29/09/2013 : première lumière, mesures de champ


Bonjour à tous !


Voici la première page d'une série qui, je l'espère, sera longue.

Cela fait une vingtaine d'années que je pratique des observations astronomiques assidument, mais je suis débutant dans le milieu de la microscopie.
Même si la contemplation du ciel est fascinante et que la quantité d'objets accessibles aux amateurs correctement équipés est suffisante pour combler une vie entière d'observations, au fil des années la routine finit par émousser l'intérêt. L'observation du ciel est un exercice difficile et répétitif. Nébuleuses, amas, galaxies, ce sont toujours plus ou moins les mêmes types d'objets qui sont observables, et il n'y a rien qui ressemble plus à un amas globulaire qu'un autre amas globulaire. Les objets suffisamment brillants pour offrir des détails de structure ne sont pas si nombreux que ça au final. Des taches floues, encore des taches floues, rechercher des détails à la limite de la perception, en vision décalée, et souvent dans des conditions rendues pénibles par le froid et le manque de sommeil.
Pas facile d'en profiter souvent, ni d'en faire profiter les enfants, les kilomètres à faire pour trouver une nuit noire, les caprices de la météo. C'est donc un peu lassé, que j'ai eu envie de contempler la nature sous un autre angle, dans des conditions plus accessibles, tout en m'amusant avec les enfants.

En conséquence, je me suis offert cet été un microscope et une loupe binoculaire ! Et c'est avec fascination que je découvre la beauté du microcosme. Je redécouvre aussi l'excitation des premières observations et l'envie de tout mettre devant l'oculaire.

Un nouveau monde à observer s'ouvre à moi. C'est magique !

J'ai acheté une loupe trinoculaire Perfex Zoom Sc 6.34 et un microscope Perfex Trinoculaire 1000X Sc5, sur les conseils de La Clef Des Étoiles, magasin que je connais très bien pour l'astronomie et qui propose également des produits de microscopie.
C'est du matériel de milieu de gamme destiné à l'éducation. À l'oculaire, ça n'a malheureusement rien à voir avec le niveau de qualité optique et mécanique dont j'ai l'habitude en astro. Là, on constate d'emblée un fort vignettage, une aberration chromatique prononcée et le champ apparent des oculaires atteint péniblement les 50°... Mais cependant, les observations sont confortables, avec de belles couleurs. Ça change du gris ! Et surtout quel luxe de pouvoir observer quand on veut, bien au chaud chez soi, le jour, la nuit, qu'il y ait des nuages ou la lune, peu importe ! C'est d'une facilité d'utilisation déconcertante, y compris au niveau imagerie. Ça m'a même donné envie de m'y mettre alors que je suis toujours resté réfractaire à l'astrophotographie par sa complexité et sa lourdeur.
J'ai donc investi dans une petite caméra Moticam 5.0MP que je viens de recevoir il y a quelques jours.

Je fais ici mes premiers essais de prise de vue et de traitement d'image. Je vais tester en premier lieu le tube macro qui est fourni avec la caméra et qui permet la prise de vue sans instrument. Je vais me servir pour l'occasion de mon réglet en métal.




Je glisse le réglet sous le tube macro, j'allume la caméra, je retiens mon souffle et là… miracle, le réglet apparaît à l'écran ! Je le déplace, je change la mise au point, c'est génial, tout se voit en temps réel sur l'écran ! Allez, je fais quelques photos souvenir...

Donc avec le tube macro, le champ mesure environ 46 x 34,5 mm.




Je passe maintenant à la loupe binoculaire, au grossissement le plus faible, 7X.
Je suis un peu tendu, parce que je ne sais pas du tout à quoi m'attendre au niveau du grossissement résultant. 7X = objectif à 0,7X + oculaire à 10X. Mais comme il n'y a pas d'oculaire sur la sortie trinoculaire, l'image à l'écran ne va-t'elle pas être très petite par rapport à l'image derrière les oculaires ? Je branche… Ehh, mes craintes s'envolent puisque le réglet remplit déjà presque tout l'écran. Il y a donc clairement un système optique sur la sortie trino qui vient compenser l'absence d'oculaire pour donner un grossissement cohérent avec la vision derrière les oculaires 10X.
On constate que le champ de la caméra couvre une aire de 19,5 x 14,5 mm. C'est très approximatif, surtout qu'avec cette courbure de champ impressionnante, ça va dépendre de l'endroit où l'on mesure… Cependant, à l'oculaire, le champ dépasse facilement les 30 mm de diamètre.




