・陽明山 / 台北 光害光譜分析以及濾鏡研究建議 Light pollution of Yangmingshan/ Taipei & filters researches

2023/06/28 updated

隔了六年再次拍攝光害光譜。從光譜可看見2023年的光害與2016年的光害有明顯（驚人但不意外）的變化。

LED的強度明顯增強（主要在於大部分的高壓鈉燈路燈與省電燈泡的廣告招牌燈已更新成了LED），汞(Hg)較為減弱（水銀燈幾乎已絕跡但Hg仍存在於金鹵燈等）。

這樣的發展使得光害濾鏡的效果變得極為有限。

The light pollution spectrum was recorded again after a six-year gap. From the spectrum, it is evident that there have been significant (astonishing but not unexpected) changes in light pollution between 2016 and 2023.

The intensity of LED lighting has notably increased, mainly due to the replacement of high-pressure sodium streetlights and energy-saving light bulbs with LED lights. On the other hand, mercury (Hg) emissions have decreased (as mercury vapor lamps have become nearly extinct, although Hg still exists in some halide lamps).

This development has rendered the effectiveness of light pollution filters extremely limited.

2022/04/06 updated

👉跳至濾鏡簡介 （光害濾鏡、星景濾鏡、窄頻濾鏡、紅外線截止 L濾鏡、眼視用濾鏡……）

Jump to filter introduction (light pollution filter, star filter, narrowband filter, infrared cutoff L filter, eyepiece filter...)

1. 光害光譜分析

一個典型的都會型夜空光譜 （大直, 實際拍攝到的光害光譜）Light Pollution Spectrum in a modern city (Taipei 2016)

Light sources - Field research（光源的光譜拍攝、田野調查，O-GPS1的功能剛好派上用場。）

將拍攝之光源進行波長校正，並製成各種光源之Profile:

• 螢光燈 Fluorescent 

傳統日光燈過去多被用在廣告招牌、裝飾燈、戶外小區域照明。如今傳統日光燈幾乎被省電燈泡與LED取代。

Traditional fluorescent lamps (Halophosphate) were mostly used in lightings of arcade and signboards, but they have been gradually replaced by Triphosphor fluorescent lamps (three-wavelength fluorescent lamps , energy-saving bulbs) and LEDs. Nowadays Triphosphor fluorescent lamps and LED lamps are commonly used in advertising signs, outdoor small-area lighting and decorative lights .

• 高壓鈉燈 High Pressure Sodium Lamp

高壓鈉燈主要被用在路燈、廣場、運動場等。

High-pressure sodium lamps had been widely used in outdoor lighting such as street lamps, squares, stadiums, etc., but some of them have been replaced by LEDs.

・金屬鹵化物燈 Metal Halide Lamp   

簡稱金鹵燈，亦稱複金屬燈。被廣泛運用在建築外觀投射（投光燈）、機場碼頭照明、體育場、廣場與停車場照明、商店展示櫥窗投射照明、工地照明、HID車頭燈、漁船之水上集魚燈等。

金鹵燈依照配方的不同主要分為兩類，兩者都有很強的 Tl(Thallium) 鉈發射線。

鈉-鉈-銦(In, Indium)類在黃、綠、藍各有明顯的峰值是其明顯特徵，又被稱作三波長金鹵燈。

鈉-鈧 (Sc, Scandium)系有接近等間距的發射線，Sc之 強發射線是其特徵，由此可與前者區別。

因為金鹵燈的添加的配方，有些燈種也可能同時表現出前兩類的特徵，譬如我戶外收集拍攝到的Na-Sc就疑似也具有510 nm的銦線，但相較於Sc的強度仍弱上許多。

Metal halide lamp is widely used in building out-wall (supermarket, hotel…..) , airport runway, wharf , plaza , parking lot, construction site, HID headlight, fishing boat, etc.

Metal halide lamps are mainly divided into two categories according to the different formulations, both of which have a strong 535nm Tl (Thallium) emission line.Because Na-Tl-In (Sodium-thallium-indium) MH has obvious peaks in yellow, green, and blue light, it is also called a three-wavelength metal halide lamp.

Na-Sc (Sodium-Scandium) MH has nearly equally spaced emission lines. The strong emission lines of 508nm and 474nm from Sc (especially the 508 nm) are its characteristics, which can be distinguished from the former.

Because of the formula of the metal halide lamp, some lamps may also show the characteristics of both types at the same time.

・水銀燈 Mercury Vapor Lamp
水銀燈主要可分為兩類，一類添加了釩酸釔螢光劑以補充光譜中的紅色，常見的高壓水銀燈多屬這類。水銀燈多用於路燈、廣場、露天停車場、公園照明。

Mercury vapor lamps can be divided into two main categories, one is added with Yttrium vanadate fluorescer to supplement the red color in the spectrum, and most of the common high-pressure mercury lamps fall into this category. In the past, mercury lamps were mostly used for street lights, squares, outdoor parking lots, and park lighting. However, because the Minamata Convention （https://www.mercuryconvention.org/en） stipulated that since 2020, contracting parties should prohibit the manufacture, import and export of fluorescent lamps for general lighting purposes with mercury content exceeding 5 mg, mercury lamps are gradually being phased out and replaced by metal halide lamps and LEDs in some countries.

