FR2826718A1 - Microscope pour la tomographie optique coherente - Google Patents

Abstract

L'invention conceme un dispositif pour la tomographie optique cohérente, comprenant un objectif interférométrique 208 et un système de balayage confocal 205. Applications : microscopie, en biologie et étude des matériaux.

Description

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Microscope pour la tomographie ontique cohérente Domaine technique
L'invention concerne un microscope pour la tomographie optique cohérente, permettant l'obtention d'images en coupe d'un objet à observer.

Technique antérieure.

Le microscope décrit dans la publication In vivo retinal imaging , optics letters vol. 18 no 21 p. 1864, 1er novembre 1993, par Swanson & al., utilise la technique de la tomographie optique cohérente.

L'échantillon est scanné au moyen d'un microscope confocal mais l'onde réfléchie par l'échantillon revient dans une fibre optique qui sert également de système de filtrage spatial. Elle est transmise par la fibre optique vers un coupleur au moyen duquel on la fait interférer avec une onde de référence pour détecter sur un détecteur un signal résultant de cette interférence. Un système de balayage longitudinal permet de modifier le chemin optique parcouru par l'onde de référence. Le signal reçu sur le capteur est maximal lorsque l'onde de référence et l'onde provenant de l'objet sont en phase. La détection de ce maximum permet de déterminer la réflectivité de l'objet à observer en un point qui balaye l'objet dans le sens de l'axe optique, le balayage étant produit par les variations de chemin optique parcouru par l'onde de référence. Par ailleurs, comme indiqué dans l'article femtosecond transillumination optical coherence tomography , Optics Letters vol. 18 no 12 p. 950 du 15 juin 1993 par Hee & al., l'obtention d'images de bonnes qualité d'un objet complexe nécessite l'utilisation d'une source de lumière blanche constituée par exemple par un laser femtoseconde, très coûteux. Le balayage horizontal de l'échantillon peut être effectué au moyen d'un miroir galvanométrique comme indiqué dans le brevet US 6,124, 930. Dans le cas d'un système comme décrit dans le brevet US 6,124, 930 les vibrations incontrôlées des miroirs galvanométriques se traduisent par des erreurs sur la différence de chemin optique entre l'onde de référence et l'onde réfléchie par l'objet, qui introduisent une dégradation de la qualité de l'image, principalement pour les systèmes ayant une résolution élevée dans le sens de l'axe des Z. La source spatialement cohérente de lumière blanche (laser femtoseconde) est coûteuse et peut être remplacée par une source de lumière non cohérente comme indiqué dans le brevet WO 02/35179.

Description de l'invention
Un premier but de l'invention est de réaliser un microscope pour la tomographie optique cohérente qui permette l'imagerie en temps réel d'un échantillon microscopique, avec une résolution élevée suivant l'axe optique. L'appareil décrit dans le brevet US 6,124, 930 utilise un miroir galvanométrique pour le balayage d'un plan, ce qui améliore la vitesse de balayage. Il résout en partie le problème des écarts de phase causés par le mouvement du miroir galvanométrique, en positionnant le miroir galvanométrique en un point approprié du système d'éclairage. Toutefois :

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- l'auteur suppose que les deux miroirs de balayage ont un centre de rotation commun. Ceci est une approximation qui entraîne des écarts par rapport à la théorie. En réalité, les deux miroirs ont des centres de rotation distincts et lors du balayage d'un plan observé, le signal de l'interféromètre n'est pas parfaitement constant.

- l'auteur néglige également les phénomènes de vibrations du miroir galvanométrique : une vibration de quelques microns du miroir galvanométrique entraîne une imprécision comparable du système interférométrique, dans le sens du balayage en Z.

Le dispositif décrit dans le brevet numéro US 6,124, 930 est donc affecté par une imprécision suivant l'axe optique. Cette imprécision est tolérable dans certains cas (imagerie de la rétine par exemple) mais lorsque une définition élevée est recherchée cette imprécision doit être évitée. C'est le but de la présente invention. Le but recherché est atteint, dans la présente invention, au moyen d'un microscope optique destiné à permettre une visualisation d'un objet à observer éclairé par une source lumineuse, et comprenant : - un système optique adapté, d'une part, pour focaliser un faisceau d'éclairage provenant de la source lumineuse en au moins un point d'éclairage entouré par une zone non éclairée, ledit au moins un point d'éclairage étant destiné à éclairer un point de l'objet à observer appartenant à un plan observé, et d'autre part, pour focaliser un faisceau lumineux provenant du point d'éclairage, en un point lumineux dans un premier plan image, ledit système optique comportant un objectif de microscope focalisé sur ledit plan observé dudit objet à observer, traversé par ledit faisceau d'éclairage avant qu'il ne parvienne audit objet à observer, collectant ledit faisceau lumineux provenant dudit objet à observer, et restant fixe par rapport audit objet à observer pendant la durée d'observation dudit plan observé, - un premier système de filtrage spatial disposé dans le premier plan image et adapté pour filtrer le point lumineux pour obtenir un faisceau à détecter issu du point lumineux filtré, - un dispositif de balayage, placé sur le chemin dudit faisceau d'éclairage entre ladite source lumineuse et ledit au moins un point d'éclairage, et adapté pour que ledit au moins un point d'éclairage balaye l'objet à observer suivant ledit plan observé, - un dispositif interférométrique adapté pour générer un faisceau de référence issu de ladite source lumineuse, qui ne passe pas par l'objet à observer, et qui se superpose audit faisceau lumineux provenant de l'objet à observer, - au moins un capteur pour enregistrer la superposition dudit faisceau à détecter et dudit faisceau de référence, caractérisé par le fait que ledit dispositif interférométrique est adapté pour : - séparer le faisceau d'éclairage provenant dudit dispositif de balayage et dirigé vers ledit échantillon, en un faisceau d'éclairage dirigé vers ledit objet à observer, et en un faisceau de référence qui n'atteint pas l'objet à observer, - superposer ledit faisceau de référence au faisceau lumineux provenant dudit objet à observer et dirigé vers ledit dispositif de balayage,

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pour que ledit dispositif de balayage affecte simultanément, dans le sens source lumineuse vers objet à observer, le faisceau d'éclairage et le faisceau de référence non encore séparé du faisceau d'éclairage, et pour que ledit dispositif de balayage affecte simultanément, dans le sens objet à observer vers capteur, ledit faisceau lumineux et ledit faisceau de référence superposé au faisceau lumineux.

Du fait que le dispositif de balayage affecte simultanément le faisceau lumineux et le faisceau de référence, ses imperfections ne modifient pas la différence de phase entre ces deux faisceaux et ne se traduisent donc pas par des erreurs concernant la profondeur de coupe ou par une perte de résolution verticale. Les imperfections du dispositif de balayage ne génèrent pas non plus un décalage entre les points de focalisation du faisceau lumineux et du faisceau de référence. Les problèmes mentionnés ci-dessus et concernant par exemple le système décrit dans le brevet US 6,124, 930 sont donc résolus par la présente invention.

