sodium. Examinons ces filtres plus en détails.
Les filtres de la première catégorie sont conçus de manière à ne laisser passer que quelques longueurs d'ondes spécifiques, i.e. quelques raies spectrales. Celles-ci sont H-Alpha, OIII ou H-Beta. Ces raies sont produites par l'hydrogène et l'oxygène doublement ionisé (O++). Ces trois raies spectrales sont présentes dans les nébuleuses.
Les filtres à nébuleuses, s'ils sont utilisés sur des objets présentant un spectre continu important comme les étoiles, les amas, les galaxies, etc., vont modifier les couleurs et ne préserveront pas leur équilibre. Il faut donc être conscient de cela lorsqu'on désire faire de la photo. Par exemple, les filtres OIII et H-Beta sont monochromatiques. Cela signifie qu'ils ne laissent passer qu'une seule longueur d'onde. La photo sera donc en noir et blanc!
Voici la description de quelques filtres qu'on retrouve sur le marché. Les traits continus représentent des raies d'émission nébulaires tandis que les traits discontinus représentent les raies d'émission produites par les lampes à vapeurs de mercure ou de sodium. N'oubliez pas que la pollution lumineuse contient aussi une partie de continu (dans toutes les longueurs d'ondes).
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| Filtre H-Alpha de Lumicon.
Ce filtre laisse essentiellement passer toute la lumière rouge. Il
permet donc d'observer la raie H-Alpha des nébuleuses diffuses et
planétaires. Remarquez que ce filtre n'est pas très sélectif. Il
laisse donc passer beaucoup de continu autour de la raie qui se trouve
à 656.3 nm. Cela le rend sensible à la pollution lumineuse. Ce n'est
donc pas un filtre de choix pour améliorer le contraste lorsque le ciel
est pollué par la lumière urbaine.
S'il est utilisé en photographie, l'image résultante sera rouge. Ce filtre ne préserve pas l'équilibre des couleurs. À noter: le filtre H-Alpha de la compagnie Astronomik sélectionne uniquement la raie à 656.3 nm et coupe le continu.
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| Filtre OIII de Lumicon.
Ce filtre est très sélectif et ne laisse passer que la raie de
l'oxygène doublement ionisé à 500.7 nm. Dû au fait qu'il coupe la
majorité du continu émis par l'éclairage urbain, c'est un filtre qui
améliorera de beaucoup le contraste.
Ce filtre étant quasiment monochromatique, l'équilibre des couleurs d'une photo ne sera pas préservé.
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| Filtre H-Beta de Lumicon.
Les remarques qui s'appliquaient au filtre OIII s'appliquent aussi à
celui-ci. Ce filtre ne sélectionne que la raie H-Beta à 486.1 nm.
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| Filtre à bandes étroites pour nébuleuses ("Narrow-Band
for Nebulae") de Hutech.
Ce filtre n'a pas pour objectif d'isoler une raie en particulier mais
plutôt d'isoler toutes les raies importantes des nébuleuses. Le reste
du spectre, là où se trouvent les raies d'émission du mercure et du
sodium produites par la pollution lumineuse, est coupé. Le contraste
des nébuleuses est donc grandement amélioré.
Puisque ce filtre laisse passer la lumière de toutes les raies d'émission produites par les nébuleuses, il devrait, en principe, préserver l'équilibre des couleurs s'il est utilisé pour une nébuleuse. À noter: le filtre UHC de la compagnie Astronomik ressemble beaucoup à ce filtre.
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| Filtre UHC ("Ultra High Contrast")
de Lumicon.
Ce filtre est une combinaison des filtres H-Beta et OIII en ce sens
qu'il laisse passer la lumière émise par ces deux raies tout en
rejetant tout le reste. Il permet donc d'obtenir un fort contraste sur
les nébuleuses. Contrairement au filtre précédent, il ne transmet pas
la raie H-Alpha.
À noter: le filtre UHC de la compagnie Astronomik diffère de celui de Lumicon car il transmet aussi la raie H-Alpha. |
Filtre |
Nébuleuses diffuses (à émission) et planétaires |
Galaxies, amas, étoiles |
| H-Alpha | Augmentation du contraste mais peu optimisé
pour l'œil humain.
Images quasi-monochromatiques si utilisé pour la photographie. Augmentation du contraste. |
Légère augmentation du contraste puisque le
filtre coupe la lumière produite par les sources de pollution
lumineuse. L'œil n'est malheureusement pas très sensible à la
lumière rouge transmise. Les objets seront cependant beaucoup moins
brillants que s'il n'y avait pas de filtre.
Ce filtre sera sans doute plus efficace en photographie. |
| OIII | Augmentation marquée du contraste à l'œil.
La nébuleuse sera un peu moins brillante mais le ciel sera presque
noir. C'est la même chose qui se produit en photographie mais l'image sera monochromatique. (Elle sera aussi monochromatique à l'œil mais c'est toujours le cas pour ce genre d'objets qui présentent une faible luminosité.) |
Idem. Les objets seront peut-être un peu plus brillants car l'œil est très sensible à la lumière transmise par le filtre. |
| H-Beta | Idem à OIII | Idem à OIII |
| "Narrow-Band For Nebula" | Forte augmentation du contraste car presque
toute la lumière de la nébuleuse sera transmise alors que le ciel sera
noir.
