微納技術是指尺度為亞毫米、微米和納米量級元件以及對這些元件構成的部件或系統進行優化設計、加工、組裝、系統集成與應用的技術。

近年來，微納技術逐漸成熟，并且加快了包括集成電路制造、高能生物細胞工程、微創醫療、新能源等在內的多個產業跨越式的發展和升級。

為了進一步推進微納技術的發展和應用，研究者和生產者也在不斷嘗試進一步探索物理、化學性質更合適的材料、追求更精密的微加工、微裝配技術， 而這些都離不開成像工具的輔助。

下面分享一些我們的鏡頭系統在相關領域的應用案例：

顯微視覺引導下的微裝配機器人為微小零件三維空間裝配提供了有效解決方案。

下圖所示微顆粒的直徑在10-30μm，柱腔外徑為200μm左右，柱腔頂端微孔的外徑在100μm左右。由于微顆粒與柱腔的尺寸相差較大并且顯微視覺具有高放大倍數與大視場、大景深相矛盾的特點，因此不易實現裝配過程中對微顆粒與柱腔的實時監測。

MEMS材料的力學性能測試

在不同類型的MEMS（微機電系統）中，包含了特征尺寸在亞微米至毫米范圍的電子和機械元件。

當構件細微到微米/納米尺寸后，材料本身的力學、物理性質及其受環境影響的程度將發生很大變化，會出現強烈的尺寸效應、表面效應，傳統的性能參數已經不能滿足MEMS微結構的設計需要。

因此，逐漸出現了多種結合力學、光學的新型分析方案。這些分析方案需要搭配精密的分析儀器，才能完成每一次的MEMS材料分析。

例如，在MEMS拉伸測試中，主要需要是指對材料彈性模量、泊松比、 屈服強度和斷裂強度的測量。由于被拉伸試樣尺寸在微米量級， 試樣的驅動位移在1μm甚至nm量級， 拉伸力在mN量級， 這就要求位移與力檢測精度非常高。因此，試驗裝置需要有高分辨力的圖像監控與采集裝置。

應用人員選擇了開放式的Navitar Zoom6000 長工作距離連續變倍鏡頭，搭配不同規格物鏡，穩定呈現超變焦視野范圍。

在該應用中，Zoom6000長工作距離連續變倍鏡頭與高分辨力 CCD相機、計算機、 CRT顯示器和led光源組成一套圖像監控采集系統，實現高分辨力顯微鏡超變焦視野：

• 5X鏡頭的工作距離為34mm，電子放大倍率為94.7-538.2X， 最高分辨力為 1.2 μm， 用于試件的安裝和操縱

• 50X鏡頭的工作距離為13mm， 電子放大倍率為 1274.9-5357.8X， 最高分辨力為0.3 μm， 用于加載過程中試件表面狀況的監控。

應用小結

對高倍數的顯微應用而言，主要面臨以下三個關鍵點：

• 高倍數下的圖像清晰度， 這取決于鏡頭系統的數值孔徑設計以及自身的像差校正能力；

• 高倍數下的視野范圍，為了實現檢測效率，一次成像的視野往往是越多越好，但同時鏡頭的放大倍數越大，視野范圍就越小；

• 高倍數下的景深，高倍數下成像系統的景深往往非常小，對系統的穩定性提出了非常高的要求。 

綜合我們收集的用戶反饋和應用總結，我們發現搭建一個最合適的光學成像系統的過程就是在光學成像規則的限制下，高效地平衡各方限制因素，和用戶一起解決應用關鍵問題點的過程。

我們非常期待在未來和用戶一起繼續挑戰更多的成像應用，創造性地呈現更多高質量圖像，解決更多應用問題。在接下來的文章中，我們將進一步向您介紹我們的光學鏡頭屬性特點以及更多的光學成像案例，敬請關注。

文章轉自Navitar官方微信公眾號。