Procédé de microscopie stéréoscopique et dispositif pour sa mise en aeuvre La présente invention a pour objet un procédé pour l'observation stéréoscopique au microscope.
Dans les conditions habituelles, l'observation au microscope se fait toujours sur un plan de l'objet examiné et sur une épaisseur d'autant plus faible que le grandissement de l'objectif est plus fort. L'exa men en profondeur ne peut se faire que par portions successives.
Cependant, dans de nombreux cas, il serait in téressant de voir l'ensemble de l'objet en profondeur et de pouvoir l'observer non seulement en surface mais encore en volume. Ainsi en est-il, par exemple, de l'examen microscopique de préparations biolo giques, de l'étude de surfaces notamment dans les travaux micrographiques de métallurgie ou de céra mique. Ou bien encore, on aurait intérêt, avec les plaques photographiques impressionnées par des ra diations, particules nucléaires ou rayons cosmiques, à pouvoir suivre le trajet du rayon dans l'épaisseur de la couche sensible.
Pour répondre à cette condition, on pourrait penser à utiliser les artifices usuels de la vision en relief, c'est-à-dire d'utiliser deux objectifs mis en convergence sur l'objet observé et associés à deux oculaires. Mais cette solution se heurte à des diffi- cultés de réalisation pratiquement insurmontables pour de forts grossissements.
La présente invention tend à obtenir cette obser vation stéréoscopique de façon plus simple et réali sable à l'aide d'un objectif unique. Le procédé qui en fait l'objet est caractérisé en ce que l'on sépare le faisceau lumineux fourni par un objectif de mi croscope en deux faisceaux aboutissant à deux ocu laires et l'on impose à ces deux faisceaux des dé- viations variables conjuguées en corrélation avec une variation de la profondeur d'observation de l'ob jectif.
L'invention comprend également un dispositif pour la mise en #uvre de ce procédé.
La variation de la profondeur d'observation peut être obtenue soit par un déplacement relatif de l'objet examiné par rapport à l'objectif, ou vice versa, soit avec objectif et objets fixes, par interpo sitions entre eux d'un dispositif accessoire optique à déplacement variable.
Les déviations variables des faisceaux peuvent être obtenues à l'aide de surfaces réfléchissantes mobiles en rotation ou en translation. Elles peuvent l'être encore par des moyens optiques à action va riable interposés sur le trajet des faisceaux et faisant varier l'incidence des faisceaux.
Par la variation de la profondeur d'observation de l'objectif, on explore l'objet examiné dans la di rection de l'axe optique. De la sorte l'objectif four nit l'image d'un plan variable de l'objet dans son épaisseur, cette image est transformée en deux images réelles conjuguées observées simultanément par les deux oculaires. En déviant les deux faisceaux en concordance avec la variation de la profondeur d'observation de l'objectif, on obtient dans les ocu laires deux images virtuelles qui, mises en conver gence paraissent s'échelonner en profondeur.
Si les variations de la profondeur d'observation et de la déviation des faisceaux sont suffisamment rapides, l'observateur, en raison de la persistance des im pressions lumineuses sur la rétine, voit l'objet dans toute la profondeur explorée par l'objectif, et ceci avec le grossissement désiré. Il a ainsi l'impression de voir l'objet en relief et peut l'apprécier en vo- fume, et non plus simplement en plan comme dans la microscopie usuelle. Son observation est stéréo- scopique.
La conjugaison de la variation de profondeur d'observation de l'objectif et des déviations va riables des faisceaux parvenant aux oculaires peut être assurée par tous moyens mécaniques, électri ques ou autres,- seuls ou combinés. En particulier, il est avantageux de donner à l'objectif ou à l'objet et à des surfaces réfléchissantes dirigeant les fais ceaux des déplacements alternatifs de faible ampli tude synchronisés entre eux, par entraînement mé canique ou au moyen d'électro-aimants.