*水銀燈、鈉燈、金屬鹵化物燈等通稱高強度氣體放電燈即 HID

以上，在大直地區調查拍攝的人工光源，也是現代都會常見的照明總類。

圖1-11 光源波長速查表

我把幾個主要的光源做成一張速查表。

將光害光譜影像的 profile 經過校正以得到像素與波長的對應。

The spectrums of night skyglow 

台北市的光害光譜分析

大直夜空光譜

陽明山的光害光譜分析

2-hour exposure spectrum of night skyglow 

north of AnBu, Yangmingshan （clear sky）

鞍部南方因受到台北市光害的影響較嚴重，在晴朗無月光影響的夜空前提下，SQ值會比北方低上許多。因光害會隨著天候與時間而變化，不同時地測得的SQ值也會不同，鞍部平均可達19.7～20之間。

南方 (S) vs 北方 (N)

從夜輝的組成幾乎包括了市面所有泛用的燈種可以斷言，凡是不當的照明都會成為光污染的一部份，影響的範圍遠大於一般人的想像。此外，從光譜的分布來看，都市與市郊中藍光的光害非常的嚴重。

就鞍部拍攝的光害光譜來比較，面向台北的南方與北方的光害光譜型態有明顯的差異。南方的光譜型態與山下的形態僅有強度上的差別。
在鞍部北方、西北方朝三芝、金山向）的光譜中，所有的Na線的強度相較於南方要低上許多，尤其在D-lines上僅剩下發射譜線，推論這部分的光源主要是金鹵燈。在約420至480nm 這段光害強度曲線形成的小丘，除了一部分來自Na-Tl-In金鹵燈，另一部分則來自LED燈。

北方、西北的金鹵燈的光譜來源有一大部分來自集魚燈。

從此差異也可以看出，在都市，以及在靠近或向著漁業活動頻繁的方向進行天文活動，來自金屬鹵化物燈的光害會特別明顯。

It can be asserted that any inappropriate lighting becomes a part of light pollution, and its impact extends far beyond what most people imagine, as evidenced by the composition of nocturnal radiance, which includes almost all commonly used types of lights on the market. Furthermore, from the distribution of the spectrum, it is evident that blue light pollution is particularly severe in urban and suburban areas.

Comparing the light pollution spectra captured in the saddle area, there are significant differences in the spectral patterns between the south (facing Taipei) and the north. The spectral pattern in the south only differs in intensity from the pattern observed in lower-altitude areas. In the spectra from the north and northwest directions (facing Sanzhi and Jinshan), the intensity of all Na lines is much lower compared to the south, especially with only emission lines remaining in the D-lines. It can be inferred that the primary light sources in this area are mainly metal halide lamps. In the range of approximately 420 to 480 nm, where the intensity curve of light pollution forms a small peak, a portion of it originates from Na-Tl-In metal halide lamps, while another portion comes from LED lights.

A significant portion of the spectral sources for metal halide lamps in the north and northwest, particularly from fishing lamps, can be observed. This difference also indicates that in urban areas and in directions close to or facing frequent fishing activities, light pollution from metal halide lamps becomes particularly noticeable.

（Pic.）MH fishing lights

a light bulb is usually more than two kilowatts, and it is normal for a ship to use dozens or hundreds of them.

金山外海的集魚燈

NASA(ISS040-E-081424) 下圖為國際太空站所拍攝的

鞍部的天空表面亮度的變化特性

鞍部 SQM-L 紀錄分析

由於SQM資料庫是隨著300個深空天體觀測素描時指向測量的背景天空值測量，且因為數據夠多，大致均勻分佈於各方位與仰角，雖有極少數幾個數據因天候關係而使得數值偏離正常，並不影響統計結果的判讀，結果大致與直接定向測量以及長期的觀測經驗相符，可以明顯看出鞍部或郊山的天空亮度隨方位與仰角、時間的變化。

（如果是以近十年來觀測時的數值紀錄，好天氣無月時測得的數據平均，45度仰角平均大約穩定在南19.3/北19.8以上。）

Characteristics of the variation of sky surface brightness at Anbu.

An analysis of the Anbu SQM-L record shows that the SQM database is measured against the background sky value during the observation of 300 deep sky objects. Due to the sufficient data, it is evenly distributed in various directions and elevations, with only a few data points deviating from the normal value due to weather conditions. This does not affect the interpretation of the statistical results. The results are consistent with direct directional measurements and long-term observational experience. It is evident that the sky brightness at Anbu or suburban areas varies with direction, elevation, and time. If we take the average of data measured during good weather and no moon in the past decade, the average at a 45-degree elevation is approximately stable at above 19.3 in the south and 19.8 in the north.

