顕微鏡での目視検査からの置き換え

目視検査を顕微鏡からマイクロスコープに

検査ライン等で顕微鏡を使用しての検査は多いかと思います。
顕微鏡での検査は非常に疲れるため、検査員の方にかなりの負担が掛かります。
そこで顕微鏡からマイクロスコープに置き換えたいと考えている方が多いです。
ただマイクロスコープも種類が多く、最適な物を選ばなければ余計に負担を掛けてしまうこともあります。
顕微鏡からマイクロスコープに置き換える際の注視すべきポイントは3つです。

 

 

置き換えに大事な3つのポイント

①フレームレートが高い機種を選ぶこと
マイクロスコープは映像としてPCやモニターに表示されます。
フレームレートが低ければ映し出した映像が滑らかに動かないので、余計にストレスとなってしまいます。
フレームレートは数値で表されているのですが、人が違和感を感じない数値は50~60fps程です。
30fpsを下回ると、違和感も顕著に現れます。
PCに接続出来るタイプはUSBの通信速度の問題でフレームレートが低いことが多いです。
その為、モニター直結タイプを選ぶことをおすすめします。

 

 

②色の再現性の良い機種を選ぶこと
マイクロスコープに使用しているカメラによって見え方が異なります。
その為、色の再現が綺麗なもの、あまり綺麗ではない物が存在します。
色が綺麗に映らないと、人の脳で違和感が発生してしまいストレスとなってしまいます。
赤色の物が少しオレンジに見えたりするだけで、違和感を感じストレスと感じます。
フルハイビジョンカメラを選べば、色の再現性も比較的高いため、鮮明な映像が得られます。
 

 

③ダイナミックレンジの広い機種を選ぶこと
ダイナミックレンジという言葉はあまり耳にすることはないかと思いますが
簡単に説明しますと、明るいものと暗いものを同時に映した時に、片方に明るさを合わせると、もう一方が白飛びまたは黒つぶれしてしまう事があります。
こういった現象を解消するためにはダイナミックレンジが広いカメラが必要になります。
ダイナミックレンジはカメラが持っているステータスですが、これもカメラによって異なります。
汎用的なカメラと比較すると、人の目は非常に優秀でダイナミックレンジはとても広いです。
人の目で見た物とカメラを通して見た物で違和感を感じる大きな部分は、ダイナミックレンジの違いによるものが多いです。
ダイナミックレンジが広いという内容を前面に押し出した機種等があるので、そういった機種を選ぶのが最適かと思います。
 

 

おすすめの機種は

上記3点を全て満たしている機種は弊社でもご用意がございます。
フルハイビジョンマイクロスコープ
フレームレート=60fps
色の再現性=解像度がフルハイビジョンの為、非常に鮮明
ダイナミックレンジ=HDR(ハイダイナミックレンジ)機能搭載で広い
デモ機もございますので、是非一度お試しください。
 

 

 

 

双眼実体顕微鏡で焦点合成を行う方法

双眼の実体顕微鏡は両眼で観察した際に、対象物が実視に近くなるように対物レンズがわずかに斜めを向いております。
(人間の両眼で近くのものを見た場合と同じです。)
 
 
その為、下記のような対象物を片眼でみると
 
 
わずかに側面が見えます。(つまり斜めからみていることになります。)

顕微鏡を上下動すると、視野もわずかにずれていきます。
焦点合成ソフトは視野がずれないことを前提に作られています。
(対象物に対して垂直に上下する場合を前提)
実体顕微鏡で焦点合成ソフトを使うと下写真のように滲んだようになります。

三谷商事様の焦点合成ソフト(WinROOF 2018 Lite) は「顕微鏡モード」があります。
この機能を使い焦点合成すると、滲みなく焦点合成が可能です。
弊社でもお取り扱いいたしております。お気軽にお問い合わせください

 
勿論、左のような直筒式の顕微鏡であれば、
通常の焦点合成ソフトを使っても問題ありません。
 

 