Le système de filtrage spatial peut être par exemple un trou microscopique, un réseau de trous microscopiques, une extrémité sectionnée de fibre optique, ou un détecteur ponctuel .

Le dispositif de balayage peut être constitué par exemple par un ou deux miroirs galvanométriques, ou par un disque de Nipkow en rotation.

Le dispositif interférométrique peut par exemple être un objectif interférométrique (Linnik, Mirau, ou autre).

Le capteur peut par exemple être un capteur matriciel CCD ou un tube photomultiplicateur.

L'invention se distingue de l'état de l'art (brevet numéro US 6,124, 930) par le fait que le dispositif interférométrique est placé entre le dispositif de balayage et l'objet à observer. En particulier cette solution permet de rendre les différences de phase entre le faisceau lumineux et le faisceau de référence indépendantes du mode de balayage utilisé et des imprécisions du dispositif de balayage, dans la mesure ou le dispositif de balayage affecte simultanément le faisceau de référence et le faisceau lumineux provenant de l'objet à observer.

Afin que la qualité d'image soit la meilleure possible sans traitements numériques complexes on peut concevoir le système de manière à ce que l'image d'un plan réfléchissant perpendiculaire à l'axe optique du microscope, soit une constante lorsque l'objectif est focalisé sur ce plan. Selon une caractéristique de l'invention, ceci est obtenu au moyen d'un microscope également caractérisé par le fait que ledit dispositif interférométrique comporte un miroir de référence réfléchissant l'onde de référence, et conjugué audit premier plan image. Selon une caractéristique de l'invention, ledit dispositif interférométrique et ledit objectif de microscope sont réunis en un objectif interférométrique. Par exemple, ledit objectif interférométrique peut être un objectif interférométrique de Linnik ou de Mirau. De telles configurations simplifient le système. Selon une caractéristique de l'invention le microscope comporte également des moyens pour déplaçer ledit objectif interférométrique dans le sens de l'axe optique du faisceau d'éclairage parvenant audit objet à observer, en dehors de la durée d'observation dudit plan observé, pour modifier la position du plan observé dans l'objet à observer. Ceci permet d'effectuer un

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balayage en Z de l'échantillon sans déplaçer pour autant l'échantillon ni le microscope dans son ensemble.

Cette solution est utile lorsque l'objet à observer (oeil, peau) peut difficilement être déplaçé.

Toutefois, pour tirer pleinement parti de l'amélioration de précision liée à l'emploi de la technique ci-dessus, il est préférable d'utiliser une source large bande. Pour qu'un balayage monopoint soit possible, il faut que cette source soit ponctuelle. La solution usuelle consistant à utiliser un laser pulsé femtoseconde est très coûteuse, nécessite des précautions d'utilisation et de mise en oeuvre importantes liées à la classe du laser, et présente également l'inconvénient d'être potentiellement délétère pour l'échantillon examiné, du fait de l'intensité élevée du faisceau. Ceci peut être gênant en particulier pour l'examen dermatologique direct des patients.

Le brevet WO 02/35179 décrit une solution consistant à utiliser par exemple une lampe à arc filtrée par un trou comme représenté sur la figure 2 kasten A de ce brevet. Si le trou est suffisamment petit (à la limite de diffraction) la méthode est équivalente à l'utilisation d'une source spatialement cohérente comme un laser femtoseconde, mais avec une intensité lumineuse disponible très faible. Si la taille du trou est augmentée l'intensité lumineuse augmente, mais la résolution latérale diminue du fait qu'un seul détecteur est utilisé (détecteur monopoint) alors que la zone illuminée est de taille plusieurs fois supérieure à la limite de diffraction. Si le détecteur monopoint est remplaçé par un CCD multipoint, une résolution acceptable est obtenue mais la dynamique de l'image formée est fortement diminuée du fait de la présence des faisceaux parasites provenant de points voisins de chaque point dont l'image est détectée.

La présente invention propose une solution à ce problème qui permet d'utiliser une source spatialement incohérente sans perdre en résolution et en limitant au maximum la perte de dynamique. Selon une caractéristique de l'invention, ce problème est résolu par un microscope également caractérisé par les faits suivants :

- ladite source lumineuse est une source étendue de lumière non cohérente, - il comporte un second dispositif de filtrage du faisceau issu de ladite source lumineuse, pour diviser le faisceau d'éclairage en une pluralité de sous-faisceaux d'éclairage, - le système optique est adapté, d'une part, pour focaliser la pluralité de sous-faisceaux d'éclairage en une pluralité de points d'éclairage correspondants sur le plan observé de l'objet à observer, et d'autre part, pour focaliser la pluralité de sous-faisceaux lumineux provenant de la pluralité de points d'éclairage en une pluralité de points lumineux sur le premier système de filtrage spatial - le premier système de filtrage spatial est adapté pour filtrer individuellement chaque point lumineux issu de chaque point éclairé de l'objet à observer afin d'obtenir une pluralité de sous-faisceaux à détecter correspondants.

La source de lumière peut par exemple être une source de lumière blanche (lampe halogène ou lampe à arc au Xénon), de manière à optimiser la résolution suivant l'axe optique. On peut aussi utiliser une lampe à arc au mercure, ou une diode électroluminescente, mais ces solutions sont moins favorables en termes de résolution. Le premier et le second dispositif de filtrage du faisceau peuvent être des réseaux de trous microscopiques confondus ou non. Cette solution permet d'obtenir un éclairage en lumière blanche à

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un coût très inférieur à un laser femtoseconde et sans les dangers potentiels du laser femtoseconde. La faiblesse de l'intensité de l'éclairage en lumière blanche est compensée par l'utilisation d'une pluralité de points d'éclairage, ce qui permet l'obtention d'un balayage rapide à partir d'une source de lumière blanche peu coûteuse. Dans cette version multipoints de l'invention, le détecteur peut être par exemple un capteur CCD couplé au balayage comme dans le brevet US 5,239, 178. Toutefois une telle solution pose de difficiles problèmes de synchronisation entre le balayage et l'acquisition, et limite la vitesse d'acquisition d'une image, qui est principalement limitée par la vitesse d'acquisition du capteur.

Selon une caractéristique de l'invention, ce problème est résolu lorsque ledit système optique est adapté pour focaliser le faisceau à détecter en au moins un point de détection, et ledit dispositif de balayage est adapté pour que ledit faisceau à détecter balaye un second plan image dans lequel est placé ledit au moins un capteur, lorsque ledit au moins un point d'éclairage balaye ledit plan observé. En effet, le capteur peut alors intégrer l'ensemble de l'image pendant le temps de balayage, et l'image peut être lue ensuite sur le capteur. La vitesse d'acquisition d'une image est donc limitée seulement par la vitesse de balayage du système, ce qui la rend peu sensible aux mouvements éventuels de l'échantillon. Ceci est particulièrement important lors d'un examen dermatologique direct. Le temps de lecture de l'image est indépendant du temps d'acquisition et n'est donc un facteur limitatif que lorsque on cherche à obtenir par exemple une image tridimensionnelle ou une séquence temporelle d'images. De plus, le capteur temps d'intégration du capteur doit simplement être synchronisé avec le balayage, ce qui simplifie les problèmes de synchronisation.