一、不分季節 Year-round

二、季節別 Seasonal

詳細說明請參考：

鞍部三百個深空天體眼視觀測素描資料庫的進一步統計分析（一）鞍部的天空表面亮度的變化特性 (Part 1). Variation characteristics of the sky surface brightness at Anbu.

鞍部南方 south

仰角20度以上受平地光害影響程度會減輕許多。The impact of light pollution on elevations above 20 degrees will be significantly reduced on flat ground.

*隨著城市的作息，在午夜後約一點至曙光前仰角二十度以下的這個光暈會減輕，若此時透明度正好甚至目視幾乎不見光暈，而裸眼可見樹梢星星。

隨城市作息而變化的郊山光害 

Suburban light pollution changes with period of time/ daily routine in city

在下半夜除了整體的光害減輕外，城市方向（南方）的金屬鹵化物燈的佔比明顯少了許多，Tl發射線對其他明線比例的變化最為明顯。 另外，來自三波長螢光燈的611nm強度也明顯減少得多。

補充:

• 低壓鈉燈

Low pressure sodium lamps

在完全啟動後它發出的光僅集中在589nm(589.0+589.6) 波長上，故光線呈微偏橘的黃色。

低壓鈉燈在數十年前曾被用在隧道內照明、路燈、車霧燈，但因為它發射的是單色光，演色不佳，隨後被高壓鈉燈等其他光源取代，目前在台北市我尚找不到有使用低壓鈉燈的照明。

待啟動完全後相較下其他發射線就非常微弱。

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2.彩色數位相機使用的光害濾鏡以及Red Enhancer濾鏡、窄頻濾鏡簡介：

(((注意)))：請依據環境光害、拍攝或觀測的天體光譜特徵以及個人需求，謹慎選擇具適當透過/傳輸曲線的濾鏡，若用了不適當的濾鏡反而會降低效率（不同頻寬、通過波長設計皆有其各自適合的場合，並不是濾掉光線越多就越好）。

M42 （與背景天光）的光譜，感謝台中一中天文台王嘉輝老師提供（拍攝資訊：2019/05/03 19:43 西方仰角約15度/ASA16N+原廠巴羅鏡+Aply600+ASI 071MC Pro bin2x2 Gain300 曝光240sec）。尤其此樣本的背景光害與台北市相似度非常高，所以讀者應可以很快就辨識出來自M42的發射線（請參考前面的大直光害光譜譜線分析以及下表）。

發射星雲、行星狀星雲主要發出的可見光波長：

波長	來源	備註
434nm	H-gamma	弱
486nm	H-beta
495.9nm	[O III]
500.7nm	[O III]	強
654.8nm	[N II]
656.3nm	H-alpha (Hydrogen I)*	強
658.4	[N II]
672.4	[S II]

註
1.Ｉ- 中性原子。 II - 原子失去一顆電子而電離變成離子。 III - 原子失去兩顆電子。
*對中性氫即HI而言，電子從三能階降第二能階時輻射出H-α光子，從第四能階降至第二能階輻射出H-β，從第五階降至第二階發出H-γ。
(反之，原子因吸收了光子而被激發，使電子從低能階躍遷至高能階，也由於特定波長的光子被吸收所以產生吸收譜線)

2.  銀河、星系、星團、反射星雲都是屬於連續光譜。

網路上可以找到一些發射星雲的光譜參考例如：NGC 7009 Saturn nebula, M8 Lagoon Nebula, The Eta Carinae Nebula，可以綜合出一個結論，只要屬於發射型的星雲， 目視時都可以試試看 以OIII或OIII+H beta為主的這些窄頻濾鏡，攝影時則使用以H-alpha + OIII為主的濾鏡 。 

更多的例子可參考Christian Buil 的網站，他拍攝了非常多的天體光譜。

攝影用濾鏡的選擇參考（以單張拍攝彩色照片為基礎），以對應低光害至高光害的順序，Red Enhancer-STC nightscape - LPS D1,P2 或規格相似的濾鏡 - STC AM - CLS -UHC。

*CLS濾鏡會讓前面提及的發射星雲、行星狀星雲主要發出的可見光中除了H-gamma(434nm)以外的波長都能通過。

(1) Red Enhancer/Redhancer濾鏡（吸收型）——即是星景濾鏡：

特別適合郊區郊山拍攝星景使用

(註：red enhancer由一種叫做Didymium-釹鐠玻璃製成，Didymium長久以來被運用在特殊光線工作場合的護目鏡、風景紅色加強，天文用途的天光-Skyglow濾鏡，以及光譜波長校正等。可參考玻璃製造商SCHOTT 的對比增強型濾光片 S8806A,S8807;或其他廠商的PNB586型玻璃。）

