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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とは?

デジタルマイクロスコープとは、デジタルカメラを搭載した顕微鏡です。
顕微鏡は、通常、接眼レンズを直接覗いて肉眼で観察しますが、デジタルマイクロスコープは、デジタルカメラにより拡大画像をモニタに映し出して観察します。
これにより、多人数による同時観察が可能となり、情報共有がはかりやすいという利点があります。
その他、デジタルマイクロスコープと光学顕微鏡には以下の違い(デジタルマイクロスコープの利点)があります。


デジタルマイクロスコープと光学顕微鏡の違い
~デジタルマイクロスコープの利点~

多人数による同時観察が可能
光学顕微鏡は、通常、接眼レンズを直接覗いて肉眼で観察します。
一方、デジタルマイクロスコープは、デジタルカメラにより拡大画像をモニタに映し出して観察します。
これにより、長時間の観察でも目が疲れにくいという点や、多人数による同時観察が可能となり、情報共有がはかりやすいという利点があります

被写界深度が深い
デジタルマイクロスコープは、光学顕微鏡に比べ、被写界深度が深いという利点があります。
被写界深度とは、ピントの合う幅のことをいいます。
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ので、観察しやすいという利点があります。

観察距離が長い
デジタルマイクロスコープは、光学顕微鏡に比べ、観察距離が長いという利点があります。
観察距離とは、ワーキングディスタンス(WD)ともいい、対物レンズの先端から対象物までの距離のことをいいます。
観察距離が長いと、対象物の奥まった箇所を観察でき、また、マルチアングルスタンドなどによりレンズを傾けて観察する場合でも、レンズが対象物やステージなどに接触することなく観察できます。

ズームレンズにより最適な倍率でストレスなく観察が可能
光学顕微鏡は、一般的に、レボルバ式の固定レンズとなります。
レボルバ方式とは、固定レンズを数本取り付け、回転によりレンズ倍率を切り替える方式をいいます。
レボルバ式では、通常、レンズごとに観察距離が異なることが多く、倍率を変更する度に、位置合わせやピント調整が都度必要となります。
一方、デジタルマイクロスコープは、ズームレンズを採用しています。
ズームレンズは、ズームダイヤルを回転することにより、同じ中心位置で焦点を合わせたままレンズ倍率を可変できます。
また、ズームレンズは、例えば125倍~1500倍などと、対物レンズ1本でズーム比が12倍と非常に広く、また倍率のブランク(空白エリア)もないので、最適な倍率でストレスのない観察が可能です。


顕微鏡の種類
~顕微鏡を詳しく知る~

ここで、デジタルマイクロスコープをより理解するために、顕微鏡について少し詳しく説明していきます。
顕微鏡は、大きく分けて、光学顕微鏡レーザー顕微鏡電子顕微鏡の3種類に分類されます。

■光学顕微鏡
光学顕微鏡は、さらに実体顕微鏡金属顕微鏡生物顕微鏡の3種類に分類されます。

実体顕微鏡
昆虫の観察など、サンプルをそのまま観察する場合に用います。
双眼鏡のように左右の光路が別々に構成されており、両眼で同時に標本を見ることで、サンプルを立体的に観察することができます。
また、対物レンズとステージまでの距離が他の顕微鏡に比べて長いため、微小昆虫を対物レンズの下に置いて、観察しながら解剖などの作業をすることも可能です。

金属顕微鏡
金属表面や半導体など、光を透過しない物体の観察に用います。
金属顕微鏡では、対物レンズと同じ側に照明があり、標本から反射された光によって標本の像を観察します。

生物顕微鏡
生体組織の薄切切片や細胞、細菌など光を透過する物体の観察に用います。
薄切切片や細胞、細菌などはプレパラート標本で、培養細胞は培養容器に入れて観察します。
生物顕微鏡では、標本の下に照明があり、標本を透過した光によって標本の像を観察します。

■レーザー顕微鏡
レーザー顕微鏡は共焦点レーザー顕微鏡ともいいます。
光源にレーザー光を使用し、焦点深度が深く、厚みのあるサンプルでもはっきり観察できます。
また、標本の断層像を連続的に観察することで、立体的な顕微鏡画像をつくることができ、表面構造の観察や表面粗さの高さ計測に利用されます。

