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Filtres solaires à large bande et photographie HR du soleil En lumière blanche

L'observation du soleil est une activité passionnante et tout amateur s'intéresse tôt ou tard à notre étoile. Se pose alors immédiatement à l'amateur la question du matériel à acquérir pour pouvoir réaliser ce genre d'observation en totale sécurité car le soleil contrairement aux autres objets n'est pas un sujet sans risque pour les yeux si les moyens utilisés sont sous-dimensionnés face à l'intense lumière et aux puissants rayonnements qui nous parviennent sur Terre.

Le choix des outils est d'autant plus important que au delà de la question de la sécurisation de la vue de l'observateur, celui-ci a une influence énorme sur la qualité des images surtout si on se lance dans la photographie de détails particuliers qui peuvent apparaître sur le soleil comme les tâches ou les facules.

Les différences entre outils et filtres solaires ont fait l'objet de discussions ainsi que des tests grandeur nature très animés à la commission du soleil de la SAF concernant les méthodes à mettre en place pour conduire des observations et des prises de vues de qualité.

Je tiens à préciser que je parle ici des outils et filtres solaires à large bande (par réflexion ou par absorption) et non, interférentiels à usage très spécifique comme l'isolation de la raie de l'hydrogène.


Différents outils et rendement optique

Les différents outils existants ont fait l'objet durant les années 2004-2005 de tests de performance par un groupe d'observateurs amateurs très avertis.

Parmi ces derniers, le Belge Philippe VERCOUTTER a rédigé un rapport exhaustif de 34 pages dans lequel il dresse le fruit de ses tests illustrés avec des images de référence de plusieurs amateurs co-auteurs. Les performances des outils et filtres sont étalonnées sur l'échelle de valeur-Strehl (0 à 100 %).

Une valeur-Strehl de 100% est ce qu'il y a de mieux pour une qualité optique.

En fonction des conditions de turbulence et de la performance de l'outil ou du filtre, on parle de "très haute résolution", de "haute résolution" ou de "moyenne résolution". Le tableau ci-dessous est l'occasion de détailler ces trois niveaux :

Très haute

résolution

Outil ou filtre permettant d'obtenir la meilleure qualité d'image possible dans des conditions de turbulence diurne très satisfaisantes.

  • Granulation parfaitement résolue dont on peut compter les grains de riz aisément
  • Pénombres parfaitement résolues ( filaments sombres et clairs que l'on peut dénombrer )
  • Facules parfaitement délimitées

Haute résolution

Outil ou filtre permettant d'obtenir la meilleure qualité d'image possible dans des conditions de turbulence diurne moyennes.

  • Granulation résolue dont on ne peut pas dénombrer le nombre de grains avec certitude*
  • Pénombres résolues dont on ne peut pas dénombrer le nombre de filaments ( a.c )*
  • Facules parfaitement délimitées

Moyenne

résolution

Outil ou filtre permettant d'obtenir une qualité d'image moyenne à très médiocre en fonction des conditions de turbulence diurne en présence.

  • Granulation discernable
  • Pénombres floues non résolues mais bien délimitées
  • Facules à la délimitation imprécise

Il existe de nombreux outils et filtres pour le soleil.

Parmi ceux-ci, il en existe 5 dont l'usage couvre les 98% des cas et qui ont fait l'objet des tests de performance. Les 2% restants représentant des outils et des filtres à large bande au prix très élevé que l'on rencontre très rarement dans la sphère amateur et qui sont plutôt répandus dans le monde professionnel.

Les 4 les plus utilisés sont classés par ordre de performance :

Prisme de HERSCHEL

Outil d'observation et de photographie du soleil par réflexion dans un prisme.

Très haute et haute résolution

Rendement de 98-99 % de valeur-Strehl

Très cher ( 600 euros ) - S'utilise que sur des lunettes ( pas de filtre )

Le but est simple : Le prisme refoule 98% de la lumière ( et chaleur ) du soleil qui arrive dans la lunette et n'en restitue qu'une infime partie de 2% vers l'oculaire ou l'appareil photo sans absorption. L'avantage de l'outil, c'est que le grossissement ne connaît pas de limite dû à l'indice de filtration contrairement à un filtre objectif. Du coup, on peut réaliser des observations et des images des tâches à la limite imposée par la turbulence diurne. Dans le cas de très bonnes conditions, on peut ainsi atteindre les 150x sur le soleil avec 80 mm d'ouverture avec une vision d'un piqué extraordinaire qui sont des performances qu'aucun filtre par absorption ne peut prétendre, même pas l'astrosolar.