Kenko Red Enhancer的 透過曲線/傳送曲線   Transmission Curve,（橫軸為波長，縱軸為該波長的光線經過濾鏡的透過率。譬如，No2. - 藍線在410nm的透過率為90%，也就是約有10%的光線是被擋掉的）

從上面這張透過/傳送曲線，我們可以看出 Red enhancer 過濾掉了波長575-600nm間絕大多數的光線。這個波段，即是高壓鈉燈（常見的路燈）的橘光最強的波段（請參考前面的光害光譜），因此它有輕度光害濾鏡的效用。拍攝銀河或彗星，以及其他連續光譜天體，建議可使用Red Enhancer/Redhancer 濾鏡，Hoya或 Kenko都有出（B+W, Marumi, Tamron也有出類似的 RedHancer），不足才考慮輕光害濾鏡。

但要注意已改全光譜的相機必須要再疊加上IR cut濾鏡把685nm以上的近紅外波段濾掉（或從700nm以上濾掉。目前個人使用的有688nm 與 700nm兩種），不然會太紅，Red Enhancer濾鏡並沒有濾掉近紅外的部分。

*關於改機，由於正常的數位相機的h-alpha波長（656nm）透過率只有30%左右，請參考迪卡的紅外線IR光譜透過曲線圖簡介，而H-alpha是紅色星雲的主要光源，改機改掉原相機感光元件上的IR濾鏡，可以使H-alpha的透過率達到97%以上，有助於拍攝紅色星雲。目前國內有專業的改機廠商提供收費改機服務。

改機後多得到的一點近紅外光 ，不僅是使得拍攝紅色星雲容易（但請依目標的光譜特性決定是否使用改機以得到較平衡的色彩，有些目標的Ha強度已是OIII的好幾倍），在其他的場合譬如拍攝流星或銀河等都會有幫助。

Red Enhancer濾鏡安裝在廣角鏡頭前使用，影像周圍不會有色偏。這對於無法安裝機身用光害濾鏡的相機來說是一大福音，因為使用鍍膜干涉型光害濾鏡使用在廣角鏡頭前方時成像周圍都會有一圈圈明顯的色偏（因為光線入射鍍膜角度不同造成的偏移），等於在周圍的地方失去效用。

本圖使用DSLR與簡便光譜儀拍攝並僅使用石英碘燈粗略校正，並沒有校正波長與強度，僅供參考（除了600nm 附近，大致上線型沒什麼問題）
(2019/09 目前為止個人的使用經驗，RedHancer 短曝光時間即有明顯效果、對比，Red enhancer與Red enhancer No.1色彩平衡最佳，鏡片厚度差異是造成這些Red enhancer 的曲線差異的因素之一）

   請參考 台北市的銀河 2（大直的銀河） ，使用 RedHancer+Ir cut filter 拍攝。

由於其主要只濾掉鈉的部分波段，色彩平衡相當好，色彩表現也相當豐富。但也是因為其主要只濾掉鈉燈部分的光害，目前個人使用的經驗，建議使用在天空背景暗度有SQ18.5以上的地方比較實用，譬如陽明山等郊山便很適合（20170729 更新：在大直使用經驗17.1~17.5以上也有用/幫助）。如果是拍攝連續波長的天體，使用Red Enhancer拍攝的話，也比使用光害濾鏡能夠保留更多的色彩。

另，網路商城可購買到的PNB586玻璃

＊市面上也有一些鏡前可用的輕光害濾鏡譬如Cokin NUANCES, NiSi Natural night等，也是使用同樣或類似的玻璃。

Kenko新出的 starry night filter的曲線應該 = red enhancer No.2，不知道有沒有加特殊的鍍膜，不然價格貴很多。

Hoya也把他們的Red Intensifier 重新包裝成STARSCAPE 星景濾鏡，曲線與starry night 幾乎是一樣的，須注意其原廠特性曲線圖有誤，546nm水銀那條線並沒有畫在正確的位置上，正確的位置應該更偏右，濾鏡並沒有濾到。(2019/11/07)

Marumi StarScape

(2)光害濾鏡 ，light pollution filter (recommended for one-shot color Astrophotography)：

光害濾鏡是在有光害的地區攝星時必備，對於減輕光害影響非常有效。（但要注意當天體發出的是連續光譜的光線時，來自該天體的光線也會被光害濾鏡濾掉一些，影響比較明顯的是彗星的塵埃尾，及某些帶白色或黃色雲氣的瀰漫星雲。），所以若是在光害不是很強的地方（天空表面亮度，SQ測量暗於18.5 MPSAS以上，可以考慮先嘗試使用前面提到的Red Enhancer濾鏡），它過濾掉較少的光線。（或分別使用不同的濾鏡拍攝，再疊圖中混合，補其不足）