On décrira ci-après, à titre d'exemples, quelques mises en #uvre particulières de procédé que com prend l'invention en regard du dessin annexé qui représente des formes d'exécution du dispositif pour sa mise en #uvre. La fig. 1 est une schéma explicatif. La fig. 2 montre schématiquement une première forme d'exécution. La fig. 3 est relative à une variante. La fig. 4 concerne une deuxième forme d'exé cution. Les fig. 5, 6 et 7 représentent des variantes. Dans le schéma de la fig. 1, on a représenté en 10 l'objectif et en 11 et 12 les deux oculaires de l'appareil.
Devant l'objectif est placée la platine 13 portant l'objet 14. Cet objet supposé transpa rent a une épaisseur e que l'on désire explorer sur toute sa profondeur, c'est-à-dire du point a de son plan supérieur au point b de son plan inférieur.
Sur le trajet du faisceau lumineux traversant l'objectif schématisé par la droite 15, sont disposées deux surfaces réfléchissantes 16 formant un dièdre et divisant le faisceau 15 en deux faisceaux symé triques 17 et 18. Chacun des faisceaux 17 et 18 est reçu par une surface réfléchissante, respectivement 19 et 20, qui le renvoie en 21, 22 dans l'un des oculaires 11 ou 12.
Pour la clarté de l'exposition, certains angles et distances ont été fortement exagérés.
La platine 13 et les surfaces réfléchissantes 19 et 20 sont mobiles et leurs déplacements sont con jugués. Par exemple, un mouvement alternatif est communiqué à la platine 13 articulée en 23 à son extrémité 24, provoquant le pivotement alternatif de l'objet 14 avec une amplitude correspondant à son épaisseur e. A ce déplacement est associé en con cordance un pivotement des surfaces 19 et 20 les quelles provoquent des déviations alternatives des faisceaux réfléchis 21 et 22.
Lorsque c'est le point a de l'objet 14 qui se trouve au point pour l'objectif 10, il se forme deux images réelles symétriques sur les directions 21 et 22, soit ai et a2, situées dans le plan image 25. Ces images observées simultanément par les ocu- laires 11 et 12 fournissent par superposition une image virtuelle placée en A au point de conver gence des droites 26 et 27 joignant les centres des oculaires aux images al et a2.
Lorsque, par déplacement de la platine 13, c'est le point b qui vient dans le champ de l'objectif 10, les surfaces réfléchissantes 19 et 20 ont subi un déplacement, de pivotement par exemple, conjugué avec le déplacement de la platine 13. Elles ont pris la position représentée en pointillé 19' et 20', les faisceaux réfléchis ont pris les directions 21' et 22' et les images réelles du point b se forment en b1 et b2 dans le plan 25. Ces images observées en conver gence par les oculaires 11 et 12 fournissent l'image virtuelle B décalée en profondeur par rapport à A en rapport avec le grossissement de microscopie.
Cette image B se trouve au point de convergence des rayons 26' et 27', joignant le centre de l'oculaire aux images réelles b1 et b2.
Avec un mouvement suffisamment rapide de la platine 13 et des surfaces 19 et 20, en bénéficiant de la persistance des impressions lumineuses, on ob tient la vision de l'objet a b en AB avec l'impression de la profondeur de celui-ci. On peut ainsi l'obser ver stéréoscopiquement, avec la notion de son vo lume et de son relief.
Pour réaliser la conjugaison des mouvements, divers dispositifs peuvent être utilisés.
Suivant la fig. 2, les surfaces 19 et 20 sont mon tées pivotantes sur des axes 28 et 29. A l'axe 28 est attachée une tige 30. L'axe 29 est solidaire d'une tige 31 articulée en 32 à une bielle 33, elle- même articulée en 34 sur la tige 30.
L'extrémité 35 de la tige 30 est attachée à une tige 36 reliée à l'extrémité mobile 24 de la platine 13. La tige 36 traverse un solénoïde 37 parcouru par un courant alternatif de fréquence appropriée.