Outil spécialisé notamment fabriqué par BAADER PLANETARIUM...Prix très décourageant si vous n'êtes pas un passionné du soleil !

En observation comme en photographie, il est fortement conseillé d'utiliser en supplément du prisme un filtre anti UV/IR et un filtre polarisant pour se prémunir contre tout risque d'atteinte thermique de la rétine pouvant provoquer de graves dommages oculaire.

Voir des images réalisées avec ce procédé sur le site du "grand" Thierry LEGAULT (http://legault.club.fr/s050501.html)

Feuille ASTROSOLAR

Très haute et haute résolution

Rendement de 94 % de valeur-Strehl

Feuille A4 de polyestère aluminé pour moins de 20 euros - S'utilise sur tous les instruments d'optique ( chercheurs, lunettes, télescopes, jumelles... ).

Meilleur filtre objectif par absorption au monde de chez BAADER PLANETARIUM très résistant au déchirement et aux utilisations très fréquentes. 6 mois de durée de vie moyenne dans le cadre d'une campagne d'observations intensive. 2 ans de garantie fabriquant.

Excellent contraste général - Couleur neutre
Deux versions : Densité 5 pour le visuel - Densité 3,8 pour la photo
Grossissements visuels élevés.

Pour garantir des vitesses d'obturation très élevées ( > 1000ème de sec. ) en photo traditionnelle nécessaires pour figer la turbulence, la densité 3,8 est impérative.

En revanche, la différence de résolution entre densité 5 et densité 3,8 est très peu sensible dans le cadre d'acquisition CCD avec une webcam.

Feuille de MYLAR

Haute et moyenne résolution

Rendement de seulement 45 % de valeur-Strehl

Ancêtre de l'Astrosolar - Détesté pour sa dominance bleue froide et horrible.
Détesté aussi pour sa fragilité. Transmission de 1/1000ème pour la photo.

Anciennement utilisé avec le TP 2415.

Filtres en verre à glace

  Moyenne résolution

Rendement de seulement 25 % de valeur-Strehl en modèle visuel et tout juste 45-50% de valeur-Strehl en modèle photo

Fabriquant le plus connu : THOUSAND OAKS OPTICAL

Couleur jaune-orangée des plus flatteuses ! Prix variable en fonction de l'ouverture (150 euros en moyenne). Excellent pour l'observation solaire public sans risque lors des manifestations.
Le principal problème avec ces filtres en verre bon marché, c'est qu'ils sont en fait composés d'un sandwich de lames de verre ce qui fait que l'image résultante est fortement dégradée en résolution et contraste ( une lame aluminium pour rejetter la chaleur, une lame pour la couleur flatteuse du soleil, une lame pour filtrer les UV... ). Bref, un filtre super sécurisé pour les yeux mais terriblement décevant au delà du visuel !


Qualité de la protection oculaire : Sécurisation des filtres

Parmi les nombreux dossiers techniques débattant de la sécurisation de la vue par les filtres solaires, l'étude comparative de 6 pages menée par le Dr Michel WILLEMIN et Raoul BEHREND de l'observatoire de Genève est certainement la plus objective et la plus précise.

Les UV et les IR sont la principale cause de problèmes de vue à court ou à long terme, suite à des observations prolongées du soleil.

Tous les filtres solaires connus (en verre comme en feuille) en laissent passer une infime partie qui parvient à la rétine de l'observateur.

Qualité de la protection oculaire par le Dr Michel WILLEMIN et Raoul BEHREND


Qualité d'image : La photographie solaire à très haute résolution

Parmi les nombreux dossiers techniques existants et traitants de la photographie solaire, l'exposé de 34 pages datant de décembre 2005 du belge Philippe VERCOUTTER est le meilleur document existant à l'heure actuelle. Par soucis de le rendre disponible au plus grand nombre et par crainte de le voir disparaître un jour sur le net, j'ai sacrifié 7,5 Mo de mon serveur pour l'héberger. Systèmes optiques, filtres à large bande et interférentiels, qualités des montures pour le suivi, mise au point, gestion de la turbulence diurne...Tout est passé à la loupe !

Photographie solaire à haute résolution par Philippe VERCOUTTER

Arnaud FIOCRET © 2005 (2012)

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