Par exemple le dispositif de balayage peut être un disque de Nipkow. Toutefois, le système à disque de Nipkow présente l'inconvénient que les instabilités du disque se traduisent rapidement par des défauts de l'image, et que la trajectoire circulaire des points de balayage se traduit par une grande difficulté à obtenir un éclairage homogène. Selon l'invention, ce problème est résolu au moyen d'un microscope dans lequel : - ledit dispositif de balayage comporte au moins un miroir mobile en rotation sur lequel sont réfléchis, d'une part, le faisceau d'éclairage pour permettre audit au moins un point d'éclairage de balayer l'objet à observer suivant ledit plan observé, et d'autre part, ledit faisceau lumineux provenant dudit point éclairé de l'objet à observer pour amener le point lumineux en un point fixe sur ledit premier plan image, - ledit système optique et ledit premier système de filtrage spatial sont adaptés pour renvoyer ledit faisceau à détecter sur ledit miroir mobile en rotation, - ledit système optique est également adapté pour focaliser ledit faisceau à détecter, réfléchi sur le miroir mobile, en un point à détecter dans ledit second plan image pour obtenir, dans ledit second plan image, un déplacement dudit point à détecter proportionnel au déplacement dudit point éclairé dans ledit plan observé de l'objet à observer.

Cette solution permet d'obtenir, par exemple à l'aide de miroirs galvanométriques, un balayage simultané de l'échantillon et du capteur, et d'enregistrer l'image sur le capteur de manière analogue à ce que permet l'utilisation d'un disque de Nipkow. La réflexion dudit faisceau à détecter sur ledit miroir mobile en rotation peut s'effectuer sur la même face ou sur une face différente d'un miroir qui peut avoir une, deux, ou d'avantage de faces. La trajectoire des points d'éclairage peut être rendue rectiligne. Afin de limiter au

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maximum l'inertie du miroir et les contraintes sur la conception des éléments optiques, il est cependant préférable d'utiliser deux faces opposées d'un même miroir mobile, par exemple galvanométrique, pour réfléchir le faisceau lumineux et le faisceau à détecter. A cette fin le microscope est également, suivant une caractéristique de l'invention, caractérisé par les faits suivants : - ledit au moins un miroir mobile en rotation comprend une face objet et une face image opposée à ladite face objet, - ledit système optique est adapté pour (i) diriger ledit faisceau lumineux provenant de l'objet à observer, vers ladite face objet, (ii) diriger ledit faisceau lumineux provenant de ladite face objet, vers ledit premier système de filtrage spatial, (iii) diriger ledit faisceau à détecter provenant dudit premier système de filtrage spatial, vers ladite face image, (iv) diriger ledit faisceau à détecter provenant de ladite face objet, vers ledit second plan image.

Dans le cas du microscope à disque de Nipkow du type le plus courant, un problème est la stray light ou lumière d'éclairage partiellement réfléchie par le disque, qui se superpose au faisceau à détecter.

Ce problème peut être réglé en utilisant un double disque de Nipkow comme dans le brevet US 3,517, 980.

Toutefois le système devient alors très sensible aux instabilités du disque de Nipkow et ce type d'appareil atteint rarement des résolutions aussi élevées qu'il est souhaitable. Ce problème peut également être présent dans un système à miroir galvanométriques comme décrit içi, lorsque par exemple le premier et le second système de filtrage sont un seul et même réseau de trous microscopiques. Afin d'éviter ce problème, et selon une caractéristique de l'invention, le microscope est également caractérisé par les faits suivants : - ledit premier système de filtrage spatial comporte au moins un premier trou microscopique, - ledit second système de filtrage spatial est distinct dudit premier système de filtrage spatial et comporte au moins un second trou microscopique, - ledit système optique comporte un séparateur de faisceau pour diriger le faisceau d'éclairage provenant dudit second système de filtrage spatial, vers ladite face objet, et pour diriger le faisceau lumineux provenant en sens inverse de ladite face objet, vers ledit premier système de filtrage spatial.

Pour former dans le plan du capteur une image de l'échantillon, le déplacement d'un point d'éclairage doit être exactement reproduit, à un facteur d'échelle près, par le déplacement d'un point à détecter correspondant sur le capteur. Ceci est effectivement le cas lorsque le microscope comprend : - au moins une première lentille de contrôle traversée par le faisceau lumineux entre ladite face objet du miroir mobile et ledit premier plan image, - au moins une seconde lentille de contrôle traversée par le faisceau à détecter entre ledit premier plan image et ladite face image du miroir mobile, - des miroirs de redirection redirigeant le faisceau lumineux ayant été réfléchi par ladite face objet, puis le faisceau à détecter, pour permettre le retour dudit faisceau à détecter vers ladite face image, et disposés pour que la direction du faisceau à détecter quittant ladite face image soit égale à la direction du faisceau lumineux incident sur ladite face objet.

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Des vibrations peuvent se transmettre du miroir mobile à l'objet à observer. Pour éviter la transmission de telles vibrations le microscope peut être caractérisé par les faits suivants : - ledit dispositif de balayage comprend au moins une lentille objet traversée par ledit faisceau lumineux provenant dudit objet à observer dirigé vers ledit miroir mobile, - ledit dispositif de balayage comprend au moins une lentille image traversée par ledit faisceau à détecter provenant dudit miroir mobile et dirigé vers ledit second plan image, - lesdites lentilles objet et image appartiennent à un premier sous-ensemble fixé sur un premier bâti, - ledit miroir mobile, lesdites lentilles de contrôle et lesdits miroirs de redirection appartiennent à un second sous-ensemble fixé sur un second bâti, - ledit premier bâti et ledit second bâti sont liés l'un à l'autre par des liaisons déformables.

En effet, les liaisons déformables entre les deux bâtis permettent de couper la transmission des vibrations, et les mouvements relatifs des deux bâtis, du fait de la configuration optique choisie, n'ont qu'une influence marginale sur l'image formée dans le plan du capteur.

