Télécentrisme, objectif de microscope, stacking perspective

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Télécentrisme, objectif de microscope, stacking perspective

Messagede PierreM » 14 Aoû 2011 13:56

Bonjour à tous

Je me pose des questions métaphysique d'une insondable profondeur au sujet de la perspective.
Comme pour des raisons (pas du tout) pratiques, il m’est actuellement impossible d'expérimenter, j'en suis réduit à me torturer les méninges et reste dans le doute.

Ces questions concernent la télécentricité, le stacking et la perspective, elles peuvent-être triviales, sans intérêt pratique ou, au contraire, donner des pistes de réflexion.
Donc je livre ces deux questions à votre sagacité:

La première : télécentricité des objectifs de microscopes

Il est écrit, par des auteurs sérieux, que les objectifs de microscope sont télécentriques objet. En effet leur pupille de sortie serait située au niveau de la focale image.

Je cite :
La pupille de sortie de l'objectif est, quant à elle, définie par le diaphragme 'Pu' et est toujours située dans le plan focal image de l'objectif 'Ob'. Ce diaphragme, pupille de l'objectif et également pupille globale du microscope, contrôle par définition le flux de lumière entrant et donc l'ouverture numérique objet du système. De ce fait, on l'appelle parfois 'diaphragme d'ouverture'. Il est à noter que la pupille d'entrée de l'objectif est rejetée à l'infini (système dit “télécentrique objet”) ; c'est une propriété très importante des objectifs de microscope qui a pour conséquence de rendre tous les points du champ objet équivalents du point de vue du cône de rayons servant à former l'image. Ce point est également important lorsque l'on analyse le microscope associé à son éclairage (voir la partie « Éclairage »). Enfin, le diaphragme 'Dc' (diaphragme dit 'de champ'), dans le plan image intermédiaire, confondu avec le plan focal objet de l'oculaire (pour un observateur emmétrope), limite de manière nette le champ observable
.

Source : http://www.optique-ingenieur.org/fr/cou ... nu_01.html mais on retrouve le même texte dans http://www.institutoptique.fr/content/d ... _sauer.pdf

Est-ce toujours vrai? si oui depuis quand les fabricant ont-ils adopté cette "norme"?

Pour la macro faite avec un objectif de microscope, cette télécentricité est-elle bien réalisée?
Si oui, dans une image le grandissement ne dépend pas de la distance au sujet. Si on a un minimum de PDC l'image sera très différente de celle prise avec une optique conventionnelle.
On est en projection (perspective) parallèle ou axonométrique et plus en projection (perspective) centrale ou conique.
Ce peut être très intéressant, ou gênant! ça dépend de ce que l'on veut.
Pour des mesures c'est l'idéal, pour de la stéréo c'est très gênant avec un seul objectif.
Pourtant j'ai vu signaler des montages pour faire de la stéréo avec un seul objectif, ici par exemple: http://www.microscopies.com/DOSSIERS/Ma ... opie-1.htm
Je ne vois pas comment on pourrait obtenir le relief par déplacement du sujet.
(Analogie: à ma connaissance on ne peut pas obtenir de stéréo avec des photographies aériennes ou satellitaires orthorectifiées).
Pour les méthodes utilisant le même faisceau ça me pose problème (demi diaphragme par exemple).
Pour avoir de la stéréo, il faudrait changer l'orientation de l'axe optique entre chaque vue (principe des stéréomicroscopes) ou changer l'orientation du faisceau (condenseur décentrable) ou encore faire légérement basculer le sujet.
Et même dans ces cas, la stéréo obtenue à partir de vues axonométriques risque d'être assez bizarre.

Et la deuxième, question analogue pour le stacking: quelle perspective résultante?
On assemble plusieurs images d'un même objet en faisant varier la MAP, à priori le grandissement reste le même pour la zone nette dans les différentes images. Donc on devrait après stacking se rapprocher d'une perspective parallèle ("télécentricité objet simulée").
Je prends l'exemple d'un objet tubulaire, disons celui de la partie gauche de la figure 2 de ce document:
http://www.optotelecentric.com/tutoriel ... rique.html
On commence par le haut et on descend l'ensemble de prise de vue (boitier/optique), la dimension du tube restera la même sur toutes les images. Je ne vois pas comment fera le logiciel pour superposer les images.
Les yeux d'un insecte sont le sujet le plus répandu en stacking et les résultats sont souvent superbes, mais le problème ne se pose pas pour ces objets concaves.

Amicalement

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Re: Télécentrisme, objectif de microscope, stacking perspective

Messagede Daniel » 14 Aoû 2011 17:35

Bonjour Pierre,
les questions "métaphysiques" sont bienvenues pour varier les occupations d'été!

