[發明專利]基于時間差分辨的晶粒雙面完全等光程共焦成像檢測方法

在審

• 申請號: 202010191734.8
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111157543A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 廖廷俤;顏少彬;蔡植善
• 申請（專利權）人: 泉州師范學院
• 主分類號: G01N21/95
• 分類號: G01N21/95
• 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

1.一種基于時間差分辨的晶粒雙面完全等光程共焦成像檢測方法，其特征在于：包括在光路方向上依次設置的CMOS或CCD相機、遠心成像鏡頭、前置棱鏡轉像子系統、半導體晶粒和用于承置半導體晶粒的透明載物臺，通過相機不同時間點獨立拍攝的半導體晶粒相鄰面的像，來實現對半導體晶粒相鄰面的完全等光程共焦成像檢測。

2.根據權利要求2所述的基于時間差分辨的晶粒雙面完全等光程共焦成像檢測方法，其特征在于：其中前置棱鏡轉像子系統包括立方分束器，以及在半導體晶粒與立方分束器之間的光路上分別設有的側面直角轉像棱鏡和天面直角轉像棱鏡，側面直角轉像棱鏡和天面直角轉像棱鏡分別位于半導體晶粒的正側部和天面正上方，立方分束器與天面直角轉像棱鏡在同一水平高度；側面直角轉像棱鏡和立方分束器位于遠心成像鏡頭的正下方，側面直角轉像棱鏡的第一直角面與立方分束器第一面相對，側面直角轉像棱鏡的第二直角面與半導體晶粒側面相對，側面直角轉像棱鏡的斜面與遠心成像鏡頭光軸傾斜設置，天面直角轉像棱鏡的兩個直角面分別與半導體晶粒的天面和立方分束器的第二面相對；在天面直角轉像棱鏡與半導體晶粒之間設有第一照明光源，在側面直角轉像棱鏡與半導體晶粒之間設有第二照明光源，半導體晶粒的天面與側面分別經直角轉像棱鏡、立方分束器在不同的時間點上以單光路等光程共焦成像在相機傳感器面上，在CMOS或CCD相機上即以不同的時間點獲取雙面各自獨立的像。

3.根據權利要求2所述的基于時間差分辨的晶粒雙面完全等光程共焦成像檢測方法，其特征在于：所述第一照明光源和第二照明光源為同軸照明光源。

4.根據權利要求2所述的基于時間差分辨的晶粒雙面完全等光程共焦成像檢測方法，其特征在于：所述第一照明光源、第二照明光源和CMOS或CCD相機與信號控制器電性連接，以實現對光源和相機的控制。

5.根據權利要求2所述的基于時間差分辨的晶粒雙面完全等光程共焦成像檢測方法，其特征在于：所述天面直角轉像棱鏡的尺寸為15*15*15mm，側面直角轉像棱鏡的尺寸為15*15*15mm，立方分束器的尺寸為15*15*15mm。

6.根據權利要求2所述的基于時間差分辨的晶粒雙面完全等光程共焦成像檢測方法，其特征在于：所述半導體晶粒天面成像光路和側面成像光路的工作距可根據遠心成像鏡頭的工作距及載物臺尺寸來確定。

7.根據權利要求1所述的基于時間差分辨的晶粒雙面完全等光程共焦成像檢測方法，其特征在于：所述CCD或CMOS相機的幀頻μ選取為大于半導體晶粒傳送頻率f的2倍，天面與側面拍攝間隔△t滿足，相機物方視場VOF≥半導體晶粒邊長a+△t*載物臺傳送速率υ；兩個相鄰面的像在垂直于遠心成像鏡頭光軸A方向上完全重合，均從立方分束器端面中部輸出，在前置棱鏡轉像子系統厚度方向上兩像位置相差：△t*υ。

8.根據權利要求2所述的基于時間差分辨的晶粒雙面完全等光程共焦成像檢測方法，其特征在于：第一照明光源頻閃持續時間τ₁滿足:相機曝光時間ψτ₁△t。

9.根據權利要求2所述的基于時間差分辨的晶粒雙面完全等光程共焦成像檢測方法，其特征在于：第二照明光源頻閃持續時間τ₂滿足:相機曝光時間ψτ₂△t。

10.根據權利要求2所述的基于時間差分辨的晶粒雙面完全等光程共焦成像檢測方法，其特征在于：檢測步驟具體如下：

①將前置棱鏡轉像子系統安裝到透明載物臺上方和側方，通過調節前置棱鏡轉像子系統水平方向和垂直方向位置，使透明載物臺靜止時相鄰面的雙象均從立方分束器上端面中心射出；

②將第一、第二照明光源的頻閃信號控制線和相機拍攝觸發信號線連接到信號控制器上；

③啟動透明載物臺傳送半導體晶粒，待半導體晶粒進入相機物方視場時，信號控制器收到晶粒定位信號，然后發送觸發信號使側面同軸的第二照明光源頻閃照明，照亮晶粒側面并同時控制相機進行側面成像拍照，然后將成像圖片發送到工控機進行圖像處理檢測；

④在間隔△t后，此時晶粒沿前置棱鏡轉像子系統厚度方向傳動一個小段位置：△t*υ，信號控制器發送觸發信號給天面同軸的第一照明光源頻閃照明，照亮晶粒天面并同時控制相機進行天面成像拍照，然后將成像圖片發送到工控機進行圖像處理檢測；

⑤工控機完成天面圖像處理檢測后，將處理結果對應操作指令發送到信號控制器存儲，待晶粒通過玻璃載物臺傳送到分選工位時，發送指令進行分選；

⑥重復③-⑤步驟對每一晶粒進行相鄰面缺陷識別檢測和分選。