problème d'optique

[inviteeecca5b6]

Salut,
voila j'ai un gros problème d'optique qui me vaut d'être un désacord total avec mon assistant, je vous l'éxpose et vous demandant de répondre que si vous êtes sur ! Merci

Prenons un microscope classique exempt de tous défauts, d'abérration et de bruit, le microscope idéal. Il a malgré tout une limite de sa résolution latérale qui est:

Sur ce point nous somme d'accord...
On cherche a determiner les conditions necessaires pour pouvoir mesurer la PSF du micrscope: pour cela on prend une bille de diamètre D et on l'observe.

Selon moi, la seule condition necessaire est qu'il faut que
Je m'éxplique: selon moi, la résolution limitée du microscope empèche de pouvoir distinguer 2 points lumineux A et B si ils sont séparé par une distance suffisement petite, a savoir la résolution. Donc si on met une bille de diamètre D selon ma condition, le microscope la "voit" comme un point unique qui correspond a la fonction , et on voit, idéalement, exactement la même image que si c'était un point lumineux infiniment petit.

Lui n'est pas d'accord avec moi: il dit que les 2 images ne seront pas identiques meme idéalement. C'est la que je suis fondamentalement pas d'accord car ca signifierait qu'on arrive a distinguer une bille d'un diamètre de 10nm, par exemple, a une de 100nm, et ainsi la résolution du microscope serait bien plus petite que ce que tous les livres disent...

Alors voila !
Donc si vous savez, merci de me le dire !

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[inviteeecca5b6]

Pour simplifier la question est la suivante:
est-ce que tout objet de taille inférieur a la résolution optique donne la même image (déalement) ??

[invite8c514936]

Ton assistant a raison. La forme de l'image n'est pas la même dans les deux cas, et il est possible de descendre en dessous de la "limite de diffraction", par exemple en échantillonnant très proprement l'image...

[invite212ab20d]

Je dirais que si ton microscope est théoriquement parfait (cad optique limitée seulement par la diffraction) tu as raison. Tout objet de dimension (disons ta sphère pour simplifier) inférieure à ta résolution latérale sera vue de la même manière. Par contre ce ne sera pas un point à mon avis mais une tâche circulaire. Bien sûr, je fais l'hypothèse que la position de ton objet le long de ta profondeur de champ (objet de taille différente donc position différente le long de l'axe) ne joue pas.

Par contre si ton optique n'est pas parfaite alors là les 'rayons' (hypothèse acceptable si on parle d'aberrations) qui partent de la périphérie de la grosse sphère ne donneront pas la même image que ceux qui partent de la périphérie de la petite.

Je n'aime par contre pas trop ce concept de PSF est-tu sûr que tu as besoin de la mesurer? Quel est ton objectif final?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite212ab20d]

Là, je ne comprends plus notre tortue des profondeurs, pourrait-on éclaircir ma lanterne? Référence d'un article?

[inviteeecca5b6]

il est possible de descendre en dessous de la "limite de diffraction", par exemple en échantillonnant très proprement l'image...

C'est-a-dire ?
Dans le domaine de fourier les lentilles agissent comme un filtre passe bande dans l'intervalle . Il est donc nécessaire d'échantilloner avec une fréquence supérieure à , il est même recommander d'être au-dela sans pour autant empécher une reconstruction parfaite si on reste légerement au dessus... Donc qu'est-ce que ca signifie "échantilloner proprement" ?
Il y a aussi un autre truc que je comprend pas intuitivement: on est d'accord pour dire que si 2 points lumineux infiniments petits sont séparés par une distance inférieur a la résolution optique alors ils sont indistingables, de sorte qu'il parait n'y en avoir qu'un seul.
Maintenant, sur ma microbille, je fais en sorte que les 2 points les plus éloignés soient séparés par une distance inférieure a la résolution optique, donc logiquement ils paraissent comme un seul point, non ?

Je sais pas si j'ai raison ou pas, mais si j'ai tord au moins que je sache pourquoi... je voudrais pas mourir sans le savoir

[inviteeecca5b6]

A tient pour l'instant ca tient du 50-50, exactement comme dans mon labo... pffff...

[inviteeecca5b6]

Je n'aime par contre pas trop ce concept de PSF est-tu sûr que tu as besoin de la mesurer? Quel est ton objectif final?