Pour que l'image obtenue soit une image complexe fiable, dont le module est indépendant d'un éventuel décalage de phase de l'onde de référence, et susceptible d'être déconvoluée, il est préférable d'utiliser une détection hétérodyne. La détection hétérodyne peut être réalisée au moyen par exemple d'un miroir piézoélectrique utilisé pour faire varier la phase de l'onde de référence. Dans ce cas il est nécessaire d'acquérir successivement des images correspondant à chaque décalage de phase. Cette technique est très sensible aux vibrations qui peuvent affecter le système entre deux acquisitions d'image. Un objectif de l'invention est d'améliorer la robustesse du système par rapport aux vibrations. A cette fin, et selon une caractéristique de l'invention, le microscope est caractérisé par les faits suivants : - ledit système optique comporte des moyens pour polariser le faisceau lumineux, - ledit dispositif interférométrique comporte des moyens pour polariser le faisceau de référence, de manière à ce que les polarisations respectives du faisceau lumineux et du faisceau de référence soient orthogonales entre elles lorsque ces faisceaux sont superposés.

Ceci peut être obtenu par exemple à l'aide d'un objectif de Linnik comprenant un séparateur de faisceau polarisant. L'onde de référence étant alors polarisée orthogonalement à l'onde provenant de l'objet, il est possible ensuite de distinguer ces deux ondes. L'onde de référence et l'onde provenant de l'objet peuvent avoir des polarisations linéaires, circulaires ou elliptiques mais ces polarisations doivent être orthogonales entre elles afin qu'il soit possible de séparer les deux ondes ou de les distinguer. Dans le but de réaliser une détection hétérodyne on peut alors réaliser un décalage de phase entre ces deux ondes. Ce décalage de phase peut par exemple être réalisé à l'aide d'une lame retardatrice. Pour obtenir une image pouvant être déconvoluée dans les meilleures conditions et de la meilleure qualité possible, il est préférable que cette lame retardatrice soit achromatique. Pour utiliser un principe de détection hétérodyne, on peut utiliser plusieurs détecteurs et appliquer un décalage de phase distinct aux ondes interférant sur chaque capteur. Selon une caractéristique de l'invention, ceci est réalisé au moyen d'un microscope également caractérisé par les faits suivants : - ledit microscope comporte trois capteurs distincts,

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- chacun desdits capteurs est précédé d'un polariseur, - deux desdits polariseurs sont eux-même précédés d'une lame d'onde achromatique afin d'obtenir des décalages de phases entre ledit faisceau de référence provenant dudit objet à observer et ayant traversé ledit dispositif de filtrage.

Cette solution permet une détection hétérodyne à trois phases sans qu'un élément mobile soit nécessaire, et en un seul cycle de balayage de l'échantillon, les trois images nécessaires au calcul de l'image finale étant obtenues simultanément sur les trois capteurs. Ceci limite la sensibilité aux vibrations. D'autres solutions existent pour effectuer simultanément la détection de plusieurs images avec des décalages de phase différents. Toutefois pour que de telles solutions soient envisageable il faut que le faisceau de référence et le faisceau lumineux soient polarisés orthogonalement l'un à l'autre pour que des décalages de phase puissent leur être appliqués séparément.

Description rapide des figures
La figure 1 représente un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 2 représente un objectif interférométrique. La figure 3 illustre la manière dont sont générés les décalages de phase entre l'onde de référence et l'onde réfléchie. La figure 4 représente un second mode de réalisation. La figure 5 représente un troisième mode de réalisation. La figure 6 illustre la méthode de balayage employée dans le troisième mode de réalisation.

Premier mode de réalisation
Ce mode de réalisation est représenté par la figure 1. Un faisceau laser large bande 601 polarisé à 45 degrés du plan de la figure constitue le faisceau d'éclairage FE. Ce faisceau d'éclairage FE est donc issu d'une source lumineuse constitué par exemple d'un laser pulsé femtoseconde. Le faisceau d'éclairage FE est réfléchi par le miroir semi-transparent 602. Il est réfléchi par le miroir galvanométrique 603 mobile en rotation autour d'un axe situé dans le plan de la figure. Il est réfléchi par le miroir galvanométrique 604 mobile en rotation autour d'un axe orthogonal au plan de la figure. Ces miroirs mobiles 603 et 604 constituent le dispositif de balayage. Le faisceau d'éclairage FE entre ensuite dans un objectif interférométrique 605. La partie du faisceau d'éclairage FE qui traverse l'objectif interférométrique 605 est ensuite focalisée en un point d'éclairage 620 de l'objet à observer 606.

Le faisceau lumineux FD réfléchi ou diffracté par l'échantillon est collecté par l'objectif interférométrique 605 qui le superpose à un faisceau de référence FR issu du faisceau d'éclairage et généré par ledit objectif interférométrique. Les deux faisceaux FD et FR sont réfléchis sur les miroirs galvanométriques 604 et 603, traversent le miroir semi-transparent 602, sont focalisés, par une lentille 607 sur un trou microscopique 608 constituant un premier système de filtrage spatial. Le trou microscopique 608 est dans un plan focal de la lentille 607. L'autre plan focal de cette lentille est de préférence confondu avec le plan focal image de l'objectif interférométrique 605.

La figure 2 montre le détail de l'objectif interférométrique 605, dans une configuration de Linnik.

Le faisceau d'éclairage FE atteint un séparateur de faisceau polarisant 170 qui le sépare en un faisceau de

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référence FR et un faisceau d'éclairage FE. Le faisceau d'éclairage FE traverse l'objectif 171 et parvient à l'échantillon ou objet à observer 606 qui le diffracte et/ou le réfléchit. Le faisceau lumineux FD provenant du point d'éclairage 620 de l'objet à observer 606 retraverse l'objectif 171 et le séparateur de faisceau polarisant 170, sortant alors de l'objectif interférométrique. Le faisceau de référence FR traverse l'objectif 173, est réfléchi par le miroir de référence 174, retraverse l'objectif 173, est réfléchi par le séparateur de faisceau polarisant 170, et ressort alors de l'objectif interférométrique. Le séparateur de faisceau polarisant 170, l'objectif 173, et le miroir de référence 174 constituent donc un dispositif interférométrique permettant de générer un faisceau de référence FR. Du fait qu'un séparateur de faisceau polarisant est utilisé, les faisceaux FR et FD sortant de l'objectif interférométrique sont polarisés orthogonalement l'un à l'autre.

Le faisceau lumineux FD ayant traversé le trou microscopique 608 sera appelé faisceau à détecter FD1. Les faisceaux FD1 et FR parviennent ensuite à un miroir partiellement transparent 609 qui réfléchit le tiers de la puissance incidente. La partie des faisceaux qui traverse le miroir partiellement transparent 609 parvient à un miroir semi-transparent 610. La partie des faisceaux qui traverse le miroir semi-transparent 610 traverse ensuite une lame tiers d'onde 613 puis un polariseur 614 et parvient à un capteur 615. La partie des faisceaux qui est réfléchie par le miroir semi-transparent 610 traverse un polariseur 611 et parvient à un capteur 612. La partie des faisceaux qui est réfléchie par le miroir 609 traverse une lame tiers d'onde 616 et un polariseur 617 puis parvient au capteur 618. Les polariseurs 611,614, 617 sont orientés à 45 degrés du plan de la figure 1.

