Что такое цифровой (видео)микроскоп?

Что такое цифровой (видео) микроскоп?

Цифровой микроскоп (или видеомикроскоп) — это инструмент, используемый для увеличения объекта для наблюдения. Однако термин «цифровой микроскоп» обычно относится к микроскопу, оснащенному цифровой камерой, и отличается от оптического видеомикроскопа. По сравнению с оптическими видеомикроскопами цифровые микроскопы имеют большую глубину фокуса и возможность измерения углов и длин, что является их основными характеристиками.

Оптический микроскоп имеет две линзы, объектив и окуляр, в то время как цифровые микроскопы имеют только объектив, а часть, соответствующая линзе окуляра, представляет собой цифровую камеру. Можно сказать, что это самое существенное различие между оптическим микроскопом и цифровым микроскопом. Цифровой микроскоп обычно проецирует наблюдаемый объект на монитор.

Доступно несколько моделей от разных производителей с увеличением от нескольких раз до нескольких тысяч раз.

Применение цифровых микроскопов

Видеомикроскопы используются не только для увеличения и наблюдения за объектами, но также для оценки и анализа на основе полученных данных изображения.

Они были внедрены в различных областях, таких как автомобильная и авиационная промышленность, производство электронных устройств, медицинская и косметическая промышленность, химическая и материалообрабатывающая промышленность, и используются в широком спектре приложений от исследований и разработок до обеспечения качества.

Например, при анализе неисправностей электронных компонентов цифровые микроскопы можно использовать для проверки внешнего вида микросхем, анализа неисправностей дефектных изделий, проверки посторонних предметов и анализа их размера и формы.

Принцип работы цифровых микроскопов

В цифровом микроскопе объект увеличивается оптической линзой (объективом), а та часть, которая соответствует человеческому глазу в оптических микроскопах, — это цифровая камера. Изображение, увеличенное оптической линзой, детектируется датчиком изображения, и изображение отображается на мониторе.

Увеличительная способность оптических микроскопов выражается как произведение увеличительной способности объектива и окуляра. Однако в случае цифровых микроскопов размер монитора и размер датчика изображения камеры влияют на увеличительную способность, что отличается от концепции увеличительной способности оптических видеомикроскопов. Увеличение цифрового микроскопа также выражается как произведение увеличительной способности объектива и увеличительной способности монитора. Увеличительная способность монитора рассчитывается путем деления размера монитора на размер датчика изображения.

В дополнение к увеличению, разрешению или способности различать детали, необходимо наблюдать объект более подробно. Если разрешение недостаточно, наблюдаемое изображение будет размытым, и детали не будут видны четко. В случае цифровых микроскопов разрешение объектива, разрешение оптической линзы цифровой камеры, разрешение датчика изображения и разрешение монитора влияют на разрешение.

Необходимо выбрать модель, которая обеспечивает оптимальное увеличение и разрешение в соответствии с наблюдаемым объектом и целью. Чтобы удовлетворить требования пользователей к этим передовым возможностям обработки разрешения, недавно были введены изображения типа монитора 4K.

Другая информация о цифровых микроскопах

1. Использование цифровых микроскопов в стоматологии

Одним из применений цифровых микроскопов является стоматология. Используя функцию фокусировки цифровых микроскопов, можно наблюдать мельчайшие пораженные области, которые трудно обнаружить невооруженным глазом.

В частности, при проведении терапии корневых каналов, которая представляет собой полное удаление кариеса, цифровые микроскопы используются, чтобы дать стоматологу возможность удалить как можно большую часть пораженной области.

Использование цифровых микроскопов повышает качество лечения и снижает риск рецидива из-за пропущенных участков. Однако следует отметить, что стоматологическое лечение с использованием видеомикроскопов, в принципе, не покрывается страховкой и должно оплачиваться из собственного кармана.

2. Косметическое использование цифровых микроскопов

Цифровые микроскопы также используются для косметических процедур и диагностики, таких как косметическая хирургия и осмотры кожи головы. Рассматривая кожу под микроскопическим увеличением, можно наблюдать такие детали, как сухость кожи и развитие линии роста волос.

Клиенты, проходящие косметическую операцию, также могут получить чувство удовлетворения от медицинского осмотра, имея возможность проверить состояние своей кожи и кожи головы на экране. Это также мотивирует клиента улучшить свое состояние.

3. Примеры функций новейших цифровых микроскопов

В настоящее время цифровые микроскопы часто используются для детального анализа внутренней части электронных компонентов и полупроводниковых ИС вплоть до нескольких микрометров, заменяя сканирующие электронные микроскопы (СЭМ), которые требуют наблюдения в вакууме. Для этого, для практического использования, необходимо увеличить увеличение и разрешение на порядки с нескольких миллиметров до нескольких микрометров во время наблюдения.

Эта операция требует смены объектива, как в оптических видеомикроскопах, но некоторые цифровые микроскопы последних лет имеют встроенную функцию автоматического вращения для смены объектива и функцию автоматической фокусировки для смены объектива, что делает этот процесс почти полностью автоматическим.

Что касается обработки изображений, то сейчас существуют высокофункциональные типы, которые могут объединять изображения с большим увеличением в одно большое изображение, располагая их вертикально и горизонтально, как татами, и которые могут преобразовывать объект в трехмерное (3D) изображение, используя функцию регулировки фокуса изображения.

Есть примеры, когда цифровые микроскопы используются для проверки проводки полупроводниковых ИС и для анализа внутренних дефектов в электронных компонентах путем объединения этих функций.

4. Цены на цифровые микроскопы

Цена цифровых (или видео) микроскопов варьируется в зависимости от их применения и производительности. Цифровые микроскопы с узким диапазоном увеличения и полем зрения начинаются примерно от 10 000 иен, в то время как те, которые используются для косметического моделирования или простого осмотра кожи головы, стоят около 50 000 иен, а те, которые используются в медицинских целях, находятся в диапазоне 100 000 иен и более.

Более того, цифровые микроскопы, такие как те, которые используются для проверки продукции в обрабатывающей промышленности, такой как производство полупроводников, требуют большого увеличения и увеличения на уровне микронов, отображения изображения с высоким разрешением, поэтому диапазон цен обычно находится в диапазоне нескольких миллионов иен.

Отображение экрана с низкой задержкой и высокой частотой кадров также важны для использования в хирургии и лечении, но цифровые микроскопы с низкой задержкой и высокой частотой кадров, как правило, стоят дороже. Кроме того, на рынке есть продукты, которые позволяют увеличивать увеличение дисплея путем смены объектива. В этом случае возможности обработки изображений также расширяются, а цена увеличивается еще больше из-за необходимости использования специального монитора и сложного программного обеспечения для управления.