[發明專利]基于合像光學元件的晶粒雙面同時等光程成像且等照度照明的檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202010133044.7
• 申請日: 2020-03-01
• 公開（公告）號: CN111157535A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 廖廷俤;顏少彬;段亞凡;李世展
• 申請（專利權）人: 泉州師范學院
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N21/95;G02B17/08
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 林捷;蔡學俊

1.一種基于合像光學元件的晶粒雙面同時等光程成像且等照度照明的檢測裝置，其特征在于：包括在垂直光路方向上依次設置的相機、遠心成像鏡頭、合像光學元件和半導體晶粒，所述合像光學元件與半導體晶粒之間的兩側部設有梯形轉像棱鏡，半導體晶粒的兩個側面分別通過梯形轉像棱鏡、合像光學元件以雙光路成像在相機傳感器面上不同的區域位置。

2.一種基于合像光學元件的晶粒雙面同時等光程成像且等照度照明的檢測裝置，其特征在于：包括在垂直光路方向上依次設置的相機、遠心成像鏡頭、合像光學元件和半導體晶粒，所述合像光學元件與半導體晶粒之間的上、下兩側設有梯形轉像棱鏡，半導體晶粒的天面和底面分別通過梯形轉像棱鏡、合像光學元件以雙光路成像在相機傳感器面上不同的區域位置。

3.根據權利要求1或2所述基于合像光學元件的晶粒雙面同時等光程成像且等照度照明的檢測裝置，其特征在于：所述合像光學元件靠近相機的天面為平面，為雙光路的合像輸出面，該合像光學元件天面垂直于相機光軸，合像光學元件左側平面與右側平面分別為雙光路成像輸入面，且平行于相機光軸，合像光學元件遠離相機且垂直于光軸的底面孔徑中心為互成90度的全反射面，互成90度的全反射面構成Ⅴ形槽內全反射面。

4.根據權利要求3所述基于合像光學元件的晶粒雙面同時等光程成像且等照度照明的檢測裝置，其特征在于：所述合像光學元件為長方體狀，其尺寸為20x10x20mm，其中底面的Ⅴ形槽內全反射面頂點到底面的高為5mm。

5.根據權利要求3所述基于合像光學元件的晶粒雙面同時等光程成像且等照度照明的檢測裝置，其特征在于：調整合像光學元件沿相機光軸方向的位置，在輸出面上晶粒雙面成像之間的間隔為△≈d+a=3.3mm，其中晶粒雙面成像相互靠近的邊緣之間的間隔d=2mm，晶粒的尺寸a=1.3mm，在輸入面上晶粒待測面中心到直角反射面頂點的距離為△/2。

6.根據權利要求3所述基于合像光學元件的晶粒雙面同時等光程成像且等照度照明的檢測裝置，其特征在于：所述合像光學元件由玻璃或光學塑料模壓成形，或是兩塊直角反射棱鏡加工膠合拼接而成，或兩拼接面用光膠合方法粘結為一體。

7.根據權利要求1或2所述基于合像光學元件的晶粒雙面同時等光程成像且等照度照明的檢測裝置，其特征在于：所述梯形轉像棱鏡遠離相機光軸一側為小端，即為梯形轉像棱鏡的天面，靠近相機光軸一側為大端，即為梯形轉像棱鏡的底面，梯形轉像棱鏡的天面與底面為光學面，兩個斜面為全反射面，梯形轉像棱鏡底面孔徑邊緣的作用為轉像功能，天面與底面的中間部分為照明光源的透過光路。

8.根據權利要求1或2所述基于合像光學元件的晶粒雙面同時等光程成像且等照度照明的檢測裝置，其特征在于：所述裝置設有照明光源，照明光源位于梯形轉像棱鏡遠離相機光軸方向的一側。

9.一種基于合像光學元件的晶粒雙面同時等光程成像且等照度照明的檢測方法，其特征在于：所述基于合像光學元件的晶粒雙面同時等光程成像且等照度照明的檢測裝置包括在垂直光路方向上依次設置的相機、遠心成像鏡頭、合像光學元件和半導體晶粒，所述合像光學元件與半導體晶粒之間的兩側部設有梯形轉像棱鏡，半導體晶粒的兩個側面分別通過梯形轉像棱鏡、合像光學元件以雙光路成像在相機傳感器面上不同的區域位置；工作時，被照明的半導體晶粒的左側面先后經過梯形轉像棱鏡兩個斜面的180度轉像，再經過合像光學元件的90度轉像后，由遠心成像鏡頭成像在相機傳感器面的左半區域上；對于半導體晶粒的右側面，經過另一個梯形轉像棱鏡兩個斜面與合像光學元件后再由遠心成像鏡頭成像到相機傳感器面的右半區域上；從相機的成像面上也同時得到半導體晶粒的左側面與右側面的像，且半導體晶粒左側面的像與半導體晶粒右側面的像之間相隔一個小間距。

10.一種基于合像光學元件的晶粒雙面同時等光程成像且等照度照明的檢測方法，其特征在于：所述基于合像光學元件的晶粒雙面同時等光程成像且等照度照明的檢測裝置包括在垂直光路方向上依次設置的相機、遠心成像鏡頭、合像光學元件和半導體晶粒，所述合像光學元件與半導體晶粒之間的上、下兩側設有梯形轉像棱鏡，半導體晶粒的天面和底面分別通過梯形轉像棱鏡、合像光學元件以雙光路成像在相機傳感器面上不同的區域位置；工作時，被照明的半導體晶粒的天面先后經過梯形轉像棱鏡兩個斜面的180度轉像，再經過合像光學元件的90度轉像后，由遠心成像鏡頭成像在相機傳感器面的左半區域上；對于半導體晶粒的底面，經過另一個梯形轉像棱鏡兩個斜面與合像光學元件后再由遠心成像鏡頭成像到相機傳感器面的右半區域上；從相機的成像面上也同時得到半導體晶粒的天面與底面的像，且半導體晶粒天面的像與半導體晶粒底面的像之間相隔一個小間距。