Je réponds rapidement avant de lire en détail les textes et peut être de faire une manip prouvant l'existance de disparités de parallaxe dans des images issues d'un seul objectif de microscope, mais avec des pupilles différentes.
(Le site français est bien, je l'ai déja consulté sur d'autres pages. Par contre le site italien soufre maniferstement de problèmes de rédaction -ou de traduction- en français. Je ne lis pas l'italien, mais une version anglaise serait peut être préférable à la française - je ne me rendrais alors pas compte des fautes de syntaxe!-.)

Je ne saurais dire à priori si les objectifs de microscope sont télécentriques.

Par contre, au vu des exemples du site italien (tube et vis décalées), je dirais que les images produites dans un microscope correspondent à celles du bas: il y a bien une perspective "fuyante".
Heureusement pour moi qui pratique la stéréo avec un seul objectif de microscope! (et pour toi qui est utilisateur de stéréomicroscopes CMO!)
Vous ai je signalé cette page à propos d'une autre méthode de stéréoscopie avec un objectif de microscope unique?
http://daniel.nardin.pagesperso-orange. ... %20PZO.htm
Elle fonctionne bien avec des objectifs de microscope de 10x ou 20x, soit pour des grandissements supérieurs à ceux des stéréomicroscopes mèmes récents.

Je ne sais pas comment les logiciels de zèdification gèrent la perspective. J'ai l'impression qu'ils fournissent au départ des images orthorectifiées et qu'ils sont capables de fournir des images de différentes perspectives artificelles pour la stéréo.

Une conséquence est que la plaisanterie d'un membre, il y a quelques temps sur la multiplication des clichés pour un sujet: un assemblage panoramique d' une pile pour le focus stacking puis d'une 2e pile pour la vue stéréo, ne tient pas:
je te propose pour le prouver d'essayer de fusionner 2 Zedifications d'un de tes sujet! Cela ne produit pas de stéréoscopie viable!
Mais tant mieux puis que le logiciel se contente d'une pile pour produire le couple stéréo.

Il me semble aussi que les logiciels de photogrammétrie utilisés en métrologie utilisent les différences de parallaxe des images au microscope pour faire des reconstitutions 3D. A mon avis aussi, les moyens de calcul actuels permettent de faire le travail à la fois en acquisition parallèle ou en acquisition convergente.

Ces questions soulèvent le problème métaphysique des images et de la perception de la réalité. Je pense qu'effectivement la perspective des images zedifiées est "artificielle". Mais peu importe pourvu qu'elle soit pédagogique, esthètique et que d'un autre coté des logiciels permettent d'en tirer des informations objectives.

De la mème façon, lors de la projection d'un film stéréoscopique, il n'y a qu'un spectateur à la position idéale lui permettant de voir le relief tel qu'en réalité. Les autres le voient étiré ou compressé, et déformé latéralement selon leur position dans la salle. Mais ce défaut de réalisme n'enlève pas l'apport de la vision 3D!!

A la limite, le fait de fournir un spectacle qu'on ne peut voir avec ses seuls yeux sans truchement technique, est à mon avis un avantage de la zèdification, comme de la stéréoscopie de petits objets.
Daniel Nardin
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Re: Télécentrisme, objectif de microscope, stacking perspective

Messagede Gérard Weiss » 14 Aoû 2011 21:47

Daniel :
Vous ai je signalé cette page à propos d'une autre méthode de stéréoscopie avec un objectif de microscope unique?
http://daniel.nardin.pagesperso-orange. ... %20PZO.htm


Dans cette page, il y a aussi le schéma d'un dispositif de stéréoscopie avec un polariseur double et deux analyseurs sur un microscope binoculaire classique. Je l'avais réalisé et je m'en sers beaucoup car je trouve que la stéréoscopie améliore grandement l'observation des préparations, ceci avec des objectifs allant du 4x au 100x ! J'ai justement un topic en préparation sur ce sujet. Il faudra que je le termine pour vous en faire profiter... :grat:

Après tout, le monde est en 3D et non en 2D !
Bien amicalement,
Gérard
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Re: Télécentrisme, objectif de microscope, stacking perspective

Messagede PierreM » 14 Aoû 2011 21:56

Bonsoir

Daniel a écrit:Heureusement pour moi qui pratique la stéréo avec un seul objectif de microscope! (et pour toi qui est utilisateur de stéréomicroscopes CMO!)
Raté, je n'ai pas de stéréomicroscope CMO. Nous sommes plusieurs Pierre sur ce forum.

Daniel a écrit:Ces questions soulèvent le problème métaphysique des images et de la perception de la réalité. Je pense qu'effectivement la perspective des images zedifiées est "artificielle". Mais peu importe pourvu qu'elle soit pédagogique, esthètique et que d'un autre coté des logiciels permettent d'en tirer des informations objectives.
Tout à fait d'accord, ce sont deux approches différentes, l'une pédagogique, démonstrative et esthétique, l'autre objective et "métrologique".
Ces sujets restent à approfondir mais l'essentiel est d'obtenir des résultats.

