Contributions sur le forum "Le naturaliste", aux tests de matériel photographique macro, sur puces électroniques fournies par Olivier21; quelques résultats:

La recherche d'un sujet test pour comparer les résultats de différents systèmes en macro, sur le forum "le naturaliste " est déja ancienne. Les ailes d'un papillons avec les motifs des écailles étaient de bons candidats, mais nous avons buté sur la difficulté de les obtenir en nombre.

Cette quète  a repris le 1 mars 2020  et a abouti avec la proposition d'Olivier21 le 5 mars. Voici le sujet retenu cette fois qui est une "puce électronique de forme carrée de 1,6mm de  coté.

Il fallait un sujet régulier dans ses caractéristiques pour pouvoir être distribué à différents photographes avec du matériel différent.
Ce sujet devait aussi comporter de très fins détails pour tester la résolution.
Et enfin, il fallait quelques couleurs pour donner une idée du rendu visuel global.

Pour vraiment comparer les  objectifs entre eux, nous nous sommes aperçus que de nombreux paramètres étaient à harmoniser: éclairage (angle et degré de diffusion), capteurs (qui sont différents en taille globale et en taille de photosites), zone de mise au point fine ou procédés d'empilement (voire les pas entre chaque cliché), les fichiers produits ( RAW + "développement" ou JPG directs aux  taux de compression qui dépendent des boitiers). Ce sera très difficile...
puce test Mosel Vitelic

Une douzaine de lots de ces puces ont été envoyés par Olivier21 . Seuls 5 membres en ont présenté des images.
Voici la liste des contributions publiées:
Contributeur objectif lien posts sur le forum "le naturaliste" lien fichier origine
olivier21

voir:
https://flic.kr/s/aHsmMH7WqT		 Luminar 40 post olivier21
Luminar 25 post olivier21
Nikon CFI 10x post Olivier21 CFI 10x
Meiji 20x/0.40 infini , WD de 7.3 mm post olivier21 20x
daniel 120mm medical nikkor  (1x) post daniel réception puces
105mm micro nikkor  (1x) post daniel 105 micro Nikkor
Laowa 25mm f:2,8 2,5-5x à 5x post daniel Laowa 5x
Canon MPE 65mm f:2,8 1-5x à 5x post daniel MPE65 5x original daniel MPE-65 à 5x
Wild M420 µ4/3 au foyer M420 mini Zoom
clone RMS Mitutoyo EPI Lplapo 10x ON 0,23 post daniel clone Mitutoyo 10x original daniel clone RMS Mitu 10x
Mitutoyo 20x SL ON 0,28 post daniel mitutoyo 20x et relief
Nikon 20x PLAN FLUOR elwd Dic L ON 0,45 inf./0-2 post daniel mitutoyo 20x et relief original daniel Nikon 20x bio
Olympus UIS 20x ON 0,6  post daniel Olympus UIS 20x fond clair épiscopique
Olympus Neo ULWD 20x ON 0,4 (NFK2,5x) post Daniel Olympus Neo 20x FN, FC, CI
Mitutoyo 50x  ON 0,55
Olympus Neo LWD 40x ON 0,6
avec projectif NFK 2,5x		 original daniel Olympus Neo LWD 40x
Olympus Neo 100x ON 0,9
avec projectif NFK 1,67x et NFK 2,5x
fredlab
 Mitutoyo 10x post fredlab Mitutoyo 10x original fredlab Mitutoyo 10x
Mitutoyo 5x post fredlab Mitutoyo 5x original fredlab Mitutoyo 5x
pascal03

(objectifs sur soufflet avec 3 extensions différentes chaque fois.
L est la longueur du cadre photographié i.e. le FOV pour field of view des anglophones)
 Nikon ELWD 10w
 post Pascal03
 ELWD 10x L=2,6mm
ELWD 10x L=1,56mm
ELWD 10x L=1,0mm
Nikon ELWD 40x post Pascal03 ELWD 40x L= 0,65mm
ELWD 40x L=0,39mm
ELWD 40x L=0,25mm
Nikon ELWD 60x post Pascal03 ELWD 60x L=0,43mm
ELWD 60x L=0,26mm
ELWD 60x L=0,17mm
Jml 20x post Pascal03 JML 20x L=1,5mm
JML 20x L=0,89mm
JML 20x L=0,56mm
pierre4fun
(capteur µ4/3;
 LT Raynox DCR 150 inversée et tirage modifié par soufflet)		 Mitutoyo 10x NA 0.28 post pierre Mitu10x G= 7,86x, Champ 2,2mm
Mitutoyo 20x NA 0.42 post pierre Mitu 20x Champ 1,1mm
Mitutoyo SL50x NA 0.42 post pierre Mitu 50x Champ 0,44mm

Voici les imagettes de ces puces avec les champs couverts par les différents matériels:
1x
champ 36mm		 5x
champ 7,2mm		 5x sur aps (7,5x eq.) champ 4,8mm 10x
champ 3,6mm		 20x  sur aps
champ 1,2mm		 40x2,5=100x
sur aps champ 0,24mm		 100x1,67=167x
sur aps champ 0,14mm 
105mm 1x Mitu Fred 5x MPE65 5x mitu Fred 10x dan 20x nikon dan 40x 100x Neo x1,67 sur aps
Le matériel à tester peut être réparti en différentes catégories:
- les objectifs photographiques de macro classique de 1x  jusqu'à 4-5x
- les objectifs loupes (type luminar de Zeiss) à utiliser sur soufflet de 2x jusqu'à 10 à 15x
- les objectifs de microscope à longueur de tube finie (souvent 160mm) qui peuvent dans une certaine mesure être utilisés sur soufflet avec un tirage s'éloignant un peu de cette longueur nominale pour changer le grandissement.
- les objectifs de microscope modernes dits à l'infini, utilisables avec une optique servant de "lentille de tube". On peut aussi dans certaines limites changer la focale de ces lentilles de tube pour modifier en proportion le grandissement. Cette lentille de tube contribue à la performance de l'ensemble aussi.
Les objectifs de microscope peuvent être utilisés avec profit du 4x jusqu'aux plus forts. Mais, au dela de 20x,  le travail sur statif stable de microscope s'impose et le besoin d'une distance pour l'éclairage va éliminer certaines optiques à trop faible distance de travail. Sur statif de microscope, il faut souvent ajouter un grandissement lié à un projectif pour couvrir le format (2 à 5x; 2,5x est la valeur classique)

