Comment transformer un microscope binoculaire usuel en stéréomicroscope:

Les préoculaires stéréoscopiques de Sojecki et Domagalski fabriqués par PZO




J'ai eu connaissance  il y a déja assez longtemps de ces dispositifs redresseurs et stéréoscopiques.
C'était dans les années 80 lors de mes lectures de la revue mikrokosmos à la BU de Fribourg.
J'avais alors repèré un  article que j'ai archivé:
"Die stereoskopische Beobachtung mit dem monobjektiven Mikroskop" G.Göke 1975 .
J'ai aussi relu leur description lorsque j'ai acheté le livre du mème auteur (Moderne Methoden der Lichtmikroskopie 1988) ou il reprend son article précédant en le remaniant.

Mais cela semblait des accessoires extrèmement rares et inaccessibles.

Jusqu'à ce que, début 2011, suite à l'achat d'un microscope PZO Biolar, mon regain d'intérèt pour le matériel PZO m'amène à en trouver une paire sur un site  d'enchères en Pologne et à les acquérir.

La production par PZO a du se limiter à une  petite série entre 1975 et 1995 (?).
( néanmoins au moins un bon millier car le n°0002 apparait sur un cliché de Göke et ma paire est la n°1110)
préoculaires

quel en est le principe?

Pour voir en relief, il faut 2 images de points de vues différents, droite et gauche. Les microscopes binoculaires usuels ne font que distribuer la mème image pour chaque oeil.
Au microscope, il faut partager l'ouverture de l'objectif pour former une image droite et une gauche pour donner du relief.
Diverses techniques ont été proposées dès le XIXe en microscopie (voir mon article de 2003 sur le site microscopies.com:
http://www.microscopies.com/DOSSIERS/Magazine/Articles/DNardin-Stereomicroscopie-1/Stereomicroscopie-1.htm )

schéma préoculaire PZO
Abbe a proposé une méthode qui consiste  à obturer la moitié de la pupille de sortie de chaque coté.  Mais il y a un inconvénient, cette pupille de sortie est l'endroit ou se place la pupille de l'oeil!
Les préoculaires PZO inventés en 1975 par A. Sojecki et W.Domagalski résolvent le problème de façon élégante:

L'image intermédiaire (en 4) est reprise par des lentilles (1, 2).

Elle est reformée à la mème taille en sortie du dispositif (5) ou un oculaire standart permet de l'observer.

2 prismes (7 et 8) l'ont redressée au passage.

Surtout, cela permet de placer un demi masque au niveau de la 2e pupille de sortie de l'objectif (en 6).
Ce demi masque doit être placé de façon à cacher la moitié droite d'un coté et la gauche sur l'autre dispositif.

Les 2 images obtenues forment un couple stéréoscopique. Leur résolution ne correspond qu'à la 1/2 ouverture de l'objectif.
Il faut noter au passage que l'idée d'Abbe
de 2 demi diaphragmes a été aussi adaptée par ailleurs:

- utilisée avec des filtres polarisants
(bricolage réalisable par les amateurs, décrit dans la revue Mikrokosmos par Wolf et Fischbach, 1985)

et

-  actualisée "3D" avec un système de demi diaphragmes à cristaux liquides commercialisé en 1998 par la firme Zeiss. 
doc Zeiss système 3D

Sur quels microscopes est ce utilisable?

à priori sur tous ceux équipés d'oculaires au diamètre RMS; il suffit de placer le coté brillant dans le tube porte oculaire et de mettre l'oculaire dans le tube noir.
 En pratique, ces préocculaires ont une monture longue qui va se mettre en appui sur  les prismes des tètes Olympus.
Par crainte d'usures, je ne les ai utilisés dans un premier temps que sur la tète binoculaire PZO dont je dispose.
Heureusement, celle ci est compatible avec mes microscopes olympus BH (le diamètre des collerettes des tètes  PZO et Olympus est très proche autour de 42mm).
Toutefois la collerette de la tète PZO est un peu plus large, donc un peu décentrée sur les supports Olympus.
Il est possible d'utiliser mes oculaires olympus à grand champ sur la tète PZO, mais ils m'ont semblé dégrader l'image. (ils ne sont pas parfocaux avec les oculaires PZO)

Heureusement, j'ai finalement trouvé une tète Olympus compatible avec ces préoculaires : le modèle inclinable a des tubes assez profonds.
Les oculaires Olympus WHK à grand champ me semblent donner de bons résultats aussi avec cette tète. C'est finalement ces composants que j'ai  adopté sur le statif dédié à ce dispositif.
Le seul inconvénient est que l'image se trouve retournée à 180° car j'ajoute 2 dispositifs qui redressent l'image chacun de leur coté, tète basculante et préoculaires !!

Quel est le bilan à l'usage? 

Le règlage est simple: Il faut  vérifier la position des demi masques une fois pour toute.
Ensuite la perception stéréo est bien présente avec tous les objectifs. Elle renforce la perception du relief liée à d'autres éléments.
A noter, l'obturation des moitiés opposées permet de voir en pseudoscopie. Mais le cerveau refuse en général le relief inversé venant des oculaires!
Ce serait toutefois à tester en diascopie pour découvrir en relief la face inférieure d'un objet.