Les lames tiers d'onde 613 et 616 ont pour utilité d'introduire des décalages de phase respectifs de 120 degrés et-120 degrés entre l'onde de référence constitué par le faisceau de référence FR et l'onde à détecter constitué par le faisceau à détecter FD1 avant que ces ondes n'interfèrent. La figure 3 montre le principe de ce décalage de phase. Sur la figure 3 (a) A représente l'amplitude complexe du vecteur champ électrique du faisceau à détecter FD1, et B représente l'amplitude complexe du vecteur champ électrique du

faisceau de référence FR. Après traversée d'une lame tiers d'onde A est inchangé et B est multiplié par

ex, ce qui est illustré par la figure 3 (b). Pour une lame tiers d'onde on a ss = --. Le polariseur 3

projette ces deux vecteurs suivant une direction située à 45 degrés de chacun d'entre eux et les somme, de sorte que l'on obtient le vecteur illustré par la figure 3 (c) d'amplitude complexe A + BeJss. Les lames tiers d'onde 613 et 616 sont orientées par rapport aux polariseurs 614 et 617 pour correspondre respectivement à

27r 27r ss =--et/ ? =---. Autant que possible, les lames tiers d'onde utilisées doivent être achromatiques.

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Les signaux provenant des capteurs 612,615, 618 sont échantillonnés de manière synchrone. A partir des intensités détectées sur chaque capteur à un instant donné, l'amplitude complexe du faisceau à détecter FD 1 est calculée par un ordinateur ou un circuit dédié par application de la formule suivante :

ou six est l'intensité détectée sur le capteur numéro X.

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Le microscope dispose en outre d'un dispositif 619, par exemple piézoélectrique, de positionnement de l'objet à observer 606 dans le sens vertical. Il est donc possible de balayer l'objet à observer 606 dans un plan observé en utilisant les miroirs galvanométriques, et de le balayer suivant la verticale en utilisant le dispositif de positionnement 619. Alternativement, lorsqu'il n'est pas possible de déplaçer l'objet à observer, il est possible de déplaçer plutôt l'objetctif interférométrique 605 dans son ensemble suivant la verticale, de manière à balayer suivant la verticale sans déplaçer l'objet ni le corps du microscope.

Un microscope confocal du type le plus courant est similaire au présent appareil mais utilise un objectif simple (non interférométrique) et dispose d'un capteur unique disposé derrière le trou microscopique. A chaque position des miroirs galvanométriques correspond une intensité donnée du faisceau à détecter. A partir de l'ensemble des intensités détectées pour chaque position des miroirs galvanométriques et pour chaque position de l'objet à observer 606 suivant la verticale, l'ordinateur reconstruit une image tridimensionnelle réelle de l'objet à observer 606.

Le fonctionnement du présent appareil est similaire, mais les intensités détectées sont remplacées par les valeurs complexes S obtenues pour chaque position des miroirs galvanométriques 603,604 et du dispositif de positionnement 619. A partir de l'ensemble de ces valeurs complexes, l'ordinateur reconstruit une image tridimensionnelle complexe de l'objet à observer 606. Il est ensuite possible, si nécessaire, d'extraire le module de ces valeurs complexes afin d'obtenir une représentation réelle visualisable sur un écran d'ordinateur.

La représentation tridimensionnelle complexe obtenue peut être améliorée par une déconvolution.

Cette déconvolution nécessite la mesure préalable de la"Point Spread Function" (réponse du système pour un objet ponctuel). Cette PSF est complexe et peut être mesurée par exemple sur une microbille réfléchissante.

Deuxième mode de réalisation.

Ce deuxième mode de réalisation est représenté par la figure 4. Le faisceau d'éclairage FE est issu d'une source lumineuse 200 étendue temporellement non cohérente, par exemple une lampe halogène, munie d'un collecteur et/ou d'un dispositif d'éclairage de Köhler. Le faisceau d'éclairage FE traverse le séparateur de faisceau polarisant 206 puis parvient au dispositif de balayage constitué d'un disque de Nipkow 205 tournant autour d'un axe 204. Le disque de Nipkow 205 joue également ici le rôle d'un second dispositif de filtrage permettant de diviser le faisceau d'éclairage FE en une pluralité sous-faisceaux d'éclairage. On a représenté sur la figure 4, en traits pleins, la trajectoire d'un faisceau issu d'un trou microscopique du disque de Nipkow 205. EN pointillés on a représenté la trajectoire du faisceau issu d'un second trou microscopique du disque de Nipkow. Une partie du faisceau est absorbée ou réfléchie par le disque de Nipkow 205. La partie du faisceau d'éclairage FE qui traverse le disque de Nipkow 205 traverse ensuite la lentille de tube 207 puis la lame quart d'onde 201 dont l'axe neutre est à 45 degrés du plan de la figure, et entre dans un objectif interférométrique 208. La partie du faisceau d'éclairage FE qui traverse l'objectif interférométrique 208 est ensuite focalisée en un point particulier 214 de l'objet à observer 209. Le

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faisceau FD réfléchi ou diffracté par l'échantillon est collecté par l'objectif interférométrique 208 qui le superpose au faisceau de référence FR.

L'objectif interférométrique 208 est par exemple du type représenté sur la figure 2, mais contrairement au premier mode de réalisation le séparateur de faisceau 170 n'est pas polarisant. Par contre, l'ensemble constitué de l'objectif 173 et du miroir de référence 174 est mobile dans la direction de l'axe optique de l'objectif 173. Il peut être positionné dans cette direction à l'aide d'un positionneur piézoélectrique. Le séparateur de faisceau 170 n'étant pas polarisant, les faisceaux FR et FD ont même polarisation en sortie de l'objectif interférométrique. La différence de phase entre FR et FD peut être modifiée en déplaçant l'ensemble constitué de l'objectif 173 et du miroir de référence 174, dans la direction de l'axe optique de l'objectif 173.

Les faisceaux FR et FD sortant de l'objectif 208 traversent la lame quart d'onde 201 et la lentille de tube 207 qui les focalise sur le disque de Nipkow 205 constituant un premier système de filtrage spatial. Le faisceau lumineux ayant traversé le disque de Nipkow 205 sera appelé faisceau à détecter FD 1. Les faisceau FR et FD 1 traversent le disque de Nipkow 205, sont réfléchis par le séparateur de faisceau polarisant 206, et sont focalisés par la lentille de tube 210 sur le capteur CCD 212 en au moins un point de détection, et parviennent au capteur CCD 212.

Le microscope est également muni d'un dispositif 213 de positionnement vertical de l'objet à observer 209, par exemple piézoélectrique.

