デジタルマイクロスコープとは

デジタルマイクロスコープの特長

被写界深度の深さ

デジタルマイクロスコープは一般的な光学顕微鏡に比べ、被写界深度が深い特長があります。

被写界深度とは、高低差のある対象物を観察した際のピントの合う深さです。被写界深度が深いと、凹凸のある対象物を観察してもピントの合う範囲が広いため、瞬時に全体を観察することができます。

観察距離の長さ・フリーアングル観察

デジタルマイクロスコープは一般的な光学顕微鏡に比べ、観察距離が長い特長があります。

観察距離が長ければ、対象物の奥まった個所を観察でき、レンズを傾けて観察する場合でも対象物やステージにレンズがぶつかる恐れがありません。

＊光響のデジタルマイクロスコープは、左右最大 90°まで傾斜し、電動ロック機能を備え直感的なフリーアングル観察を実現しています。

ズームレンズ

ズームレンズを搭載し、低倍率から高倍率まで効率良く拡大観察できます。

※光響のデジタルマイクロスコープは、20倍から7500倍までシームレスな観察が可能です。実体顕微鏡、金属顕微鏡、低倍率の電子顕微鏡の倍率領域をデジタルマイクロスコープ1台でカバーできます。

モニタ観察・情報共有

2D・3D計測が可能

観察だけでなく計測を行うことができます。例えば、寸法測定や、角度測定を使用すれば、微細な部品の「サイズ測定」や「先端の角度測定」などを行うことができるため、開発現場や品質管理の現場に役立てることができます。

データ保存・レポート作成が容易

観察した画像データを直接コンピュータに取り込むことができます。また、デジタルデータとして保存されるため、データの管理やバックアップが容易です。さらに、データの解析結果をレポート出力することも可能です。

デジタルマイクロスコープの測定機能

クロスレビュー測定

高倍率で観察する場合、従来の方法では連結画像を使用した寸法測定が必要で、時間がかかるだけでなく連結誤差により精度が悪化します。クロスレビュー測定で、連結の手間を省き、視野内で2点を指定するだけで、距離や高さを迅速かつ正確に測定します。

スマート測定

従来のマニュアルによる測定ポイント選択誤差を解消するため、高度なエッジ抽出アルゴリズムを採用しています。測定する領域を選択するだけで、ソフトウェアが特徴を自動的に抽出し測定します。これにより、測定の一貫性が保証され、マニュアル操作による誤差を防ぎ、測定の正確性と効率を向上させます。

自動分析

高度なエッジ抽出と画像処理アルゴリズムにより、重なり合うオブジェクトを自動的に分離し、粒子を迅速にカウントし、指定した領域内の面積を測定します。

デジタルマイクロスコープの照明オプション

デジタルマイクロスコープでは、以下の照明オプションが選択できます。観察対象物に応じて、最適な照明方法を選択してください。

リング照明（暗視野照明）

リング照明は、レンズの横から斜めに光を照射します。実体顕微鏡で使用されている照明方法で、拡散反射光をとらえ対象物の色を自然に観察することができます。また、凹凸による陰影ができるので、輪郭をはっきりととらえることができます。

リング照明（プリント基板 80倍）

同軸落射照明（明視野照明）

同軸落射照明は、レンズ内から垂直に光を照射します。金属顕微鏡で使用されている照明方法で、対象物の正反射光をとらえ対象物の光沢やテクスチャーを観察することができます。

同軸落射照明（プリント基板 80倍）

ミックス照明（リング＋同軸落射照明）

ミックス照明は、リング照明と同軸落射照明を併用した照明方法です。対象物の拡散反射と正反射の両方をとらえることができます。凹凸のある表面と光沢のある表面を同時に観察したい場合に有効です。

リング照明 （カラーセンサ 200倍）

同軸落射照明

ミックス照明

＊ミックス照明を使用することで、カラーセンサとワイヤーボンディングの両方が明るく観察できます。

透過照明

透明体や半透明体物の観察には、対象物の下側から透過照明で観察します。また、対象物の端面をコントラスト高く観察できますので、精度の高い平面測定が可能です。

リング照明（ネジ 20倍）

透過照明

偏光照明

偏光フィルタを通して偏光した照明を対象物に照射し、反射した光を最初の偏光フィルタから90度の角度に設置した2枚目の偏光フィルタで受光することで、対象物の正反射光をカットします。画像からハレーションを除去する効果があります。

