Choisir une caméra pour microscope

Types

Il est courant pour un chercheur de fixer une caméra à un microscope. Trois types de caméras sont disponibles, et deux conviennent au travail en microscopie :

• Télévision (vidéo directe)
  • Vidéo au format 4:3 ancien style, NTSC, PAL, 480i
  • HDTV 16:9 (compatible DVI 1.0), 720P
• Capture informatique
  • Connexion USB
  • Connexion Firewire
• Caméras commerciales
  • Caméras à objectif fixe
  • Appareils photo reflex (SLR)

Tout d’abord, déterminez ce que vous souhaitez faire :

• Capturer des images
• Visualiser une vidéo en direct

Les caméras qui font les deux sont plus coûteuses. Les options à moindre coût capables de la visualisation en direct et de la capture d’image peuvent généralement capturer moins d’images par seconde.

Caméras de style télévision

Les caméras de style télévision envoient des images vidéo en direct à un téléviseur. Elles peuvent utiliser l’ancien format 4:3 (carré) ou le nouveau format cinématographique 16:9. Ces caméras ne sont pas fournies avec un logiciel, ni ne se connectent à un ordinateur sans ajouter une interface spéciale. Cette image peut être enregistrée par des DVR ou en ajoutant une carte d’entrée et de capture vidéo à votre ordinateur. Ces caméras peuvent enregistrer des vidéos, et certains logiciels informatiques peuvent être ajoutés pour capturer des images. Cependant, ces caméras offrent une faible résolution, les interfaces informatiques peuvent être coûteuses, et un ordinateur doit être conçu et acheté à cet effet.

Caméras informatiques

Ces caméras sont généralement conçues pour se brancher directement sur une interface informatique standard (USB, Firewire). Elles sont principalement utilisées pour la capture d’images uniques et secondairement pour enregistrer des vidéos à une vitesse inférieure à la normale. Le terme utilisé ici est images par seconde. La vidéo normale est d’environ 30 images par seconde, le film cinématographique projeté au cinéma peut être de 14 à 18 images par seconde. Les caméras USB peuvent aller de 7,5 à 15 images par seconde. La lecture est généralement fluide (non saccadée), et la durée de visualisation n’est pas accélérée. Le taux d’images de ces caméras est limité par l’ordinateur qui reçoit le signal. Un processeur lent, une faible mémoire ou un ordinateur surchargé auront des difficultés à capturer la vidéo à ce rythme.

Caméras commerciales

Les caméras commerciales ne peuvent pas être connectées optiquement à un microscope sans optiques supplémentaires. Les adaptateurs optiques sont coûteux, et les résultats sont généralement médiocres. Les appareils photo reflex (SLR) peuvent être connectés optiquement aux microscopes en utilisant les adaptateurs SLR disponibles sur la plupart des microscopes.

Tailles des caméras

Les caméras sont désignées par la taille de leur capteur (CCD) qui enregistre les données d’image. Plus le capteur est grand, plus la résolution de la caméra est élevée. La désignation de taille correspond approximativement à la taille du capteur d’image, mais c’est plus un nom qu’une mesure. Les tailles courantes incluent :

• ½" (8 mm en diagonale)
• 1/3" (6 mm en diagonale)
• ¼" (4,6 mm en diagonale)

Champ de vision

Les caméras nécessitent généralement un adaptateur pour se connecter au microscope. Cela s’appelle une monture C. La taille de l’image de la caméra et le composant optique requis (monture C) sont importants pour capturer l’image souhaitée. Certains chercheurs veulent que le champ de capture corresponde au champ visuel vu dans les oculaires, d’autres ne sont pas dérangés par une image capturée plus petite que le champ visuel. Il existe des configurations spéciales d’objectifs/oculaires sur les microscopes trinoculaires pour capturer une configuration 1:1, mais généralement le champ capturé est inférieur à ce qui est vu visuellement.

REMARQUE : Lorsque l’image capturée est plus petite que l’image visuelle, la zone capturée est agrandie.

L’image vue à travers l’oculaire est circulaire, mais la caméra ne peut capturer qu’une image carrée. (Voir la figure à droite.) Idéalement, les coins du carré (limites de l’image de la caméra) toucheront juste le bord du cercle (champ visuel). Lors du choix de la puissance optique (grossissement) de l’adaptateur du microscope, associez le capteur d’image à l’adaptateur. Par exemple, avec un capteur de ½” (0,5"), utilisez un adaptateur 0,5X. Avec un capteur de ¼” (0,25"), utilisez un adaptateur 0,25X. La taille du capteur doit correspondre au grossissement de l’adaptateur aussi précisément que possible. En associant ces deux réglages, vous capturez autant d’image que possible.

Parce que le champ de vision de l’oculaire est un cercle, une caméra avec un rapport d’aspect 4:3 capturera plus d’image qu’une caméra avec un rapport d’aspect 16:9. Si la zone de capture de la caméra dépasse le cercle de vision de l’oculaire, les coins seront assombris (vignettés).

Les cercles montrent ce qui est vu à travers l’oculaire du microscope. Les carrés montrent ce qui peut être capturé avec une caméra fixée au microscope.

REMARQUE : Les grossissements d’adaptateur inférieurs à 0,35X sont plus coûteux. L’adaptateur de caméra est conçu pour s’adapter au microscope et est généralement fabriqué par le fabricant du microscope. La plupart des adaptateurs de caméra ne fonctionnent pas avec d’autres microscopes d’une autre marque. Des adaptateurs microscope vers caméra tiers sont disponibles auprès de diverses entreprises et sont tarifés en conséquence.
La série d’images ci-dessous illustre les problèmes de champ de vision que nous avons évoqués. Les images ont été prises avec une caméra TV COLCAM ½" sur la monture CS standard ½".

Objectif F200, monture CS standard    Objectif F350, monture CS standard

FOV=30 mm, vue oculaire=38 mm      FOV=50 mm, vue oculaire=66 mm
Les images vidéo COLCAM réelles sont capturées via une simple carte de capture vidéo dans un ordinateur personnel. La taille de l’image est 640x480.

Mesure optique

Les objectifs polyvalents peuvent être utilisés pour la plupart des mesures optiques dans un système calibré avec peu d’erreur. Pour les puristes, il existe un type d’adaptateur de microscope appelé système d’objectif télécentrique. Cette configuration optique spéciale est conçue spécifiquement pour correspondre au système microscope et caméra et est généralement très coûteuse. Le logiciel de mesure est intégré au logiciel de capture de la caméra (cela sera indiqué comme une fonctionnalité, si elle existe). Un dispositif optique externe appelé micromètre de platine est nécessaire pour effectuer la calibration. C’est le même outil requis pour calibrer un réticule d’oculaire. Un réticule est une échelle de mesure gravée sur un oculaire pour mesurer un objet dans le champ de vision.

Adaptateurs binoculaires

Les adaptateurs binoculaires (par exemple, 503097) sont des lentilles à faible coût qui peuvent être ajoutées à la caméra et utilisées sur un microscope binoculaire en substituant l’appareil photo à un oculaire. Ces lentilles sont limitées par le fait que vous ne pouvez plus utiliser le microscope sans réduire votre vision optique à un seul œil. La version WPI fonctionne bien, mais ne s’adapte pas à certaines caméras.