 

 

 

一眼レフカメラでの実体顕微鏡撮影時のコツ

■ピント合わせ
顕微鏡撮影時のピント合わせは顕微鏡接眼レンズでなく、カメラの液晶画面を見ながら行ってください。(ライブビュー機能のないカメラではファインダーとなります。)
 
 
接眼レンズでピントを合わせても、通常ではカメラのピントと一致しません。
(顕微鏡に視度調整やバックフォーカスが有る場合は調性できることもあります。)
 
■手振れ防止
手振れをおこすとピンボケしたような写真になります。
手振れを防ぐ為、リモートコントロールを使用するかリモートコントロールが無い場合はセルフタイマーを設定して撮影を行ってください。
低振動モードがあるカメラの場合は低振動モードをON(1秒程度)に設定してください。
 
■露出調整
撮影を行う際は露出優先モード(ダイヤルA) が手軽です。画面が暗かったり明るすぎる場合は明暗コントロール(±)を調整してください。
但し、カメラによっては、「レンズ未装着」となってしまう場合があります。
この場合は、マニュアルモードで撮影してください。
(この場合、シャッタースピードで明るさ調整します。)
 
 

■ホワイトバランス
顕微鏡の光源の色味により影像が赤っぽくなったり、青ぽっくなる場合などはマニュアル調整をしてください。
顕微鏡の光源を適正にして、検体を外し、画面に何もない状態(生物顕微鏡であれば、検体のないガラス部分、実体顕微鏡であれば、白またはグレー板)にして、その画面を白と認識させます。 ※詳細な操作はカメラの説明書を御確認ください。
 

■ISO感度
ISO感度は高すぎると画質が低下します。画面が暗い場合は、顕微鏡の照明を明るくするか、シャッタースピードを遅くする等の方法をとり、感度を低めに設定して撮影を行うときれいな映像が撮影できます。
 

 

 

 

 

実体顕微鏡を真横に向ける方法

<スタンドタイプ>
スタンドタイプであれば、安定性のいい広型ベースのスタンドに変えて、3Dアームを付ければ横に向けることが出来ます。
 
 
<アームタイプ>
 
 

 

 

 

 

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顕微鏡用カメラの視野と倍率の考え方(JIS鏡筒の場合)

顕微鏡側のカメラの接続部がJIS鏡筒の場合、JIS鏡筒では倍率を変えることができません。(等倍です。)
この鏡筒にカメラを接続する場合はカメラ側にリレーレンズがついています。このリレーレンズに倍率があります。
 
倍率計算は下記の通りです。

モニタ倍率 = 対物レンズの倍率 × リレーレンズの倍率 × (モニタの対角長/カメラ撮像素子の対角長)
となります。

 
 
1/2.5インチのカメラ(撮像素子対角7mm)、
19インチモニタ(対角470mm)
リレーレンズ(0.45倍)、
対物レンズ10倍 
で確認しました。

<計算倍率>
10倍 X 0.45倍 X(470mm/7mm)= 302倍

 
 
19インチモニタの水平方向の寸法が370mmなので、右の写真が画面一杯に広がったとすると

<実測倍率>
370/1.2mm=308倍

となります。
計算倍率(モニタ上での倍率)と実測倍率が一致します。

 
弊社では0.45倍と0.37倍のリレーレンズをご用意しております。 出荷時にカメラの撮像素子のサイズ等により使い分けてお客様にご提供しております。
 

 

 

 

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実体顕微鏡にリング照明を取付ける方法

実体顕微鏡の先端に汎用のリング照明(専用器でないもの)を付ける場合、リング照明の内径が顕微鏡の先端部分(下図面の赤丸部分)より大きければ基本的には取り付きます。
但し、顕微鏡によっては先端にテーパーがかかっていたり、先端部分がリング照明の内径より大きい場合があります。
 