Dans cette figure, on remarque que les surfaces réfléchissantes sont réalisées par deux prismes su perposés avec faces à 45o ; la face du prisme infé rieur en contact avec le prisme supérieur est semi- réfléchissante. On obtient ainsi les rayons réfléchis 17 et 18 décalés en hauteur. Les miroirs 19 et 20 sont eux-mêmes décalés en conséquence.
Sous l'action du courant alternatif, le solénoïde 37 provoque une vibration de la tige 36 qui, elle- même, assure en concordance le pivotement de la platine 13 et celui des miroirs 19 et 20.
Au lieu de réaliser le mouvement de la tige 36 par des moyens électriques, ce mouvement peut être obtenu (fig. 3) à l'aide d'un dispositif mécanique. La tige 36 porte en 38 un galet prenant appui, avec rappel élastique (non représenté), sur une came 39 en forme de spirale d'Archimède ou d'excentrique. La came 39 est entraînée en rotation par un pignon 40 actionné par une vis sans fin 41, celle-ci entraînée par un moteur 42.
Dans les fig. 1 à 3, il a été supposé que l'objectif 10 est fixe et que c'est l'objet 14 que l'on déplace par rapport à l'objectif. On peut, au contraire, laisser l'objet 14 fixe et rendre l'objectif 10 mobile, comme le montre la fig. 4. L'objectif 10 est solidaire d'un levier 43 pivotant en 44 et s'appliquant à l'aide de ressorts 45 sur l'extrémité d'un levier 46 pivotant lui-même autour d'un axe 47 et fixé, à la tige 38, par l'articulation 24.
Le mouvement de la tige 38 est communiqué aux miroirs 19 et 20 comme indi qué précédemment. L'entrainement de l'objectif peut aussi se faire par un électro-aimant 59 (fig. 6).
Dans une variante, on réalise les déplacements requis sur un élément pancratique permettant d'avoir des grandissements variables suivant la profondeur de l'observation, de façon à conserver la perspective (fig. 5).
Une lentille 48 ou un groupe de lentilles du sys tème pancratique est monté dans une monture 49 servant de noyau à l'électro-aimant 50 et les dé placements de la lentille 48 sont conjugués avec ceux des surfaces réfléchissantes 19 et 20.
Cette conjugaison, dans l'exemple représenté, est obtenue en reliant les surfaces 19 et 20 à une même tige 51. Le miroir 19 est relié à la tige 51 à sa partie supérieure en 52, tandis que le miroir 20 lui est relié à sa partie inférieure en 53. La tige 51 traverse un électro-aimant 54 alimenté en courant en synchronisme avec l'électro-aimant 50.
Le mouvement des surfaces 19 et 20, au lieu d'être réalisé par pivotement, peut être obtenu par translations conjuguées comme le montre la fig. 6. La surface 19, miroir ou prisme, est portée par un support portant une tige 55 passant dans un électro aimant 56. De même, à la surface 20 est fixée une tige 57 passant dans un électro-aimant 58. Les électro-aimants 56 et 58 sont synchronisés entre eux et avec l'électro-aimant 59 actionnant l'objectif 10.
Dans une autre forme d'exécution, montrée schématiquement fig. 7, les divers organes de mi croscope : objectif 10, surfaces réfléchissantes 19 et 20 sont fixes. Mais on interpose entre l'objectif 10 et l'objet 13 et sur le trajet des faisceaux réflé chis par 16 des dispositifs optiques, tels que 60, 61, 62 mis simultanément en mouvement, en con cordance, par un moyen mécanique ou électrique tel que l'un de ceux précédemment indiqués. Ces dispo sitifs optiques assurent par les mouvements qu'ils reçoivent, les déviations des faisceaux lumineux con jugués avec la variation de profondeur de champ.