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Sensibilité des APN aux rayonnements IR et UV
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 reflex 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".
A propos de l'analyse des oeuvres d'art et de la thermographie Le rayonnement proche infrarouge peut 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). Quant aux applications en infrarouge thermique, elles nécessitent des capteurs spéciaux sensibles entre 6200 et 13400 nm qu'aujourd'hui on peut adapter à moindre coût sur les smartphones de dernière génération (cf. le dispositif FLIR). Notons qu'avec une température de 37°C, selon la loi de Wien le corps humain émet un rayonnement thermique à 9343 nm (λmax = 0.00288/(273.15+37)). Ces applications ne sont pas non plus accessibles aux APN. Retrait du filtre IR bloquant d'un APN Sur le marché il n'existe que deux constructeurs proposant des APN reflex 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 reflex. 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 reflex 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.
Choix du verre de remplacement Les caractéristiques du verre de remplacement varient en fonction des applications. Il s'agit en général de l'un des trois modèles suivants : - un verre clair, sans teinte et transparent de 240 nm (λ50 à 280 nm) à 4600 nm tel le Schott WG280. Comme le fait EOS for Astro (voir plus bas), on peut aussi installer un verre clair Astronomik MC Clear pour une transmission uniquement Visible+IR (200 à >1100 nm) ou un verre Spectrosil 2000 pour une transmission UV+Visible+IR (de 180 à 2000 nm). Dans ce cas on peut facilement isoler un rayonnement tel l'infrarouge; il suffit d'acheter un filtre infrarouge et de le placer devant l'objectif de l'APN (ou sous forme de filtre à clipser sur le boîtier ou encore de filtre oculaire). - un filtre IR offrant une demi-bande passante d'au moins 50% 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" ou filtre de Luminance comme l'Astronomik L-2 idéal pour l'astrophotographie car il est transparent jusqu'au-delà de la raie Hα. D'excellente qualité (substrat résistant et transmission avec des pentes raides et le rejet des IR sans rebonds), il présence une fréquence de coupure vers 700 nm qui évite les auréoles rosées sur les étoiles brillantes. Notons que jusqu'en 2018 on pouvait utiliser le filtre Astrodon Inside sur les Canon EOS qui est transparent à la lumière visible entre 400 et 700 nm mais bloque le proche IR à partir de 720 nm. Mais la société cessa ses activités et ce filtre ajoute des reflets IR indésirables. 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 et les halos disgracieux. 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. La conversion d'un APN dure généralement moins d'une heure pour un Canon mais peut être beaucoup plus longue pour les modèles d'autres fabricants. Une fois la modification effectuée, on remonte l'APN, on referme, ni vu ni connu. Seule différence, votre APN est à présent sensible juqu'à la raie Hα voire jusqu'au proche infrarouge et voit dorénavant le monde sous un éclairage très différent. 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.