Même chose en photographie. |
Idem aux filtres précédents quoique les objets apparaîtront sans doute un peu plus brillants car la bande passante est plus large. |
| UHC | Forte augmentation du contraste car toute la
pollution lumineuse est coupée alors que les raies spectrales
auxquelles l'œil est le plus sensible sont transmises.
Idem à OIII et H-Beta en photographie. |
Idem à OIII et H-Beta. Les objets seront sans doute légèrement plus brillants car la bande passante est un peu plus large. |
Les filtres de cette deuxième catégorie sont conçus pour couper certaines longueurs d'ondes de la lumière émise par les sources de pollution lumineuse. Celles-ci sont surtout constituées de lampes au mercure (Hg) et au sodium (Na). Les filtres les mieux faits laissent passer la plupart du continu afin de ne pas trop modifier l'équilibre des couleurs. Il faut noter, toutefois, qu'une partie de la pollution lumineuse est produite par un continu lumineux, c'est-à-dire une émission de lumière dans toutes les longueurs d'ondes. C'est filtres ne représentent donc pas une panacée universelle.
Voici quelques exemples qu'on retrouve sur le marché.
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| Filtre Deepsky de Lumicon.
Ce filtre est conçu pour laisser passer les raies H-Beta et OIII dans
le bleu-vert, ainsi qu'une bonne partie du continu qui les entoure. La
raie H-Alpha rouge est aussi transmise, de même que son continu. On
note une opacité dans le jaune, ce qui peut déséquilibrer les
couleurs en photographie.
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| Filtre IDAS-LPS ("Light Pollution
Suppressor") de Hutech.
Ce filtre est d'une conception semblable au précédent sauf qu'il
laisse passer un peu de lumière du continu dans le jaune. Ceci
déséquilibre moins les couleurs en photographie. On notera deux raies
produites par les aurores boréales (en jaune-orange) qui sont rejetées
par le filtre.
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Filtre |
Nébuleuses diffuses (à émission) et planétaires |
Galaxies, amas, étoiles |
| Deepsky | Idem au filtre "Narrow-Band For Nebula" (voir la section précédente). | Bonne augmentation du contraste car les
fortes raies d'émission qui produisent la pollution lumineuse sont
coupées.
En photographie, il y aura déséquilibre des couleurs parce que le jaune n'est pas transmis. |
| IDAS-LPS | Idem au filtre Deepsky. | Idem au filtre Deepsky. Les objets paraîtront
peut-être un peu plus brillants à cause de la lumière jaune qui est
transmise.
En photographie, les couleurs seront mieux préservées. |
Voici un petit résumé comparatif qui permettra de mieux éclairer son choix lors de l'achat ou de l'utilisation d'un filtre interférentiel. Les prix des filtres ne sont pas indiqués, référez-vous à la page web de la compagnie qui les fabrique pour plus de renseignements.
Nom |
Manufacturier |
Bande(s) passante(s) |
Filtre(s) semblable(s) |
Avantage(s) |
Inconvénient(s) |
| H-Alpha | Lumicon | H-Alpha (656.3 nm) et son continu de 640 nm en montant. | H-Alpha (Astronomik): ne transmet pas le continu. | Coupe toutes les raies d'émission produites par les lampes au mercure et au sodium tout en laissant passer un large continu autour d'une raie nébulaire intense. | L'œil n'est pas très sensible au rouge. |
| OIII | Lumicon | OIII (500.7 nm). | OIII (Astronomik), Meade Oxygen III: transmet aussi H-Alpha. | Doit produire des images très contrastées car le filtre ne laisse passer qu'une seule raie nébulaire. De plus, il s'agit d'une région spectrale où l'œil est très sensible. | En isolant OIII de H-Beta, on risque de couper la moitié de la lumière de la nébuleuse observée. |
| H-Beta | Lumicon | H-Beta (486.1 nm). | H-Beta (Astronomik) | Idem au filtre OIII. Certaines nébuleuses s'observeront mieux avec le filtre OIII, d'autres avec le filtre H-Beta. | Idem au filtre OIII. |
| Narrow-Band for Nebula | Hutech | H-Beta (486.1 nm), OIII (500.7 nm), H-Alpha (656.3 nm) et son continu à partir de 640 nm. | UHC (Astronomik), Meade Broad Band/Narrow Band | Transmet essentiellement toute la lumière de la nébuleuse tout en supprimant les raies produites par la pollution lumineuse. | Comme le continu transmis dans le rouge est assez large, il est possible qu'il y ait une diminution de contraste à cause du continu de la pollution lumineuse. |
| UHC (Ultra High Contrast) | Lumicon | H-Beta (486.1 nm) et OIII (500.7 nm). | UltraBlock (Orion) | Combine les avantages des filtres OIII et H-Beta. | |