Aux faibles grossissements des objectifs 2,5x et 5x, le confort est moindre que celui d'un bon stéréomicroscope à 20x ou 40x. 
La perception de relief  est aussi moins prononcée, du fait peut être d'une base plus faible que celle permise par les 2 objectifs convergents ou les gros objectifs de stéréomicroscopes CMO.
Ceux-ci sont aussi plus lumineux, mais ils sont limités à la gamme des grossissements 10X à 70x en général.

Avec des objectifs 10x et 20x, ces préoculaires permettent des grossissements plus élevés de 100x et surtout 200x non accessibles par les stéréomicroscopes usuels.
Ils sont surtout appréciables pour la stéréoscopie autour de ces grossissements .

La base est alors bien adaptée et le relief bien perçu et confortable.

On peut les utiliser aussi avec des objectifs plus forts de 40x à 80x pour des grossissements de 400 à 800x; mais la perception du relief, bien que toujours présente, est fortement limitée par la très petite profondeur de champ.
Ces résultats sont simillaires à ceux obtenus avec un microscope classique muni d'un dispositif à demi filtres polarisants.
(voir ci dessus)  Mais c'est utilisé le plus souvent en microscopie diascopique.

Or comme ces dispositifs, le système des préoculaires PZO me semble intéressant avec les microscopes équipés d'illuminateurs épiscopiques.

 J'ai pu le tester sur un Olympus BH2 équipé d'un illuminateur fond clair/fond noir et d'objectifs "neo" pour BHM.
Cela permet de redécouvrir en les explorant en relief certains objets.

Malheureusement, je regrette de ne pas avoir simultanément le relief et le grand champ des oculaires WH
(à fortiori SWH) Olympus
Peut être faudrait il que les firmes conçoivent sur ce principe une tète stéréo pour les grands champs actuels?
J'ai vu un produit de la marque Edge-3D. Mais fabriqué en très petite série et très couteux.
Le  système Zeiss à 1/2 obturateurs à cristaux liquide (voir liens  (1) et (2)) doit être également rare et cher.
Je crains dans les 2 cas d'avoir peu de chances d'en trouver d'occasion...
préoculaires Sojecki sur BHSM avec tète PZO
Après quelque temps d'utilisation, je confirme vraiment le domaine d'usage de ce système:
il est fait pour la vision en relief au dela  des grossissements habituels du stéréomicroscope.
Les 4 optiques qui occupent  la tourelle sont un 2,5x qui permet à 25x déja un peu plus que les loupes binoculaires usuelles, un 5x qui à 50x correspond au milieu de la variation de mon stéréomicroscope équipé d'un objectif 1x (7,5x à 75x), un 10x à 100X va déja au dela, mais pourrait être concurrencé par un objectif 2x sur le stéréomicroscope (donnant une gamme 15x à 150x) et enfin un 20x qui à 200x dépasse les possibilités de mon stéréomicroscope (tant que je ne change pas d'oculaires aussi; mais le grossissement vide ne serait pas loin).
La vision en relief au grossissement 200x est vraiment une possibilité originale de cet appareil.
Il est possible d'aller au dela avec par exemple, un objectif 50x à grande distance de travail, mais le relief devient moins visible du fait de la profondeur de champ très limitée.
Je n'ai pas encore beaucoup exploré les possibilités du système en diascopie, mais c'est surement à voir sur certaines diatomées...

Comment faire des photographies stéréoscopiques  avec ces préoculaires?

préoculaire PZO sur tube photo droit Pour des sujets statiques, il suffit de placer un dispositif sur un tube droit et de déplacer entre les 2 photos le demi masque pupillaire.

Malheureusement, les tubes de sortie de ces dispositifs sont trop épais avec un diamètre externe de 26,2mm et ne rentrent pas dans la plupart de mes adaptateurs photo Olympus, Nikon ou autres prévus pour des tubes de 25mm extérieur.

Néanmoins, un de mes dispositifs de raccord photo ne tient que sur le haut du projectif.
J'ai donc pu le monter sur un préoculaire fixé sur un tube droit photo et faire quelques essais de clichés en 2 temps .
stéréophoto microcristal d'anatase micro cristal d'Anatase
(D200 Nikon
Neo 5x+NFK3.3x
pour vision parallèle)

Le système est simple et rapide. Il donne de bons résultats montés facilement par stereophotomaker.


Il est possible aussi pour des sujets mobiles d'utiliser une tète double observateur (que j'ai déja dans mes tiroirs), 2 tubes droits, les 2 préoculaires et 2 appareils synchrones (j'ai 2 D100)!
J'ai fait quelques essais, mais avec des raccords bricolés imparfaits. Néanmoins cela fontionne après montage.
 J'envisage de faire tourner 2 raccords pour pouvoir réaliser ainsi en synchronisme des couples d'images (éventuellement microanimaux au flash).
Daniel Nardin
février 2011
complèté juillet 2011