<先端に取付け部がない顕微鏡>
 
上記のようなタイプの顕微鏡は先端カバーの裏にフィルター等を固定するための内ネジを切ってあります。 光学フィルター用ですので、顕微鏡メーカー問わず、ピッチ等は共通です。(P=0.75mm)
*ちなみに、一般的なISOネジの細目ネジより細かいピッチです。
 
 
これを利用して固定リングを取付けることができます。
(弊社ではM49とM48の固定リングをご用意しています。)
 
 
これでリング照明が簡単に取りつきます。
 
 

 

 

 

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顕微鏡用カメラの視野と倍率の考え方(Cマウントの場合)

顕微鏡を裸眼で観察すると、視野は丸くなります。 (0.5mm刻みのガラススケールをテストサンプルにしています。)
 
これをカメラで撮影すると4:3等の長方形となり、見た目よりは拡大されて撮影されます。 また、カメラ接続部(リレーレンズ)の倍率、カメラの撮像素子サイズ、等でも視野が変わってしまいます。(組合せで赤色の視野にも青色の視野にもなります。) これをモニタ倍率で表現(計算)することもできます。
 

 

■カメラ接続部がCマウントの場合
顕微鏡側のカメラの接続部がCマウントの場合、Cマウント部にも倍率があります。
 
倍率計算は下記の通りです。
モニタ倍率 = 対物レンズの倍率 × Cマウントの倍率 × (モニタの対角長/カメラ撮像素子の対角長)
 

 

 
1/2.5インチのカメラ(カメラ撮像素子の対角7mm)、
19インチモニタ(対角470mm)、
Cマウント部(等倍)、
対物レンズ10倍
で確認しました。
 
<計算倍率> 
10倍 X 1倍 X (470mm/7mm)= 670倍
 
 
19インチモニタの水平方向の寸法が370mmなので、右の写真が画面一杯に広がったとすると

<実測倍率>
370/0.55mm=672倍 

となります。
計算倍率(モニタ上での倍率)と実測倍率が一致します。

視野を広げる場合は、Cマウントアダプタの倍率を下げる必要があります。

他社様のカタログを確認すると色々な倍率があるようです。

 
 

 

 

 

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実体顕微鏡の基本調整

実体顕微鏡は基本調整をすることにより、眼の疲労を抑えたり作業効率を上げることができます。
まず、適切な目の位置を確認します。
この目の位置のことをアイポイントといいます。
昔の顕微鏡はまつ毛が接眼レンズに触れるくらいに近づけていました。 今はメガネをかけたまま観察できるハイアイポイントタイプもあり様々です。

接眼レンズに下記のマークが入っていれば、ハイアイポイントタイプです。

 
 

 

1.視間調整(接眼レンズと目の幅を合わせます。)
双眼の顕微鏡を覗く場合、遠くをみるようにするのがコツです。
遠くを見るように意識しながら接眼レンズを覗き、両接眼レンズの幅を調整します。
両目で接眼レンズを覗き、視野が一つのきれいな円になったら調整完了です。
 

 

 2.視度調整
両眼ともに焦点が合うように、視度調整環を回して調整します。
 
(片眼視度調整タイプ)
 
(両眼視度調整タイプ)
 

 

3.ズーム調整
(1) ズームダイヤルを回して最少倍率にして焦点を合わせます。
(2) 次に、ズームダイヤルを回して最大倍率にして焦点を合わせます。
(3) 再度、低倍率に戻します。低倍率側で焦点が合っていれば調整完了です。
 

 

焦点が合っていない場合
片眼視度調整タイプは(1)と(2)の操作を繰り返します。
両眼視度調整タイプであれば(3)の段階で両眼で焦点が合うように視度調整環を回します。
その後(1)から(3)の操作を繰り返します。
 

 

 

 

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金属顕微鏡の珍しい使い方

金属顕微鏡で髪の毛のキューティクルも観察できます。
 

 

 
金属顕微鏡でも髪の毛のキューティクルを見ることが可能です。
ただし金属顕微鏡は本体サイズが203x255x421(H)mmと大きなものとなります。

 

