計測用顕微鏡 画像処理ソフト
計測顕微鏡 画像処理
計測用顕微鏡
OEGはお客様特定の用途にお応えする、幅広い種類の測定顕微鏡を提案いたします。下記はそのいくつかの例です。
引き抜き金型測定顕微鏡
精度：1ミクロン
測定機能：直径、真円度、表面
マニュアル測定顕微鏡
・ 200×200mmストローク
・ 25mmストロークの精密位置決めステージ
・ 試料テーブルの角度微調整
・ 市販の様々な顕微鏡に適応可能
・ ビデオ測定システムに適応可能
・ サンプルの要求に適合したサンプルテーブル
モータードライブ測定顕微鏡
・ 電動軸3軸
・ 100×100mmストロークのx / yテーブル
・ 200mmストロークのフォーカス
・ 投射光および透過光
・ 最大5MPixel（標準1.3 MPixel）のカメラ
・ 広範な光学系に適応可能
・ クロスステージを使った測定、画像フィールドでの測定に対応
対象物の外形を自動的にスキャンし、DXF形式でファイル化可能なソフトウェアも提供できます。
MZM 1 固定型ズーム顕微鏡
MZM1は低倍率ながらズーム比5を持ち連続的に倍率を調整でき、幅広い観察フィールドと作動距離を持っています。観察光路は完全に垂直に調整されています。
説明
MZM1は広い視野とコンパクトな構造により、技術生産のあらゆるセクションにおいて特に高度な品質管理の用途に使用できます。
一目で物体を認識することが求められる用途では、この顕微鏡の持つあらゆる利点が活きます。
MZM 1は、テーブルトップ用としても、他の機械への組込用としてもマッチする設計がなされています。フォトグラフィックスやビデオ画像などのドキュメント作成には、照明ユニット、オプションのアクロマットや接眼レンズ等、様々なアクセサリーをお奨めします。
アプリケーションとアクセサリー
・ 投射光と透過光のビュー
・ 他の装置との簡単な接続
・ 連続的な倍率調整 0.8x … 4x
・ 補助レンズ：0.25x / 0.5x / 0.63x / 2.0x / 5.0x
・ 単眼/双眼による観察
・ 交換可能な接眼レンズGF-P 10x / 18、GF-P 16x / 12.5
・ マイクロ写真とCCDカメラの接続
・ 選択可能な測定テーブル
・ 画像処理および画像文書化のためのソフトウェア
仕様一覧
パラメータ 接眼レンズ10倍 接眼レンズ16倍 接眼レンズ25倍
全倍率 40x … 200x 63x … 320x 100x … 500x
ズームファクタ 5：1 5：1 5：1
倍率 8x … 40x 8x … 40x 8x … 40x
オブジェクトフィールド 45 mm … 1.6 mm 45 mm … 1.6 mm 45 mm … 1.6 mm
作動距離 26mm〜132mm 26mm〜132mm 26mm〜132mm
最大倍率 4x … 125x 4x … 125x 4x … 125x
最大作動距離 147 mm 147 mm 147 mm
顕微鏡駆動装置の調整範囲 50 mm 50 mm 50 mm
マニュアル位置決め装置と画像処理ソフトを備えた顕微鏡
すべての顕微鏡は、CCDカメラのアダプターを備えており、どのモデルを選んでも画像処理システムを備えた構成が可能です。
画像処理システムは、カメラのライブ画像をPCモニタ上で表示させることができます。
補助光学系を使えば同時視覚的観察も可能です。
画像処理システムは、ほとんどのカメラ（アナログカメラおよびデジタルメガピクセルカメラ）を搭載できます。
測定ソフトウェアには数種類あり、機能と価格が異なります。
マニュアル位置決め装置と画像処理ソフトを備えた顕微鏡
すべての顕微鏡は、CCDカメラのアダプターを備えており、どのモデルを選んでも画像処理システムを備えた構成が可能です。
画像処理システムは、カメラのライブ画像をPCモニタ上で表示させることができます。
補助光学系を使えば同時視覚的観察も可能です。
画像処理システムは、ほとんどのカメラ（アナログカメラおよびデジタルメガピクセルカメラ）を搭載できます。
測定ソフトウェアには数種類あり、機能と価格が異なります。
検査・測定ワークステーション
これらのワークステーションでは、多くの種類の位置決め範囲を持つ検査テーブルから選択できます。
様々な照明装置が適用可能です。
結像光学系として、は全種類の技術顕微鏡（TM1、TM2、MZM1）を選択できます。
基本的に視覚顕微鏡の機器が持つすべての機能が、双眼観察系を備えた機器と同等に利用可能です。
アプリケーションとアクセサリー
・ 入射光と透過光の観察
・ 他の装置との簡単な接続
・ 選択可能な顕微鏡タイプ（TM1、TM2、MZM1）
・ 単眼および双眼観察系
・ マイクロ写真とCCDカメラの接続
