【2021年版】レーザー顕微鏡4選 / メーカー4社一覧

レーザー顕微鏡のメーカー4社・13製品を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。

レーザー顕微鏡とは？
レーザー顕微鏡のメーカー4社一覧
レーザー顕微鏡4選

レーザー顕微鏡とは

レーザー顕微鏡

レーザー顕微鏡は、光源にレーザー光を走査して試料を観察できる光学顕微鏡の一種です。一般に共焦点光学系を採用しているものを指すことが多いです。共焦点レーザー顕微鏡やCLSMと呼ばれることもあります。共焦点光学系によって非焦点面からの光を除外することができるため、XY方向だけでなく、特にZ方向の空間分解能が高いといいう特徴があります。そのため、2次元画像をZ軸をずらして取得したあと再構成すると3次元画像や全焦点画像を取得することができます。

レーザー顕微鏡の使用用途

レーザー光を用いた非接触的な測定ができるため、工業分野では半導体や電子部品などの三次元形状観察や表面形状観察を行う検査・測定目的で使われます。生命科学分野では主に蛍光観察に使われることがほとんどで、蛍光標識された培養細胞や生体組織などの観察に用いられます。また、レーザー光を走査する方式ものが多く、この場合任意の領域に光を照射できるので、光遺伝学の分野での局所的な光刺激などにも使われることが増えてきました。

レーザー顕微鏡の原理

レーザー顕微鏡は、レンズやミラーといった一般的な顕微鏡の構成に加えて、レーザー光源と共焦点光学系が採用されています。レーザー光は媒質の誘導放出光を増幅して生成されるため、単色性、指向性\n に優れた位相の揃った光です。これにより、レンズを通して結像させると、回折限界まで絞り込むことができるため光エネルギー密度の極小スポットを形成させることができます。こうして形成したスポットを試料に照射し、散乱や蛍光放出の励起光として使用します。検出する散乱光や蛍光は、対物レンズを通して検出器へ入射しますが、対物レンズの試料とは反対側の焦点面にピンホールを配置することで、試料側の非焦点面からのボケ成分や散乱成分を物理的にカットすることができます。こうして得られるシグナルを１ピクセルに格納し、スキャンさせることで、ピンボケ成分の少ないクリアな二次元画像を取得することができます。スキャンの方法にはミラーを用いた方式と、ピンホールアレイディスクを回転させる方式があります。ミラーを用いた場合、一般的にはガルバノモーターによって駆動するX、Y軸に対応する２組のミラーを用いてスキャンします。ミラーを用いたスキャンにはどうしても時間がかかってしまうため、レゾナントスキャナーやMEMSスキャナなどを採用して高速スキャンに対応した製品もあります。スピニングディスク方式は、多数のマイクロレンズが配置されたディスクと多数のピンホールが配置されたディスクの２枚を回転させることで、スキャンを行う方式です。ミラーによるスキャンとは異なり、レーザー光を一点の極小スポットに絞るのではなく、わざと広げたビームを多数のマイクロレンズに通すことでマルチビームを形成します。このディスクを一回転させることで一枚の共焦点画像を高速に取得することができます。

レーザー顕微鏡と電子顕微鏡の違い

レーザー顕微鏡では波長の長い「光」、電子顕微鏡では波長の短い「電子線」を利用する点で大きく異なり、このため「観察倍率」、「設備」、「技術」の3つで大きな違いがあります。

「観察倍率」では、波長の短い電子線を利用した電子顕微鏡が最大で数十万倍であるに対して、波長の長い光を利用したレーザー顕微鏡では数千倍となります。このため、細胞のような微細な対象物を見るには電子顕微鏡の方が適しています。

「設備」では、レーザー顕微鏡は光源を直接見ないなどの注意点はありますが、他の光学顕微鏡と同様に簡単な設備ですぐに観察することができます。一方で電子顕微鏡は、電子線を利用するために真空環境である必要があり、また樹脂やセラミックスのような非導電物質では表面に電子がチャージし観察が困難になるなどの制約も多くあります。高い真空度の維持を必要とするため、試料や雰囲気の汚染にも注意が必要である点でも設備が複雑かつ高価になることも違いとして挙げられます。

最後に観察やメンテナンスの技術ですが、レーザー顕微鏡は基本的に他の光学顕微鏡と同様に、被観察物をセットし光源を当て、ステージ移動により焦点を合わせるだけで簡単に操作できます。一方で電子顕微鏡は、試験片の作製の時点から汚染などの注意が必要であり、観察でも電子線の条件出しなど複雑で高いレベルの技術が求められる点に違いがあります。

レーザー顕微鏡での表面粗さ測定

レーザー顕微鏡では、非接触による表面粗さの形状を観察・測定することが可能です。焦点が合った時にレーザーの反射光量がピークなる「共焦点原理」を利用することで、被観察物の表面状態の3D画像と同時に表面の粗さを測定することができます。

接触式と比較した場合のメリットは、短時間で表面を気付つけることなく、微小な凹凸も測定できる点です。また、観察画像と同時にその場で表面の粗さや形状を比較することができるので、画像の突合せの手間や取り違えなく、すぐに考察や議論できる点で優れています。

一方デメリットは、測定対象物の大きさと観察範囲に制限があることです。対象物が顕微鏡のステージに載る大きさであり、さらに観察視野の範囲に限られるため広範囲の測定には、視野を変えて複数回の測定が必要になります。