Lorsque le disque de Nipkow tourne, une image confocale se forme sur le capteur CCD 212. Cette image confocale résulte de l'interférence entre le faisceau de référence FR et le faisceau à détecter FD 1 provenant de l'objet à observer. La différence de phase entre ces deux faisceaux est contrôlée au moyen de l'ensemble mobile constitué de l'objectif 173 et du miroir de référence 174. Une première image est obtenue pour une différence de phase < ?. Une deuxième image est ensuite obtenue pour une différence de

2 2 phase 0 +. Une troisième image est ensuite obtenue pour une différence de phase ---. On note 3 3 IX l'intensité mesurée en un point du capteur CCD 212 pour une différence de phase X. A partir des trois images réelles obtenues successivement une image complexe est calculée par un ordinateur ou un circuit dédié. En chaque point du capteur, la valeur complexe S de cette image est obtenue par la formule suivante :

Le module de l'image complexe ainsi obtenue peut éventuellement être calculé pour obtenir une image réelle pouvant être représentée sur un écran d'ordinateur.

Une série d'images complexes peut être obtenue pour des profondeurs différentes dans l'objet à observer 209, le positionneur 213 étant utilisé pour focaliser successivement l'objectif sur des plans différents de l'objet à observer 209. A partir de cette série d'images complexes, une image tridimensionnelle

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complexe de l'objet à observer 209 peut être reconstituée. Cette image tridimensionnelle peut être améliorée par déconvolution, comme dans le premier mode de réalisation. L'image complexe déconvoluée, ou son module, peut être utilisée pour afficher une image de bonne qualité sur un écran d'ordinateur.

Troisième mode de réalisation (mode préféré)
Ce troisième mode de réalisation est représenté par la figure 5. Il est basé sur une configuration similaire à celle utilisée dans la demande de brevet français numéro 01/02254 du 20/2/01 concernant un microscope confocal rapide, déposée par V. Lauer.

Le faisceau d'éclairage FE est issu d'une source lumineuse 431 étendue temporellement non cohérente, par exemple une lampe à halogène munie d'un collecteur 432 qui génère un faisceau quasi collimaté 410. Il traverse un polariseur 433 sélectionnant une direction de polarisation orthogonale au plan de la figure, et parvient à un second dispositif de filtrage 409 constitué d'un réseau de trous microscopiques permettant de diviser le faisceau d'éclairage FE en une pluralité de sous-faisceaux d'éclairage. Le réseau de trous microscopiques 409 est par exemple un réseau à maille carrée ou hexagonale. On a représenté en traits fins la trajectoire d'un faisceau issu d'un trou microscopique du réseau 409.

La partie du faisceau d'éclairage FE qui traverse le réseau de trous microscopiques 409 traverse ensuite la lentille 408 puis est réfléchie par le miroir semi-transparent 407. Ce faisceau d'éclairage FE est ensuite réfléchi par la face objet 406 (a) du miroir galvanométrique 406 qui constitue le dispositif de balayage. Il traverse ensuite la lentille objet 405 puis passe par un plan image 404, traverse la lentille de tube 403 et parvient à l'objectif interférométrique 402 qui est le même que celui utilisé dans le premier mode de réalisation et représenté sur la figue 2. Cet objectif interférométrique est focalisé sur un objet à observer 401 lui-même fixé sur un positionneur permettant un positionnement dans le sens de l'axe optique.

Le faisceau lumineux FD provenant de l'objet à observer 401 et le faisceau de référence FR, polarisés orthogonalement l'un par rapport à l'autre, ressortent ensuite de l'objectif interférométrique 402, traversent la lentille de tube 403 et le plan image 404, puis traversent la lentille objet 405 et sont réfléchis par le miroir galvanométrique 406. Ils traversent le séparateur de faisceau constitué du miroir semi-transparent 407 et la lentille de contrôle 411, sont réfléchis par le miroir de redirection 412, et parviennent au réseau de trous microscopiques 413 qui constitue le premier système de filtrage spatial.

Le sous-faisceau d'éclairage FE issu d'un trou microscopique du réseau 409 est focalisé en un point

d'éclairage 434 de l'objet à observer 401. Le sous-faisceau lumineux FD issu de ce point 434 parvient ensuite en un point particulier du réseau de trous microscopiques 413. Le faisceau de référence FR réfléchi par le miroir de référence de l'objectif interférométrique parvient au même point du réseau 413. Les deux réseaux doivent être positionnés de manière à ce que le point atteint par ces faisceaux FR, FD sur le réseau 413 soit sur un trou microscopique. Les réseaux 413 et 409 sont donc conjugués (le réseau 413 est l'image du réseau 409).

Le faisceau lumineux FD ayant traversé le réseau de trous microscopiques 413 sera appelé faisceau à détecter Fi 1. Les faisceaux FD 1 et FR sont ensuite réfléchis par le miroir de redirection 414 et traversent les lentilles de contrôle 415 puis 416. Ils sont réfléchis par les miroirs de redirection 417 et 418. Ils

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traversent la lentille de contrôle 419 et sont réfléchis par la face image 406 (b) du miroir galvanométrique 406. Ils traversent ensuite la lentille image 420.

Les faisceaux FD1 et FR parviennent ensuite au miroir partiellement transparent 421 qui réfléchit le tiers de l'intensité lumineuse. La partie du faisceau qui traverse le miroir 421 parvient ensuite au miroir semi-transparent 425. La partie du faisceau qui traverse le miroir 425 traverse ensuite le polariseur 429 et parvient au capteur 430 en au moins un point de détection. La partie du faisceau qui est réfléchi par le miroir semi-transparent 425 traverse ensuite la lame tiers d'onde 426 et le polariseur 427, et parvient au capteur CCD 428 en au moins un point de détection. La partie du faisceau qui est réfléchi par le miroir partiellement transparent 421 traverse ensuite la lame tiers d'onde 422, le polariseur 423, et parvient au capteur CCD 424 en au moins un point de détection.

Sur le schéma, les lentilles de contrôle 411,415, 416,419 ont même distance focale. La lentille 408 a un plan focal sur le réseau 409 et l'autre sur le miroir galvanométrique 406. La lentille de contrôle 411 a un plan focal sur le miroir 406 et un plan focal sur le réseau 413. La lentille de contrôle 415 a un plan focal sur le réseau 413 et son autre plan focal est également un plan focal de la lentille de contrôle 416. Le second plan focal de la lentille de contrôle 416 est également un plan focal de la lentille de contrôle 419. Le second plan focal de la lentille de contrôle 419 est sur le miroir galvanométrique 406. La lentille 405 a un plan focal dans le plan 404 et l'autre sur le miroir 406. La lentille 420 a un plan focal sur le miroir 406 et un plan focal sur le capteur 430.

La lame tiers d'onde 422 a son axe rapide dans le plan de la figure. La lame tiers d'onde 426 a son axe lent dans le plan de la figure. Les polariseurs 423 et 427 ont même orientation, à 45 degrés du plan de la figure. Le polariseur 429 est également orienté à 45 degrés du plan de la figure. Les capteurs CCD sont dans des plans focaux de la lentille image 420. Ils sont positionnés de manière à ce que l'image d'un point de l'objet à observer 401 se trouve sur le même pixel de chacun des capteurs.