■電子顕微鏡
電子顕微鏡は、透過型電子顕微鏡走査型電子顕微鏡の2種類に分類されます。

透過型電子顕微鏡
標本に電子線をあて、透過した電子を拡大して観察します。
分解能が高く、数十万の倍率で観察できます。
超薄切切片にした標本を観察します。

走査型電子顕微鏡
標本に電子線をあて、反射した二次電子から得られる像を観察します。
標本の形や表面構造を立体的に観察できます。


デジタルマイクロスコープの多様性
~使用されている業界と用途~

デジタルマイクロスコープは、光学顕微鏡、レーザー顕微鏡、電子顕微鏡のうち、光学顕微鏡に近接しています。
しかし、前述の通り、デジタルマイクロスコープには光学顕微鏡に勝る優れた多くの特性があることにより、現在では光学顕微鏡を凌駕するほどに、一般民間企業のあらゆる業界、国・公・私立大学、独立行政法人、大学共同機関法人、官公庁、などの品質検査や品質管理、研究・開発部門などに隅々まで普及しています。
エレクトロニクス、自動車、半導体などの品質検査や品質管理、新たな製品の研究・開発などでは、様々な解析業務が日々繰り返されています。
製品の品質向上や管理はもちろん、寸法の測定や欠陥のチェック、不具合の発見とその改善などは、要求が厳しいものがあります。
また、医療の現場で使われる機器や薬品も、適正に活用、服用されなければなりません。
大学や民間の研究所における基礎研究、製薬や医療などに関わる細胞の分析なども、スピードと確度の両立が求められます。同時に、作業の効率化も欠かせません。
それらを観察し、検査し、分析するために、デジタルマイクロスコープが様々な場面で使われています。

デジタルマイクロスコープが使用されている業界や団体
●機械・精密機器 ●電子部品・半導体 ●自動車・輸送機械 ●航空 ●自動車部品 ●化学・繊維 ●材料・素材 ●鉄鋼・金属 ●建材・ガラス ●医療機器 ●医薬品・化粧品 ●食品・飲料 ●プラント ●パルプ・製紙業界 などの一般民間企業のほか、国・公・私立大学、独立行政法人、大学共同機関法人、官公庁など

アクティブウェーブのデジタルマイクロスコープは、実体顕微鏡、金属顕微鏡、生物顕微鏡のすべての光学顕微鏡の観察がこれ1台で可能となり、さらに顕微鏡に勝る優れた多くの特性により、品質検査や品質管理、研究・開発などの様々な解析業務の作業効率を飛躍的に向上させます。


デジタルマイクロスコープの様々な照明方法
~最適な照明の選定~

顕微鏡による観察で、「対象物が見えにくい」と感じたことはありませんか?
高性能なレンズを使用しているのに、「対象物がはっきり見えない」と感じたことはありませんか?
デジタルマイクロスコープで、そうした問題を解決する最初のアプローチが照明方法の選定になります。
デジタルマイクロスコープの照明方法には、主に側射照明同軸落射照明透過照明偏光照明などがあります。

側射照明
レンズの横から斜めに光を当てる照明方法で、意図的に影を作り、凹凸を立体的に見せます。
主に低倍率から中倍率の倍率領域で、拡散反射する対象物の観察に適しています。
拡散反射とは、入射光が反射面で乱反射し様々な方向へ反射されることをいいます。
一般的に、表面の粗いもの、光沢や艶のないものは拡散反射の特性を強く持っています。 

同軸落射照明
レンズの光軸と同じ方向から光を当てる照明方法で、主に中倍率から高倍率にかけての倍率領域で、金属表面や半導体ウェハなどの正反射しやすい対象物の観察に適しています。
正反射とは、入射角と反射角が反射面に対して等しく反射することをいい、鏡、光沢や艶のあるものは正反射する特性を強く持っています。
一般的に、同軸落射照明は、凹凸ではなく、表面の光沢や組織の違いを観察したい場合などに適しています。

透過照明
照明の光を透明な対象物を通して、レンズで屈折させる照明方法です。
透明物の内部の観察や液中のエマルジョン、微生物の観察などでは、対象物の下部から透過照明で観察することが一般的です。

偏光照明
側射照明、同軸落射照明、透過照明のいずれかに偏光を加え、光の指向性を良くすることにより、通したい光だけを通すことで、反射光を抑えて鮮明に観察することができます。
透明なパッケージ、フィルムの印刷面、鉱物、金属組織、セラミック複合材などの観察に適しています。
乱反射を起こしやすい対象物の観察に、使われることが多い照明方法です。