Oui certain... Je bosse sur la déconvolution 3D... On mesure une sequence d'image multi-focale floue et en connaissant la PSF on peut retrouver les sections optiques nettes, un peu comme avec un confocal !

[invite0bbfd30c]

Ton assistant a parfaitement raison (ainsi que deep_turtle). Le critère de résolution que tu énonces est le critère de Rayleigh pour la séparation de deux objets ponctuels vus dans un instrument limité par la diffraction. C'est un critère purement visuel, c'est à dire lié à la physiologique de l'œil (au sens large). Il n'a aucun caractère fondamental, et il est parfaitement possible de dépasser ce critère, avec une analyse numérique par exemple (on appelle ça parfois la "superrésolution", mais ce terme recouvre plusieurs techniques). De façon plus fondamentale, la faculté de distinguer deux objets ponctuels avec un instrument d'optique classique dépend de la connaissance de la PSF de l'instrument, de la finesse de l'échantillonnage, et du rapport signal à bruit de l'image analysée.

Dans le même ordre d'idée, on peut localiser une particule avec une précision très inférieure à la longueur d'onde utilisée : http://www.embl-heidelberg.de/Extern...df/jonas03.pdf .

[invite0bbfd30c]

Pour compléter : l'enregistrement de l'image d'un objet ponctuel va te donner la PSF de l'instrument. Si maintenant ton objet n'est plus pontuel, mais qu'il fait disons 0,1 fois la taille typique de la PSF (rapportée au plan objet), l'image va s'en trouver légèrement élargie. Peut-être cet élargissement ne sera-t-il pas détectable visuellement, mais il n'y a rien de fondamental qui t'empêche de le détecter par échantillonnage + analyse numérique (il y a une limite bien entendu, mais elle est liée au système utilisé : échantillonnage, quantité de lumière recueillie -- qui donne classiquement le rapport signal à bruit).

[invite8c514936]

Là, je ne comprends plus notre tortue des profondeurs, pourrait-on éclaircir ma lanterne? Référence d'un article?

Je n'aurais pas donné de précision plus claire que les deux interventions de chip qui précèdent...

Dans le même ordre d'idée, l'analyse propre de l'image CCD d'une étoile en astronomie permet de déterminer sa position avec une précision égale à une fraction de pixel (mieux que 0.1 pixel).

[inviteeecca5b6]

Bon ben merci messieurs,
je dois me rendre a l'évidence et aller de ce pas dire a mon assistant qu'il avait entièrement raison (article à l'appui en plus, si ca c'est pas le top du top) comme d'habitude si j'ose dire... Vraiment merci, ca m'a évité une grosse faute dans mon rapport !

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[invitea0046ad4]

Voici une thèse complète sur l'augmentation de la résolution en utilisant des états non classiques du champ EM (états comprimés), ainsi qu'une quantification du champ adaptée aux détecteurs matriciels.
Ou comment tricher avec les limites quantiques...

http://tel.ccsd.cnrs.fr/documents/ar.../index_fr.html

A+

[invite0bbfd30c]

Voici une thèse complète sur l'augmentation de la résolution en utilisant des états non classiques du champ EM (états comprimés)

Tout à fait, il s'agit là d'un aspect beaucoup plus fondamental que ce que j'ai évoqué au-dessus (c'est pourquoi je parlais de dispositif "classique"). À ma connaissance l'utilisation d'états comprimés a donné lieu à une expérience, permettant de dépasser légèrement la limite classique de mesure de position d'un faisceau laser (mesure faite sur une photodiode à quadrant je crois). Dans cet expérience, si je me souviens bien, au faisceau laser étudié était superposé un faisceau dans l'état "vide de photon comprimé"... c'est assez peu intuitif

[invite212ab20d]

Monsieur Deep_Turtle toutes mes excuses apparemment je me trompe mais j'apprends et c'est là l'essentiel.

Monsieur Chip, pourrais-je avoir des éclaircissement sur :

'De façon plus fondamentale, la faculté de distinguer deux objets ponctuels avec un instrument d'optique classique dépend de la connaissance de la PSF de l'instrument, de la finesse de l'échantillonnage, et du rapport signal à bruit de l'image analysée.'

Sous la forme d'un article ou bouquin compréhensible pour profane dans le domaine? Merci.

[invite0bbfd30c]

Désolé Patrick, je n'ai actuellement pas de référence qui convienne sous la main.