COMMENT OBTENIR DE BELLES COULEURS
DANS VOS IMAGES WEBCAMS ?

Par Michel Collart

Toutes les WebCams, pour être adaptées sur un microscope, doivent avoir leur objectif d'origine retiré. Un adaptateur se vissant en lieu et place de l'objectif est la solution la plus fiable. A cause de la sensibilité spectrale de leur capteur (CCD ou CMOS), les WebCams sont très sensibles aux infrarouges et sont donc toutes équipées d'un filtre. Ce filtre est habituellement soit intégré à l'objectif, soit collé sur un support devant le capteur (attention, ne pas confondre la vitre du capteur CCD et le filtre, ne touchez jamais au CCD). En général, ces filtres sont de piètre qualité, et doivent être retirés pour garder une bonne résolution d'image.


Philips Vesta pro, objectif d'origine retiré, adaptateur et filtre KG3

Vesta pro sur microscope Paralux XSP400EC

Pourquoi les WebCams sortent-elles des couleurs délavées en microscopie ?

En lumière naturelle, du jour, ou en lumière artificielle, tungstène ou halogène, le spectre lumineux va de l'infrarouge à l'ultraviolet. Dans le noir total, avec une simple Led infrarouge (un appui sur une télécommande de téléviseur par exemple), la WebCam y voit comme en plein jour !

Les deux images ci-dessous ont été prises dans le noir absolu, avec un microscope Paralux XSP400EC et objectif 10x, à gauche en éclairant la préparation avec une Led blanche, à droite avec une Led infrarouge :


Image réalisée en lumière blanche

Image réalisée en lumière infrarouge (Led IR)

Toutes les images représentent du tissu humain provenant d'un labo de biologie


Comment y remédier ?

Les lois de l'optique font aussi que chaque couleur du spectre traversant un objectif de verre se focalise en un endroit différent des autres couleurs, c'est ce qu'on appelle le chromatisme, si bien qu'avec les infrarouges on a l'impression d'une image empâtée, presque floue, et des couleurs ternes.
 
L'image de droite a été prise avec l'éclairage halogène d'origine d'un microscope Paralux XSP400EC, sur une WebCam Philips Vesta pro. La WebCam ayant son objectif d'origine retiré, le filtre anti-infrarouge (IRB) l'est aussi puisqu'il y est intégré. On voit bien que les couleurs ne sont pratiquement pas présentes, et la résolution est très moyenne.


Image réalisée avec éclairage halogène, sans filtre

La première méthode pour remédier à ce problème consiste à filtrer l'infrarouge de la source d'éclairage, soit par le filtre infrarouge d'origine monté sur toutes les WebCams (de piètre qualité optique), soit on achète un vrai filtre anti-infrarouge du commerce, de bonne qualité mais très cher (entre 600 et 800F), soit on récupère un filtre KG3 sur une lampe de vidéoprojecteur ou autre (ce filtre sert justement à donner une couleur d'éclairage un peu plus froide qu'à son origine, d'où le nom de filtre froid).
 
L'image de droite a été réalisée en plaçant ce filtre KG3 devant le capteur de la caméra. On a déjà une bonne amélioration par rapport à l'image du dessus, mais il subsiste encore un petit empâtement de l'image, et les couleurs bienque plus belles, ne correspondent pas encore avec ce qu'on voit à l'oculaire du microscope.


Image réalisée avec éclairage halogène + filtre KG3

La seconde méthode est plus radicale, et consiste à supprimer l'infrarouge dès la source d'éclairage. Comment ? Facile, il existe depuis un an ou deux en France des Leds de couleur blanche, dont le spectre est bien étroit, donnant une belle lumière froide, légèrement bleutée.
 
Cette Led blanche ne produit absolument pas d'infrarouge, et on constate sur l'image de droite une nette amélioration du rendu des couleurs, ainsi qu'une résolution plus élevée de l'image.
 
Les 3 images sont brutes, réalisées avec objectif 4x


Image réalisée avec éclairage par Led blanche, sans filtre


Où trouver des Leds blanches ?

