Stéréomicro : allier haute résolution et profondeur de champ

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Stéréomicro : allier haute résolution et profondeur de champ

Messagede PierreH » 29 Avr 2008 14:08

Encore plus que dans l'usage des microscopes, où l'objet est de faible épaisseur placé entre lame et lamelle, la profondeur de champ d'un stéréomicroscope est un paramètre crucial pour son utilisateur.
En effet, le stéréomicroscope, appelé aussi loupe binoculaire (terme que je préfère utiliser uniquement pour les modèles de début de gamme) est principalement utilisé au niveau amateur* pour regarder des objets avec un relief important (insectes, minéraux...).
Un bon stéréomicroscope zoom doit donc allier une résolution optimale (image nette et "piquée" = comportant beaucoup de détails utiles) à une profondeur de champ confortable pour ne pas avoir à jouer en permanence de la molette de mise au point.
Malheureusement, les lois de l'optique sont inaliénables : la profondeur de champ est une fonction inverse du grossissement.
Plus le zoom grossit (Ouvertune Numérique - ON - plus élevée), plus la profondeur de champ est faible.

Les ingénieurs de Leica, dignes successeurs de leurs ainés de l'époque Wild, ont inventés en 2007 un stéréomicroscope qui allie haute résolution et bonne profondeur de champ.
Lisant il y a quelques mois le brevet US2007/0047073A1 décrivant l'invention, je trouvais l'idée ingénieuse mais surprenante : les deux chemins optiques presentaient une ON différente.

Le chemin de l'oeil droit comporte une ON élevée (grandes lentilles), utilisant tout le potentiel de l'objectif commun frontal (design CMO), donc une résolution élevée et une faible profondeur de champ, tandis que le chemin de l'oeil gauche comporte une ON plus faible (plus petites lentilles) donnant une bonne profondeur de champ mais une résolution moindre.
Un filtre neutre se positionnant automatiquement, permet de compenser les différences de luminosité entre les deux chemins suivant le grossissement.

Ces ingénieurs ont constatés que le cerveau reconstitue de façon automatique et insensible une image stéréoscopique comportant la haute résolution de l'image envoyée à l'oeil droit et la bonne profondeur de champ de l'image envoyée à l'oeil gauche !

Je me demandais si Leica allait commercialiser un tel engin : c'est fait depuis avril 2008, avec le stéréomicroscope Leica M205C. L'invention sus-citée a été nommée par un marketing inspiré FusionOptics™.
Ce modèle présente un zoom 20:1 et se place en nouveau haut de gamme des stéréomicroscopes Leica.
Les optiques sont intégralement apochromatiques. Les accessoires (tubes intermédiaires...) et optiques (objectifs...) de la gamme M "précédente" (MS5 ~ MZ16) sont entièrement compatibles : la pérennité de cette compatibilité est un credo chez Leica.
A noter que Leica a enfin travaillé sur la largeur du champ : historiquement limitée à des oculaires de 21mm de champ**, cette nouvelle gamme propose des oculaires de 23mm grâce à de nouvelles têtes. Cependant, cela n'atteint pas encore ce qui se fait de mieux chez les concurrents (25mm).

STEREOMICROSCOPE-3.pdf
Brevet US2007/0047073A1
(588.56 Kio) Téléchargé 223 fois


Leica_M125-M165C-M205C_Brochure_LS_FR.pdf
Brochure hauts de gamme M
(2.28 Mio) Téléchargé 169 fois


Son mode d'emploi français est téléchargeable chez Leica http://www.leica-microsystems.com
Je n'ai pas trouvé son prix, mais celui-ci devrait sans aucun doute être stratosphérique !

* au niveau industriel, il est à l'inverse souvent utilisé pour regarder des objets avec un faible relief : galette de silicium ("wafer"), circuits imprimés, boites de Pétri ensemencés...
** j'en profite pour rajouter qu'il était possible de "casser" cette limite sur la précédente gamme M en utilisant des oculaires Leica HC Plan 10x de 25mm de champ (ref. 507808, gamme des microscopes à optique HCS), mais uniquement utilisables sans vignettage sur la tête binoculaire de base (ref. 10 445 619) dont les prismes semblent suffisamment larges. Un léger vignettage non gênant se produit uniquement au grossissement maximum.
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Re: Stéréomicro : allier haute résolution et profondeur de champ

Messagede DanielCrabbé » 29 Avr 2008 18:29

J'avais déjà lu des articles sur cette capacité du cerveau. C'est un peu comme l'emploi d'un monocle avec les deux yeux ouverts. Cela marche, j'ai essayé !!!
Malheureusement cela doit coûter beaucoup plus cher qu'un monocle :cry:

Cordialement.

