La microphotographie avec smartphone révèle un monde miniature passionnant, accessible à tous. Étant biologiste et amateur de microscopes, je peux vous assurer que cette technique ouvre un monde miniature étonnant, directement accessible depuis votre poche.
Pour commencer votre aventure dans l’univers de l’infiniment petit, vous aurez besoin de quelques outils indispensables. Un objectif macro pour smartphone est la pièce maîtresse de votre kit. Ces petites merveilles se clipsent facilement sur votre téléphone et transforment votre caméra ordinaire en un véritable microscope portable.
Maintenant que vous êtes équipé, passons à la pratique. La mise au point est l’étape la plus délicate. Avec de la pratique, vous développerez un véritable tour de main. L’exposition est cruciale pour révéler les détails. N’ayez pas peur d’expérimenter avec ces valeurs.
Une fois vos clichés capturés, un léger post-traitement peut faire des merveilles. Ajustez le contraste, la luminosité et la netteté pour faire ressortir les détails. Et n’oubliez pas de partager vos créations !
La beauté de la microphotographie avec un smartphone réside dans sa polyvalence.
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En explorant ces sujets variés, vous développerez non seulement vos compétences en microphotographie, mais aussi une nouvelle appréciation pour les merveilles qui nous entourent.
Les mires de test sont utiles pour évaluer ou calibrer les performances ou la qualité d'image d'un système d'imagerie. Il peut s'agir de dépanner un système, de certifier ou d'évaluer des mesures, ou d'établir une base pour garantir qu’un système fonctionnent bien avec un autre.
La qualité de l'image peut être définie par différents éléments, en particulier la résolution, le contraste, la fonction de transfert de modulation (FTM), la profondeur de champ (DOF) et la distorsion ; par conséquent, un ou plusieurs types de mires de test peuvent être nécessaires ou utiles en fonction du type de système en cours de construction ou de ce qui doit être mesuré. Heureusement, il existe un éventail de mires qui s'adressent à des systèmes spécifiques, notamment les caméras, les écrans de visualisation ou même une seule et fine lentille.
La résolution est la capacité d'un système d'imagerie à distinguer les détails d'un objet. Elle est souvent exprimée en termes de paires de lignes par millimètre (lp/mm). Pour illustrer ce concept, imaginons que deux carrés soient représentés sur les pixels d'une caméra CCD. En supposant que le grossissement primaire de l'objectif soit tel qu'un carré remplisse un pixel de la caméra, s'il n'y a pas d'espace entre les pixels remplis, l'image apparaîtra comme un grand rectangle rouge. Toutefois, si un « espace blanc », ou un espace distinctement différent de la couleur originale du pixel, est trouvé entre les pixels, la caméra sera en mesure de distinguer les deux carrés.
Le contraste mesure la séparation entre les zones claires et sombres d'une image. Plus précisément, le contraste est un changement d'intensité ou de luminosité d'un point à un autre. Il affecte l'efficacité de la reproduction des différences entre l'objet et les nuances de gris de l'arrière-plan. Une image présentant le contraste le plus élevé est une image dans laquelle le noir est vraiment noir et le blanc vraiment blanc, sans aucune nuance de gris entre les deux. Le contraste est souvent exprimé en pourcentage (%) et est calculé en utilisant l'intensité maximale (Imax) et l'intensité minimale (Imin), comme indiqué dans l'équation 1.
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La fonction de transfert de modulation, FTM, est une mesure de la capacité d'un objectif d'imagerie à transférer le contraste du plan de l'objet au plan de l'image à une résolution spécifique. Les plans de l'objet et de l'image sont les zones spatiales où se trouvent l'objet et l'image. Le plan de l'objet se trouve devant le système d'imagerie, et le plan de l'image se trouve devant ou derrière le système d'imagerie, selon que l'image est réelle ou virtuelle. La FTM est exprimée en fonction de la résolution de l'image (lp/mm) et du contraste (%), comme le montre la figure 4. Une autre composante de la FTM, outre la résolution et le contraste mentionnés ci-dessus, est la limite de diffraction.