Petite parenthèse, la vision binoculaire est ici très différente de celle dont j'ai l'habitude puisqu'en astro la tête bino se contente de séparer le trajet optique en 2 et délivre donc 2 images identiques. Ici, il s'agit d'une vraie vision binoculaire, et l'oeil de droite ne donne pas la même image que l'oeil de gauche. Par exemple l'oculaire de droite donne un champ de 32 mm de diamètre (de 0 à 32 mm) et celui de gauche 31 mm (de 3 à 34 mm — ne me demandez pas pourquoi les 2 oculaires n'ont pas le même champ, je n'en sais rien ! Le réglage dioptrique est pourtant le même). Il en résulte une image de 34 mm de diamètre de champ (de 0 à 34 mm) avec une sensation de relief saisissante et une facilité de fusion stéréoscopique déconcertante.
En revanche, on n'a pas cette sensation à l'écran, puisque la caméra sur la sortie trinoculaire reste en mono et délivre simplement l'image de l'oculaire de gauche.

Allez, on actionne la mollette du zoom jusqu'au grossissement 20X.
Le champ de la caméra ne fait plus que 6 x 4,5 mm. À l'oculaire, ça dépasse encore 1 cm de diamètre.




Maintenant, grossissement maximal : 45X.
Champ de la caméra = 2,75 x 2 mm.
Champ à l'oculaire de la bino = 4,5 mm de diamètre.
Moralité, dans les 3 cas, la longueur du champ de la caméra correspond à 60% du diamètre du champ à l'oculaire.




Je change d'instrument, pour tester le microscope. Je ne peux plus utiliser le réglet et je vais me servir de la lame de calibration qui est fournie avec la caméra.




Il y a 5 mires de tailles différentes. J'utiliserai celle du centre qui est une croix de 1 x 1 mm, au centre d'un cercle de 4 mm de diamètre.




À 40X (objectif 4X, oculaire 10X), la caméra délivre une image de 3,55 x 2,65 mm, tandis qu'à l'oculaire le diamètre du champ fait 5 mm.
La tête bino n'est plus qu'un simple diviseur optique avec des images identiques dans chaque oculaire.




À 100X (objectif 10X), on englobe 2 mm de diamètre dans les oculaires et 1,29 x 0,97 mm par la caméra.




Et à 400X (objectif 40X), l'image de la caméra fait 0,33 x 0,25 mm, alors qu'à l'oculaire le diamètre du champ fait 0,5 mm.
Donc, on peut dire que la Moticam, sur la sortie trinoculaire, donne une image qui correspond grossièrement aux 2/3 centraux de la vision dans les oculaires.




Autre point maintenant, quand on regarde la photo ci-dessus, ça vignette, c'est plein de poussières défocalisées. C'est sale.

Je sais qu'en astrophoto on peut faire un "flat" pour arranger ça, mais je n'ai encore jamais pratiqué. Alors c'est parti… J'enlève la lame de calibration et je reprends une autre photo dans les mêmes conditions. J'obtiens une image avec ce bruit parasite.




On retire ensuite le signal du flat-field par division. Et Photoshop s'acquitte fort bien de cette tâche, en superposant au-dessus de la photo un calque contenant le flat, avec le mode de fusion "division". Le résultat est immédiat, impressionnant d'efficacité et de simplicité...




J'ai remarqué d'autres modes de fusion dans Photoshop qui donnent des résultats intéressants (avec par exemple "différence" dont on passera le résultat en négatif, ou encore en utilisant sur un négatif du flat les modes "densité couleur -", "densité linéaire -", ou "superposition"). Je ne manquerai pas de faire d'autres tests.

Ensuite je me suis amusé à comparer ces mesures avec une vieille lame micromètre qui date de 1890, qui était dans la boîte d'un microscope antique C. Reichert, que j'avais acheté pour me faire un pied de lampe pour mon bureau.
Ci-dessous les images à 40X, 100X et 400X. Je trouve la prouesse technique remarquable pour l'époque !







Pour finir, je voulais essayer l'objectif à immersion 100X et comparer 2 huiles à immersion différentes.
Franchement, je n'ai pas trouvé de différence entre les 2 marques d'huiles. En revanche, je me suis bien appliqué pour faire une image plus propre : j'ai nettoyé la lame, enlevé quelques poussières, j'ai peaufiné le réglage des diaphragmes, et un flat final. Donc là on est au grossissement maximal, 1000X, et le résultat est meilleur que précédemment. Cette photo ne fait que 130 x 97 µm. À l'oculaire, le diamètre du champ fait 0,2 mm (200 µm).




Voilà, c'était mon premier CROM (compte rendu d'observation microscopique) ! Et je compte bien allonger la liste...

Pourquoi faire ça ? Eh bien, exactement comme pour l'astronomie. Ça me permet de garder un souvenir facilement accessible de mes observations. Ça me permet d'approfondir mes observations. En passant plus de temps, on voit plus de choses et on se pose plus de questions. Ça me permet aussi d'échanger et de partager avec d'autres observateurs, de recevoir conseils et critiques en tous genres, pour m'améliorer. Et puis surtout : ça m'amuse !


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