至今在陽明山（巴拉卡公路及陽金公路沿線）使用的經驗是，Red Enhancer 濾鏡是適用的，另外，如果使用光害濾鏡，改機全光譜的話使用IDAS 的 LPS-D1可能較適合（對於拍攝目標非單一紅色發射星雲的情況），它比P2多濾掉一些紅光，減少675nm以上的紅光的干擾（見下圖）；如果未改機則使用LPS-P2或LPS-D1都一樣，因為相機已經濾掉SII了。使用STC AM得到的效果相近。請參考月光下的礁湖星雲。

輕度至中度光害濾鏡LPS-P2, D1

原廠說明兩者的差別在 "The LPS-D1 will reduce the interference from the red end spectrum associated with the LPS-P2 or its competitions, and enhances the wave length of H alpha nebulae."

STC AM（Astro MS 多波段光害濾鏡），比D1或P2多濾掉610附近的波長，可應用在光害不是特別嚴重的地區(輕~中度光害濾鏡)。

STC 內置型雙峰濾鏡 for Pentax 

註： 內置型濾鏡依裝配方式主要有兩種，其中一種即如圖所示裝在相機反光鏡前、鏡尾之後。另一種則需要將反光鏡提起裝在反光鏡室內。內置濾鏡搭配廣角鏡頭時，成像周圍會有像差變形，因為在光路中間加上鏡片都會改變非直射的光線路徑。又若濾鏡平面與感光元件平面並不平行，則產生的角度差異也會造成色像差。以上能的問題對於廣角的影響較大，對長焦則很輕微。

與 IDAS LPS-P2 透過曲線相近的濾鏡有 Kenko 的 Astro LPR filter Type II 或宇隆的 Low Pro 、 STC 的Astro-Multispectra Filter 光害濾鏡（其透過曲線介於P2 與 CLS/UHC 之間）可選擇。

CLS (讓500與656nm附近的光線通過)

CLS濾掉更多的波長，與UHC濾鏡相近，比較適合光害較嚴重的市區，或郊山拍攝行星狀星雲、發射星雲等光譜主要集中在少數波長的天體使用。除了H-gamma  434nm以外，發射星雲中比較強的波長都能通過。
全光譜使用Astronomik CLS濾鏡則需加上UV/IR cut，因為CLS沒有濾掉紅外光 (CLS for CCD則有濾掉；Astronomik CLS濾鏡有出兩種規格，分別是: CLS ，以及 CLS for CCD)

各種 UHC*

(適合郊區及更暗的環境拍攝發射星雲、行星狀星雲、超新星殘骸、彗星等使用)

Baader UHC-S

IDAS LPS-V4

Sightron Quad BP

有些UHC類似的濾鏡在紅色的部分只剩讓H-alpha (656.6nm) 波段通過，如IDAS LPS-V4，這類濾鏡再另外加上紅色濾鏡（如官網提及的Kenko R1）就可以等效於20nm左右寬度範圍波長的H-alpha濾鏡（注意：此為用於一般天體攝影，不能用來拍攝太陽。拍攝太陽的H-alpha需極窄的頻寬，有專門設計的H-alpha太陽濾鏡。）。

*如果是改Ir-cut方式的天文改機相機，譬如改將685nm波長以上的光切掉，那麼使用以上這幾種UHC差異不大。

*當改成全光譜的相機使用UHC或其他類似沒有將700nm以上完全濾除的天文濾鏡時，在都市或市郊的中至高光害區可能會有明顯的影響，請參考本文開頭第一張都市光害光譜照片，最右側有一條相當強的Na線 (820nm)，主要來自高壓鈉燈與某些金鹵燈（參考本文中各光源profile），這些紅外的光害也會被拍進來，所以一定要確認自己使用的天文濾鏡已完全濾除700nm以上波長，否則視拍攝環境可能需要再另外加ir cut 將這些紅外光完全濾除。

聯合國水俣條約

簽訂的國家將需於2020年 禁止生產一些水銀製品，包括高壓水銀燈以及部分含汞量高的螢光燈， 請參考環保署汞水俁公約資訊網站、條約附件。禁止項目並不包括複金屬燈（金屬鹵化物燈）。

關於現代光源的光害

台中一中天文台取樣(2019)的光害與台北大直(2016)光害相當接近，唯一比較明顯的差異在台中一中的光譜中的鈉鉈銦類金鹵燈發射線很突出，表現在三個地方有很強的發射線Na(D-lines)- Tl(535)-In(451,410)，而高壓鈉燈相較下就弱上許多。