参考文献

https://www.future-science.com/doi/full/10.2144/000112089
https://www.microscopyu.com/techniques/confocal/introductory-confocal-concepts
http://www.bgu.ac.il/~glevi/website/Guides/Lasers.pdf
https://www.yokogawa.co.jp/library/documents-downloads/technical-information/what-is-confocal-microscopy/
https://www.nedo.go.jp/hyoukabu/jyoushi_2010/yokogawa/colum01.html?height=480&width=610
https://www.lasertec.co.jp/products/special/hybrid/solution/sem.html
https://www.keyence.co.jp/ss/products/microscope/roughness/equipment/no-contact.jsp

レーザー顕微鏡のメーカー情報

レーザー顕微鏡のメーカー4社一覧

- 株式会社島津製作所会社公式サイト
- - OLS5000
  - 創業: 1875年従業員数: 13,182人本社: 京都府会社詳細
- 株式会社キーエンス会社公式サイト
- - レーザ顕微鏡一覧
  - 創業: 1974年従業員数: 8,419人資本金: 30,600,000,000円本社: 大阪府会社詳細
- レーザーテック株式会社会社公式サイト
- - レーザーマイクロスコープ OPTELICS(R) HYBRID+
  - 創業: 1960年従業員数: 402人本社: 神奈川県会社詳細
- カールツァイスビジョンジャパン株式会社会社公式サイト
- - 共焦点レーザー顕微鏡 LSM 980/900
  - 創業: 1977年従業員数: 172人本社: 東京都会社詳細

レーザー顕微鏡のメーカーランキング

社員数の規模

1 株式会社島津製作所
2 株式会社キーエンス
3 レーザーテック株式会社

設立年の新しい会社

1 カールツァイスビジョンジャパン株式会社
2 株式会社キーエンス
3 レーザーテック株式会社

歴史のある会社

1 株式会社島津製作所
2 レーザーテック株式会社
3 株式会社キーエンス

レーザー顕微鏡4選

OLS5000

株式会社島津製作所

画像出典: 株式会社島津製作所公式サイト

特徴

OLS5100は最先端のアルゴリズムを採用することで、観測精度と観測スピードの両面での向上を実現しています。

スタートボタンを押すだけで、自動で調整を行ってくれるため操作者のスキルに依存しない観測結果を得ることができます。

拡張フレームを用いることで、最大高さ210mmまでのサンプルを計測することができます。

専用の長作動距離レンズ、超長作動距離レンズを用いることで、最大深さ25mmまでのサンプルを計測することができます。

株式会社島津製作所の会社概要

会社所在地: 京都府京都市中京区西ノ京桑原町1番地
URL: https://www.an.shimadzu.co.jp/
創業: 1875年
従業員数: 13,182人

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VK-X1000

株式会社キーエンス

画像出典: 株式会社キーエンス公式サイト

特徴

VK-X1000は1ナノから50ミリまで正確に測れる形状解析レーザー顕微鏡です。

光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡のデュアルスキャンで最高倍率28800倍の高精細データを取得することが可能です。

最大高さ0.5nm、幅1nmの表示分解能を持ち細かい凹凸も測定が可能です。

本装置は非接触高速3D測定装置であり、最速5秒で3D測定できます。

AI Scanにより、スキャンを自動化し誰でも再現性の高い測定が行なえます。

株式会社キーエンスの会社概要

会社所在地: 大阪府大阪市東淀川区東中島1-3-14
URL: https://www.keyence.co.jp
創業: 1974年
従業員数: 8,419人
資本金: 30,600,000,000円

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レーザーマイクロスコープ OPTELICS(R) HYBRID+

レーザーテック株式会社レーザーマイクロスコープ
OPTELICS(R) HYBRID+

画像出典: レーザーテック株式会社公式サイト

特徴

OPTELICSR HYBRID+はレーザーコンフォーカル、白色コンフォーカルをベースに位相シフト干渉測定、垂直式白色干渉測定、反射分光膜厚測定、微分干渉観察などの６つの機能を１台に搭載しており、今まで複数の装置を使わないと実現できなかった測定がこれ一つで可能になります。

自動欠陥検査ソフトやAI検査機能を搭載しており、ワンクリックで自動測定を行うことができます。

一般的なレーザー顕微鏡では単一波長しか選択できない装置が多いですが、この装置は複数の波長から最適なものを選択して測定することができます。

レーザーテック株式会社の会社概要

会社所在地: 神奈川県横浜市港北区新横浜2-10-1
URL: https://www.lasertec.co.jp/
創業: 1960年
従業員数: 402人

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共焦点レーザー顕微鏡 LSM 980/900

カールツァイスビジョンジャパン株式会社共焦点レーザー顕微鏡
LSM 980/900

画像出典: カールツァイスビジョンジャパン株式会社公式サイト

特徴

ZEISS LSM 980は4Dイメージング用として最適な共焦点顕微鏡です。

Airyscan2というエリア検出器を採用しており、従来品よりも低ダメージで短時間に高精度なデータを取得することができます。

最新のソフトウェアヘルプツールを用いることで簡単な操作を実現し、再現性の向上も可能になります。

ZEN connectにより、実験中や実験後のデータをすべて記録・共有することができ、スムーズな状況把握が可能です。