Les objectifs du microscope sont regroupés sous deux types conjugués : fini et infini (corrigé à l’infini).
Dans une conception optique de conjugaison finie, la lumière d’une source (non à l’infini) est focalisée
en un point. Pour un microscope, l’image de l’objet inspecté est agrandie et projetée sur l’oculaire (ou
le capteur si l’on utilise une caméra). La distance particulière à travers le système est caractérisée par la
norme DIN ou JIS ; tous les microscopes à conjugaison finie suivent l’une de ces deux normes. Ces types
d’objectifs représentent la majorité des microscopes de base, tels que les systèmes d’inspection générale
ou d’assemblage. Les modèles conjugués finis sont utilisés dans les applications où le coût et la facilité de
conception sont des préoccupations majeures. En outre, ces objectifs sont généralement utilisés pour les
techniques de champ clair uniquement.
Dans une conception optique de conjugaison infinie, la lumière d’une source placée à l’infini est
focalisée en un point. Dans un objectif, le point est l’objet à inspecter et l’infini pointe vers l’oculaire (ou le
capteur si l’on utilise une caméra). Ce type de conception moderne utilise une lentille tube supplémentaire
entre l’objet et l’oculaire afin de produire une image. Bien que cette conception soit plus compliquée que le
conjugué fini, elle permet l’introduction de composants optiques tels que des filtres, des polariseurs et des
séparateurs de faisceau dans le chemin optique. Les applications de microscopie à fluorescence utilisent généralement
ce type de conception. Les objectifs corrigés à l’infini intègrent souvent des conceptions multiéléments
et corrigent un certain nombre d’erreurs optiques telles que la planéité, l’aberration chromatique,
l’aberration sphérique et la polarisation.
La qualité d’un objectif et d’un oculaire détermine la performance du système. Il est extrêmement important
de comprendre la correction de la qualité lorsque l’on décide du type d’objectif à utiliser. Les corrections
de la qualité sont souvent indiquées sur l’objectif lui-même pour permettre à l’utilisateur de voir facilement la
conception de l’objectif en question. Il existe généralement trois niveaux de corrections d’aberrations chromatiques
et sphériques : achromatique, fluorite et apochromatique. Les objectifs achromatiques font partie
des objectifs les plus simples et les moins chers. La correction chromatique se produit aux longueurs d’onde
rouge et bleue, tandis que les aberrations sphériques sont prises en compte à la longueur d’onde verte. Les corrections
limitées font que ces objectifs sont mieux adaptés aux applications générales et monochromatiques.
Les objectifs en fluorite (ou fluor) sont construits avec des types de verre avancés contenant de la
fluorite minérale (ou fluorine), d’où leur nom, ou maintenant souvent avec des matériaux synthétiques à leur
place. Les différents types de verre utilisés dans les objectifs en fluorite permettent d’améliorer la correction
des aberrations chromatiques et sphériques pour au moins deux couleurs. Ils présentent également souvent
des ouvertures numériques et des pouvoirs de résolution plus élevés que les objectifs achromatiques, ce
qui permet d’obtenir des images plus lumineuses et un meilleur contraste dans les applications d’imagerie
couleur. Les objectifs apochromatiques fournissent le plus haut niveau de corrections. Leurs corrections
d’aberration chromatique sont pour au moins 3 couleurs (rouge, bleu et vert) et les corrections d’aberration
sphérique concernent au moins 2 à 3 couleurs, ce qui les rend idéaux pour les applications en lumière
blanche. Elles ont tendance à avoir des distances de travail plus longues et les ouvertures numériques les
plus élevées. Notez que beaucoup des nouveaux objectifs en fluorite et apochromatiques haute performance
ont souvent encore plus de corrections, corrigeant pour 4 couleurs ou plus chromatiquement et 4
couleurs de façon sphérique. Cependant, les trois modèles d’objectifs souffrent considérablement de la distorsion
et de la courbure de champ, qui s’aggravent à mesure que le grossissement de l’objectif augmente.