・ 選択可能な測定・検査テーブル
・ 画像処理および文書化のためのソフトウェア
自動ステージとの組み合わせによる画像処理システム
OEGはカスタム装置を組み合わせた自動制御の顕微鏡パッケージも提供できます。
下記のような基本コンポーネントで構成されています。
Z軸搭載の顕微鏡またはテレセントリック対物レンズ
評価対象物の照明とともに拡大します。
クロステーブル
サンプルを保持し、そのサイズ全体を測定できます。
照明装置も搭載できます。透過および反射像を観察できます。
ステッピングモーターコントローラ
クロステーブル用2軸とフォーカス用の合計3軸をコントロールでき、ジョイスティックを装備しています。
CCDとフレームグラバーによる画像プロセス
デジタルカメラまたはフレームグラバーによりデジタル化された情報をPCによって操作します。
ソフトウェア
上記の画像処理およびステージはソフトウェアで制御されています。基本的な測定機能に加え、ご要望に応じて機能を追加できます。
組み合わせ例
右の写真は、以下の機能を備えた測定用顕微鏡の例です
・ 測定光学系：測定用テレセントリック対物レンズTMO1x、一体型CCDカメラ（多様なサンプル条件に対応可能）
・ 観察用フレームグラバー（PCIボード）つきPC、測定ソフトウェアMAGEO
・ LEDリングライト66mm径
・ スキャニングテーブル：100 x 100 mm
・ モーター駆動式z軸、500mmトラベル（標準）
・ クロステーブル用測定光学アダプタ
・ 3軸ステッピングモータコントローラ（PCへインストール済み、マイクロステップ対応＝1回転あたり40,000ステップ）、および専用ジョイスティック
・ 一体化された透過式LED照明付き、安定した機械的基本フレーム
COMEFは下記の機能を持つ、高機能画像処理ソフトウエアです
・ カメラ（アナログおよびデジタル）からの画像取り込みとPC画面へのライブ表示
・ 1600万画素までの画像の保存・読み込み
・ メガピクセル画像の測定に特化
・ 高精度校正機能
・ 高精度測定機能
・ 画像への測定マーク、測定値、ルーラーおよびテキストの付加機能
・ 自在な測定プロトコル作成機能
簡単操作
ユーザーに感覚的なオペレーションを提供しています。装置には充実したマニュアルが付属しておりますが、マニュアルを熟読することなくすぐに作業にかかれます。
基本モジュールの測定機能
- 距離測定
複数の測定モードを使った距離測定ができます。モニター上から手動でセットしたポイント間の距離を測定します。
- 角度および半径測定
モニター上から手動でセットしたポイント間の角度や半径を測定します。
- 長さ測定
線状の対象物の長さを測定できます。
基本モジュールは自動エッジ吸着機能をもっており、これを使用することでいずれにおいても測定の再現性の向上に役立ちます。
追加ソフトウェアモジュール
- 面測定
測定は画像のうち、任意のグレートーンの範囲で行われます。最大面積のオブジェクトのみを認識するようなオプションも選択できます。
設定されたグレートーンを持つ細かいノイズはこのフィルターで選別されます。
- グレースケールによる構造幅測定
グレートーン処理による線幅測定が高度な測定を可能としました。エッジからの距離測定としても有効です。
例えば回路パターンの幅測定やシリコンウェハ、フォトマスクなどの構造測定に適用できます。
- 自動物体認識と計数
ACCOUNT モジュールによって測定フィールド内の物体の検出と分類を自動で行えます。
分類は一般的に物体の投影面積でなされます。
前もって定義されたサイズの物体の計数も自動で、画面上では選別された物体が塗りつぶされて表示されます。
- 形状と形状軸の自動測定
- モジュールは物体の周辺の座標を自動計測します。グレートーンによって測定対象内側のリファレンス点とエッジの距離から形状計測するものです。
- 周辺はリファレンス点を原点とする座標として記録されます。生体組織を対象とする時、可視の連続エッジがないことがあります。
- このような場合手動による測定点の修正をします。
- 自動の場合に対象物外周の低コントラストによって正確な形状認識がされない場合でも、わずかな時間で手動による修正をすることができます。
- 角度におけるリファレンス点からの距離はデータとして他で活用することができます。
- 台高さおよび溝深さの自動測定
COMEF Autofocusはステッピングモーターコントローラーを適用する場合の基本モジュールです。
2つの測定窓によるオートフォーカスを実現します。特殊なハードウェアが必要ですので測定顕微鏡の項をご参照ください。
ステージ高さや溝の深さを測定できます。フォーカスによる深さ測定は非常に信頼性が高く、20倍の対物レンズを使用すれば1um程度です。