且由台中的光譜來看，更進一步確定金鹵燈與其譜線是普遍存於現今台灣的都會的光害光譜中。

Ｗaiting for a new LPS filter designed for modern city 

目前市面上仍沒有一個真正依照當代光害而設計的光害濾鏡

現代光害

從大直的光害光譜已可得知現代都會的夜空光譜（在VIS-可見光範圍）幾乎可算是連續光譜，換句話說，在這樣的光害環境中，如果要把所有的光害濾掉，基本上就不會有可見光可以透過。所以主要應選擇嚴重的部分濾掉，個人的想法是只要濾到個人可以拍攝的程度即可。簡言之，依現況而言，我們要思考的不是如何過濾掉所有的光害，而是我需要保留哪些波長的光，就算是red enhancer 在重光害區也有所作用，而在市區強烈的發射線其中有些波長到了山上會減弱許多不一定非得要濾掉，譬如在大屯鞍部，即使不用光害濾鏡也可以從事天文攝影，只需要較長的曝光時間來達到可接受的訊噪比（尤其是北方，請參考鞍部南北方的光害光譜比較）。請依照拍攝目標的光譜特性，以及拍攝地的光害特性、程度，與自己的拍攝器材與習慣而折衷做選擇。

對當代的繁複種類的照明而言，目前這些市面上的光害濾鏡（這裡所定義的光害濾鏡並不包括只讓特定波長通過的窄頻）尚有許多可改進的空間，因為現代的光源已經不是只有鈉或水銀燈了。（期待有人針對當代光害成分開發當代的多波段光害濾鏡。）

無論用哪一種濾鏡，星野攝影的基本觀念很重要：增加總曝光時間可增加訊噪比，有足夠的訊噪比加上適當的平場處理，便可以很有效的克服光害影響。

彩色相機用窄頻濾鏡：

適合都會區等光害嚴重的環境拍攝發射星雲、行星狀星雲、超新星殘骸、彗星等使用。

(3)雙峰濾鏡以及三波長（H-Beta, OIII, H-Alpha）濾鏡、四波長等one-shot-color專用多頻窄頻濾鏡，例如美國OPT (TRIAD filter、QUAD-bands)，台灣STC (Astro Duo-Narrowband Filter，雙峰濾鏡，請參考本篇) ，三波長濾鏡是比UHC-S還要窄上許多的濾鏡，目的完全是只要讓上述三個波長的光線通過。

上述這幾款窄頻濾鏡是給都會區使用DSLR做單濾鏡彩色天體攝影（one-shot narrowband) ，且是針對發射星雲的譜線設計的。選擇窄頻濾鏡除了透過的波長以外主要注意的差異在於頻寬與透過率。
雙峰特別適合用於都市內，郊山等光害較平地小的區域則亦可選擇使用 UHC (或三波長、四波長等濾鏡)。

（（（注意：這些窄頻濾鏡並不適合用來拍攝發出連續光譜的天體。具體的說，它不適合用來拍攝星系、星團與反射星雲等天體，因為它把發射星雲的發射線以外的光都濾掉了。）））

OPT QUAD-BAND FILTER

OPT TRIAD filter (Hb+OIII+Ha)

IDAS NB1(Hb+OIII+Ha)

STC雙峰濾鏡(OIII+Ha)

IDAS NBX(OIII+Ha)

OPT的TRIAD filter 簡稱Tri-band 三波長濾鏡（讓H-beta, OIII, H-alpha三個波長通過），STC的雙峰Astro Duo-Narrowband 與IDAS NBX 則只讓OIII,H-alpha 通過。

另外需注意的是，使用彩色相機透過這些為OSC(one-shot-color)天體攝影設計的多峰窄頻濾鏡所得到的彩色影像並不同於單色相機拍攝窄頻的方式，兩者得到的影像也不同；後者是以單色相機分別對只通過單一波長的窄頻濾鏡拍攝出單色影像，然後將這些灰階影像分別對應至RGB各色板，即所謂的色彩映射（color mapping）過程，以合成彩色的影像，有時為了分辨出鄰近色彩的細節差異，它們會被各自映射至對比明顯的色彩，因此可能是非原波長所在的色彩了，所以看起來會與OSC拍攝到的影像極為不同。譬如知名的哈伯色板，即是將SII與H-alpha原本是相臨的紅光的灰階影像分別對應成紅與綠兩補色/對比色，另外將OIII對應至藍色色板，以得到俗稱的SAO(SHO)的Hubble palette 窄頻影像。

所以使用者購買前應先了解OSC窄頻與單色窄頻合成的差異，避免有錯誤的期待，以為透過DSLR等OSC相機與多峰值的窄頻濾鏡不經過任何色板重組的影像處理就能得到與單色窄頻合成的一樣的色彩影像。事實是，即使這些OSC 窄頻濾鏡讓SII通過使用者也不會拍出哈伯色板影像的，除非使用者在影像處理時有辦法還原、分開這些波長並作Color mapping 合成處理（請參考STC Duo-narrowband 雙峰轉HOO、bi-color,及加SII轉SHO等窄頻影像處理）。

