Fondamentaux d'optique et d'imagerie numérique à l'usage des microscopistes

Auteur(s) :

Cibert, Christian Découvrir l'auteur

Résumé

Présentation didactique du fonctionnement d'un microscope photonique (à transmission, de fluorescence et confocal). Traite aussi des systèmes de saisies d'images numériques à partir d'exemples et de notions fondamentales d'imagerie numérique.

Éditeur(s)
- Cépaduès-éd.
Date
- DL 2005
Notes
- Bibliogr. p. 17-18. Index
- Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (206 p.) : ill. en noir et en coul., couv. ill. en coul. ; 20 cm
Sujet(s)
- Microscopie
- Microscopes
ISBN
- 2-85428-664-2
Indice
- 535.3 Optique géométrique, instruments d'optique, photométrie, vision, photographie scientifique
Quatrième de couverture
- Cet ouvrage de physique et d'instrumentation s'adresse à tous ceux qui utilisent la microscopie photonique à l'instar de Monsieur Jourdain, et ne savent pas qu'ils font de la physique. Faute d'explications, ils négligent les principes élémentaires qui leur permettraient de tirer le meilleur parti de leur instrumentation ; ils trouveront dans ce texte rédige par un praticien de l'image, le bon usage d'un microscope photonique (à transmission, de fluorescence et confocal) expliqué de façon très didactique.
  Comme la plupart des systèmes de saisies d'images sont maintenant numériques, l'auteur a pris soin de rappeler à partir d'exemples, quelques notions fondamentales d'imagerie numérique en insistant sur ce que doit être l'adéquation idéale entre la résolution physique de l'image produite par le banc optique (le microscope), la cible CCD d'une caméra et les ajustements autorisés par l'informatique.
  Cet ouvrage fruit d'un enseignement universitaire, explicite certaines des clés qui contribuent à conférer à une image la signification d'une donnée scientifique exploitable.
Tables des matières
- - Fondamentaux d'optique et d'imagerie numérique à l'usage des microscopistes
  - Christian Cibert
  - Cépaduès-Éditions
  - 1 Avant-propos 15
  - 1.1 Doit-on croire ce que l'on voit ? 15
  - 1.2 Au fil des pages 16
  - 1.3 Bibliographie 17
  - 2 Lumière et optique 19
  - 2.1 Le principe de Fermat 19
  - 2.2 Loi de la réfraction de Snell-Descartes 21
  - 2.3 Lois de la réflexion, réflexion totale 23
  - 2.4 Lumière = ondes et/ou flux de particules ? 25
  - 3 Formation des images 31
  - 3.1 Approximation de Gauss 31
  - 3.2 Vergence, distances focales et foyers 32
  - 3.2.1 Vergence32
  - 3.2.2 Distances focales d'un système centré35
  - 3.2.3 Foyers et plans focaux d'un système centré35
  - 3.3 Grandissement et grossissement 35
  - 3.3.1 Grandissements d'un système centré36
  - 3.3.2 Grossissement d'un système centré37
  - 3.3.3 Plans principaux et distances focales37
  - 3.4 Stigmatisme 38
  - 3.5 Ouverture numérique d'un système centré 42
  - 3.6 Diaphragmes d'un microscope 43
  - 4 Résolution spatiale 45
  - 4.1 Image réelle d'une source ponctuelle 45
  - 4.2 Résolution théorique d'un microscope photonique 48
  - 4.2.1 Cas de deux sources ponctuelles48
  - 4.2.2 Objet ponctuel illuminé par un système optique50
  - 4.2.3 Profondeur de champ51
  - 4.2.4 Système centré et transformée de Fourier52
  - 4.2.4.1 Définition de la transformée de Fourier52
  - 4.2.4.2 Transformée de Fourier d'une image52
  - 4.2.4.3 Cas des systèmes optiques centrés56
  - 4.3 Aberrations optiques 58
  - 4.3.1 Aberrations chromatiques58
  - 4.3.2 Aberrations géométriques59
  - 4.3.2.1 Aberrations de sphéricité60
  - 4.3.2.2 Aberrations de coma (comète)61
  - 4.3.2.3 Astigmatisme61
  - 4.3.2.4 Distorsion63
  - 4.3.3 Correction des aberrations, objectifs et condenseurs63
  - 4.3.4 Objectifs et condenseurs64
  - 4.3.4.1 Les différents types d'objectifs et de condenseurs64
  - 4.3.4.2 Informations portées sur les bagues des objectifs65
  - 4.3.4.3 Immersion67
  - 4.3.4.4 Grandissement du microscope67
  - 4.4 Contraste et fonction de transfert 68
  - 5 Microscopie à transmission 73
  - 5.1 Plans conjugués 73
  - 5.1.1 Conjugaison des plans des ouvertures73
  - 5.1.2 Conjugaison des plans de champs76
  - 5.2 L'ajustement de Köhler 76
  - 5.3 Rapport ONo/ONc 77
  - 6 Génération de Contraste 79
