Con l’uso delle camere colori di ultima generazione è fondamentale scartare la radiazione elettromagnetica nel campo dell’IR e dell’UV vista la spiccata sensibilità dei sensori usati per tali zone dello spettro.
La presenza di radiazione UV ed IR acquisita in aggiunta alla radiazione Visibile darebbe vita ad immagini molto diverse da quanto percepito solo nel visibile con un risultato non accettabile. Per tale motivo è sempre consigliabile usare dei filtri selettivi della radiazione visibile. I filtri IR/UV cut creano una finestra trasparente nel visibile. Ne esistono di tante qualità e per ogni tasca; il focus di questo articolo è parlare si dei filtri UV-IR cut ma di approfondire circa l’esistenza di altre tipologia molto performanti e capaci di regalare immagini più contrastate in modo naturale.
Per una immagine RGB, in banda monocromatica per singolo canale, occorre ricordarsi che ogni colore per convenzione ha la lunghezza d’onda seguente R=700 nm, G=546.1 nm, B=435.8 nm. In realtà per R si usano valori molto più bassi e prossimi a 600-610 nm. Già un filtro selettivo dai 685 nm in poi viene considerato un IR vicino.
In effetti, i filtri in commercio presentano la seguente banda passante per ogni colore/zona spettrale. Il filtro R ha normalmente una banda passante nel range di lunghezze d’onda 595-690 nm; il G nell’area 490-580 nm ed infine il B, 400-510 nm. Man mano che si passa dall’R verso il B l’ampiezza della banda raccolta è sempre maggiore. Perché?
Nel caso quindi di camere a colori bisogna usare un filtro UV/IR cut.
Il filtro a Neodimio
L’elemento di transizione, sotto forma di ossidi, viene normalmente impiegato per drogare il vetro ottico per conferire speciali proprietà. Le proprietà sono tutte conferite dalla struttura elettronica del Neodimio per presenza di orbitali 4f. Dalla letteratura si evince che le performance finali del vetro sono proporzionali al contenuto di Nd2O3. Il vetro drogato con Neodimio presenta una buca enorme (big notch) in corrispondenza della banda D (D1+D2) del Sodio (Na I) tra 560 e 600 nm (588.995 e 589.592 nm). In tale zona troviamo anche l’assorbimento dell’atmosfera a 589.1 nm e 589.2 nm in particolare dell’acqua. Abbattere del tutto l’interferenza della radiazione indotta dalle lampade LPS Na presenti sulle nostre strade consente di eliminare il bagliore del fondo cielo (giallo) determinando un maggiore contrasto nella immagine finale. Inoltre, la monocromaticità di questa radiazione di base influisce negativamente sulla percezione del colore.
Analoga situazione per la selettività offerta nei confronti della radiazione emessa dalle lampade a vapori di mercurio dopate con Ferro. Bande Intense presenti a 546 nm (verde) e 579 nm (giallo) sono, come per il sodio, dei contaminanti importanti della radiazione riflessa da Giove. La tenue radiazione blu è invece disturbata da una riga a 436 nm (azzurro/blu)
Questa combinazione aiuta quindi per abbattere anche la radiazione diffusa dovuta alla luna.
Il filtro IR cut tradizionale non presenta una selettività nei confronti della radiazione riflessa e diffusa della luna, delle lampade LPS e Hg invece mostra un ampia trasparenza (in media la trasmittanza è 95%) nella regione 400-720 nm.
E’ prevedibile pertanto che il filtro a Nd conferisca maggior contrasto alle immagini esaltando il canale R e quindi i dettagli che normalmente i pianeti presentano in tale area.
Analisi spettrale
I pianeti e la Luna ovviamente riflettono la luce del sole che pertanto conferirà loro un colore comune, tuttavia la composizione specifica del corpo celeste e i relativi assorbimenti daranno vita al colore con cui siamo abituati a vedere l’astro in questione.
Con 1, 2 e 3 nelle immagini seguenti indichiamo, 1) le bande passanti con un filtro a Neodimio, con 2) lo spettro di Giove (riflessione + emissione) tagliato con il filtro a Nd e con 3) la radiazione solare.
Di seguito un dettaglio dello spettro di Giove “pulito” con il filtro a Neodimio. I vari buchi presenti, ovviamente con un IR cut convenzionale svanirebbero. Interessante notare che un filtro a Nd fa esaltare molto la banda 618 nm del Metano e poco distante quella di NH3; la banda Ha a 656.281 nm. A lunghezze d’onda inferiori a 550 nm rimangono immutate le bande di Fe (433.5 e 527.039 nm) I, tripletto del Mg e Hb (banda F a 486.134 nm)
Non ci dimentichiamo anche che l’uso di filtri molto selettivi consente di elidere i buchi indotti da alcune bande spettrali di natura terrestre. Le cosiddette bande telluriche associate a Ossigeno molecolare, vapore acqueo, anidride carbonica e vari metalli. Ricordiamo ad esempio la banda A e B di Fraunhofer a 760 e 687 nm dell’ossigeno molecolare osservabili nello spettro in figura 3. A 650 nm abbiamo invece bande relative all’acqua. Tra i 500 e 700 nm siamo costantemente disturbati dall’Ozono.
Non è il caso dell’imaging planetario fatto in maniera amatoriale da casa, ma è chiaro che per immagini professionali è necessario correggere lo spettro del sistema in questione da questi contributi.
Simulazione colore
Nello spazio colore CIE 1931, alcuni lavori di ricerca indicano che, Giove dovrebbe avere un colore olivastro chiaro. La deduzione colorimetrica fu possibile non usando un bolometro (come vuole lo standard) ma bensì uno spettrografo semplice unito ad un telescopio.
Nel nostro caso, ho voluto provare a simulare il colore risultante dalla somma della radiazione riflessa considerando il contributo camera e filtro.
Ho valutato la sensibilità/risposta di una delle ultime camere colori uscite sul mercato nelle regioni R, G e B moltiplicandola per l’intensità dello spettro del pianeta in quell’area, considerando il coefficiente di trasmissione del vetro ottico filtrante e la banda passante del filtro usato, con qualche calcolo ho determinato le coordinate x, y, e z da usare per valutare la posizione nello spazio cromatico. Ovviamente non ho fatto un integrale ma ho calcolato l’area di un trapezioide sottostante la curva. La sfera che somiglia molto ad un “sole” sfocato è il risultato della simulazione. Con metodo RGB le coordinate al centro della sfera sono: R240-G158-B79, mentre il nello spazio L, a, b 72, 26, 53. Ricorda molto il colore della GRS, di alcune foto eccezionali di HST e di altre sonde. E’ molto probabile quindi che la simulazione sia stata condotta bene e che il filtro a Neodimio possa essere una reale variante al filtro UV/IR cut convenzionale in ambito astroimaging planetario.