La courbure de champ est un type d’aberration présent lorsque l’image hors axe ne peut être mise au
point dans un plan d’image plat, ce qui donne une image floue lorsqu’elle s’écarte de l’axe optique. Il existe
deux niveaux de désignation de la qualité pour la correction de la courbure du champ : Plan (ou planaire) et
semi-plan (ou semi-planaire et microplan). Les objectifs sans correction de la courbure du champ ont
un champ plat au centre de l’image à 65%. Les objectifs semi-plans ont un champ plat sur 80% de l’image.
Les objectifs plans atteignent la meilleure correction globale et affichent mieux que 90% du champ plat et
focalisé.
Eye Point
Eyepiece
Microscopie
Eye Lens
Field Lens
Real Image
Plane
OTL
(150mm for DIN)
(146.5mm for JIS)
PD
(45mm for DIN)
(36mm for JIS)
Objective Lens
Working
Distance
MTL
(160mm for
DIN/JIS)
Object
Key:
Total Magnification = x
Field of View =
NA=n sinθ
(air, n=1)
θ
Objective
Power
Eyepiece
Power
Eyepiece Field Stop Diameter
Objective Power
Figure 1
Correction de l’aberration optique des objectifs corrigés à l’infini
Type d’objectifs Correction de l’aberration sphérique Correction de l’aberration chromatique Correction de la courbure du champ Applications
Achromatique 1 couleur 2 couleurs Non Applications monochromatiques
Fluorite 2+ couleurs 2+ couleurs Non Applications polychromatiques
Apochromatique 3+ couleurs 3+ couleurs Non Applications lumière blanche
Plan Achromatique 1 couleur 2 couleurs Oui Applications monochromatiques
Plan Fluorite 2+ couleurs 2+ couleurs Oui Applications polychromatiques
Plan Apochromatique 3+ couleurs 3+ couleurs Oui Applications lumière blanche
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Test & détection Mires Illumination Caméras Objectifs d’imagerie Microscopie Lasers Opto-mécaniques Optiques
NOTE TECHNIQUE
Objectifs Corrigés à l’Infini
Objectifs Edmund Optics®..........................289
Objectifs Mitutoyo...............................290-293
Objectifs Olympus...............................294-296
Objectifs ZEISS...........................................297
Objectifs Nikon....................................298-299
Microscopes Video et Objectifs
d’infinity...............................................299-301
Objectifs Conjugués Finis.........................302-304
Oculaires & Microscopes..........................305-310
Caméras de Microscopie.........................311, 393
Comprendre les objectifs de microscopes
Le grossissement total d’un microscope est calculé en multipliant le grossissement de deux systèmes optiques indépendants : l’objectif et l’oculaire. L’objectif
qui est placé près de l’objet à analyser procure une image réelle, inversée, agrandie, et orientée de la gauche vers la droite. L’oculaire crée ensuite une image
virtuelle agrandie de l’image réelle donnée par l’objectif. En combinant l’objectif et l’oculaire, le microscope crée une image virtuelle inversée qui est focalisée
sur la rétine de l’observateur (Figure 1). Contrairement aux loupes et grossisseurs qui utilisent uniquement un seul système optique, les microscopes permettent
d’insérer un réticule entre l’objectif et l’oculaire.
Normes industrielles des objectifs corrigés à l’infini Remarques : Les valeurs sont typiques
Spécification Edmund Optics® Mitutoyo Olympus ZEISS Nikon
Filetage monture M26 x 36 TPI M26 x 36 TPI RMS M27 x 0,75 M25 x 0,75
Longueur de tube typique 200 mm 200 mm 180 mm 165 mm 200 mm
Distance parfocale typique 95 mm 95 mm 60 mm 45 mm 60 mm
Gamme de grossissement 2X à 100X 1X à 200X 4X à 100X 2,5X à 100X 2,5X à 100X