Quelle est la différence entre un système optique fini et infini ?

Les objectifs permettent aux microscopes de fournir des images réelles agrandies et constituent peut-être le composant le plus complexe d’un système de microscope en raison de leur conception multi-éléments. Les objectifs sont disponibles avec des grossissements allant de 2X à 100X. Ils sont classés en deux catégories principales : les types réfractifs traditionnels et les réfléchissants. Les objectifs sont principalement utilisés avec deux conceptions optiques : les conceptions conjuguées finies ou infinies. Dans une conception optique finie, la lumière d'un point est focalisée sur un autre point à l'aide de quelques éléments optiques. Dans une conception conjuguée infinie, la lumière divergente d’un point est rendue parallèle.

Avant l’introduction des objectifs corrigés à l’infini, tous les microscopes avaient une longueur de tube fixe. Les microscopes qui n'utilisent pas de système optique corrigé à l'infini ont une longueur de tube spécifiée, c'est-à-dire une distance définie entre le porte-nez où l'objectif est fixé et le point où l'oculaire se trouve dans le tube oculaire. La Royal Microscopical Society a normalisé la longueur des tubes de microscope à 160 mm au XIXe siècle et cette norme a été acceptée pendant plus de 100 ans.

Lorsque des accessoires optiques tels qu'un illuminateur vertical ou un accessoire polarisant sont ajoutés au trajet lumineux d'un microscope à tube de longueur fixe, le système optique autrefois parfaitement corrigé a désormais une longueur de tube effective supérieure à 160 mm. Afin de s'adapter au changement de longueur du tube, les fabricants ont été contraints de placer des éléments optiques supplémentaires dans les accessoires afin de rétablir la longueur du tube de 160 mm. Cela entraînait généralement un grossissement accru et une lumière réduite.

Le fabricant allemand de microscopes Reichert a commencé à expérimenter des systèmes optiques corrigés à l'infini dans les années 1930. Cependant, le système optique infini n’est devenu courant que dans les années 1980.

Les systèmes optiques Infinity permettent l'introduction de composants auxiliaires, tels que des prismes à contraste interférentiel différentiel (DIC), des polariseurs et des illuminateurs à épifluorescence, dans le chemin optique parallèle entre l'objectif et la lentille tubulaire avec seulement un effet minimal sur les corrections de mise au point et d'aberration.

Dans une conception optique conjuguée infinie ou corrigée à l'infini, la lumière provenant d'une source placée à l'infini est focalisée sur un petit point. Dans un objectif, le point est l'objet inspecté et l'infini pointe vers l'oculaire ou le capteur si vous utilisez un appareil photo. Ce type de conception moderne utilise une lentille tubulaire supplémentaire entre l'objet et l'oculaire afin de produire une image. Bien que cette conception soit beaucoup plus compliquée que son homologue conjuguée finie, elle permet l'introduction de composants optiques tels que des filtres, des polariseurs et des séparateurs de faisceau dans le chemin optique. En conséquence, une analyse et une extrapolation d’images supplémentaires peuvent être effectuées dans des systèmes complexes. Par exemple, l'ajout d'un filtre entre l'objectif et la lentille tubulaire permet de visualiser des longueurs d'onde spécifiques de la lumière ou de bloquer les longueurs d'onde indésirables qui autrement interféreraient avec la configuration. Les applications de microscopie à fluorescence utilisent ce type de conception. Un autre avantage de l’utilisation d’une conception conjuguée infinie est la possibilité de faire varier le grossissement en fonction des besoins spécifiques de l’application. Puisque le grossissement de l'objectif est le rapport de la distance focale de la lentille tubulaire
(fLentille tube) à la distance focale de l'objectif (fObjectif)(Équation 1), l'augmentation ou la diminution de la distance focale de la lentille tube modifie le grossissement de l'objectif. En règle générale, la lentille tubulaire est une lentille achromatique avec une distance focale de 200 mm, mais d'autres distances focales peuvent également être remplacées, personnalisant ainsi le grossissement total d'un système de microscope. Si un objectif est un conjugué infini, il y aura un symbole infini situé sur le corps de l'objectif.
1 mObjectif = fTube Lentille/fObjectif