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Dès les premières lignes de ce chapitre, nous avons souligné que tout microscope, et le microscope électronique en particulier, est un instrument qui fournit de la matière explorée des images, dont le cerveau et les théories qu'il a su élaborer, doivent nous permettre de saisir la signification. Cette notion d'image constitue donc un concept tout à fait fondamental qui mérite bien quelques considérations générales, même si celà peut paraître superflu dans la civilisation de l'image au sein de laquelle nous vivons.

Tout au long de la journée, nous sommes submergés d'images, que ce soit sur le support papier du journal, sur le tube cathodique de notre écran de télévision ou de notre ordinateur, sur la diapositive que nous projetons en famille sur un drap blanc hâtivement tendu. Mais qu'ont-elles donc toutes en commun ces images? Elles nous informent, à divers niveaux, sur le monde qui nous entoure et que nous ne percevons pas directement. La télévision nous transporte, comme si nous y étions réellement, à l'autre extrémité de la planète pour y assister à un événement sportif, aux funérailles d'une personnalité illustre. Elle nous fournit une certaine vision de ce que nous ne percevons pas directement.

C'est donc le propre de toute image que de fournir une représentation, généralement par l'intermédiaire d'un support plan de taille finie, d'une scène, d'un paysage, d'un évènement. Elle nous fournit une certaine vision de ce que nous ne percevons pas directement.

Figure I.5

Schématiquement, nous pouvons donc définir toute image comme une distribution bidimensionnelle d'information I(x,y), voir figure I.5. Pratiquement pour tous les cas usuels de notre vie, le récepteur final étant l'oeil, l'information présentée est une intensité lumineuse sur une certaine échelle allant du noir au blanc, et dans les cas plus élaborés faisant intervenir le spectre des couleurs. Chaque image peut donc être décrite comme une assemblée organisée d'éléments d'image, appelés pixels (x,y) dont le nombre peut varier notablement. Plus le nombre de pixels est élevé dans une image donnée, meilleure est sa définition. Dans un monde de plus en plus régi par l'informatique et le système binaire, on préférera donc une image 1024X1024 à une image 512x512.  De la même façon, la gamme des intensités dans une image s'évalue en niveaux de gris  et on sait que l'oeil humain ne peut en discerner qu'un nombre réduit, quelques centaines dans les meilleurs cas. Néanmoins, dans tout système pourvoyeur en images, il est souvent utile de transporter une échelle plus dense d'intensités ( 64000 niveaux ou 16 bits par exemple), quitte à la comprimer en un domaine plus réduit au niveau de la présentation finale.

A partir des exemples cités ci-dessus, on peut classer les modes de production d'images en deux grandes familles, celle où la définition des différents pixels se fait spatialement par l'intermédiaire d'un instrument d'optique (une lentille de projection par exemple) et celle où elle s'accomplit séquentiellement en utilisant le déplacement d'une sonde selon une trame déterminée (dont le plus bel exemple est l'image télévision). Dans le domaine qui nous concerne nous appellerons les deux grandes classes de microscopes qui s'y rattachent microscopes conventionnels et microscopes à balayage respectivement. Dans le premier cas, on dit qu'il existe une relation biunivoque entre chaque point de l'objet et chaque point de l'image et cette relation se comprend aisément si la correspondance entre points objets et points images se fait par l'intermédiaire d'un ensemble de fibres optiques individualisées. Nous montrerons que les lentilles de l'optique lumineuse (et électronique) peuvent remplir ce rôle. Dans le second cas, la relation image-objet s'effectue par l'intermédiaire du déplacement synchronisé de la sonde sur l'échantillon et du spot de visualisation sur l'écran cathodique du moniteur. A cette catégorie appartiennent bien sûr tous les microscopes de champ proche décrits ci-dessus.

A l'occasion de divers événements, on a tous fait l'expérience que l'image montrée pouvait travestir la réalité. Par exemple, dans une photo de groupe, un individu peut être caché par un autre et, bien que présent, ne pas apparaître dans le cliché. Sans aller jusqu'à introduire la contribution subjective de l'artiste qui montre "sa" vision des choses, on peut se demander si l'instrument ne déforme pas lui aussi, mais de façon objective, la réalité. Dans le domaine de la microscopie c'est un problème fondamental quand on n'a pas accès à d'autres moyens de connaître la structure de l'infiniment petit qui nous intéresse. Nous le rencontrerons donc à de nombreuses reprises, en particulier au moment de définir la limite de résolution du microscope quand il s'agira d'évaluer le flou nous empêchant de distinguer deux détails très proches l'un de l'autre. A d'autres moments, nous introduirons la notion de transfert limité de l'information qui s'adapte très bien à tous les instruments délivrant des images. Mais nous saurons aussi utiliser toutes les possibilités de l'informatique qui est désormais capable de créer des images de synthèse. Nous montrerons en quoi il est utile de synthétiser à partir de paramètres déterminés des images théoriques à comparer aux images expérimentales.