Les capteurs des photoscopes vont aussi se répartir en catégories selon
- leur taille totale (3 formats surtout 24x36mm, APS (1,5 fois plus petit)  et 4/3 (2 fois moins large que le premier)
- leur taille de photosite, directement reliée à la densité de photosites par unité de surface (cette taille varie de 5 à 1,5 µm actuellement. Les tailles les plus petittes entrainent un risque augmenté d'effet de diffraction)

Les objectifs sont primordiaux dans la formation des images et sont le critère de base ici de l'exposition des résultats. Mais il ne faut pas oublier que le capteur et  pour les objectifs de microscope à l'infini, la lentille  de tube et son mode d'utilisation, ont également leur importance. Idéalement, pour comparer les performances des objectifs seuls, il faudrait le mème capteur, la mème lentille de tube...

Comparaison des recadrages :
Cette puce comporte de très fins détails.
Nous en avons choisi un pour comparer des petits extraits d'images pouvant être affichés sur un écran usuel à 100% des pixels (mais que j'affiche ci dessous  à 50% pour pouvoir les comparer dans l'étendue de l'écran; recadrages des fichiers originaux de 800x600 pixels affichés en 400x300 pixels).

Les lignes parallèles de ce détail ne font que moins de 1µm de largeur,  de l'ordre de 0,8µm pour une ligne noire. Il y a 6 paires de lignes clair - sombre par 10 µm.
Cela fait donc une résolution minimale de 600 paires de lignes par milimètre pour les objectifs qui permettent de voir ces détails.
Ces lignes  ne sont pas résolues avec un objectif  5x qui n'a pas cette résolution.
Elles ne commencent à l'être qu'à 10x.
A 20x et au dela, il faudrait des détails encore plus fins pour mesurer la résolution des systèmes.

rq.: Ce post de S. Wolfsried sur Mindat .org donne ces mesures de résolution avec des mires et sur un capteur APS, des objectifs suivants (références en métallographie et photo de microminéraux) :
Seiwa M plan 2,5x = 200 pl/mm (environs selon usages)
Mitutoyo Mplan 5x = 300 pl/mm (environs selon usages)
Mitutoyo Mplan 10x = 800 pl/mm (usage nominal)
Mitutoyo Mplan 20x = 1100 pl/mm (usage nominal)
 mesure "lignes" du détail de la puce

3x
mpe65 3x E1 Laowa 3x Zeiss Lumina 3x


 5x
mpe65E1 Laowa 5x Mitutoyo 5x

10x 
Nikon ELWD 10x Mitutoyo 10x

20x 
olympus Neo 20x fond noir 20x Olympus

40x  tirage élevé avec projectif 2,5x 50x (nominal lentille de tube 200mm )
40x nikon ELWD Olympus LWD 40x
 Mitutoyo 50x

100x  Olympus Neo 100x ON 0,9 associé à NFK 1,67x Olympus Neo 100x ON 0,9 associé à  NFK 2,5x
100x Neo NFK1,67x Olympus Neo 100x NFK 2,5x

Premier bilan de comparaisons visuelles des recadrages du détail:
A 5x, l'objectif MPE65 de Canon s'avère moins performant que le Laowa 25mm, pourtant 2 fois  moins onéreux, mais le MPE-65 est plus automatisé pour les possesseurs d'appareil Canon. Ces 2 objectifs ont l'intérèt de couvrir une gamme de grandissement 1 (2,5x) à 5x. Ils peuvent aussi être utilisés plus facilement que les optiques de microscope, à main levée à la limite pour des grandissements faibles.
Mais à 5x,  l'objectif de microscope Mitutoyo 5x les surclasse les 2 en résolution.

A 10x, il y a encore des objectifs macro type luminar à tester. Pour l'instant, parmi les optiques de microscope, celles à l'infini plus récentes performent un peu plus.

A 20x, dans un groupe avec juste des optiques à l'infini, les performances en résolution sont logiquement corrélées à l'ouverture numérique des objectifs
(elle mème d'ailleurs liée au degré de correction et au cout  chez les optiques de microscope)

A 40x, les optiques à l'infini plus récentes semblent un peu plus performantes. (mais sont plus couteuses et un peu moins souples en terme de changement de grandissement )

A 80-100x, je n'ai pour l'instant que testé des objectifs métallographiques associés à un projectif . J'ai du déchanter pour certains de mes objectifs Olympus de série BH ULWD 80x, sans savoir si c'est un problème de construction ou un défaut de mes exemplaires. Heureusement un MSplan ON 0,9 s'est avèré fournir de bonnes images.
Pour les projectifs, la valeur de 2,5x ne semble pas altèrer les informations accessibles avec un facteur  de grandissement minimal sur les BHM de  1,67x. Mais pour dire vraiment à partir de quel grandissement il devient inutile de changer, il faudrait un sujet avec des détails encore plus fins que ces gravures de circuit électronique.
Daniel NARDIN
20 avril 2020
modification le 25 avril