通常照明画像
同軸落射照明（プリント基板 100倍）

偏光照明画像(同軸落射照明＋偏光フィルタ)
偏光フィルタを使用することで、基板のコーティング面のハレーションを防止できました。

微分干渉照明

偏光板を通した光がDICプリズムを通ると、2本の偏光に分割されて対象物に当たります。対象物から反射した光は再度DICプリズムを通って1本の光となりますが、この時対象物に高低差があるとそれぞれの光の反射位置がわずかに異なります。その光路差のために、再度光が1本になる際に干渉が発生し、これが明暗のコントラストとなって視覚化されます。

通常照明画像
同軸落射照明（カラーセンサ 400倍）

微分干渉照明画像(同軸落射照明＋DICプリズム)
微分干渉を使用することで、表面の微細な凹凸が可視化できました。

デジタルマイクロスコープの基礎知識

デジタルマイクロスコープで使用される技術用語を以下に紹介します。

倍率

一般的な光学顕微鏡とデジタルマイクロスコープの倍率の違いを以下に紹介します。

光学顕微鏡倍率

倍率（総合倍率）は、対物レンズと接眼レンズの倍率を掛け合わせたものとなります。たとえば、対物レンズが20×、接眼レンズが10×であれば、倍率は200倍です。

倍率の計算方法

総合倍率 ＝（対物レンズの倍率）×（接眼レンズの倍率）

1倍の定義

倍率1倍とは、対象物から250 mm離れた位置（明視距離）から肉眼で観察した倍率です。

デジタルマイクロスコープ倍率

デジタルマイクロスコープは、接眼レンズを使用しないため、モニタ倍率を使用します。モニタ倍率とは、モニタに表示された際の倍率を表します。

例えば直径1 mmの対象物を撮影した際に、モニタ上で直径100 mmで表示されている場合は「モニタ倍率100倍」になります。使用するモニタサイズが大きいほど倍率が高くなりますので注意が必要です。

アクロマートレンズとアポクロマートレンズ

光響のデジタルマイクロスコープは、アポクロマートレンズを採用しています。アクロマートレンズとアポクロマートレンズの違いを以下に紹介します。

アクロマートレンズ

赤・青・緑は「光の三原色」ですが、赤・青・緑で焦点を結ぶ位置が異なります。これを「色収差」といいます。アクロマート（achromat）は、赤・青の2波長の色収差を補正しています。製造コストが安いため、一般的に広く使用されています。

アポクロマートレンズ

アポクロマート（apochromat）は、赤・青・緑の3波長の色収差を補正しています。解像度に優れ、研究開発用途で使用されますが、製造コストが高く、高価なレンズです。

テレセントリックレンズ

通常レンズは、レンズからの距離に応じて物体の倍率が変わるため、近くの物は大きく見え遠くの物は小さく見えます。一方テレセントリックレンズは、レンズからの距離による倍率変動が小さいため、測定用途に適したレンズです。

光響のデジタルマイクロスコープは、テレセントリックレンズを採用しています。

作動距離（ワーキングディスタンス Working Distance, W.D.）

レンズ先端から観察対象物にピントが合った面までの距離です。レンズより照明がせり出している場合は作動距離は短くなります。作動距離は、ワーキングディスタンスとも呼ばれています。

デジタルマイクロスコープは、一般的な光学顕微鏡より作動距離が長い特長があります。

被写界深度

観察対象物はレンズの焦点距離でピントが合いますが、焦点距離から近づいたり遠ざかったりした場合でもピントが合って見える範囲があります。これを「被写界深度」と呼びます。被写界深度が深いと凹凸のある対象物でもピントの合う範囲が広く、全体を観察しやすくなります。

デジタルマイクロスコープは、一般的な光学顕微鏡より被写界深度が深い特長があります。

開口数（N.A.）

開口数(N.A.)は、Numerical Apertureを略したものです。N.A.は、光学系の明るさや解像度を表す数値です。N.A.が高いほど明るく解像度も高くなる反面、作動距離は短く被写界深度は浅くなる傾向があります。

N.A.の計算方
N.A.=Nsinθ
＊N：物体周囲の媒体の屈折率／空気（真空）の場合は1

分解能（レイリーの分解能）

光には、波のように拡がる現象があり、回折と呼ばれています。

このため、収差のないレンズを使用しても像を1点に集光できず、円盤状に拡がります。この円盤状の広がりをエアリーディスクと呼び、エアリーディスクの半径rは、以下の数式で求めることができます。この値を「分解能」と呼びます。開口数（N.A.）が大きいほど、エアリーディスクの半径が小さくなり解像度が高くなります。

分解能の計算方法
r ＝0.61 λ/N.A.
＊r：分解能/λ：光の波長／N.A.：開口数／0.61：定数