安価なデジタルマイクロスコープは、実体顕微鏡の替わりになるか

最近は、数千円から２万円程度で買えるデジタルマイクロスコープが多く出回っていますが、どの程度の分解能なのか調べてみました。

調べたのは、Panrico製の800万画素デジタル顕微鏡 MSP-3080。
USB接続専用で、専用ソフト付き。パソコンが無いと画像をみることはできません。
専用ソフトで静止画や動画をファイル保存出来ます。
画像サイズは、800万画素の他、640x480、1024x768、1440x1080画素のモードがあります。
長さなどの画像計測も出来ます。
先端のレンズ周囲にLED照明が付いています。
公称200倍までの観察が可能と謳っています。

MSP-3080を使って、1目盛10μmの対物マイクロメータを撮影した画像がこちら。
公称200倍ではなく130倍前後に設定して撮影しています。理由は後述。

最小目盛がはっきり識別出来ているので分解能は10μm以下です。
おそらく5μm程度ではないでしょうか。


これと比べるため、OLYMPUS製 の SZX9 という実体顕微鏡でも撮影してみました。
対物レンズは交換式で、さらに変倍ズームができる顕微鏡です。
2倍用対物レンズを装着し、ズームを最大にして、Olympus Pen E-PL1で撮影しています。
OLYMPUSのSZXシリーズは、高級実体顕微鏡に属しますが、SZX9は最高級の1ランク下の機種です。
分解能の公称値は判りませんでしたが、2μm程度ではないかと思います。


MSP-3080は、SZX9に比べて3分の１程度の分解能しかないことになります。


さらに、手持ちのコンデジで PENTAX(現RICOH) Optio WG1 GPS と OLYMPUS STYLUS TG4 Tough があったので、これらの分解能も調べてみました。共に１ｃｍマクロで超接写ができることを謳っている防水コンデジです。

まず、PENTAX(現RICOH) Optio WG1 GPSです。

最小目盛は完全に潰れて見えません。
５０μmの線ははっきり見えているので、分解能は20μm程度ではないかと思います。


次は、OLYMPUS STYLUS TG4 Toughです。

最小目盛ははっきり見えているので、分解能は10μm以下で5μmに迫るくらいではないかと思います。
オリンパスは世界でもトップクラスの顕微鏡メーカーですが、コンデジのマクロ機能でもこれだけの分解能をたたき出すのは さすがです。

分解能だけで比べた結果として、
MSP-3080は、高級実体顕微鏡には及ばないものの、 安物のコンデジでマクロ写真を撮るより遥かにマシな場合も多いということなのでしょう。 ただし、超マクロ写真を撮るだけならOLYMPUS STYLUS TG4でも良いはずです（というかその方が遥かにキレイ）。

分解能は、基本性能として重要ですが、実体顕微鏡として実用的かどうかはそれだけでは決まりません。 気付いた点を以下に列挙します。

• MSP-3080は、像面の平面性が良くありません。中心にピントを合わせると周辺が大きくボケます。周辺にピントを合わせると中心がボケます。安物レンズにありがちですが、いわゆる"像面湾曲"の極端なレンズが使われているようです。
  球面の内側を撮影するのならば都合が良いのでしょうが...平面上に並んだものは全体をシャープに表示することができません。
  







• LEDの光量と受光素子の感度(gain)は調整出来ます。
  ただし、コントラストやアンダー、オーバーの調整はできません。
  LED光の当て方に問題があり、見やすい美しい画像になりません。
  
  
• 拡大倍率が130倍を超える当たりからピント調整が難しくなります。はっきり言って２００倍では全体にボケた様になって使用に耐えませんでした。
  
  
• MSP-3080の支持体は、軽く華奢で、少し触れただけで画像がブレまくります。
  高価な実体顕微鏡では、全体が重たく頑丈で、ボディーに軽く触ったくらいでブレたりしません。
  
  
• 本体側の倍率ズームダイヤルとは別に、ソフト上でのズーム機能もあって便利です。
  本体側のダイヤルを触ると、被写体までぶれてしまい、扱い難いのですが、ソフトズームでだいぶ操作性が改善されます。
  このソフトズーム機能で画像保存した結果が以下の図です。（ファイルサイズの都合により４分の１に縮小しています）

  画像サイズ	ソフトズーム無し	ソフトズーム有り
  640x480
  1024x768
  1440x1080
  ８Ｍ

  
  この結果を見る限り、８００万画素未満の画像でもキャプチャは８００万画素で行い、必要に応じて間引いて表示しているということなのでしょう。
  ソフトズームすると、中心部分だけを間引かずに編集しているようです。
  ８００万画素だと、間引きようがなく、ソフトズームで変わるのは画面表示だけで、保存ファイルはソフトズームしない場合と同じです。
  前述したように、像面の平面性が悪いので、平面性を確保できる画角の中心付近だけ拾うのは意味があります。 しかし、８００万画素では平面性の悪い周辺部分も拾っていて無意味だと思います。
  それならば、一般向けカメラのズームレンズのように、画角を可変にして８００万画素で撮影すれば良いではないかということになるのですが、そのような機構は高価で、安物マイクロスコープに採用できないということでしょう。
  近年は、スマートホンに高画素カメラが搭載され、大量生産で安価になった小型の高画素センサーを流用したのかもしれません。(８００万画素は iPhone5搭載のカメラ機能と同じ画素数)。しかし、レンズが低品質では画素数の生かしようがありません。
  




• ８００万画素で記録できるのは、USB3.0対応パソコンの場合に限られます。
  USB2.0対応だと、７２０ｘ１０２４画素までしか扱えません。
  
  
  

画像の中心部分は、安価な実体顕微鏡として評価できます。
照明や記録用カメラを別途購入する必要がないのも評価できます。
最大２００倍や８００万画素の謳い文句は、ウソではないが無意味です(ピントが合わず、平面性も悪いから)。
１３０倍以下、1440x1080画素以下のキャプチャ機能としてならば評価できます。
全体的な操作性は良くありません。でも、使用期間が数ヶ月だけの人にはこれで十分かもしれません。
パソコン脇に置いてお気軽な拡大鏡（ついでに長さ計測も）として使うのにも良いかもしれません。