디지털 현미경
제품 라인업
일반적으로 「광학 현미경」이라고 불리는 현미경은 접안 렌즈를 통해 육안으로 관찰하는 광학식 현미경을 말합니다.
한편 마이크로스코프(디지털 현미경)는 접안 렌즈 대신 카메라가 탑재되어 있어 모니터에 확대 화상을 표시합니다.
육안으로 관찰하는 현미경과 달리 모니터상에서 관찰할 수 있으므로 「여러 명이 동시에 관찰할 수 있고 정보를 공유하기 쉽다」는 점이 마이크로스코프의 장점 중 하나이기도 합니다.
디지털 현미경의 장점
일반적인 광학 현미경에 비해 마이크로스코프는 피사계 심도가 깊다는 장점이 있습니다.
깊은 피사계 심도란 렌즈로 입체적인 물체를 촬영했을 때 초점이 맞는 폭을 말합니다.
피사계 심도(초점이 맞는 폭)가 깊으면 요철이 있는 대상 물체를 관찰하더라도 초점이 맞는 범위가 넓어 관찰하기가 쉬우며, 빠르고 정확하게 전체를 관찰할 수 있다는 장점이 있습니다.
마이크로스코프의 장점으로 「관찰 거리가 길다」는 특징이 있습니다.
관찰 거리란, 대상 물체와의 거리(WD)라고도 하며 렌즈부의 선단(조명 어댑터 등을 포함)에서 대상 물체까지의 거리를 말합니다.
관찰 거리가 길면 그만큼 대상 물체의 깊숙한 부분까지 관찰할 수 있으며 렌즈를 기울여 관찰하는 경우에도 렌즈가 대상 물체나 스테이지면에 충돌하는 일 없이 관찰할 수 있습니다.
대부분의 광학식 현미경은 렌즈 교환·배율 변경에 리볼버 방식*을 적용하고 있습니다.
한편 마이크로스코프에는 일반적으로 줌 렌즈가 사용됩니다. 줌 렌즈는 줌 링을 회전시키는 것만으로 렌즈 배율을 바꿀 수 있습니다. 리볼버 방식은 렌즈별로 관찰 거리가 다르면 배율 변경 시마다 시야 및 초점을 조정해야 합니다.
* 리볼버 방식 - 고정 렌즈를 여러 개 설치하고 회전에 의해 렌즈를 전환하는 방식
디지털 현미경 도입 사례
금속 파단면 분석
파단면 등 3차원 물체의 특징을 하나하나 관찰하는 경우, 여러 차례 초점을 조정해야 하므로 분석에 시간이 걸리는 경우가 있습니다. 4K 디지털 마이크로스코프 VHX 시리즈에는 라이브 심도 합성 기능이 있어 금속 파단면 전체에 초점을 맞출 수 있습니다. 이에 따라 초점 조정 시간을 절약할 수 있을 뿐 아니라 파단면에 존재하는 다수의 복합적인 형상을 관찰·평가할 수 있습니다.
피부 및 모발의 관찰·측정·평가
표면 형상의 깊이나 세밀도를 평가하는 경우, 형상의 높이차가 작을수록 콘트라스트가 낮아져 관찰이나 평가가 어려워집니다. 기존의 현미경은 조명이나 각도에 따라 화상의 외형이 달라 반사에 의한 헐레이션이나 콘트라스트 저하가 발생하기 쉽다는 단점이 있습니다. 그 결과 얕은 홈은 관찰하기 어려워 놓치는 경우도 있습니다.
4K 디지털 마이크로스코프 VHX 시리즈에는 멀티 라이팅 기능이 있어 전방위의 조명 데이터를 자동으로 불러올 수 있습니다. 이 데이터에서 관찰에 가장 적합한 화상을 선택하여 조명 설정에 필요한 시간을 크게 단축할 수 있습니다.
금속 구조의 관찰
촬상 시야의 일부에만 초점이 맞는 금속 구조를 관찰하는 데는 시간이 걸립니다. 그리고 이러한 피사체를 관찰하거나 분석하기 위해서는 어느 정도의 경험도 필요하기 때문에 정확한 결과를 얻기 위한 장애물이 되고 있습니다.
4K 디지털 마이크로스코프 VHX 시리즈에 탑재된 라이브 합성 인터페이스를 사용하면 초점이 맞는 화상을 빠르고 쉽게 관찰할 수 있는 심도 합성을 할 수 있습니다. 또한 자동 결정 입도 분석도 가능하므로 조작하는 사람의 주관을 배제할 수 있습니다.