另一點需注意的是，OSC雙峰或多峰窄頻並無法如單色窄頻分別拍攝、控制各波長的曝光時間，所以若是某一波長發射線相較於其他波長特別強，在短時間的曝光下，有可能只會看到某波長的影像特別凸顯，譬如影像呈現被H-alpha主宰的單調紅色（尤其改機）。應依目標光譜特性決定是否使用改機，累積充足的曝光時間。

*干涉型濾鏡的曲線偏移

圖片來源：IDAS

*請注意這些干涉型濾鏡若光線不是垂直鏡面通過其曲線就會向短波方向偏移，入射角度越大偏移就越多。也就是為什麼用在廣角鏡前成像周圍會有一圈圈色偏的現象的。上圖是LPS-D1的透過曲線。窄頻若用在鏡前影響更明顯，效率必會打折，建議用在鏡後、目鏡端。
*請注意望遠鏡物鏡焦比對於光線射入相機或目鏡前濾鏡的角度的影響，使用窄頻光圈不宜過大。（此外環境溫度亦有影響）

*****請參考 SPECTROGON  CWL (Central Wavelength) shift calculator-as function of AOI and temperature 計算中心波長偏移量

AFOCAL - 眼視的成像系統

3. UV-IR Block 紅外線截止濾鏡；又稱作 L（luminance）濾鏡

通常拍單色以LRGB色版合成的彩色影像所使用的L濾鏡就是屬於UV-IR cut濾鏡。

即使沒有改機的單眼相機也沒有完全濾除掉近紅外線的光。

一般數位相機感光元件上使用的藍玻璃：

數位相機感光元件使用的藍玻璃（credit: 五鈴光學 ）

* 藍玻璃屬於吸收型濾光，是以玻璃材料及其他配方熔製成玻璃磚再加工。

沒改機仍可以拍攝慢速紅外線攝影 (天空藍色葉片雪白的效果是經過色版轉換的影像處理)

紅外線攝影 Pentax K7（未改機 ）+Hoya R72 (720nm IR pass)

紅外線攝影 手持 Fujifilm X100(未改機）+Hoya R72 

為了不讓近紅外光影響色彩平衡或造成色差（星周色暈）影響星野攝影的成像品質等（尤其當光學系統並未特別針對數位感光元件優化近紅外的色差，譬如早期的望遠鏡、鏡頭或一般非APO望遠鏡鏡），即使在無需使用光害濾鏡的情況，建議仍加上一片L濾鏡即UV-IR cut來將不需要的紅光、近紅外光完全濾除。

L filter:

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注意彩色相機對於近紅外光的演繹與我們一般對光譜的認知不同，相機的700nm以上接近褐色，800以上近似粉紅/紫色。

如光譜圖所示現代的數位相機感光元件在未加上藍玻璃前的spectral response (credit: maxmax.com) 皆可以至1000nm。

下圖為Pentax K5全光譜改機拍攝的高壓鈉燈光譜。（由照片中亦可發現光害中的近紅外光也很強）

*從以上彩色相機的全光譜可知彩色相機的近紅外光與可見光混合後會影響色彩平衡，不過在某些非星野攝影的特殊情況，這樣的光線演繹反而可以造成不錯的色彩效果，譬如月光下的星景攝影、明亮彗星、流星攝影等，天空的色彩很容易成為夢幻的桔梗色，流星的色彩也更明顯艷麗。

4. 目視的濾鏡

除了色濾鏡以及針對行星、太陽專用的濾鏡以外，就觀測深空天體來說，主要的差別在於窄頻（OIII, H-beta, Narrowband）的部分目視適合使用比攝影較寬些的頻寬，進光量是主要考量，所以窄頻用在目視上要考量到望遠鏡的口徑來選擇頻寬。此外，目視深空天體我們不使用H-alpha濾鏡，反而會使用H-beta濾鏡（人眼視覺於黑暗中為視桿細胞在運作，其最敏感的波長在500nm一帶）。

目視使用濾鏡的目的是為了增加天體與背景天空的對比，如果透過濾鏡過濾掉的天空背景光比濾掉天體的光還多，就能達到此一目的。使用濾鏡對於發射星雲經常能得到良好的成效，而對於發出連續光譜的天體效果則較不明顯，因為也會濾掉此類天體一部份的光線。

註：對於有面積的深空天體來說，將望遠鏡倍率增加，因為天體與背景天空的亮度同時降低，所以對比並不會改變，但是當天體面積隨著倍率增加而變大，人眼可辨識的對比門檻會降低，當天體面積放大到一定大小 人眼能辨識出天體（只要天體還沒有變得過暗），我們便稱這個倍率稱為最小辨識倍率。詳細請參考輕便觀攝星與影像處理指南。

