La trasmissività IR dei filtri colorati

I filtri colorati RGB sono oggi comunemente utilizzati con camere monocromatiche per riprendere sia oggetti del cielo profondo sia del sistema solare (principalmente pianeti) allo scopo di ottenere immagini a colori. 

La maggior parte delle camere CCD o CMOS ha una curva di sensibilità spettrale che si estende al di fuori della banda della luce visibile, che copre le lunghezze d’onda comprese tra i 400 e i 700 nm. In particolare, molte di queste camere hanno una sensibilità abbastanza rilevante nel vicino infrarosso (IR), a lunghezze d’onda comprese tra i 700 e i 1000 nm. 

Riprendere intenzionalmente nel vicino IR con un filtro IR-pass permette di massimizzare il dettaglio soprattutto nelle riprese planetarie ad alta risoluzione, grazie al fatto che l’effetto della turbolenza atmosferica si mostra più attenuato. Tuttavia, i problemi nascono se i filtri a banda larga colorati RGB che si usano non taglia l’infrarosso, poiché ciò altera il bilanciamento cromatico, sia nelle riprese del cielo profondo sia in quelle planetarie.

La maggior parte dei filtri interferenziali per CCD taglia correttamente l’IR, ma ciò non è sempre vero soprattutto nel caso di filtri dicroici o filtri colorati generici. In questo articolo illustro un metodo semplice ma efficace per verificare se i vostri filtri trasmettono l’infrarosso oppure no. Ecco gli “ingredienti” per l’esperimento:

• Una camera (reflex o mirrorless) modificata “full spectrum”, alla quale sia stato rimosso il filtro IR-cut. Non vanno bene le cosiddette camere astronomiche tipo la Canon 20Da o 60Da, EOS Ra o quelle con filtro Baader, poiché pur rivelando bene le nebulosità H-alfa, sono anch’esse praticamente cieche all’infrarosso come quelle normali. 
• Un obiettivo o un semplice teleobiettivo corto (anche il classico 50 mm può andare bene);
• Un comune telecomando a infrarossi per TV, apparecchi stereo, ricevitori satellitari, lettori DVD, ecc. I telecomandi bluetooth o wifi non vanno bene.

Il principio di base sfrutta il fatto che i telecomandi dei comuni apparecchi domestici possiedono un diodo che emette nel vicino IR a una lunghezza d’onda intorno ai 900-950 nm, alla quale le camere modificate full-spectrum sono sensibili. Ciò permette di capire se il nostro filtro colorato è trasparente all’IR oppure no.

La procedura nel caso si utilizzi una camera digitale full-spectrum è la seguente:

1. Rimuovere eventuali filtri protettivi (UV, skylight, ecc.) dall’obiettivo; 
2. Posizionare la camera con una batteria carica su un ripiano comodo (un tavolo o una scrivania), e accenderla con il live view inserito. Impostare il fuoco manuale alla distanza minima possibile (qualche decina di cm).
3. Posizionare il telecomando su un supporto e puntare la parte anteriore (quella che normalmente si rivolge verso l’apparecchio che si vuole controllare) verso la camera, così che il diodo stia nel campo inquadrato dalla camera; 
4. Premere e tenere premuto un qualsiasi tasto del telecomando. Si vedrà brillare il diodo nel campo molto chiaramente. Se questo test ha successo, possiamo continuare l’esperimento;
5. Ora, inserire tra il diodo del telecomando il filtro colorato che vogliamo testare, poi tenere premuto nuovamente un tasto sul telecomando;
6. Se, tenendo premuto il tasto, non si vede più brillare il diodo del telecomando nel campo della fotocamera vuol dire che il filtro colorato non è trasparente al vicino infrarosso e può essere usato con tranquillità nelle riprese in tricromia, diversamente altrimenti lo è e quindi non è consigliabile usare quel filtro.

L'immagine sottostante ritrae l'attrezzatura usata per l'esperimento:

Nell'immagine sottostante, il filtro che vogliamo testare è posizionato tra la lente e il telecomando, in modo tale da intercettare il fascio IR emesso dal diodo del telecomando.

Le immagini sottostanti mostrano chiaramente la differenza tra un filtro verde trasparente all'IR e uno che invece non lo è:

La procedura di test è descritta anche in maggior dettaglio nel seguente video (disponibile solo in inglese):

Questo facile esperimento può essere effettuato anche con una moderna camera CMOS, magari dopo averne verificato da specifica la sensibilità nel vicino IR (anche se comunque lo sono quasi tutte): il raffreddamento del sensore non è richiesto. L’unica differenza è che in questo caso serve un PC. Volendo può essere usata anche una "vecchia" camera CCD (ce ne sono diversi modelli molto sensibili all’IR, ad esempio quelle con i chip Kodak/OnSemi come KAF-1600ME, KAF-3200 ME, ecc.): lo svantaggio è dato dal fatto che non possono essere acquisiti filmati a causa della lunghezza dei tempi di scaricamento del fotogramma. Dato che il nostro scopo è solo una verifica qualitativa e non quantitativa, non è necessario calibrare i filmati o i fotogrammi, ma solo visionarli. 

Ultimo ma non meno importante, si può usare anche la fotocamera di un telefono cellulare. Molte di queste fotocamere sono sensibili al vicino IR emesso dai telecomandi: il mio OnePlus 8 Pro del 2020 ne è un esempio (ciò mi fa dubitare della qualità del bilanciamento cromatico in queste camere, ma sto andando fuori tema e quindi non mi dilungo in questa sede). Bisogna accertarsi se il proprio cellulare sia o no adatto a questo esperimento nel solito modo, cioè "illuminando" la fotocamera del cellulare con il LED del telecomando.

Se un filtro colorato risulta trasparente all’IR si può sempre anteporre un filtro IR-cut. Tuttavia seguendo la regola empirica secondo cui è meglio minimizzare la quantità di “vetro” nel treno ottico, è consigliabile procurarsi un set di filtri che blocchino l’infrarosso in modo nativo. In generale dovrebbe essere sufficiente controllare le curve di risposta spettrale dei filtri fornite dal produttore, come quella raffigurata qua sotto ((C) ZWO).