미생물의 관찰·분석
미생물은 투명도가 높은 것이 많아 관찰 화상에 콘트라스트가 잘 나타나지 않는다는 특징이 있습니다. 그러므로 3차원으로 성장하는 사상균이나 작은 박테리아 등은 고배율 관찰이나 정량 분석이 상당히 어렵습니다. 디지털 마이크로스코프 VHX 시리즈에는 투과형 편광 조명이나 HDR 등 다양한 조명 기능 및 촬상 기능이 탑재되어 있어 색 계조가 높은 화상을 얻을 수 있습니다. 또한 VHX 시리즈는 콜로니 수를 자동으로 카운트하여 각각의 콜로니 크기를 통계적으로 표시할 수도 있습니다.
광물의 고분해능 촬상을 위한 편광 관찰
광물의 편광 관찰 시에는 관찰 방법 및 각도에 따른 변화를 정확하게 파악해야 합니다. 하지만 조명 조건을 적절하게 설정하는 것은 매우 어려운 일이며 평가에 개인차가 발생합니다. VHX 시리즈는 평행 니콜 또는 교차 니콜에 의한 편광 관찰을 지원하며 투과형 편광 조명도 가능합니다. 또한 VHX 시리즈에는 이전의 화상에서 조명 조건을 불러오는 기능도 있어 일관성 있는 결과를 얻을 수 있습니다.
반도체 웨이퍼나 IC 설계의 관찰·측정
완전히 새로운 현미경 검사법인 「Optical Shadow Effect Mode」를 채택한 디지털 마이크로스코프 VHX 시리즈는 SEM에 필적하는 선명한 화상으로 고배율 관찰을 실현합니다. Optical Shadow Effect Mode를 사용하면 웨이퍼의 표면 상태나 결함 막, 이물질 등을 관찰할 수 있습니다. 또한 포토 마스크 영역 및 3차원 형상을 자동으로 측정할 수 있습니다. VHX 시리즈에 탑재된 고도의 기능에 의해 웨이퍼나 집적 회로의 검사·분석 능력이 대폭 향상됩니다.
디지털 현미경와 관련된 자주 있는 질문
마이크로스코프는 고정도 디지털 카메라가 탑재되어 있어 관찰 대상을 모니터에 표시하여 관찰합니다. 한편 실체 현미경은 좌우의 눈에 대응하는 2개의 접안 렌즈를 탑재하여 접안 렌즈에 비친 화상을 관찰합니다. 배율은 마이크로스코프가 수십 배~수천 배, 실체 현미경은 10배~수십 배입니다. 또한 실체 현미경은 관찰자 눈의 폭이나 시력 등 개인별로 조정해야 합니다.
일반적으로 마이크로스코프는 장시간에 걸친 관찰이나 위치 결정 및 치수 측정에 적합합니다. 또한 HDD에 화상을 저장하거나 툴에 의한 화상 처리, 화상 분석 등이 가능합니다. 한편 실체 현미경은 시야가 넓고 작동 거리가 길기 때문에 정밀 부품 조립이나 검사, 해부·세포 조작 등에 사용됩니다.
KEYENCE는 20년 넘게 디지털 마이크로스코프를 만들어 오고 있습니다. 항상 고객의 목소리에 귀 기울이며 차세대 제품을 생산하고 사용자의 문제 해결에 도움이 되는 제품을 제공하고 있습니다. VHX 시리즈의 디지털 마이크로스코프는 기존 광학 현미경의 단점인 얕은 피사계 심도, 짧은 관찰 거리, 운반 가능성과 범용성의 문제, 샘플 제한 등을 보완하도록 설계되었습니다.
디지털 마이크로스코프는 거의 모든 크기의 시료를 관찰, 검사, 분석할 때 사용됩니다. 광학 현미경이나 SEM으로 요구를 충족시키지 못하는 경우의 솔루션으로 디지털 마이크로스코프가 사용되는 경우도 많습니다. 전자 기기나 의료 기기, 재질 연구, 자동차 등 폭넓은 산업에서 3D 디지털 마이크로스코프를 사용합니다. 각 산업의 용도에 대한 자세한 내용은 「용도 예」 페이지에서 확인하실 수 있습니다.