Le miroir galvanométrique 406 est mobile en rotation autour d'un axe orthogonal au plan de la figure. Le réseau de trous microscopiques 413 est orienté de manière à ce que l'image d'un point fixe de l'objet à observer 401 se déplace sur le réseau de trous microscopiques 413 suivant une trajectoire 500 représentée sur la figure 6. De cette manière l'ensemble de la zone observée est balayé par l'ensemble des points du réseau de trous microscopiques.

Si l'objectif utilisé n'était pas un objectif interférométrique, il se formerait sur le capteur 430 une image confocale de l'objet à observer 401, similaire à celle qui peut être obtenue à l'aide d'un microscope à disque de Nipkow. Du fait que l'objectif est interférométrique, l'image formée sur le capteur 430 résulte de la superposition cohérente des faisceaux FR et FDI. Le principe d'utilisation des lames d'onde et des polariseurs dans le dispositif de détection est le même que dans le premier mode de réalisation, et il se forme donc sur les capteurs 424 et 428 des images résultant de l'interférence du faisceau de référence FR avec le faisceau à détecter FD1 ayant subi un décalage de 120 degrés pour le capteur 424 et-120 degrés pour le capteur 428. A partir des trois images réelles obtenues on obtient une image complexe. La valeur de l'image complexe en un pixel donné est obtenue par la formule :

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ou 1 x est l'intensité détectée sur le pixel correspondant du capteur numéro X.

Le module de l'image complexe ainsi obtenue peut éventuellement être calculé pour obtenir une image réelle pouvant être représentée sur un écran d'ordinateur.

Une série d'images complexes peut être obtenue pour des profondeurs différentes dans l'objet à observer 401, un positionneur piézoélectrique étant utilisé pour focaliser successivement l'objectif sur des plans différents de l'objet à observer 401. A partir de cette série d'images complexes, une image tridimensionnelle complexe de l'objet à observer 401 peut être reconstituée. Cette image tridimensionnelle peut être améliorée par déconvolution, comme dans le premier mode de réalisation. L'image complexe déconvoluée, ou son module, peut être utilisée pour afficher une image de bonne qualité sur un écran d'ordinateur. Pour que la déconvolution se fasse dans les meilleures conditions, les lames d'onde doivent de préférence être achromatiques. Ce mode de réalisation permet une déconvolution dans des conditions favorables : en effet, la PSF est constante sur l'ensemble de l'image, contrairement au cas du disque de Nipkow.

On peut monter le sous-ensemble 440 constitué du système de balayage et de compensation sur un bâti différent du sous-ensemble 441. Cela permet de ne pas transmettre les vibrations engendrées par le miroir galvanométrique à l'objet à observer 401. On peut pour cela monter par exemple le sous-ensemble 441 sur la même table antivibrations que le microscope, et le sous-ensemble 440 sur un second bâti qui peut être fixé directement au sol, ou solidarisé d'une seconde table antivibrations, indépendante de la première.

Applications industrielles :
Le présent microscope peut par exemple être utilisé pour l'observation de coupes de peau ou en ophtalmologie pour l'observation de l'oeil.

Claims (10)

Revendications (1/4) l-Microscope optique destiné à permettre une visualisation d'un objet à observer (401 ; 606 ; 209) éclairé par une source lumineuse (431 ; 601 ; 200), et comprenant : - un système optique adapté, d'une part, pour focaliser un faisceau d'éclairage (FE) provenant de la source lumineuse en au moins un point d'éclairage (434 ; 620 ; 214) entouré par une zone non éclairée, ledit au moins un point d'éclairage étant destiné à éclairer un point de l'objet à observer (401 ; 606 ; 209) appartenant à un plan observé, et d'autre part, pour focaliser un faisceau lumineux (FD) provenant du point d'éclairage (434 ; 620 ; 214), en un point lumineux dans un premier plan image (PI), ledit système optique comportant un objectif de microscope (171) focalisé sur ledit plan observé dudit objet à observer (401 ; 606 ; 209), traversé par ledit faisceau d'éclairage (FE) avant qu'il ne parvienne audit objet à observer (401 ; 606 ; 209), collectant ledit faisceau lumineux (FD) provenant dudit objet à observer (401 ; 606 ; 209), et restant fixe par rapport audit objet à observer (401 ; 606 ; 209) pendant la durée d'observation dudit plan observé, - un premier système de filtrage spatial (413 ; 608 ; 205) disposé dans le premier plan image (PI) et adapté pour filtrer le point lumineux pour obtenir un faisceau à détecter (FD 1) issu du point lumineux filtré, - un dispositif de balayage, placé sur le chemin dudit faisceau d'éclairage (FE) entre ladite source lumineuse (431 ; 601 ; 200) et ledit au moins un point d'éclairage, et adapté pour que ledit au moins un point d'éclairage balaye l'objet à observer (401 ; 606 ; 209) suivant ledit plan observé, - un dispositif interférométrique (170,173, 174) adapté pour générer un faisceau de référence (FR) issu de ladite source lumineuse (431 ; 601 ; 200), qui ne passe pas par l'objet à observer (401 ; 606 ; 209), et qui se superpose audit faisceau lumineux (FD) provenant de l'objet à observer (401 ; 606 ; 209), - au moins un capteur pour enregistrer la superposition dudit faisceau à détecter (FD1) et dudit faisceau de référence (FR), caractérisé par le fait que ledit dispositif interférométrique (170,173, 174) est adapté pour : - séparer le faisceau d'éclairage (FE) provenant dudit dispositif de balayage et dirigé vers ledit échantillon, en un faisceau d'éclairage (FE) dirigé vers ledit objet à observer, et en un faisceau de référence (FR) qui n'atteint pas l'objet à observer, - superposer ledit faisceau de référence (FR) au faisceau lumineux (FD) provenant dudit objet à observer et dirigé vers ledit dispositif de balayage, pour que ledit dispositif de balayage affecte simultanément, dans le sens source lumineuse vers objet à observer, le faisceau d'éclairage (FE) et le faisceau de référence non encore séparé du faisceau d'éclairage, et pour que ledit dispositif de balayage affecte simultanément, dans le sens objet à observer vers capteur, ledit faisceau lumineux et ledit faisceau de référence superposé au faisceau lumineux.
1. 2-Microscope selon la revendication 1, également caractérisé par le fait que ledit dispositif interférométrique comporte un miroir de référence réfléchissant l'onde de référence, et conjugué audit premier plan image.