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 reflex 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)
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. Quelle société peut effectuer la conversion ? Rappelons qu'il existe trois types de conversion ou défiltrage : - Partiel, également appelé "4'Astro", "astromod" ou "H-alpha mod" qui défiltre l'APN et remplace les filtres IR bloquant et anti-aliasing originaux par un filtre "hot mirror" ou un filtre de luminance qui étend la transmission du capteur jusqu'à 700 ou 720 nm selon les modèles et bloque le rayonnement IR au-delà. La conversion jusqu'à 700 nm est la plus adaptée à l'astrophotographie des objets brillants du ciel profond émettant dans la fameuse la raie Hα à 656.28 nm (par exemple les nébuleuses brillantes de la Voie Lactée et la "Boucle de Barnard" d'Orion), y compris lorsque le boîtier de l'APN est placé au foyer d'un télescope. - Total, également appelée conversion "Full spectrum" qui défiltre l'APN et remplace les filtres IR bloquant et anti-aliasing originaux par un verre clair ou un verre spécifique à la demande du client. - Infrarouge, également appelée conversion "4'IR" qui défiltre l'APN et remplace les filtres IR bloquant et anti-aliasing originaux par un filtre infrarouge. La modification n'étant pas réversible sans ouvrir de nouveau l'APN, celui est dédié à la photographie (et les films) en infrarouge. NB. L'APN sortant d'usine est qualifié de "unmodded" (non modifié). Certaines entreprises effectuant ces modifications vendent des APN neufs modifiés pour l'une ou l'autre conversion ou peuvent convertir votre propre APN. Certaines vendent également des APN d'occasion convertis. D'autres vendent également des filtres à clipser ou externe (UV, ND, LPR, hot mirror, ...) mais le choix dépend des fabricants de filtres et des APN. Cette conversion est un geste technique de haute précision qui demande de l'habileté et de l'expérience et donc à réserver aux experts. Dans la plupart des magasins et ateliers de photographie, les photographes n'ont jamais démonté un APN. Par conséquent aucun d'eux n'accepte ce genre de défi et même les techniciens 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 clipser sur les boîtiers Canon (voir plus bas). En revanche, en Europe très peu de commerçants acceptent de défiltrer des APN d'autres marques que Canon, mais cela est en train de changer (la plupart défiltrent également les APN Nikon et Sony voire même Olympus et Lumix mais encore rarement les Pentax et ceux 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 assurant ce service. France En France, depuis 2009 Richard Galli de la société EOS for Astro (un partenaire de Pierro Astro) située à Turckheim (département 68) vend des APN reflex neufs et d'occasion défiltrés partiellement jusqu'à 700 nm ("4'Astro"), totalement défiltrés (Full spectrum) ou convertis à l'infrarouge ("4'IR"). Il travaille notamment avec Schott et Astronomik parmi d'autres fabricants, gages d'excellente qualité. Sur demande, Richard Galli convertit également votre propre APN reflex Canon, Nikon, Sony ou d'autres marques. Soulignons que Richard Galli est probablement le seul expert en Europe et sans doute dans le monde acceptant de convertir partiellement ou totalement la plupart des APN reflex Pentax car le travail de soudure des petits fils est plus complexe que sur les autres APN. Enfin, depuis 2024 Richard Galli réalise le défiltrage "Full spectrum" avec un verre clair Astronomik MC Clear ou Spectrosil 2000 pour deux APN compacts haut de gamme, les Sony ZV-E1 et Sony FX3 pour filmer en infrarouge. Pour convertir un APN, Richard Galli demande entre 150 et 375 € selon le modèle et le type de conversion. Ce prix compétitif est justifié par la difficulté, la complexité et la précision du travail demandé. Pour les nouveaux APN défiltrés, Richard Galli offre une garantie de 2 ans. Pour les modèles d'occasion ou la conversion de votre propre APN, il propose une extension de garantie de 4 ou 8 mois. Pour avoir plus d'une fois fait appel à ses services, je peux vous certifier que vous serez ravi du résultat. Merci Richard !