KEYENCE의 디지털 마이크로스코프는 시장에서 베스트 솔루션의 위치를 지키고 있습니다. 20년도 더 전에 처음으로 디지털 마이크로스코프를 개발한 KEYENCE는 직접 들은 고객의 의견을 후세대 과학 분야를 위한 디지털 마이크로스코프에 반영해 왔습니다. 이러한 노력을 지속해 왔기 때문에 KEYENCE는 항상 최전선에서 고객이 실제로 직면하는 문제를 해결할 수 있는 제품을 제공할 수 있는 것입니다.
일반적으로 사용되는 현미경으로 디지털 마이크로스코프나 복합 마이크로스코프, 스테레오스코프, 금속 현미경, 편광 현미경 등이 있습니다. 디지털 마이크로스코프 이외의 현미경에는 각각 특수한 용도가 있는 데 비해 디지털 마이크로스코프는 이러한 기능을 1대의 현미경에 집약함으로써 고속화된 처리 능력과 작업 과정의 효율화를 실현합니다.
디지털 마이크로스코프는 다른 타입의 현미경에 비해 관찰 기능이 뛰어나며 조작하는 사람의 기량에 좌우되지 않는 사용 편리성이 특징입니다. 하지만 개인적인 관찰에 사용할 것인지 제조업의 품질 관리에 사용할 것인지 또는 연구를 위한 관찰에 사용할 것인지에 따라 요구되는 성능과 현미경 가격이 상당히 달라집니다. 여기에서는 용도에 맞는 디지털 마이크로스코프 선택 시 중요한 포인트를 소개합니다.
배율과 시야(관찰 범위)
실체 현미경의 광학 배율은 대물 렌즈의 배율과 접안 렌즈의 배율을 곱하여 계산할 수 있습니다. 한편 디지털 마이크로스코프는 화면에서 화상을 관찰하므로 렌즈의 광학 배율과 모니터의 표시 사이즈를 곱한 값이 배율이 됩니다. 이 배율을 종합 배율이라고 하며 다음 식으로 계산할 수 있습니다.
종합 배율 = 모니터 배율 x 광학 배율
광학 배율은 렌즈 눈금으로 표시됩니다. 모니터 배율은 이미지 센서나 모니터 사이즈에 따라 다르며 다음 식으로 계산할 수 있습니다.
모니터 배율 = (인치 단위의 모니터 사이즈 x 16*)／이미지 센서 사이즈*
* 광학식 인치 사이즈
이와 반대로 시야의 넓이(관찰 범위)는 종합 배율에 반비례합니다. 예를 들어, 배율이 50배이며 10 x 6 mm인 영역을 모니터에 표시하는 경우를 생각해 보겠습니다. 배율을 100배 또는 200배로 올리면 모니터에 표시되는 시야는 각각 5 x 3 mm, 2.5 x 1.5 mm로 축소됩니다. 이처럼 배율을 올리면 화상을 확대하여 미세한 부분까지 관찰할 수 있게 되는 반면, 시야는 좁아집니다.
디지털 마이크로스코프에는 대물 배율과 종합 배율, 모니터 배율이 있는데 배율 선택 시에는 카탈로그에 기재된 제품이 어떤 배율을 가리키는지, 그리고 관찰 대상의 어떤 부분을 확대하여 관찰하고 싶은지 주의해야 합니다. 이 점을 감안하여 요구에 맞는 배율과 시야를 갖춘 디지털 마이크로스코프를 선택해 주십시오.
조명 방법
디지털 마이크로스코프를 사용하는 경우, 조명이 적절하지 않으면 고성능 렌즈를 사용했음에도 불구하고 대상 물체가 흐릿하게 보일 때가 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해서는 관찰하는 피사체에 맞는 조명 타입을 선택하는 것이 중요합니다.
조명은 크게 4가지 타입으로 나눌 수 있습니다. 여기에서는 각각의 특징과 장점에 대해 소개합니다.
동축 낙사 조명
A: 렌즈 B: 광원 C: 하프 미러 D: 피사체
동축 조명의 빛은 렌즈의 광학 경로와 같은 방향으로 나아갑니다. 동축 낙사 조명은 피사체에 조사되는 빛의 광축과 렌즈의 광축이 하프 미러에 의해 평행을 이룹니다. 이 조명 방법은 경면 마무리된 금속면이나 매끄러운 플라스틱면, 반도체 웨이퍼와 같이 경면 반사하는 피사체를 관찰하는 경우 또는 형상이 아닌 구조나 표면의 광택 차이를 관찰하는 경우에 사용됩니다.