Amicalement

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Re: Télécentrisme, objectif de microscope, stacking perspective

Messagede Daniel » 16 Aoû 2011 11:57

Bonjour,
Gérard,
ce système est effectivement simple et efficace.
Il est applicable à la fois en lumière réfléchie et également transmise, et permet par exemple de mieux visualiser certaines diatomées.
Il donne une perception du relief à tous les grossissements, mais je dirais qu'à partir de 400X fois, l'apport de la stéréoscopie s'amenuise car la faible profondeur de champ ne permet pas de voir assez de l'objet regardé.

PierreM,
Je ne crois pas que les 2 approches soient exclusives.
A mon avis, ceux qui le croient se privent de nombreuses informations.

Les scientifiques ne s'y trompent pas: ils utilisent conjointement avec leurs images les logiciels de zèdification pour produire des images plus aisément interprétables pour eux et pour les autres, et des logiciels de photogrammétrie pour construire des modèles 3D des objets qu'ils étudient.
Dans leurs laboratoires, les stéréomicroscopes qui permettent une bonne perception des formes complexes voisinent avec les macroscopes qui assurent des photographies de qualité mieux traitées par les logiciels d'analyse de ces formes.
(au passage, je renvoie au message signalant l'article macroscope sur wikipedia
viewtopic.php?f=4&t=9144 )

Sur la première question, j'ai relu le texte de Sauer qui est très bien. Je ne saurais répondre à la question de "norme" qui n'est pas documenté.
sur le problème de la perspective avec un objectif de microscope, j'ai l'impression que des diaphragmes ajoutés à l'objectif vont modifier la "télécentricité". Si "la pupille d'entrée de l'objectif est rejetée à l'infini" par construction, il reste possible de mettre des diaphragmes excentrés qui vont modifier la taille et la place des pupilles de l'objectif.
Et dans l'éclairage de Kohler, la pupille de sortie de l'objectif est conjuguée avec le diaphragme d'ouverture du condenseur...
En tout cas,
il m’est actuellement impossible d'expérimenter, j'en suis réduit à me torturer les méninges et reste dans le doute.
la aussi, je dirais qu'il ne faut pas négliger la pratique. La connaissance peut s'acquérir dans les livres et sur internet. Mais rien ne vaut le mélange avec l'expérience vécue. Pourquoi ne ferais tu pas un test des méthodes par déplacement et par demi diaphragme?

Nos échanges me font rebondir sur un autre appareil:
Pierre Houssin , je crois, nous avait parlé de ce stéréomicroscope Leica M205 et de son système "fusion optics" qui fait exploiter par le cerveau de l'observateur une image à grande profondeur de champ et une image à grande résolution. voir:
http://www.leica-microsystems.com/filea ... ure_FR.pdf
Je serais curieux d'avoir des retours sur cet appareil et bien sur, j'aimerais en tester un. Connaissez vous un labo qui en a acheté et qui accepterait une visite? ou serait il possible à votre avis de s'associer pour demander une démonstration à un représentant de la firme?

Cordialement
Daniel Nardin
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Re: Télécentrisme, objectif de microscope, stacking perspective

Messagede Gérard Weiss » 16 Aoû 2011 16:52

Bonjour Daniel et tous,

Au sujet de la stéréoscopie avec un microscope binoculaire.
Daniel :
ce système est effectivement simple et efficace.
Il est applicable à la fois en lumière réfléchie et également transmise, et permet par exemple de mieux visualiser certaines diatomées.
Il donne une perception du relief à tous les grossissements, mais je dirais qu'à partir de 400X fois, l'apport de la stéréoscopie s'amenuise car la faible profondeur de champ ne permet pas de voir assez de l'objet regardé.

Je me demandais si le système était aussi valable en épiscopie. Tu m'informe que oui et c'est une bonne nouvelle ! Il n'y a plus qu'à réaliser un éclairage double approprié. Mais comment ?

Autrement, je trouve que ce système est aussi très utile aux forts grossissements, car la stéréo marche encore avec les plans flous voire très flous. En effet, même quand les objets sont à peine discernables, on voit très bien si les plans flous correspondants sont en dessous ou au dessus du plan de netteté, ce qui permet de se repérer commodément dans l'épaisseur de la préparation.
Bien amicalement,
Gérard
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Re: Télécentrisme, objectif de microscope, stacking perspective

Messagede Daniel » 16 Aoû 2011 19:03

Je me demandais si le système était aussi valable en épiscopie. Tu m'informe que oui et c'est une bonne nouvelle ! Il n'y a plus qu'à réaliser un éclairage double approprié. Mais comment ?