Daniel
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Re: Stéréomicro : allier haute résolution et profondeur de champ

Messagede Daniel » 29 Avr 2008 20:29

Bonsoir,
je suis comme saint Thomas, j'aimerais quand mème essayer l'appareil. Vous connaissez l'histoire de l'homme intelligent et moche se mariant avec une jolie femme pas très maline en espèrant des enfants beaux et intelligents...
Et si le résultat de ce système pouvait aussi conduire au pire: une basse résolution et une faible profondeur?

Comme nous avons un oeil directeur pour la visée qui a peut être aussi un effet prépondérant pour la qualité d'image, ( et comme personnellement, mon oeil directeur est à gauche) je me demande aussi s'il y a possibilité de basculer l'oeil ayant l'image à haute résolution en retournant le biobjectif?

La possibilité pour le cerveau de reconstituer le relief avec des indices légèrement discordants ne m'étonne pas trop mais il faut voir si cette surcharge de travail ne se traduit pas par des maux de tète comme avec les stéréophotographies mal appairées.

La vision au monocle est différente. Je pense que c'est comme pour la vision avec un microscope monoculaire. Notre cerveau est capable d'apprendre à faire abstraction de l'image inutile. Par contre, cela se perd quand on prend l'habitude d'une tète binoculaire...
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Re: Stéréomicro : allier haute résolution et profondeur de champ

Messagede PierreH » 30 Avr 2008 10:00

Bonjour,

je suis aussi très curieux de savoir ce que cela donne "en vrai" : malheureusement, je ne vois pas comment je pourrai avoir l'occasion de tester un tel matériel.
Cependant, je fais confiance à Leica : je ne les vois pas investir des sommes si importantes (R&D, industrialisation...) pour que cela ne convienne qu'à 50% des clients potentiels.

Il n'y a pas de biobjectif : on est ici devant une configuration classique CMO, avec un objectif frontal "normal".
La différence avec une CMO habituelle est au niveau des 2 lunettes de Galillée : elles comportent une ouverture différente. On ne peut pas les intervertir.
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Re: Stéréomicro : allier haute résolution et profondeur de champ

Messagede PierreH » 19 Aoû 2010 17:11

Bonjour,

je viens de faire le test suivant sur ma Wild M8 equipée d'un objectif planapochromatique :
En démontant mon phototube, j'ai débrayé le diaphragme du tube droit, le laissant ouvert à 100%, tandis que le gauche reste variable.
Effectivement, en fermant le diaphragme laissé variable, le cerveau mélange parfaitement les 2 images droite et gauche, l'une avec une résolution optimale et une faible profondeur de champ, l'autre avec une résolution moins élevée et une profondeur de champ plus importante.
Ce qui est étonnant, c'est que le cerveau "garde" le meilleur de chacune des images : la meilleure résolution de l'une et la plus grande profondeur de champ de l'autre.
Bonne surprise, la baisse de luminosité de l'image d'un œil liée à la fermeture du diaphragme n'est pas du tout gênante, tant qu'on ne dépasse pas 80% de fermeture.

Cependant, je n'ai pas conservé ce système, estimant que le gain était marginal.
Je pense que Leica obtient un résultat plus marquant car les lentilles internes du zoom sont aussi d'un diamètre différents.
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Re: Stéréomicro : allier haute résolution et profondeur de champ

Messagede Gérard Weiss » 19 Aoû 2010 19:05

Bonjour Pierre,

...le cerveau mélange parfaitement les 2 images droite et gauche... ...Ce qui est étonnant, c'est que le cerveau "garde" le meilleur de chacune des images...

