(copy) 高解析显微镜 Hirox 3D数位显微镜如何运用新一代镜头模组观察IMC层?
高階數位顯微鏡可直接對觀察影像2D量測，但針對自動拼接高倍率影像執行量測卻容易失去原有精度。本文以Hirox 3D數位顯微鏡驗證拼接前與拼接後，針對孔洞測試片的孔洞之間圓心點距離是否具一致性。採用單一鏡頭模組，先以低倍率物鏡組與中倍率物鏡組做比較，再以中倍率物鏡組的低倍率與高倍率進行量測比較，實際驗證精度針對自動拼接的高倍率影像。
一、Hirox 3D數位顯微鏡的實機操作特點：
二、範例實測-孔洞測試片A與孔洞測試片B
(1)由圖(一)，孔洞測試片A在低倍率物鏡組120x下，觀察五個孔洞的完整成像，並對孔洞間的圓心點執行2D距離測量；再以中倍率物鏡組的400x完成影像拼接後，對拼接影像執行2D測量。分別計算兩組數據的相對差異率為：
從孔洞測試片A量測中，比較低倍率物鏡組未拼接的影像，與中倍率物鏡組的自動拼接高倍率影像，得到孔洞之間的圓心點距離相對差異率在1%範圍內。然而，b孔洞的相對差異率0.72%明顯高於其他孔洞，可能歸因於影像拼接邊緣效應或是白平衡不均。
一、Hirox 3D數位顯微鏡的實機操作特點：
- 一般光學顯微鏡難以同時獲得高光學倍率與廣視野影像，Hirox結合電動載台即可執行自動拼接功能(Tiling)，獲得自動拼接高倍率與廣視野的成像。
- 搭載高精度2D量測軟體直接對觀察影像測量，如距離、角度、半徑、圓形、周長、面積、圓心/X軸/ Y軸/ XY軸等間距、垂直長度、平行線等微米級需求。
- 高倍率轉盤式電動變焦鏡頭20x到2,500x，滿足多數觀察的倍率需求，同時兼具更長的工作距離，低倍率物鏡組有18mm工作距離；中倍率物鏡組與高倍率物鏡組為10mm工作距離。
二、範例實測-孔洞測試片A與孔洞測試片B
(1)由圖(一)，孔洞測試片A在低倍率物鏡組120x下，觀察五個孔洞的完整成像，並對孔洞間的圓心點執行2D距離測量；再以中倍率物鏡組的400x完成影像拼接後，對拼接影像執行2D測量。分別計算兩組數據的相對差異率為：
| 孔洞 | 倍率120x (µm) | 倍率400x (µm) | 相對差異率 |
| a | 864.2 | 864.4 | 0.02% |
| b | 853.2 | 859.4 | 0.72% |
| c | 854.8 | 852.8 | 0.23% |
| d | 840.7 | 840.9 | 0.02% |
從孔洞測試片A量測中，比較低倍率物鏡組未拼接的影像，與中倍率物鏡組的自動拼接高倍率影像，得到孔洞之間的圓心點距離相對差異率在1%範圍內。然而，b孔洞的相對差異率0.72%明顯高於其他孔洞，可能歸因於影像拼接邊緣效應或是白平衡不均。
▲圖一 孔洞測試片A未拼接成像與提高倍率的拼接成像進行2D量測
(2)由圖(二)，孔洞測試片B在中倍率物鏡組的600x下，拼接出五個孔洞的成像，並對拼接影像的孔洞執行2D圓心點距離測量；再以中倍率物鏡組的最高倍率1,000x進行影像拼接，同樣對拼接影像執行2D測量。分別計算兩組數據的相對差異率為：
| 孔洞 | 倍率600x(µm) | 倍率1,000x(µm) | 相對差異率 |
| e | 832.1 | 828.6 | 0.42% |
| f | 817.1 | 815.9 | 0.15% |
| g | 855.1 | 850.5 | 0.54% |
| h | 832.5 | 832.8 | 0.04% |
孔洞測試片B中 孔洞e、孔洞g的相對差異率較高，可能原因為更高倍率的拼接造成細微視野壓縮。即使如此相對差異率仍控制在1%內。
▲圖二 孔洞測試片B.在不同倍率下的進行2D量測
三、結語
本文以Hirox 3D數位顯微鏡對孔洞測試片進行實測，比較不同倍率下未拼接與自動拼接影像的2D圓心距測量結果。實測結果顯示無論是低倍率與中倍率的物鏡組，或是中倍率物鏡組的高低倍率組合，其量測的相對差異率皆維持在1%以內，說明Hirox自動拼接功能在高倍率下可維持量測精度的品質，但驗證僅作為範例說明，不同行業有其精度的標準。
針對個別孔洞的相對差異率略高，原因為自動拼接高倍率影像時，畫面中央區域的重疊資訊多，量測結果最穩定；而位於拼接邊界附近的孔洞，會同時受到亮度補償、邊緣偵測誤差等演算影響，就可能出現相對的微米級差異，整體仍保持1%內的誤差，即是典型的影像拼接邊緣效應。整體而言，Hirox 3D數位顯微鏡進行自動拼接後，仍具備穩定的微米級精度，可滿足低、中、高倍率觀察與量測的應用需求。
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