Allemagne En Allemagne, la société IRRecams peut défilter partiellement ou totalement les APN reflex et compacts de la plupart des constructeurs. Gerd Neumann peut défilter totalement les APN reflex Canon. Notez que Optic Makario et Baader Planetarium qui auparavant pouvaient défilter les APN ne semblent plus actives dans ce secteur. Grande-Bretagne En Angleterre, la société ACS assure le défiltrage des APN Canon, Nikon et d'autres marques. Son responsable peut installer un filtre IR interne Schott et offre une garantie de 6 mois sur le travail effectué. La conversion revient à environ 380 € ttc pour une livraison vers l'Europe continentale. C'est le prix à payer du Brexit ! La société anglaise DSLR Astro Mod réalise le défiltrage de divers APN reflex Canon et certains Nikon. Etats-Unis Aux Etats-Unis, la société Kalori Vision dans le New Jersey convertit tout type d'APN, reflex et compacts pour la photographie IR, et assure également le défiltrage complet. Ils vendent également des filtres "hot mirror" (interne ou externe) afin de pouvoir utiliser les APN défiltrés en photographie traditionnelle. Spencers Camera en Utah assure un service similaire et défiltre également partiellement les APN. Astro Gear en Californie défiltre aussi partiellement les APN. Leurs prix sont compétitifs. Quelques habiles amateurs américains comme Gary Honis et Hap Griffin assurent des prestations similaires pour les APN Canon. Citons enfin les deux plus grandes sociétés spécialisées dans ce domaine. La société américaine LifePixel située dans l'Etat de Washington réalise la conversion IR des APN depuis plusieurs décennies. Elle défiltre et installe un filtre IR interne pour 175 à 275 $ selon l'APN (cf. ce lien) et vend également des APN reflex et compacts neufs convertis à l'IR (cf. ce lien). LifePixel garantit les nouveaux APN couvertis comme ceux d'occasion durant 1 an. LifePixel vend également des hot mirrors pour les APN reflex Canon, Nikon et Fujifilm. Enfin, la société américaine MaxMax située dans le New Jersey modifie des appareils photos depuis 1997. Elle vend des APN reflex et compacts neufs convertis ou défiltrés (et même sans filtre UV et sans filtre anti-aliasing), équipés d'un filtre "High-Red", d'un filtre IR interne ou d'un filtre limité à l'UV (UV-pass). Elle vend également des accessoires comme des filtres X-Nite (voir plus bas), un petit objectif UV, une petite caméra UV et un éclairage d'appoint UV annulaire parmi d'autres articles. Le prix de la conversion d'un APN varie entre 175 et 350$ pour l'infrarouge et entre 450 et 675$ pour l'ultraviolet. MaxMax offre une garantie d'un an sur les APN convertis. Les techniciens de ces deux entreprises sont très qualifiés mais n'utilisent pas nécessairement des filtres Schott (leurs sources demeurent confidentielles) ni ne garantissent leur travail, ce qui est dommage (mais une opportunité pour leurs concurrents). Mais ils réalisent la conversion dans d'excellentes conditions et rapidement. Chez LifePixel et MaxMax la modification est réalisée dans une salle blanche (Classe 100 ou ISO 5) en présence d'air ionisé et sur des plans de travail antistatique. Frais supplémentaires Si vous envoyez votre APN à convertir auprès d'un spécialiste et ne pouvez pas vous rendre sur place en raison de la distance, vous devrez payer deux fois les frais d'expédition de votre APN (2 fois environ 25 € au sein de l'Europe pour un boîtier nu). Mais si vous habitez dans la zone Euro et envoyez votre APN hors zone Euro (Suisse, Grande-Bretagne, Hongrie, etc, et tout pays situé en dehors de l'Europe continentale), attendez-vous à des frais supplémentaires et même à devoir payer une taxe si vous ignorez la procédure à suivre. Ce serait dommage. Voici la procédure à suivre écrite notamment en collaboration avec le service des douanes sachant que l'administration est très tatillonne sur les déclarations et sur la nomenclature des biens et contrôle de nos jours pratiquement tous les colis.