- 自動円環測定
円状またはチューブ状サンプルの最大および最小の壁厚みを同時に自動測定できます。
同時に最大・最小直径も計測します。測定機能の拡張により、例えば内径の自動測定も簡単に行えます。
その他、お客様のご要望により特別なソフトモジュールの開発も行っております。
イメージ光学系
COMEFは光学系の限定がありません。いかなる顕微鏡システム、対物レンズやその他の光学系でもピッタリマッチします。
お客様のご要望にお応えするためにOEGは様々なご提案を用意致します。
イメージ取り込み元
イメージの取り込み元としてアナログカメラ、デジタルカメラが使えます。
インターフェースとしては
・ Firewireボード
・ USB2.0バス
・ TWAINインターフェース
があります。
標準アナログカメラには、リアルタイム取り込みを実現するフレームグラバーの用意がございます。
校正
COMEFは高精度測定のため、サブピクセルオーダーの校正機能を持っています。
校正は1次元または2次元で行われ、高い精度にも関わらずシンプルなものです。
キャリブレーションデータはデータベースに蓄積されており、キーワードによる呼び出しで、拡大・縮小や異なる光学系を適用した場合にも対応いたします。
画像ドキュメント
測定マーキング、データ、ルーラー、文字を適切に配置できるCOMEFはドキュメント作成にも有効です。
測定結果は画像につけられたマーキングを含めて容易に登録できます。あらゆる電子メディアへのアクセスが可能です。
カスタム測定記録
COMEF基本モジュールは、自由に組み替え可能な計測データです。プロトコルに特化した異なる測定タスクを保存し、必要に応じて直ちに使用することが可能になります。
計測データは測定後に自由に言葉で補足することができます。測定値はASCII形式で保存されるため、他のアプリケーションとのやり取りも簡単です。
MAGEO: COMEFと統合3軸移動ステージ
OEGは測定オートメーションシステムに加え、簡単なステッピングモーターシステムから完全自動測定装置までの広範なソリューションサプライヤです。
MAGEOはCOMEF基本モジュールをベースとする、3軸ステッパモータコントローラ用のインタフェースを備えた安価・シンプル・汎用的なソフトウェアです。
距離/角度/半径がステッパモータ駆動のクロステーブルによって測定できます。さらに座標変換（ワーク座標系での測定）と測定点の記録が可能です。
記録された座標は連続的または任意の順序で呼び出せ、その点から再開できます。用途としてクロステーブルおよび焦点軸（例えば、測定顕微鏡）の制御が可能です。
これを使えば水平方向に長い測定距離を要する物体の測定と、約1umの精度での深度測定の両方を可能にします。サンプルの位置決めは、ジョイスティックを使ってインタラクティブに行います。
既存装置のリニューアルから完全なソリューションまで
ビデオ計測システムCOMEFは、既存の顕微鏡や他の結像光学系のレトロフィッティングに適しています。
OEGは画像処理システムだけでなく、照明、カメラ技術、および必要に応じて電動位置決めシステムを備え、最適なイメージング光学系を持った完全なソリューションを提供します。
私たちは顧客の要求に柔軟に対応し、要求に完全にマッチしたソフトウェアを提供できます。
これは画像処理に加え、外部デバイスとの通信、ステッピングモーターやクロステーブルの制御、データ管理やデータベースの結合まで含んだトータルソリューションです。
OEGはレトロフィットから完全ソリューションまでのワンストップサプライヤを自負しています。すべてのコンポーネントの完璧なシステム統合と完璧なアフターサービスを保証します。
料金とダウンロード
COMEFには以下の特徴があります。
・ 取り扱い容易
・ 高い測定精度
・ モジュール型の構成
・ 快適なドキュメント作成機能
・ わずか400ユーロ〜で十分な測定とドキュメント作成機能を提供
ここではCOMEFのフル機能つきデモバージョンをダウンロードできます。
デモバージョンは14日間有効です。
デモバージョンを有効なライセンスとするためには、ハードウェアキーが必要です。
OHM 150 光学高さゲージ
OHMの構成
アクロマートレンズが搭載された電子式オートコリメータが高精度モータ制御z軸に取り付けられています。測定ヘッドの移動距離は1umの分解能で測定されます。
測定原理は試料表面に合焦した際、オートコリメータ内のレチクルが自分自身に反射されることを利用しています。画像処理システムを備えたソフトウェアが自動測定します。
適用分野
1.カメラチップの調整
2.対物レンズのフランジ焦点距離（FFL）測定