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   Revendications (2/4) 3-Microscope selon la revendication 2, également caractérisé par le fait que ledit dispositif interférométrique et ledit objectif de microscope sont réunis en un objectif interférométrique.
2. 4-Microscope selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour déplaçer ledit objectif interférométrique dans le sens de l'axe optique du faisceau d'éclairage parvenant audit objet à observer, en dehors de la durée d'observation dudit plan observé, pour modifier la position du plan observé dans l'objet à observer.
3. 5-Microscope selon une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que ledit objectif interférométrique est un objectif interférométrique de Linnik ou de Mirau.
4. 6-Microscope selon une des revendications 1 à 5, caractérisé par les faits suivants : - ledit système optique comporte des moyens pour polariser le faisceau lumineux, - ledit dispositif interférométrique (170,173, 174) comporte des moyens pour polariser le faisceau de référence (FR), de manière à ce que les polarisations respectives du faisceau lumineux (FD) et du faisceau de référence (FR) soient orthogonales entre elles lorsque ces faisceaux sont superposés.
5. 7-Microscope selon la revendication 6, caractérisé par les fait suivants : - ledit microscope comporte trois capteurs distincts (424,428, 430 ; 612,615, 618), - chacun desdits capteurs est précédé d'un polariseur (423,427, 429 ; 611,614, 617), - deux desdits polariseurs sont eux-même précédés d'une lame d'onde achromatique (422, 426 ; 613,616) afin d'obtenir des décalages de phases entre ledit faisceau de référence (FR) provenant dudit objet à observer (401 ; 606) et ayant traversé ledit dispositif de filtrage (413 ; 608).
6. 8-Microscope suivant une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que ledit système optique est adapté pour focaliser le faisceau à détecter (FD 1) en au moins un point de détection, et ledit dispositif de balayage est adapté pour que ledit faisceau à détecter (FD1) balaye un second plan image (P2) dans lequel est placé ledit au moins un capteur, lorsque ledit au moins un point d'éclairage balaye ledit plan observé.

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   Revendcations (3/4) 9-Microscope selon la revendication 8, caractérisé par les faits suivants : - ledit dispositif de balayage comporte au moins un miroir mobile en rotation (406) sur lequel sont réfléchis, d'une part, le faisceau d'éclairage (FE) pour permettre audit au moins un point d'éclairage de balayer l'objet à observer (401) suivant ledit plan observé, et d'autre part, ledit faisceau lumineux (FD) provenant dudit point éclairé (434) de l'objet à observer (401) pour amener le point lumineux en un point fixe sur ledit premier plan image (PI), - ledit système optique et ledit premier système de filtrage spatial (413) sont adaptés pour renvoyer ledit faisceau à détecter (FDI) sur ledit miroir mobile en rotation (406), - ledit système optique est également adapté pour focaliser ledit faisceau à détecter (FDI), réfléchi sur le miroir mobile (406), en un point à détecter dans ledit second plan image (P2) pour obtenir, dans ledit second plan image (P2), un déplacement dudit point à détecter proportionnel au déplacement dudit point éclairé (434) dans ledit plan observé de l'objet à observer (401).
7. 10-Microscope selon la revendication 9 caractérisé par les faits suivants : - ledit au moins un miroir mobile en rotation (406) comprend une face objet (406a) et une face image 406 (b) opposée à ladite face objet (406a), - ledit système optique est adapté pour (i) diriger ledit faisceau lumineux (FD) provenant de l'objet à observer (401), vers ladite face objet (406a), (ii) diriger ledit faisceau lumineux (FD) provenant de ladite face objet (406a), vers ledit premier système de filtrage spatial (413), (iii) diriger ledit faisceau à détecter (FD1) provenant dudit premier système de filtrage spatial (413), vers ladite face image (406b), (iv) diriger ledit faisceau à détecter (FDI) provenant de ladite face objet (406a), vers ledit second plan image (P2).
8. 11-Microscope selon la revendication 10 caractérisé par le fait que ledit système optique comporte : - au moins une première lentille de contrôle (411) traversée par le faisceau lumineux (FD) entre ladite face objet (406a) du miroir mobile (406) et ledit premier plan image (Pl), - au moins une seconde lentille de contrôle (415) traversée par le faisceau à détecter (FD1) entre ledit premier plan image (PI) et ladite face image (406b) du miroir mobile (406), - des miroirs de redirection (412,414, 417,418) redirigeant le faisceau lumineux (FD) ayant été réfléchi par ladite face objet (406a), puis le faisceau à détecter (FD1), pour permettre le retour dudit faisceau à détecter (liD1) vers ladite face image (406b), et disposés pour que la direction du faisceau à détecter quittant ladite face image (406b) soit égale à la direction du faisceau lumineux incident sur ladite face objet (406a).

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   Revendications (4/4) 12-Microscope suivant la revendication 11, caractérisé par les faits suivants : - ledit dispositif de balayage comprend au moins une lentille objet (405) traversée par ledit faisceau lumineux (FD) provenant dudit objet à observer (401) dirigé vers ledit miroir mobile (406), - ledit dispositif de balayage comprend au moins une lentille image (420) traversée par ledit faisceau à détecter (FD1) provenant dudit miroir mobile (401) et dirigé vers ledit second plan image (P2), - lesdites lentilles objet (405) et image (420) appartiennent à un premier sous-ensemble (441) fixé sur un premier bâti, - ledit miroir mobile (406), lesdites lentilles de contrôle (411,415, 416,419) et lesdits miroirs de redirection (412,414, 417,418) appartiennent à un second sous-ensemble (440) fixé sur un second bâti, - ledit premier bâti et ledit second bâti sont liés l'un à l'autre par des liaisons déformables.
9. 13-Microscope selon une des revendications 1 à 12, également caractérisé par les faits suivants : - ladite source lumineuse (431 ; 200) est une source étendue de lumière non cohérente, - il comporte un second dispositif de filtrage (409 ; 205) du faisceau issu de ladite source lumineuse (431 ; 200), pour diviser le faisceau d'éclairage (FE) en une pluralité de sous-faisceaux d'éclairage, - le système optique est adapté, d'une part, pour focaliser la pluralité de sous-faisceaux d'éclairage en une pluralité de points d'éclairage correspondants sur le plan observé de l'objet à observer (401 ; 209), et d'autre part, pour focaliser la pluralité de sous-faisceaux lumineux provenant de la pluralité de points d'éclairage en une pluralité de points lumineux sur le premier système de filtrage spatial (413 ; 205), - le premier système de filtrage spatial (413 ; 205) est adapté pour filtrer individuellement chaque point lumineux issu de chaque point éclairé de l'objet à observer (401 ; 209) afin d'obtenir une pluralité de sousfaisceaux à détecter correspondants.
10. 14-Microscope suivant la revendication 13, caractérisé par les faits suivants : - ledit premier système de filtrage spatial (413) comporte au moins un premier trou microscopique, - ledit second système de filtrage spatial (409) est distinct dudit premier système de filtrage spatial (413) et comporte au moins un second trou microscopique, - ledit système optique comporte un séparateur de faisceau (407) pour diriger le faisceau d'éclairage (FE) provenant dudit second système de filtrage spatial (409), vers ladite face objet (406a), et pour diriger le faisceau lumineux (FD) provenant en sens inverse de ladite face objet (406a), vers ledit premier système de filtrage spatial (413).