링 조명
A: 렌즈 B: 피사체
링 조명의 빛은 렌즈 양측에서 비스듬하게 조사됩니다. 이 조명 방법은 표면 형상이 만들어내는 콘트라스트로 윤곽을 선명하게 포착할 수 있습니다. 주로 50~300배의 배율이며 표면이 거친 피사체 또는 윤기나 광택이 없는 피사체를 관찰할 때 사용되는 조명 방법입니다.
투과 조명
A: 렌즈 B: 유리판 C: 피사체 D: 광원
투명 조명은 투명한 피사체의 아래에서 조사되는 빛이 렌즈를 통과하여 이미지 센서로 들어갑니다. 그러므로 피사체의 두께를 고려하면 피사계 심도가 큰 렌즈가 적합합니다. 투명한 피사체 내부의 형상이나 액체 내부의 유탁질, 미생물 관찰에 사용되는 조명 방법입니다.
가변 조명
빛의 방향을 실시간으로 변화시켜 형상의 상태를 강조할 수 있는 조명 방법입니다. 빛을 피사체에 조사하고 실시간으로 조정함으로써 미세한 형상도 관찰할 수 있습니다.
모니터 표시
디지털 마이크로스코프의 가장 큰 특징 중 하나로 여러 사람이 동시에 현미경 화상을 확인할 수 있다는 점을 들 수 있습니다. 확인하고자 하는 부분을 동영상으로 촬영하거나 미세한 부분을 모니터에 표시하여 여러 명이 육안으로 확인할 수 있으므로 문제를 간단하게 공유할 때 유용합니다.
모니터의 해상도는 200만 화소 전후부터 1000만 화소 이상까지 다양합니다. 배율이나 시야(관찰 범위) 선택과 더불어 해상도도 목적에 맞게 선택하는 것이 중요합니다.
기록·측정 기능
디지털 마이크로스코프로 취득한 관찰 데이터를 부문 간에 공유하여 분석 및 평가하기 위해서는 대용량 스토리지와 네트워킹을 지원하는 기능이 필요합니다. 고려해야 하는 점은 관찰용 화상을 저장할 수 있는지, 측정 배율 및 조명 설정을 저장할 수 있는지, 관찰 데이터부터 윤곽도나 영역, 개수를 측정할 수 있는 분석 소프트웨어가 있는지 등입니다.
예: 오염 계측
KEYENCE 마이크로스코프의 특징
KEYENCE의 일체형 디지털 마이크로스코프에는 텔레센트릭 HR 렌즈나 4K CMOS 이미지 센서, 27인치 4K 모니터가 사용되고 있습니다. 고분해능이며 피사계 심도가 큰 렌즈나 고해상도이며 노이즈가 적은 이미지 센서, 대형 4K 모니터를 조합하여 고배율로 광시야 관찰이 가능합니다.
조명 기능으로는 최적의 조명 패턴을 자동으로 적용하는 멀티 라이팅 기능이 탑재되어 있습니다. 버튼을 한 번 클릭하기만 하면 전방위의 조명 데이터를 자동으로 취득하여 관찰에 가장 적합한 화상을 선택할 수 있습니다.
화면상의 화상이나 측정 결과, 관찰 설정 등도 버튼만 한 번 클릭하면 저장할 수 있습니다. 저장된 데이터는 네트워크 접속을 거쳐 사내에서 즉시 공유할 수 있습니다. 표 계산 소프트웨어나 워드프로세서 소프트웨어를 인스톨하면 리포트도 작성할 수 있습니다.
KEYENCE의 디지털 마이크로스코프는 고분해능 관찰이나 고화질 표시를 실현하면서 번거로운 조명 설정도 필요하지 않을 뿐더러 데이터 공유 및 리포트 제출을 위한 분석·보고 기능을 갖춘 원스톱 솔루션입니다.
고NA·고분해능 텔레센트릭 HR 렌즈
멀티 라이팅 관찰(1000배 확대한 연마 금속 표면)
KEYENCE는1974년 창업 이래 산업용 자동화 장치와 검사 장치를 이끌어 왔습니다. 시장 주도 기업으로서 당사의 지위를 향상킬 수 있었던 이유는 선진적인 기술을 추구하며 고객의 요구에 계속하여 부응하겠다는 약속 때문이었습니다. 이 분야에서 누구나 인정하는 선두 기업인 KEYENCE의 디지털 마이크로스코프 구입을 검토하고 계시다면 당사 카탈로그를 참조하시어 문의해 주십시오.