 

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実体顕微鏡に透過照明を付ける方法

透過照明の無いベースに透過照明を後から取り付ける方法をご紹介します。
(ベース形状にある程度の条件があります。)
 
観察板(白黒板)のついている顕微鏡であれば・・・
 

 

観察板を外し
 

透過照明 RD-95T をベースの下に入れます。ケーブルは隙間から引き出します。
 

観察板の代わりにガラス板を取り付けます。
 

 

ガラス板と面発光照明を追加すると、簡易の透過照明スタンドとして使うことができます。
 

 

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実体顕微鏡の倍率の計算

顕微鏡の倍率は下記の式で計算します。

光学倍率=(対物レンズの倍率)×(接眼レンズの倍率)

となります。
顕微鏡の倍率=光学倍率となります。
(下写真の顕微鏡であれば、対物レンズの倍率 10倍 × 接眼レンズの倍率 10倍で光学倍率は100倍となります。)

 
 

 

更に詳しい情報はこちらをご覧ください。

 

 

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顕微鏡で撮影する方法

顕微鏡で撮影するために接眼レンズ または JIS鏡筒部分に接続する顕微鏡用カメラをご紹介いたします。
 
1.顕微鏡用カメラ
 
 
通常、顕微鏡用カメラはケラレ(四隅の影)がでないように作られております。
ケラレがでないように余裕をみて設計しますが、その度合いはメーカーにより異なります。
但し、裸眼観察よりは確実に拡大されます。

顕微鏡用カメラのレンズは固定倍率の為、このままでは視野を変えることはできません。

 
松電舎の顕微鏡用カメラはこちらから
 
 

 

2.市販のビデオカメラとリレーレンズ
 
リレーレンズ リレーレンズ
 
市販のビデオカメラにリレーレンズを装着して観察しています。
市販のビデオカメラにはズーム機能があります。
このズーム機能を使い、視野を調整しました。
ケラレ(四隅の影)は発生しますが、視野を広くとることができます。(一番上の写真の黄枠)
 

 

更に詳しい情報はこちらをご覧ください。

 

 

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マイクロスコープと実体顕微鏡の比較

マイクロスコープと実体顕微鏡の主な違いを表にまとめてみました。

 

  実体顕微鏡 マイクロスコープ
倍率 低倍率(最大100倍程度) 低倍率から高倍率まで対応
立体的観察
PCとの親和性
扱いやすさ

少しコツが必要

初心者でも簡単に扱える

主な用途

・立体物の観察

・加工作業

・組み込み作業

・外観検査

・正確な位置決め

・寸法測定

 

 

 

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実体顕微鏡の選び方

実体顕微鏡は、両目で対象物を覗いて”立体的に観察”出来る顕微鏡です。

一例ですが、「時計等の細かな製品の組立」や「歯科技工士の方が使用する実体顕微鏡」等、立体物の観察、検査等に使用されています。

 
松電舎では大きく分けて以下の顕微鏡をラインナップしております。
実体顕微鏡
実体顕微鏡とは対象物をそのまま観察でき、比較的立体的に観察できるタイプの顕微鏡です。 生物や植物の観察の他に、基板の検査などの工業的分野で広く使われています。 顕微鏡用カメラを取り付ければパソコンで画像処理も行なえます。
 

 

生物顕微鏡
主に生物学や医学の分野で用いられる顕微鏡。高倍率の観察が可能。 微生物などの観察だけでなく幅広い分野で使用可能。カメラ内蔵生物顕微鏡、三眼タイプ生物顕微鏡をラインナップ。
 

 

金属顕微鏡
金属表面の観察に適した顕微鏡。対物レンズ側から光を対象物にあてて反射光で観察する顕微鏡。
 

 

アーム式顕微鏡
スムーズ操作で作業効率アップ、高性能で低価格なアーム付実体顕微鏡、工業用顕微鏡アーム。歯科技工士、またジュエリーの加工用の顕微鏡としても最適です。
 

