Comment bien choisir ses filtres pour l’astrophoto du ciel profond ?

En observations, un filtre reste un accessoire agréable mais loin d'être indispensable.

En astrophotographie du ciel profond en revanche, le filtre est l'un des accessoires qui améliore le plus nettement la qualité des photos.

Mais entre les différents types de filtre, les tailles, les formats...
Il peut vite devenir compliqué de savoir quel filtre choisir selon son usage et son budget.

Dans cet article, on va voir ensemble tout ce que vous devez savoir pour bien choisir vos filtres pour l'astrophotographie du ciel profond (galaxies, nébuleuses, amas).

Si vous cherchez des conseils pour choisir des filtres pour l’observation, je vous invite à consulter nos articles sur le sujet :

• Filtres lunaires
• Filtres observations ciel profond
• Filtres planétaires

Les deux grandes catégories de filtres en astrophotographie

Il existe deux grandes familles de filtres utilisés en astrophotographie du ciel profond : les filtres anti-pollution lumineuse et les filtres à bande étroite (narrowband).

Les filtres anti-pollution lumineuse

Comme leur nom l'indique, ces filtres bloquent certaines longueurs d'onde associées à la pollution lumineuse urbaine.

Ils sont particulièrement efficaces contre les lampadaires au sodium, dont l'émission se concentre sur des longueurs d'onde précises que le filtre parvient à isoler et éliminer.

Face à un éclairage LED ou à la lumière de la Lune, qui émettent sur l'ensemble du spectre visible (lumière blanche), l'efficacité est plus limitée puisqu'il n'y a pas de longueur d'onde spécifique à cibler.

Le filtre reste toutefois utile pour limiter l’impact de la pollution lumineuse, qu’elle vienne des éclairages ou de la Lune.
(En sachant quand même, qu’il est toujours préférable d'éviter de photographier des objets du ciel profond lorsque la Lune est trop présente.)

Le grand avantage de ce type de filtre : il fonctionne sur tous les types d'astres (galaxies, nébuleuses, amas), sans exception.

Plus le ciel est pollué, plus son intérêt est marqué, mais même en zone rurale avec une pollution lumineuse modérée, la différence reste visible.

Ce n'est que sous un ciel très pur (montagne, haute altitude) que son utilité devient marginale.

Pour cette raison, le filtre anti-pollution lumineuse constitue souvent le premier filtre à acquérir : il améliore toutes les prises de vue, quel que soit l'astre photographié.

Attention par contre, évidemment, il n’est pas non plus miraculeux.
Si votre ciel est très pollué, il atténuera un peu la pollution lumineuse, mais pas totalement.

Les filtres à bande étroite (narrowband)

Les filtres à bande étroite isolent une ou plusieurs bandes de longueur d'onde très précises, de manière beaucoup plus restrictive que les filtres anti-pollution lumineuse.

On distingue deux sous-catégories :

• Le narrowband simple : un filtre, une seule bande (par exemple H-alpha). Il est principalement utilisé avec des caméras monochromes.
• Le multi-narrowband : plusieurs bandes capturées dans un seul filtre (dual band, tri-band, quad-band...). Il est surtout destiné aux caméras couleur.

Avantages : une meilleure qualité d'image globale, puisque seule la raie qui nous intéresse est capturée. L'astre visé ressort avec un bien meilleur contraste par rapport au fond de ciel, et la réduction de la pollution lumineuse est particulièrement efficace puisque toutes les autres longueurs d'onde sont exclues.

Inconvénients :

1. Une perte de luminosité. La transmission n'est jamais de 100 %, généralement entre 90 % et 100 %. Pour compenser, on allonge les temps de pose : par exemple, des poses de 5 minutes en LRGB (bande large) peuvent passer à 10 minutes avec un filtre narrowband de 3 nm.
2. La nécessité de plusieurs filtres pour capturer un même astre. Avec une caméra monochrome, il faut généralement deux à trois filtres (par exemple un filtre S, un filtre H et un filtre O pour une imagerie SHO). Avec une caméra couleur, un seul filtre narrowband dual-band suffit, mais sans obtenir le fameux rendu "SHO couleur" complet, qui nécessite alors deux filtres dual-band différents (un H+O et un S+O).
3. Les filtres narrowband ne conviennent pas à tous les astres. Contrairement aux filtres anti-pollution lumineuse, ils sont dédiés uniquement à certaines nébuleuses en émission : il faut que l'astre émette dans les longueurs d'onde capturées par le filtre.
4. Les filtres narrowband sont plus chers. Concevoir un filtre capable de capturer uniquement une longueur d’onde précise et d’exclure le reste n’est pas simple. Aussi, plus le filtre sera restrictif (plus il filtre précisément la longueur d’onde voulue), plus il sera cher.

Ce type de filtre est donc plus onéreux et moins polyvalent.

Deux approches sont possibles : commencer par un filtre anti-pollution lumineuse utilisable sur toutes les cibles, puis investir dans un filtre narrowband dédié aux nébuleuses par la suite.

Ou, si l'on se concentre déjà exclusivement sur l'imagerie des nébuleuses, passer directement sur ce type de filtres qui donne de meilleurs résultats.

Comment choisir son filtre : les critères essentiels

Une fois la catégorie de filtre définie (anti-pollution lumineuse ou narrowband), plusieurs critères techniques permettent d'affiner son choix.

La taille du filtre

Les filtres existent en plusieurs tailles : 1,25'', 36 mm, 50 mm, 2'', etc. La taille à choisir dépend directement de la taille du capteur utilisé.