  - 6.1 Microscopie à contraste de phase 79
  - 6.1.1 Les expériences originales de Zernike79
  - 6.1.2 Le banc optique du microscope à contraste de phase81
  - 6.1.2.1 Le banc optique actuel81
  - 6.1.2.2 Réglage du microscope à contraste de phase81
  - 6.2 Microscopie à contraste interférentiel, DIC 82
  - 6.2.1 Lumière polarisée, anisotropie optique83
  - 6.2.2 Cas particulier des milieux uniaxes88
  - 6.2.3 Système de Wollaston92
  - 6.2.4 Polarisation circulaire93
  - 6.2.5 Principe de la microscopie interférentielle94
  - 6.2.6 Ajustement du microscope de contraste interférentiel96
  - 6.3 Contraste de Hoffmann 97
  - 7 Fluorescence 99
  - 7.1 Quelques notions de physique 100
  - 7.1.1 Absorption de la lumière et fluorescence100
  - 7.1.2 Blanchiment (bleaching)105
  - 7.1.2.1 Principe physique105
  - 7.2 Le banc optique d'un microscope à fluorescence 107
  - 7.2.1 Le «bloc filtre» et le statif d'un épimicroscope107
  - 7.2.2 Le statif109
  - 7.2.3 Ajustement de la lampe111
  - 7.2.3.1 Éclairage de Köhler en épimicroscopie111
  - 7.2.3.2 Éclairage «critique»112
  - 7.2.4 Résolution spatiale et dynamique113
  - 7.3 Fluorescence à deux photons 114
  - 7.3.1 Absorption de plusieurs (deux) photons114
  - 7.3.2 Avantages116
  - 7.3.3 Inconvénients/limitations116
  - 7.4 Quelques microscopies «dynamiques» 117
  - 7.4.1 FRAP117
  - 7.4.2 Polarisation et fluorescence118
  - 7.4.3 Ratio imaging118
  - 7.4.4 Utilisation de fluorochromes photoactivables119
  - 7.4.5 La microscopie de FRET120
  - 7.4.6 La microscopie de FLIM121
  - 7.4.7 La microscopie de deuxième harmonique122
  - 7.4.8 Microscopie de surface, ondes évanescentes123
  - 7.4.9 La microscopie FSM et FCS124
  - 8 Lampes et LASER 125
  - 8.1 Quelques rappels de physique 125
  - 8.2 Les lampes à incandescence 126
  - 8.3 Les tubes à décharge (émission spontanée) 128
  - 8.4 Les tubes LASER (émission stimulée) 129
  - 8.4.1 Peuplement de l'état E2, pompage optique130
  - 8.4.2 Désexcitation de l'état E2131
  - 9 Le microscope confocal 135
  - 9.1 Principes fondateurs de la microscopie confocale 135
  - 9.1.1 Un peu d'histoire135
  - 9.1.2 Balayages et couplage des balayages en transmission137
  - 9.1.3 Des «trous d'épingle»138
  - 9.2 Schéma d'un épimicroscope confocal 140
  - 9.2.1 Microscopie de fluorescence140
  - 9.2.2 Microscopie confocale à vision directe141
  - 9.3 Résolution du microscope confocal 144
  - 9.3.1 Cinq paramètres essentiels144
  - 9.3.2 Définition spatiale de la «sonde optique»145
  - 9.3.3 Limite de Nyquist, fréquence d'échantillonnage148
  - 9.3.4 Résolution et loi de Snell-Descartes152
  - 9.3.5 Rapport des longueurs d'ondes155
  - 10 Imagerie numérique 157
  - 10.1 Qu'est ce qu'une image numérique ? 157
  - 10.1.1 Numérisation et discrétisation157
  - 10.1.2 Discrétisation des dimensions «x, y» de l'image158
  - 10.1.2.1 Principe de la numérisation158
  - 10.1.2.2 Numérisation des coordonnées dans le plan159
  - 10.1.3 Numérisation de la luminance locale observée «g»160
  - 10.1.4 Le capteur CCD et son bruit161
  - 10.1.4.1 A propos du rendement quantique162
  - 10.1.4.2 Convertisseur analogiqueVecteurnumérique164
  - 10.1.4.3 Convertisseur numériqueVecteuranalogique165
  - 10.2 «Signal», «bruit» et «bruit de fond» 167
  - 10.3 Quelques remarques et quelques conseils 169
  - 10.3.1 Saisie des images témoins169
  - 10.3.2 Mesures absolues et mesures relatives170
  - 10.3.3 Résolution spatiale et résolution de dynamique170
  - 10.3.4 To be (co-distributed) or not to be (co-distributed)172
  - 10.3.4.1 Recalage des images172
  - 10.3.4.2 Quid de la perception des couleurs ?173
  - 10.3.4.3 Capteur «noir et blanc» et capteur «couleur»178
  - 10.4 Microscopie «bas niveau» 179
  - 10.4.1 L'exemple du ciel étoilé et de la Lune180
  - 10.4.2 Ajustement du microscope, grossissement180
  - 10.4.3 Propriétés de la rétine182
  - 11 Quelques exemples 187
  - 11.1 Qu'est-ce qu'une bonne image numérique ? 187
  - 11.2 Premier exemple 190
  - 11.3 Deuxième exemple 194
  - 11.4 Une alternative efficace : la «segmentation» 196
  - 11.5 Saisie «couleur» ou saisie «noir et blanc» ? 198
  - 12 Index 199
Origine de la notice:
- FR-751131015