個人目前使用的1.25"濾鏡，其中前排主要用來目視深空天體的包括（右起）IDAS LPS-P2, Astronomik CLS Filter（可算是很寬的UHC）, OAKs Narrowband (nebula filter LP-2), OB OIII，窄頻濾鏡主要用在行星狀星雲等發射星雲。後排包括主要用來看木星（用在火星也有效果）的#80A （藍色，行星濾鏡 planetary filter）與火星的Mars filter，使用在月亮的ND 減光鏡，以及不能單獨使用而需搭配太陽用白光濾鏡（white light filter 太陽減光鏡）進行太陽觀測的 Continuum 濾鏡 (540nm)，及其他色濾鏡等。

就於鞍部的實際觀測經驗，星系與星團無需使用任何濾鏡即可觀看，星雲則需視種類、表面亮度等個別情況來決定濾鏡的使用。

各家濾鏡的通過曲線比較可參考ARO的文章。

TELEVUE Bandmate Filters

因為當光線斜射進入干涉鍍膜時通過曲線會向短波方向偏移的特性/缺陷，選擇窄頻濾鏡時除了考慮自己想要的波長與頻寬之外，也要將自己搭配的器材焦比列入考慮的因素。
*OIII 這類窄頻濾鏡通常可減掉1.5至 2 mpsas的天空背景光。

*觀測時也有人利用光線斜射入鍍膜時過濾波長偏移的特性，即使你沒有H-beta濾鏡，你也可以手持OIII+H-beta濾鏡（OAKS LP2 或較窄的UHC）於目鏡與眼睛之間，並故意偏軸一個角度，這時就會只剩下H-beta的藍光通過，不過這種方式稍微麻煩需要練習與拿捏傾斜的角度。

(4)在鏡頭後方安置光害濾鏡 light pollution filter  請參考此篇

(5)改造 48mm light pollution filter 成插入式給Tamron 300/2.8 Adaptall手動鏡使用請參考此篇

(6)使用天文光害等31.7mm規格濾鏡在雙筒望遠鏡上請參考此篇 

*OAKs 的Nebula filter 總共有四種，編號LP-1近似它牌的UHC。LP-2 （個人目前用來目視的）則讓OIII與H-beta的波長一起通過 (相當於Lumicon的 UHC。所以UHC這個名稱很多家都使用但是波長的範圍卻各有不同，範圍相當寬的，購買濾鏡不能光看名稱，要懂得看濾鏡的透過/傳送曲線圖)。LP-3僅讓OIII通過。LP-4僅讓H-beta通過。

2" Celestron OIII and OAKS LP-2(頻寬為 OIII+H beta，相當於 Televue Bandmate Nebustar Type II) 目視專用濾鏡(頻寬較攝影用寬些，但要拿來攝影也是可)

OIII只讓500nm左右的波長通過所以呈現綠色光，而LP2讓從H-beta 485nm一直到 500nmOIII 這範圍的光線都通過，所以穿透過來的是藍綠色的光。巴耳末線很強的發射星雲可利用 LP2。

從光譜來看都會及其周圍的光害型態，光害較小的可見光波長區域為 470~510nm 以及 640~700nm

特殊濾鏡

彗星濾鏡：

＊有不少彗星在非常靠近太陽的時候會自彗核產生明亮的鈉發射線，NEOWISE與海爾包普即是，甚至大家耳熟能響的哈雷彗星在距離太陽0.7AU時也被觀察到出現了鈉雙線。隨著彗星越接近太陽這個鈉線甚至會瀰漫到整個彗尾，並且蓋過彗頭CN、OH(藍)、C2(綠)的光芒。

＊離子尾成份為 CO+, N2+, CO2+，其通常主要由 CO+ 的解激發所發出的 420nm 螢光主宰，所以呈現藍色。

可惜 Lumicon 的 SWAN band (C2) 濾鏡僅讓 516.5nm波段通過。

Solar H-alpha (日珥鏡)：

太陽H-alpha濾鏡的組成包括鏡前的Etalon 與鏡後的 blocking filter ，兩者必須搭配在一起使用，缺一不可。

光害相關：

IDA 國際暗空組織 (有相當豐富的關於光害與暗空保護的相關資訊)

*HUMANS NEED THE NATURAL DAY/NIGHT CYCLE - Our Biological Clocks Help Keep Us Healthy

*Association Between Outdoor Light-at-night Exposure and Colorectal Cancer in Spain, September 2020


*The 9/11 Tribute Lights Are Endangering 160,000 Birds a Year
Light beams from 9/11 memorial pull in huge flocks of migrating birds

*光害造成農作物生長時序大亂

*IDA於中研院的演講，影片大致介紹了何謂光害、光害對包括人類等生態與天文研究的影響，以及如何應對與改善，是非常有用的資訊。

 

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Starlink 的改善：

https://www.spacex.com/updates/starlink-update-04-28-2020/index.html

業餘光譜攝影：

http://www.astrosurf.com/buil/index.html

http://www.threehillsobservatory.co.uk/astro/astro.htm

https://www.fieldtestedsystems.com/

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