La limite de diffraction est une limite physique qui empêche un objectif d'imager parfaitement des points ou des bords. Étant donné qu'elle est limitée par la nature ondulatoire de la lumière, même une lentille « parfaitement » conçue et fabriquée ne peut pas atteindre des performances limitées par la diffraction. De même, la géométrie d'une lentille contribue à sa capacité à reproduire une image de bonne qualité. Le nombre f (f/#) est la capacité de collecter la lumière d'une lentille. Lorsque le diamètre de la lentille augmente, le nombre f diminue. Les lentilles à nombre f faible recueillent le plus de lumière, ce qui les rend idéales pour les applications où la lumière est restreinte.
La profondeur de champ, ou DOF, est la capacité d'un objectif à maintenir une qualité d'image souhaitée lorsque l'objet observé entre et sort de la mise au point. La distance focale est définie en fonction de la résolution et du contraste, qui diminuent lorsqu'un objet est placé plus près ou plus loin de la distance de travail optimale. La profondeur de champ s'applique également aux objets en profondeur, car les objectifs à DOF élevée permettent d'obtenir une image claire de l'ensemble de l'objet. La profondeur de champ est estimée par une valeur unique calculée à partir de la limite de diffraction, ce qui en fait une approximation théorique. Il est toutefois difficile d'effectuer une véritable comparaison, car de nombreux objectifs d'imagerie ne sont pas limités par la diffraction. Par exemple, deux objectifs peuvent avoir le même f/# (c'est-à-dire une limite de diffraction égale), mais n'ont pas nécessairement des performances similaires ou une profondeur de champ comparable.
La distorsion est un type d'aberration géométrique qui provoque une différence de grossissement de l'objet en différents points de l'image. Lorsque les rayons lumineux transportent l'image d'un objet à travers un système, plusieurs points sont mal placés par rapport au centre du champ, ou au point central de l'image. Par conséquent, la distorsion n'est pas une aberration qui provoque des flous, mais une aberration qui provoque une dislocation. La distorsion, représentée par un pourcentage, peut être positive ou négative. Un pourcentage positif représente une distorsion en « coussinet », tandis qu'un pourcentage négatif représente une distorsion en « barillet ». Bien que la distorsion soit présente dans presque tous les objectifs, elle peut être corrigée par l'utilisation de courtes distances focales. Malheureusement, les systèmes à courte focale ont tendance à souffrir davantage des effets de diffraction que leurs homologues à plus longue focale. La correction d'une composante de la qualité de l'image en affecte indéniablement une autre, ce dont il faut toujours tenir compte. Il est important de garder à l'esprit que la distorsion entraîne le déplacement, mais non la perte, d'informations sur l'objet.
Il existe une variété de mires de test pour aider à caractériser la résolution, le contraste, la fonction de transfert de modulation (FTM), la profondeur de champ (DOF) et la distorsion dans un système d'imagerie.
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Les Mires de Résolution USAF 1951 ont été et sont actuellement la référence lorsqu'il s'agit de tester la résolution d'un système d'imagerie. Elles sont constituées de barres horizontales et verticales organisées en groupes et en éléments. Chaque groupe est composé de six éléments, et chaque élément est composé de trois barres horizontales et de trois barres verticales espacées régulièrement les unes des autres. Il peut y avoir un total de douze groupes, les plus grands nombres étant utilisés pour une résolution plus élevée. Par exemple, une mire de résolution standard 1951 se compose de numéros de groupe allant de -2 à 7, tandis qu'une haute résolution va de -2 à 9 ; le numéro de l'élément est le même. La résolution est basée sur la largeur et l'espace des barres, la longueur des barres étant égale à cinq fois la largeur d'une barre.