 

更に詳しい情報はこちらをご覧ください。

 

 

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マイクロスコープの倍率と顕微鏡の倍率の違い

マイクロスコープと顕微鏡の倍率は「倍率の考え方」が異なり、同じものではありません。
 
<顕微鏡の倍率>
メーカーが異なっても倍率が同じであれば、同じ視野になります。これを絶対倍率と言います。(厳密には接眼レンズの視野数によって視野は変わります)

<マイクロスコープの倍率>
同じ倍率でもメーカーによって視野が異なります。これを相対倍率と言います。

 

■顕微鏡の倍率
顕微鏡の倍率は下記の式で計算します。
光学倍率=(対物レンズの倍率)×(接眼レンズの倍率)
 

 

■マイクロスコープの倍率
光学倍率は顕微鏡と同じです。
光学倍率=(対物レンズの倍率)×(レンズ本体の倍率)となります。

ここにモニタ倍率が入り、
総合倍率=モニタ倍率×光学倍率となります。

つまり、モニタサイズや撮像素子サイズが変われば、倍率も変わってしまうのです。
(各メーカーのカタログをみると、必ず「○○インチモニタ相当」等の表記があります。)

 

 

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マイクロスコープと実体顕微鏡の違い

 

 

 

マイクロスコープと実体顕微鏡の違いについてご紹介します。
マイクロスコープと実体顕微鏡にはそれぞれ、メリット、デメリットがあります。
 

 

■実体顕微鏡の特徴
マイクロスコープとの大きな違いは、実体顕微鏡は2光路設計になっていることです。
右と左で独立した光路となり、視野も異なります。

例えば下図のようなコインを実体顕微鏡で観察すると

左目の視野と右目の視野が違うことが分かります。
この異なった視野を観察者が一つの映像として観察します。

<メリット>
●対象物が立体的に見える。
●遠近感もわかるので、加工作業をされる方は実体顕微鏡が好適。

<デメリット>
●使う時に少しコツが必要。(初めて使う方は、映像が1つにならず、戸惑うことが多い。)
●高倍率の観察ができない。
●長時間の作業では作業者のストレスが大きい。
●目幅調整、視度調整等、観察者個人ごとの調整が必要。

 

 

■マイクロスコープの特徴
マイクロスコープは基本的には単眼レンズとなります。

人間が片目で物を視る時と同じで、遠近感がわかりにくいというデメリットがあります。
上図のコインであれば、レンズ中心部では下記のように見えます。

<メリット>
●豊富なレンズから選べるので、低倍率から高倍率(2000倍超えまで)まで対応可能。
●モニタ観察になるので、初めての方も簡単に使用可能。
●疲れにくく、長時間の観察(検査)に好適。
●真上からの観察なので、位置決めや寸法測定にも向いています。
●PCとの親和性もよく、映像の保存・画像処理・焦点合成等、様々なソフトウエアが使用可能。

<デメリット>
●遠近感がわかりにくい

 

 

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顕微鏡用カメラの接続について

顕微鏡のカメラポートには大きく分けると
「JIS鏡筒」と「Cマウント」の二つがあります。
(メーカー独自のものや海外製のものではこれ以外のタイプもあります。)

JIS鏡筒
(内径23.2mmの直筒)
 
Cマウント
(M25.4mmのオスねじ)
 

 

<JIS鏡筒に取り付ける顕微鏡用カメラ>
カメラ先端に顕微鏡と接続する為のレンズが付いています。
このレンズを交換することで撮影視野(倍率)を変えることができます。
このカメラの最大のメリットは、接眼レンズ部にも接続できることです。

<Cマウントに取り付ける顕微鏡用カメラ>
Cマウントはカメラの規格です。
カメラの規格のため、顕微鏡専用カメラは不要です。
Cマウントタイプの汎用カメラがそのまま接続できることが最大のメリットです。(接眼レンズ部には接続できません。)

 

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