Un grossissement de 20 000 fois est-il
vraiment utile en microscopie numérique ?
À gauche : coupe transversale d'un (taxus) à –120 °C, examinée avec un cryo-microscope
électronique à balayage
Puce de la caméra numérique
Oculaires
Fourmi (échantillon)
Petit écran
Grand écran
Introduction
Les microscopes numériques ont seulement une caméra
numérique pour l'observation des images, ils n'ont pas
d'oculaires. Les microscopes pourvus d'oculaires pour
l'obser vation visuelle, tels que les stéréomicroscopes,
peuvent également être équipés de caméras numériques.
Ces deux types de microscopes sont utilisés pour une
grande variété d'applications techniques, dans de nom-
breux champs d'appli cation et industries.
Pour évaluer la performance d'un microscope optique, il est
important de savoir quel grossissement maximum il permet
d'obtenir. En microscopie numérique, on mentionne parfois
des valeurs de grossissement très élevées, telle que 20 000x.
Ce rapport fournit des directives utiles concernant la plage
de grossissement utile en microscopie numérique.
Définition du grossissement
Le grossissement se définit comme le rapport entre la taille
du détail d'un objet tel qu'il est vu dans une image, et la taille
réelle de ce détail. Le grossissement latéral bidimensionnel
se détermine à partir des éléments suivants :
Grossissement =
Dimensions d'un détail dans une image
Dimensions du détail de l'objet réel
Des exemples de microscope numérique et de stéréomicroscope
avec oculaires et caméra numérique sont présentés ci-dessous.
À gauche : stéréomicroscope Leica M205C équipé de la caméra numérique Leica DFC450 C.
L'échantillon, une fourmi, est observable avec les oculaires ou sur un écran d'affichage (2tailles sont représentées) pour détection de l'image par la caméra numérique.
À droite : microscope numérique Leica DMS1000 utilisant différentes tailles d'écran pour l'affichage de l'image.
www.leica-micro systems.com
PLAGE DE GROSSISSEMENT UTILE POUR LA MICROSCOPIE NUMÉRIQUE
Il importe toujours de savoir si un tel niveau de grossissement,
20000 x, est situé hors de la plage utile, autrement dit, s'il
s'agit d'un grossissement vide qui n'apporte rien de plus
pour la visualisation des détails.Qu'est-ce qui détermine une
plage de grossissement utile en microscopie numérique, où
l'image à observer s'affiche sur un écran ? Il y a 2facteurs
principaux : la résolution du système microscopique et la
distance d'observation de l'image.
Résolution du système microscopique
La résolution du système pour un microscope numérique ou
un microscope équipé d'oculaires et fonctionnant avec une
caméra numérique est influencée par 3facteurs principaux :
› La résolution optique résultant de l'objectif, du zoom,
du tube et des lentilles du support de la caméra numérique
› La résolution du capteur d'image de la puce de la caméra
numérique
› La résolution de l'image affichée par l'écran.
La limite de résolution d'un système de microscopie
numérique est déterminée par la plus petite des 3valeurs
de résolution ci-dessus.
Plage de grossissement utile
Il est d'abord présumé que la distance d'observation, la dis-
tance entre l'observateur et l'image affichée, est toujours dans
la plage utile. La plage utile de la distance d'observation
est basée sur la valeur conventionnelle de 25 cm, en moyenne
la distance à l’œil humain la plus petite et pour laquelle l'adap-
tation/la mise au point est possible pour voir avec netteté.
La plage de grossissement utile pour la microscopie numérique
peut être définie comme suit :
Résolution du système
<
Grossisse-
ment utile
<
Résolution du système
6 3
Ainsi, la plage de grossissement utile est comprise entre
1
/6 et
1
/3 de la résolution du système microscopique.
Les puces des caméras modernes ont souvent des tailles
depixels bien inférieures à 10 µm, et les tailles de pixels
desécrans modernes sont bien inférieures à 1 mm. À un fort
grossissement entre l'échantillon et la puce de la caméra,
par exemple 150x, la résolution du système microscopique
est déterminée par la limite de résolution optique. La limite
de résolution optique pour la plus grande ouverture numé-
rique, 1.3, et la plus petite longueur d'onde de la lumière
visible, 400 nm, est d'environ 5400 paires de lignes/mm.
Le grossissement maximum qui correspond à la plage
utile définie précédemment est 1800x.
À grossissement très faible, par exemple inférieur à 1x entre
l'échantillon et la puce de la caméra, l'ouverture numérique
est généralement très petite ; toutefois, la limite de résolution
des puces de caméra dont la taille de pixels est supérieure
à2 µm et des écrans dont la taille de pixels est supérieure
à0,5 mm est généralement inférieure à la résolution optique.
Par conséquent, à grossissement très faible, la limite de
résolution de la puce ou de l'écran est souvent le facteur
déterminant.
Grossissement vide
Chaque fois que la valeur du grossissement dépasse la
plage de grossissement utile pour la microscopie numérique,
1800x, il en résulte un grossissement vide où l'image
apparaît plus grande, mais aucun détail supplémentaire
del'échantillon ne peut être résolu. Un grossissement
de20000x est bien supérieur à 1800x et, clairement,
il s'agit d'un grossissement vide.
Conclusion
Pour les microscopes numériques, comme pour les micros-
copes optiques, il existe une limite de grossissement utile
clairement définie. Dépasser cette plage de grossissement,
autrement dit choisir une valeur supérieure à 1800x, ne
peut résulter qu'en un grossissement vide. Pour avoir des
explications détaillées concernant la plage de grossissement
utile pour la microscopie numérique, veuillez lire en complé-
ment le rapport technique cité ci-dessous.
Lecture complémentaire
DeRose, J.A., Doppler, M. : What Does 30,000x Magnification Really Mean? Some
Useful Guidelines for Understanding Magnification in Today’s New Digital Microscope
Era. Leica Science Lab, February 2015
Auteurs : J.A. DeRose, M. Doppler, Leica Microsystems
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Leica Microsystems DMS300 Application Note
- Taper
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