3.光学式高さ測定
4.光学レンズの半径測定
高さ分解能: 1 μm
高さ精度: 5 μm (センサーヘッド)
測定精度: 5 μm…20μm (表面の質に依存)
半径測定精度: 5μm…20μm (半径に依存)
COMEFは線幅と線間隔を高精度に測定するための特殊機能を備えた画像処理ソフトウェアです。
グレー値アルゴリズムを使用し、シリコンウェハ上の導線または構造体の幅および距離をサブピクセル精度で測定することができます。
サブピクセルによる精度向上
ピクセルとはなにで、測定精度にどう影響するのか？
ピクセルとはCCDチップ上の単位受光素子です。ピクセルのサイズは、そのチップの幾何学的解像度を決定します。
設計には光学系のスケール（倍率β ‘とも呼ばれる）を考慮しなければなりません。
光学イメージングは可逆なので、CCDチップを物体面（サンプル面）に投影することもできます。
サンプルを拡大10倍でチップ上に画像化する対物レンズは、原理的にチップを1/10縮小してサンプル上に投影します。
このような対物レンズを用いると、チップのピクセルサイズが6μmとすれば、1ピクセルはサンプル上においては0.6μmのサイズを有することになります。
PCモニタ上のドットとピクセルが1：1の関係で表現されているならば、この光学系ではマウスカーソルを0.6μm単位で位置決めできることになります。
これが幾何学的分解能であり、それを用いてモニタ上の測定点を設定することができます。
»幾何学的な«解像度を考えておくことは、解像度に影響を及ぼす他の要因（電気的な信号伝達、光学収差）もあるために重要です。
これらの影響はしかし小さく一般的に数値化するのは難しいものです。
一般に、PCモニタ上の測定点のマニュアル設定時に、エッジ位置の検出の理論的限界として次の式が使われます。
ΔXm= P /β’（1）
ここに、ΔXm=測定点の手動設定（=測定分解能）の不確定性、P = CCDチップ上のピクセル距離、β ‘=スケール（倍率）です。
分解能は測定精度とは一致せず、ある許容度を含むものなので、分解能は達成可能な測定精度から概算される近似値として理解されます。
通常の測定アプリケーションでは測定精度は約5ΔXとなります。したがって上記のケースで約3μmと計算できます。
この近似がCOMEFの標準測定機能にも適用されます。
サブピクセルアルゴリズムによる測定精度の向上
誰かが画像処理において一度言及したことがあるのか、確かに»サブピクセル«という用語はよく知られています。
サブピクセルとはなにか？
サブピクセル化とは、ΔXmより高い再現性を持つようなエッジ検出を意味します。
どのように機能するのか？
PCモニタ上の設定測定点を介して手動でエッジ位置の認識が行われないことが条件の一つです。
エッジ認識は、対象となるスクリーンウィンドウにおけるグレートーン分布に基づいて行われます。したがってこの測定方式は、オブジェクトごとに認識するには適していません。
しかし、例えば半導体応用におけるウェハやマスク上のホッパまたは構造上の回路経路など、線形に伸びたオブジェクトに対しては卓越した完全性を発揮します。
右図には、いわゆるグレートーン処理のための従来からあるアプリケーションが示されています。左の画像は、測定フィールドに描かれた赤の右側の灰色のトーン分布を示しています。
これらのアプリケーションを用いる場合は、以下の式が有効です。
ΔXG= P /（nG×β’）（2）
ここにΔXG=グレートーン分布によるエッジ検出の不確定性（=測定分解能）、P = CCDチップ上のピクセル距離、β ‘=スケール（倍率）、nG =グレートーンの階調数、です。
通常、標準デジタル画像における256階調が適用されると、エッジ位置の検出分解能の理論上の限界値はΔXG=6μm/（256×10）=0.00234μmとなります。
これはピクセル単位にすれば1/2560ピクセルということになります。
実際にはこの値は普通得られません（実際得られるイメージでは実質256階調とはならず、環境、光学、信号処理の影響があります）。達成可能な階調は、対象物のコントラストによって変化するからです。それは数式からも明らかです。私たちは現実的な値として100階調を仮定しています。そうすると理論的限界分解能は6nmとなります。考えられる全ての誤差を考慮して、実用的には検出精度上限は約100nm =0.1μmが可能です。
マニュアル測定の場合においてもグレートーン処理による自動測定においても、COMEFは正確なデジタル画像の測定に理想的なツールです。
絶縁パラメーターは画像処理によって自動的に計測されます
下記の測定ができます:-厚み最小値-厚み最大値-最小径-最大径-長円外径