Un filtre plus grand que le capteur ne pose aucun problème. En revanche, un filtre trop petit par rapport au capteur laissera des zones non illuminées, créant du vignettage.

Pour déterminer la taille de filtre adaptée, un outil en ligne comme le calculateur "CCD Filter Size" du site Astronomy Tools permet, à partir des caractéristiques du télescope (ouverture, focale), de la présence ou non d'une barlow ou d’un réducteur, de la distance entre capteur et filtre, et du modèle de caméra (ou de la diagonale du capteur), d'obtenir la taille minimale recommandée.

Il est conseillé de prendre une légère marge par rapport à la taille minimale indiquée pour s’assurer de l’absence de vignettage.

La restriction spectrale (pour les filtres narrowband)

Ce critère concerne spécifiquement les filtres narrowband, simples ou multi-bandes : il s'agit de la largeur de bande capturée, exprimée en nanomètres (nm), mesurée à 50 % de la transmission maximale.

Les valeurs courantes s'échelonnent globalement entre 3 nm et 12 nm.

Plus le chiffre est petit, plus le filtre est restrictif, ce qui se traduit par :

• un meilleur contraste,
• une meilleure réduction de la pollution lumineuse et de la gêne causée par la Lune,
• mais aussi un coût généralement plus élevé.

Cette même logique de prix s'applique à la taille des filtres : plus un filtre est grand, plus il est cher, et l'écart de prix peut être considérable.

Filtres parafocaux

Les filtres parafocaux sont des filtres qui ont été conçus, en théorie, pour conserver la même distance de mise au point entre eux, évitant ainsi de refaire la mise au point à chaque changement de filtre.

En pratique, un léger décalage subsiste souvent, ce qui peut nécessiter une remise au point automatique via un moteur de focus. Ce n'est pas rédhibitoire, mais cela peut faire perdre quelques minutes à chaque changement de filtre.

Filtre monté ou non monté

Ce critère concerne le montage physique du filtre :

• Non monté : il s'agit d'un simple disque de verre, sans système de fixation intégré.
• Monté : le filtre dispose d'un pas de vis permettant de le visser sur une bague.
• Système à clip : une alternative qui se positionne directement à l'avant du capteur.

Le choix dépend de l'installation prévue dans la chaîne optique : clip pour un montage proche du capteur (typique avec APN), filtre monté pour une fixation via une bague, ou filtres non montés destinés à un tiroir à filtres ou une roue à filtres.

Pour une caméra monochrome équipée d'une roue à filtres, les filtres non montés sont généralement privilégiés.

Le rapport F/D du télescope

Le rapport F/D (ouverture/focale) de l'instrument est un critère important.

En dessous d'un rapport F/D de 5, on parle de "faible rapport F/D" (setup rapide) : il faut alors vérifier que le filtre est compatible avec ce type de configuration, au risque de dégradations optiques.

Des filtres spécifiques, dits "high speed", sont conçus spécifiquement pour les instruments rapides.

Au-dessus d'un rapport F/D de 5, la compatibilité pose généralement moins de problèmes.

La marque et la qualité

La qualité varie sensiblement selon les fabricants, avec des gammes de prix associées.

Parmi les marques répandues sur le marché, on trouve :

• Optolong,
• Baader,
• ZWO,
• SVBony (entrée à milieu de gamme, réputées solides),
• Antlia et Chroma (milieu à haut de gamme),
• ou encore Astrodon pour le très haut de gamme.

Le prix

Le prix d'un filtre dépend de plusieurs facteurs cumulés : la marque, la qualité intrinsèque, la taille (les grands filtres coûtent nettement plus cher), et, pour les filtres narrowband, le niveau de restriction spectrale (plus c'est restrictif, plus c'est cher).

Choisir un filtre cohérent avec son setup

Au-delà des caractéristiques techniques, le critère le plus important reste la cohérence avec l'ensemble du matériel :

• Avec un setup d'entrée de gamme, investir dans un filtre à plusieurs milliers d'euros n'a pas de sens : le reste de la chaîne optique ne permettra pas d'en exploiter le plein potentiel.
• À l'inverse, avec un setup haut de gamme (caméra, tube optique de qualité), un filtre trop bas de gamme viendrait pénaliser l'ensemble de la chaîne optique.
• Il est aussi pertinent d'anticiper l'évolution future de son setup : pour un matériel actuellement modeste mais appelé à évoluer, choisir un filtre légèrement supérieur au reste de l'équipement permet de le conserver lors des futures mises à niveau.

Tableau récapitulatif des types de filtres

En résumé

Les filtres sont l'un des accessoires les plus efficaces pour améliorer la qualité des photos en astrophotographie du ciel profond, en particulier sur les nébuleuses en émission.

Le filtre anti-pollution lumineuse constitue une base solide et polyvalente, utile sur tous les types d'astres.

Les filtres narrowband, simples ou multi-bandes, apportent un gain plus spectaculaire mais ciblé, réservé principalement aux nébuleuses en émission.

D'autres types de filtres existent également, comme les filtres à Dark (pour faciliter la création de bibliothèques de darks), les filtres dédiés aux caméras monochromes (LRGB), ou encore les filtres UV/IR-cut.

Cet article s'est concentré sur les filtres les plus courants et les plus utiles pour bien démarrer en astrophotographie du ciel profond.

Le choix final dépendra toujours d'un équilibre entre le type de cibles visées, le budget disponible, et la cohérence avec le reste du setup.