Je me souviens avoir vu le système zeiss fonctionner et il ne diffère de celui que tu as réalisé que par un système de 1/2 obturation à cristaux liquides et non à polarisants. Voici un schéma de principe tiré d'un document de la firme.
stereoZeissEpi.jpg
Exif et Meta MicroCartouche stereoZeissEpi.jpg (52.34 Kio) Vu 5752 fois

Par contre, il faut disposer d'un illuminateur coaxial (métallographique) en fond clair.
Je crains que cela ne fonctionne pas en fond noir.

la stéréo marche encore avec les plans flous voire très flous
C'est vrai que notre cerveau est capable de restituer un relief d'objets mal définis comme une nappe de brouillard.
Je suis d'accord, Il y a encore un apport aux forts grossissements mème s'il est limité par la faible profondeur de champ.
Les fabriquants te suivent d'ailleurs en proposant des stéréomicroscopes de plus en plus puissants.

Et puis il y a la proposition Leica M205. Sur laquelle je me pose une question: le rendu serait il différent si on a la bonne définition ou la grande profondeur de champ du coté de son oeil directeur?
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Re: Télécentrisme, objectif de microscope, stacking perspective

Messagede Gérard Weiss » 17 Aoû 2011 00:14

Bonsoir à tous, Daniel,

Merci Daniel pour le schéma de Zeiss. Je n'ai pas investi dans ce genre de système d'éclairage à travers l'objectif, mais il doit bien y avoir des solutions d'éclairage externes associés à des objectifs à grande distance frontale...

Zeiss a utilisé des obturateurs à cristaux liquides car il me semble que ça n'aurait pas été possible avec des polariseurs. En effet, je me souviens d'une discussion avec Marc Peltier, sur Le Naturaliste ou sur Microscopia, selon laquelle un objet éclairé en lumière polarisée revoie une lumière non polarisée lorsque celle-ci n'est pas réfléchie à la façon d'un miroir.

Dans ce dispositif à cristaux liquides de Zeiss, la lumière est envoyée alternativement par la droite et par la gauche grâce aux obturateurs d'éclairage, et les obturateurs d'oculaire sont synchronisés avec les obturateurs d'éclairage pour ne laisser passer la lumière dans chaque oculaire que lorsqu'elle arrive du bon coté pour lui. Comme au cinéma, la fréquence de basculement droite - gauche doit être suffisante, au moins 30 périodes par seconde, pour que la persistance rétinienne rende ce basculement imperceptible.

Problème : ce genre d'obturateur n'est pas à la portée du microscopiste amateur. Même si l'éclairage est réalisé avec deux LEDs qui s'illuminent alternativement (facile !), je ne vois pas ce qui pourrait remplacer les obturateurs d'oculaires...

Et puis il y a la proposition Leica M205. Sur laquelle je me pose une question: le rendu serait il différent si on a la bonne définition ou la grande profondeur de champ du coté de son oeil directeur?

Je pense que tu veux parler de ces loupes binoculaires dont un canal comporte un diaphragme d'ouverture réglable, ce qui permet de choisir entre définition et profondeur de champ. PierreH nous les avait fait connaitre dans un autre post il me semble.
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Re: Télécentrisme, objectif de microscope, stacking perspective

Messagede Daniel » 17 Aoû 2011 08:57

Je n'ai pas investi dans ce genre de système d'éclairage à travers l'objectif, mais il doit bien y avoir des solutions d'éclairage externes associés à des objectifs à grande distance frontale

Bien sur, à défaut d'investir dans ce genre d'illuminateur, il est possible d'observer en épiscopie jusqu'avec un 20X.
Un éclairage latéral donne du fond noir. à partir de 20x un objectif LWD à grande distance de travail est préférable.

il me semble que ça n'aurait pas été possible avec des polariseurs

tu as sans doute raison. Je n'y avais pas pensé.
avec des surfaces réfléchissantes, on pourrait jouer sur l'orientation de l'axe de polarisation dans les 2 demi polariseurs.
Mais sur des matières qui dépolarisent, cela ne fonctionnera pas.
En fait, c'est le dispositif PZO que j'utilise avec bonheur en épiscopie à fort grossissement.

PierreH nous les avait fait connaitre dans un autre post il me semble

oui,
Mais en fait , le principe est d'associer 2 canaux droit et gauche d'ON différente: une forte pour la définition et une faible pour la profondeur de champ. En espèrant que le cerveau tire le meilleur de l'ensemble...
je viens de rechercher le sujet qui leur est consacré:
viewtopic.php?f=266&t=1230&p=5077
Nous n'avons pas eu de réponse de l'utilisatrice qui a posé des questions seulement comme invitée.
Nous serions toujours intéressé par un test...
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