Une paire de lignes (lp) équivaut à une barre noire et une barre blanche. Qualitativement, la résolution d'un système d'imagerie est définie comme la combinaison de groupes et d'éléments qui se trouve juste avant que les barres noires et blanches ne commencent à s'estomper. Il est important de garder à l'esprit que le calcul de la résolution avec une mire USAF 1951 est subjectif. En d'autres termes, cela dépend de la personne qui regarde la mire. Une personne ayant une vision de 20/20 (selon le rapport de Snellen) est capable de discerner une résolution plus élevée qu'une personne ayant, par exemple, une vision de 20/25 ou 20/30.
Lorsque l'on dispose d'un groupe et d'un nombre d'éléments spécifiés, on peut facilement calculer la résolution en lp/mm à l'aide de l'équation 4. Par exemple, si les barres verticales ou horizontales commencent à s'estomper au niveau de l'élément 3 du groupe 4, la résolution du système peut être désignée comme étant l'élément 2 du groupe 4.
Pour comprendre la relation entre le nombre f, la profondeur de champ et la résolution, prenons l'exemple d'un objectif d’imagerie de 35 mm double Gauss. Dans cet exemple, l'objectif sera intégré dans un système qui nécessite une résolution d'objet d'au moins 5 lp/mm (200 μm) à un contraste de 20%. où λ est la longueur d'onde du système.
Pour simplifier, l'équation 7 suppose un système idéal non aberrant. Cependant, comme ce système devrait présenter des aberrations, la limite de diffraction diminue avec l'augmentation du nombre f. La détermination d'un nombre f idéal pour ce système conduit à calculer la plus grande profondeur de champ possible.
En comparant la résolution au nombre f, il est évident qu'en dessous de f/3, l'objectif est limité par les aberrations et ne peut obtenir la résolution minimale souhaitée. Cependant, le fait de fermer le diaphragme permet de réduire les aberrations et d'améliorer le champ visuel. À un nombre f/4,2, les effets de diffraction causés par les éléments optiques de l'objectif d'imagerie deviennent plus importants que les effets des aberrations ; c'est à ce moment-là que l'objectif devient limité par la diffraction. Au-delà de f/4,2, la fermeture du diaphragme augmente la profondeur de champ, mais réduit la résolution. À f/13,5, la limite de diffraction définit l'étendue de la résolution souhaitée. Au-delà de f/13,5, la résolution continue de diminuer alors que la profondeur de champ continue d'augmenter.
Une large gamme et un conseil spécialisé pour sélectionner vos outils de calibration et vérification. Tous les outils; micromètres, mires et réticules, nécessaires à la calibration de vos instruments optiques. Les réglages de votre microscope conditionnent la qualité de vos analyses d’images. Les outils de calibration microscope tels que les micromètres et réticules sont indispensables pour étalonner vos instruments optiques et en garantir la fiabilité. Les outils de vérification tels que les mires vous permettent de vérifier les mesures de nos logiciels pour en assurer la répétabilité.
Voici quelques exemples de références disponibles :
Les microscopes numériques Dino-Lite vous permettent de visualiser en temps réel vos prises de vues sur vos différents périphériques : smartphone, tablettes, PC portables ou fixes. Vous avez également la possibilité de capturer des photos, des vidéos en direct ou en time lapse.
Le logiciel fourni avec le microscope, DinoCapture (pour Windows) et DinoXcope (pour Mac), permet le traitement avancé de vos images, avec des options de mesures telles que : ligne, rayon, cercle, cercle 3-points, angle, etc. Le site Dino-Lite vous propose de comparer plusieurs microscopes selon vos critères de distances de prises de vue, le niveau de grossissement que vous attendez, selon les fonctionnalités, les éclairages spécifiques, et les différents accessoires dont vous aurez besoin. Vous avez également la possibilité de compléter votre étude de besoins en ligne.
La microphotographie avec un smartphone est un domaine passionnant qui combine science et art. Avec de la patience et de la pratique, vous capturerez bientôt des images qui rivaliseront avec celles des microscopes professionnels. Alors, prêt à plonger dans l’infiniment petit ?
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