On trouve des Leds blanches chez Radiospares, livraison gratuite en deux jours, pour les particuliers une commande de 100F minimum est obligatoire.

Led blanche haute luminosité


Leds en boîtier transparent T-13/4

Spécifications techniques

IF VF VF I lum.

angle

(mA) typ. max. (@20 mA) typ.
30 3,6 V 5 V 3000 20°

code commande : 310 6707

Prix : environ 45F TTC


Photo et spécifications © Radiospares

Sur le Paralux XSP400, comme sur de nombreux autres modèles, on peut sans problème adapter la Led en lieu et place de la lampe halogène, à l'intérieur du socle, il faut simplement ajouter un pont de diodes redresseur car la lampe est alimentée directement en 6V alternatif par un transfo, alors que la Led doit absolument être alimentée en courant continu.

Elle possède un angle d'éclairement de 20° ce qui est bien concentré, on pourrait même se passer du condenseur, seul un verre dépoli parait nécessaire pour bien "harmoniser" l'éclairage sur tout le champ de la WebCam (ou même de l'oculaire en visuel). Elle a un éclairement de 3000 mcd (une led verte pour comparaison ne dépasse pas 75mcd !!!), possède une tension de seuil de 3.6V et 30mA maxi.

N'oubliez pas de placer une résistance en série, calculée comme ceci :

R = ( V - ULed ) / ILed

Puisque 30mA est l'intensité maxi de la Led, on prendra une marge de sécurité, et on se limitera donc de 25 à 28mA.

Exemple : Pour une tension d'alimentation de 6V, on obtient donc une résistance de (6 - 3.6) / 0,025 = 96 ohms. La valeur référencée la plus proche est donc de 100 ohms. Attention cependant, lorsque l'on redresse le courant alternatif et qu'on le filtre avec un condensateur, la tension va remonter à une valeur approchant les 8.50V. Dans ce cas, la valeur de la résistance devra être ajustée pour obtenir un courant entre 25 et 28mA. Une résistance ajustable et un milliampèremètre seront alors bien utiles.

Il peut être utile également d'ajouter un potentiomètre externe de 1kilo-ohms, afin d'avoir une maîtrise totale de l'éclairage. Voici le schéma de cablage final, attention à la polarisation de la Led, la cathode (patte la plus courte) doit être reliée vers le côté masse :


Différentes Leds


Essais et résultats

En lieu et place de la lampe halogène, sont montés un circuit imprimé contenant le pont redresseur (pour transformer le 6V alternatif en continu), un condensateur polarisé de 2200µF pour le filtrage, une résistance ajustable de 200 ohms (à défaut, 2 ajustables de 100 ohms feront l'affaire), et la Led blanche, montée sur un support de Circuit intégré, d'une part pour permettre de l'échanger facilement avec une Led infrarouge, ou de couleur (verte pour les tests de résolution en lumière monochromatique, rouge ou jaune pour obtenir des effets spéciaux !), d'autre part pour la centrer et bien l'aligner par rapport au condenseur et aux objectifs.

Il ne reste plus qu'à remonter le cache avec le verre dépoli. Extérieurement, rien ne permet de distinguer le microscope à Led blanche de l'ancienne version avec la lampe halogène !


La Led est montée à l'emplacement de la lampe halogène


On distingue les 2 résistances ajustables et le support de CI


Le cache avec le verre dépoli est remonté

Si elle est bien centrée, la Led blanche donne un éclairage largement suffisant pour les objectifs 4x, 10x et 40x, on le voit sur les images ci-dessous :


Microscope Paralux XSP400EC
Photo
©
Paralux


Image réalisée à l'objectif 10x


Image réalisée à l'objectif 40x


Conclusions :

La Led blanche possède de nombreux avantages par rapport à un éclairage traditionnel :


Sauf indication contraire, toutes les images ont été réalisées par l'auteur à l'aide d'une WebCam Philips Vesta pro montée sur un microscope Paralux XSP400EC.
Le logiciel utilisé pour les prises de vue est
VEGA 1.2.2 de Colin F. Bownes.

© Mai 2001 Michel COLLART - Toute copie est soumise à l'approbation de l'auteur


 

 
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