Mise en œuvre pratique du fond noir en diascopie

Le formalisme précédemment exposé s'applique pour un éclairage spatialement cohérent. En microscopie, à l'inverse des montages sur banc où un laser peut éventuellement être utilisé, la source de lumière n'est usuellement pas intrinsèquement spatialement cohérente puisqu'il s'agit simplement de l'éclairage Köhler standard du microscope avec le diaphragme d'ouverture très fermé. La luminosité de l'image est dans ce cas très basse puisque seule une très faible partie de la puissance de la source contribue effectivement à l'éclairement de la préparation ; de surcroît, la puissance utile est en grande partie absorbée par le masque central dans le plan de Fourier. Il est donc nécessaire, au-delà de l'utilisation d'un éclairage puissant (lampe halogène de ~100 W, soit typiquement ~1500 lumen), de disposer d'une astuce : utiliser une source spatialement partiellement cohérente et non pas purement cohérente pour augmenter le flux utile. D'un point de vue théorique, chaque point d'une source étendue incohérente est cohérent avec lui même, et le formalisme de Fourier peut être appliqué aux amplitudes complexes de l'onde engendrée par ce point source particulier ; il suffit ensuite de sommer de manière incohérente, c'est à dire en éclairement, les images formées par tous les points sources pour reconstituer l'image globale réellement observée. La strioscopie est donc en pratique mise en œuvre sur les microscopes du commerce, sous le nom de ‘fond noir', en utilisant une source annulaire et la pupille de l'objectif pour réaliser la coupure de la fréquence spatiale nulle (Fig.10 et Fig.11).

L'éclairage de la préparation à observer est réalisé uniquement par des rayons très inclinés par rapport à l'axe du système optique compris entre deux angles limites et ( ). Dans l'espace des directions ces rayons forment donc une sorte de nappe conique. Ceci est réalisé en introduisant une obturation centrale dans le plan du diaphragme d'ouverture de l'éclairage Köhler. L'angle est choisi de manière à dépasser l'angle maximal d'acceptance de l'objectif de microscope utilisé, c'est à dire que où n est l'indice de réfraction du milieu objet de l'objectif (voir la figure 10). Si la préparation observée est uniforme, aucune lumière ne sort de l'objectif : le fond est donc noir. Par contre, s'il y a de petits objets, ceux-ci vont diffracter la lumière dans toutes les directions et ils seront donc vus dans l'image finale sous forme de traces lumineuses sur un fond très sombre. Cette méthode fonctionne de ce point de vue tant pour des objets de phase que pour des objets d'amplitude ou des objets mixtes.

La figure 11 précise de manière schématique le filtrage des fréquences spatiales passe-haut (en toute rigueur passe-bande si on prend en compte la taille finie de la pupille) réalisé par cette méthode. Comme déjà signalé pour la strioscopie pure, ce type de filtrage peut notablement distordre l'apparence de l'objet dans certaines situations. Ce mode de visualisation est surtout utilisé pour mettre en évidence la présence d'objets ou de détails de très petites tailles (éventuellement en dessous de la limite de résolution de l'objectif en utilisation fond clair standard). Cf. figure 7e