C'est vrai, j'avais déjà fait ce genre de constat mais dans d'autres contexte (parfocalisation oculaires - APN et étude des profondeurs de champ; intérêt de la vision binoculaire lorsque les deux yeux se dégradent de façons différentes). Dans ton cas, fait attention cependant aux maux de tête (*) ! Prévoir de l'aspirine :?: :lol:

Rajouté ensuite pour une meilleure compréhension du message.
(*) En effet, Daniel Nardin nous avait signalé dans un autre fil de discussion qu'une certaine différence dans les images droite et gauche pouvait provoquer fatigue oculaire et maux de tête :
viewtopic.php?f=253&t=4601&p=21726&hilit=keystone#p21726
et :
http://www.microscopyu.com/articles/ste ... intro.html

En l'occurrence, il s'agissait de l'effet Keystone affectant les loupes binoculaires de type Greenough. C'est différent ici, mais ne risque-t-on pas de provoquer la même fatigue oculaire ?
Bien amicalement,
Gérard
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Re: Stéréomicro : allier haute résolution et profondeur de champ

Messagede PierreH » 27 Aoû 2010 18:10

et bien non car cela exploite des capacités naturelles du cerveau et de l'œil :
les pupilles des deux yeux sont indépendantes (donc on peut donner des images dont la luminosité est différente aux deux yeux) et le cerveau "supprime" de façon dynamique et instantanée les zones floues de l'image donnée par un œil pour les "remplacer" par la même zone donnée par l'autre œil si celle-ci est nette !
Je viens de trouver ce papier écrit par l'inventeur qui décrit les différents aspects de FusionOptics : très intéressant.

Advances in Stereomicroscopy.pdf
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Re: Stéréomicro : allier haute résolution et profondeur de champ

Messagede Daniel » 27 Aoû 2010 20:49

Bonsoir,
Les stéréophotographes se sont aperçus depuis longtemps qu'il était possible de conserver une perception du relief avec des images plus ou moins disparates (grossissement différents, netteté différente, décalages et rotation...)
(P.Gidon fait la démonstration de ces capacités d'adaptation du cerveau dans cette page
http://alpes-stereo.pagesperso-orange.fr/s_defaut.htm)
mais ils se sont aperçus aussi depuis longtemps que ces différences étaient corrigées par le cerveau souvent au prix de maux de tète! et ils se recommandent entre eux d'éviter ce genre de disparités qui ne sont pas naturelles lors de spectacles.

L'article indiqué est effectivement très intéressant. Il décrit dans le détail le principe et la forme du prototype réalisé. Mais j'attends encore le résultat de tests par des utilisateurs.
(Et j'aimerais aussi me faire ma propre opinion en allant dans un salon de matériel pour tester.
Il peut aussi y avoir une limite par la diffusion ou le prix: j'ai vu à Hagen une démonstation parla firme Zeiss d'un système de microscope stéréo par demi obturation alternative par des cristaux liquides
http://www.microscopies.com/DOSSIERS/Ma ... zeissr.jpg
Le système fontionne parfaitement, mais je ne l'ai pas revu utilisé chez quelqu'un...)

Je suis en tout cas fasciné par les progrès des stéréomicroscopes qui ont des optiques de plus en plus ouvertes pour atteindre des grossissements utiles de plus en plus grands: on est passé de 100x à 150x et maintenant 200X. Cela mord de plus en plus sur la gamme des microscopes classiques.
Simultanément les zooms se sont étendus de 4x à 10x et maintenant 20x sur l'appareil annoncé dans l'article!
Mais cela se paie: ces appareils sont de plus en plus volumineux et onéreux!!!

Par contre, à mon avis, la limite de la faible profondeur de champ risque de ne pas être facilement dépassée en visionnant 2 images simples. Je parierais plus dans l'avenir sur des systèmes optiques et numériques enregistant des piles d'images pour les restituer sur un écran 3D.
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Re: Stéréomicro : allier haute résolution et profondeur de champ

Messagede PierreH » 28 Aoû 2010 09:31

Bonjour,

pour avoir un avis d'utilisateur, on peut contacter Aurélie qui est utilisatrice d'un Leica M205C ici :
viewtopic.php?style=1&f=221&t=4660&p=21981
Cela m'intéresse aussi de savoir combien son labo l'a payé.
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Re: Stéréomicro : allier haute résolution et profondeur de champ

Messagede PierreH » 27 Juil 2013 16:56

Bonjour,

on vient bien ici sur cette photo la différence de diamètre des lentilles gauche et droite.

leica_m205c_strahlengang.jpg
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