Si vous habitez en Europe et demandez la conversion de votre APN à une société étrangère située hors zone Euro, vous devrez payer une taxe d'importation lors du retour si vous ne pouvez pas prouver l'avoir acheté en Europe. Si vous devez expédier un APN à l'étranger pour modification, réparation ou maintenance et en particulier aux Etats-Unis, comme l'explique LifePixel, n'envoyez pas la batterie ni l'objectif ni aucun accessoire, mais uniquement le boîtier de l'APN (de plus vous gagnez du poids et évitez les pertes éventuelles d'accessoires) et indiquez en anglais sur l'emballage : "Temporarily sending [le type de produit] for modification/repair". Ils déconseillent également d'expédier votre APN par un transporteur privé (UPS, FedEx, etc) car ils facturent des frais de courtage à l'importation qu'ils évaluent eux-mêmes (même si la mention "Repair" est inscrite sur le colis). Si vous devez malgré tout faire appel à leurs services, expédiez le colis franco domicile (ou "FOD" signifiant livraison gratuite à domicile) et non prépayé par UPS ou FedEx, et assurez-vous que tous les droits, taxes et frais de courtage vous sont facturés (et non au destinataire). Si vous ne respectez pas ces consignes, LifePixel précise qu'ils refuseront votre colis. Si vous avez acheté l'APN en Europe avec facture à l'appui ou même hors Europe et l'avez dédouané et souhaitez l'envoyer temporairement hors Europe pour modification, expliquez au transporteur ou à l'agent de la poste le cas échéant, que vous souhaitez une exportation temporaire hors d'Europe pour éviter de payer deux fois les taxes d'importation (la première fois lors de l'achat et la deuxième fois lors du retour de l'APNl). Celui qui vous réexpédie l'APN doit indiquer au transporteur ou à la poste que c'est une réimportation dans l'Union européenne. Quand l'APN arrivera dans votre pays, le transporteur devra remplir la déclaration de réimportation. Si l'entreprise modifie ou répare votre APN sous garantie, vous ne devez pas payer de droits de douane. Si c'est en dehors d’une garantie, vous devez payer des droits relatifs sur le montant payé pour la modification ou réparation. Notez qu'il n'y a pas de droits d'accises sur les appareils photos (cf. Europa). Pour information, les frais d'expédition d'un APN par recommandé avec valeur déclarée (pour la garantie en cas de perte) et suivi varient entre 30 et plus de 100 € selon son poids et le transporteur (la Poste étant la moins chère). La livraison depuis les Etats-Unis vers l'Europe par courrier express d'un APN compact (< 500 g emballé) converti pour l'infrarouge coûte au total 225$ qu'il faut ajouter au prix d'achat. Pour les modèles d'entrée de gamme ou d'occasion, le prix de la conversion et du transport peuvent coûter presque autant que l'APN ! Vous trouverez plus de détails sur les frais à payer pour les appareils exportés depuis ou importés vers la zone Euro ou d'outre-mer dans l'article Acheter ou non outre-Atlantique ? 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 dans 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) :
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).
L'idéal serait d'utiliser au moins deux filtres infrarouges et de qualité optique : un filtre IR laissant passer un peu de lumière visible (λ50 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, Digit-Photo et aux Etats-Unis Adorama, MaxMax 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 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.
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 tels Galvoptics en Angleterre. 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.
Filtres ronds et carrés Les filtres Schott ou B+W sont généralement vendus sous format carré, de clip filtre, 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. En Allemagne, la compagnie Schneider Kreuznach propose tous les filtres Schott (B+W) y compris les infrarouges de 630 et 830 nm (B+W 091 et B+W 093) entre 37 et 112 mm de diamètre à placer sur les objectifs mais ils ne vendent pas de clip filtres. 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.
Pratiquement tous ces revêtements perdent leur efficacité dans le proche infrarouge. Non seulement les reflets augmentent 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 coûte entre 25 et 97 € ttc pour un diamètre de 67 mm sur Amazon. Un filtre IR bloquant à clipser sur un APN Canon revient à environ 149 € chez Astronomik. Un filtre IR interne adapté aux APN reflex 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. 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 :
- 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 clipser (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. 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 modèles 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 automatiquement la courbe de couleur 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 convertisseurs 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 sorties à partir de 2009 (depuis 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 droite. A propos du filtre polarisant Le filtre polarisant permet d'atténuer voire de supprimer certains reflets et en corollaire d'augmenter la saturation des images. Il peut-être intéressant de l'utiliser en infrarouge mais sous certaines conditions. 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 B+W Käsemann mais qui peut atteindre +2.8 EV pour les modèles concurrents. Mais si vous photographiez au Soleil, ce +1 EV d'exposition ne représente pas une contrainte et passe pratiquement inaperçu. On reviendra en détails sur le filtre polarisant dans l'article consacré aux APN. 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
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