| Deepsky | Lumicon | H-Beta (486.1 nm), OIII (500.7 nm) et H-Alpha (656.3 nm). Transmet aussi le continu bleu-vert entre 440 et 540 nm ainsi que le continu rouge à partir de 630 nm. | SkyGlow (Orion), LPR (Light Pollution Reduction) (Celestron), CLS (Astronomik) | Ressemble au filtre "Narrow-Band for Nebula" mais transmet plus de lumière dans le continu. Ce filtre assombrira moins les objets qui ne sont pas des nébuleuses. | |
| IDAS-LPS | Hutech | H-Beta (486.1 nm), OIII (500.7 nm) et H-Alpha (656.3 nm). Transmet le continu bleu entre 410 et 430 nm, le continu bleu-vert entre 440 et 540 nm, le continu jaune entre 560 et 580 nm, le continu orange entre 600 et 620 nm et le continu rouge entre 640 et 700 nm. | Transmet beaucoup de continu tout en coupant les raies produites par les sources de pollution lumineuse. Bon pour l'observation des objets du ciel profond en général. | Comme ce filtre transmet beaucoup de continu, il laissera aussi passer le continu de la pollution lumineuse, ce qui diminuera sa qualité en observation visuelle. |
Nom |
Manufacturier |
Bande(s) passante(s) |
Filtre(s) semblable(s) |
Avantage(s) |
Inconvénient(s) |
| H-Alpha | Lumicon | H-Alpha (656.3 nm) et son continu de 640 nm en montant. | H-Alpha (Astronomik): ne transmet pas le continu. | Isole les structures qui émettent en H-Alpha. | Monochromatique (*). |
| OIII | Lumicon | OIII (500.7 nm). | OIII (Astronomik), Meade Oxygen III: transmet aussi H-Alpha. | Isole les structures qui émettent en OIII. | Monochromatique (*). |
| H-Beta | Lumicon | H-Beta (486.1 nm). | H-Beta (Astronomik) | Isole les structures qui émettent en H-Beta. | Monochromatique (*). |
| Narrow-Band for Nebula | Hutech | H-Beta (486.1 nm), OIII (500.7 nm), H-Alpha (656.3 nm) et son continu à partir de 640 nm. | UHC (Astronomik), Meade Broad Band/Narrow Band | Transmet essentiellement toute la lumière de la nébuleuse tout en supprimant les raies produites par la pollution lumineuse. | Comme ce filtre ne transmet pas le jaune, il produit un fort déséquilibre des couleurs lorsqu'il est utilisé pour autre chose qu'une nébuleuse. |
| UHC (Ultra High Contrast) | Lumicon | H-Beta (486.1 nm) et OIII (500.7 nm). | UltraBlock (Orion) | Isole les raies les plus brillantes d'une nébuleuse. | Produit une image essentiellement monochromatique. |
| Deepsky | Lumicon | H-Beta (486.1 nm), OIII (500.7 nm) et H-Alpha (656.3 nm). Transmet aussi le continu bleu-vert entre 440 et 540 nm ainsi que le continu rouge à partir de 630 nm. | SkyGlow (Orion), LPR (Light Pollution Reduction) (Celestron), CLS (Astronomik) | Ressemble au filtre "Narrow-Band for Nebula" mais transmet plus de lumière dans le continu. Ce filtre assombrira moins les objets qui ne sont pas des nébuleuses. | L'équilibre des couleurs n'est pas conservé car le filtre est opaque au jaune. |
| IDAS-LPS | Hutech | H-Beta (486.1 nm), OIII (500.7 nm) et H-Alpha (656.3 nm). Transmet le continu bleu entre 410 et 430 nm, le continu bleu-vert entre 440 et 540 nm, le continu jaune entre 560 et 580 nm, le continu orange entre 600 et 620 nm et le continu rouge entre 640 et 700 nm. | Transmet beaucoup de continu tout en coupant
les raies produites par les sources de pollution lumineuse. Excellent pour
l'observation des objets du ciel profond en général.
L'équilibre des couleurs est assez bien préservé car le continu est transmis dans le bleu, le vert, le jaune et le rouge. |
(*) On peut combiner les images H-Alpha, OIII et H-Beta pour simuler les canaux R, G et B d'une image trichrome.
Il existe d'autres types de filtres interférentiels pouvant être utilisés en astronomie. Parmi ceux-ci, on compte le filtre cométaire isolant les raies du cyanogène (CN) à 511 et 514 nm (Swan Band, Lumicon). On retrouve aussi des filtres destinés à augmenter le contraste des objets en supprimant les aberrations chromatiques (Contrast Booster, Baader, Celestron). Enfin, certains filtres sont destinés à couper les ultraviolets et les infrarouges (UV/IR-Cut-Filter, Baader, Infrared Blocking Filter, Lumicon, IR-Cutoff, Astronomik). Ils sont utilisés en astrophotographie puisqu'ils n'ont aucun impact sur l'observation visuelle.
Je tiens à remercier Marc Paradis pour son aide à la revue de cet article et pour ses commentaires apportés lors de la rédaction.
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