アクティブウェーブのデジタルマイクロスコープは、側射照明、同軸落射照明、透過照明、偏光照明などの様々な照明方法に対応していますので、どんな対象物でも常に最適な照明方法で鮮明に観察できます。
さらに、近年では、4分割マルチ照明(全射、片射、1/4分割、対角)、各種ミックス、拡散、無反射、金属丸棒ワーク用間接照明、低倍率用広域同軸落射などの様々な照明にも対応していますので、従来の画一的な照明では観えなかったものが驚くほど観えるようになります。
「照明に始まり照明に終わる?」というほど、照明は奥が深く、デジタルマイクロスコープの観察において重要なファクターの一つであるとアクティブウェーブは考えます。


デジタルマイクロスコープのレンズの種類
~レンズの主な仕様と用途~

アクティブウェーブのデジタルマイクロスコープ専用レンズは、業界最高水準の優れた光学特性を持つ、業界内では希少な純国産の高性能ズームレンズです。
ディストーション(歪曲収差)を理論上極限まで低減し、顕微鏡を凌駕する高い解像力と、ディテールまで余すことなく表現する優れた描写性能を実現しています。
高性能ズームレンズをはじめ、長距離ズームレンズ超長距離ズームレンズ赤外ズームレンズ電動ズームレンズボアレンズなど、40種類以上におよぶ他を圧倒する業界随一のレンズラインナップにより、ご希望の仕様に合った最適なレンズの選定が可能です。

高性能ズームレンズ
高性能ズームレンズには、低倍率ズームレンズ(0~40倍)、標準ズームレンズ(25倍~300倍)、高倍率ズームレンズ(60倍~750倍/125倍~1500倍/210倍~2500倍/420倍~5000倍)などがあります。
高性能ズームレンズは、様々な倍率領域において、12倍ズームなどの広い倍率領域、高解像度、深い被写界深度などを兼ね備え、ズームリングを回転するだけで、レンズ倍率を変更できます。
照明は、側射照明、同軸落射照明、透過照明、偏光照明のほか、近年では4分割照明などのスーパーマルチ照明にも対応しています。

長距離ズームレンズ
長距離ズームレンズは、35~210倍の倍率領域で観察距離が90mmと通常の長さよりも長い為、対象物の奥まったところなどを障害物に干渉せずに、高解像度、深い被写界深度で観察ができます。
また、ディストーション(歪曲収差)が極めて少なく、さらにテレセントリック系の為、高精度な計測に適しています。
照明は、側射照明、同軸落射照明、透過照明のほか、近年では4分割照明などのスーパーマルチ照明にも対応しています。

超長距離ズームレンズ
超長距離ズームレンズは、観察距離が通常の長さよりはるかに長い100~400mmとなります。
超長距離ズームレンズには、60倍~750倍(WD100㎜)、30倍~360倍(WD200㎜)、20倍~240倍(WD300㎜)、15倍~180倍(WD400㎜)の4種類あります。
光学顕微鏡の常識を超えた観察距離は、対象物から十分な距離をとって観察したい用途に適しています。

電動ズームレンズ
電動ズームレンズは、倍率の変倍を電動式でコントロールすることができ、国内外の様々な検査装置や分析装置に組み込まれて広く使用されています。
電動ズームレンズは、広い倍率領域、高解像度、深い被写界深度などのズームレンズの特性はそのままに、手の届かないところや、人が入りづらい場所などで使用され、遠隔でマイクロスコープ観察を可能にしています。

ボアレンズ
ボアレンズは、ボアスコープともいいます。
挿入部がフレキシブルに曲がるファイバースコープや工業用ビデオスコープなどの「軟性内視鏡」に対して、ボアレンズは挿入部が固く真っ直ぐの棒状で「硬性内視鏡」に属します。
挿入部先端はφ2.7mm~4㎜とかなり細く、目の届かない狭い箇所や入り組んだ箇所を非破壊のまま広視野かつ鮮明画像で観察できます。
視野方向は直視のほかに斜視30°、斜視70°、側視90°。
挿入部の使用温度は-10~50℃程度、水・マシン油などへの防水性能も兼ね備え、優れた耐環境性も実現しています。

アクティブウェーブのデジタルマイクロスコープ専用レンズは、精度の高い機構設計と加工技術により、業界最高水準の高い解像力と優れた描写性能を実現しています。
さらに、業界随一の40種類以上におよぶ豊富なレンズラインナップにより、ご希望の仕様に合った最適なレンズの選定が可能です。

 


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