[發明專利]使用玻璃光楔分像的晶粒相鄰面同時完全等光程共焦成像檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202010566382.X
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111595861A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 顏少彬;黃啟祿;廖廷俤
• 申請（專利權）人: 泉州師范學院
• 主分類號: G01N21/95
• 分類號: G01N21/95;G01N21/01;G01N21/03
• 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

1.一種使用玻璃光楔分像的晶粒相鄰面同時完全等光程共焦成像檢測裝置，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、立方分束合像器、半導體晶粒和用于承置半導體晶粒的透明玻璃載物臺，在半導體晶粒與立方分束合像器之間的光路上分別依次設有天面直角轉像棱鏡、第一玻璃光楔和側面直角轉像棱鏡、第二玻璃光楔，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，立方分束合像器與第一玻璃光楔、天面直角轉像棱鏡在同一水平高度；側面直角轉像棱鏡與第二玻璃光楔、立方分束合像器位于遠心成像鏡頭的光軸上，同時側面直角轉像棱鏡的第一直角面與立方分束合像器的第一面相對，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合像器的第二面相對；第一玻璃光楔靠近立方分束合像器的表面與遠心成像鏡頭光軸形成一玻璃光楔角，第二玻璃光楔靠近立方分束合像器的表面與遠心成像鏡頭光軸的法向形成一玻璃光楔角，立方分束合像器第二面相背的第四面旁側設有同軸外置照明光源，半導體晶粒的天面與側面分別經直角轉像棱鏡、玻璃光楔、立方分束合像器以完全等光程共焦成像在相機傳感器面上，以在CMOS或CCD相機上獲取半導體晶粒雙面各自獨立的像。

2.根據權利要求1所述的使用玻璃光楔分像的晶粒相鄰面同時完全等光程共焦成像檢測裝置，其特征在于：所述立方分束合像器中心與側面直角轉像棱鏡斜面中心距離D/2+d，立方分束合像器與天面直角轉像棱鏡斜面在同一水平高度上，二者距離D/2+d，側面成像光路工作距WD=D/2+d/2，天面成像光路工作距WD= WD=D/2+d/2，D為透明玻璃載物臺寬度，d為棱鏡直角邊長；半導體晶粒天面成像光路工作距WD=D/2+d/2=30mm，側面成像光路工作距WD= D/2+d/2=30mm。

3.根據權利要求1或2所述的使用玻璃光楔分像的晶粒相鄰面同時完全等光程共焦成像檢測裝置，其特征在于：玻璃光楔使雙面成像光束分別向立方分束合像器的中心（光軸）兩側產生了角位移γ₁和γ₂，且γ₁與γ₂的大小取決于玻璃光楔的厚度t，玻璃折射率n，以及玻璃光楔角α₁與α₂，立方分束合像器輸出半導體晶粒相鄰面的像在空間上分開的角位移為γ=γ₁+γ₂；所述第一、第二玻璃光楔的厚度t=2mm，玻璃光楔角α= 2°，玻璃光楔的材料為K9，計算得到玻璃光楔產生的角位移γ₁=γ₂=（n-1）xα=1.03°，γ=2.06°。

4.根據權利要求3所述的使用玻璃光楔分像的晶粒相鄰面同時完全等光程共焦成像檢測裝置，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15*15*15mm，立方分束合像器的尺寸為15*15*15mm；立方分束合像器中心，直角轉像棱鏡的反射面中心，半導體晶粒中心相連形成一個邊長為D/2+d=37.5mm的方形對稱光路結構。

5.根據權利要求4所述的使用玻璃光楔分像的晶粒相鄰面同時完全等光程共焦成像檢測裝置，其特征在于：兩個玻璃光楔產生的雙像分離δ=γxL=1.8mm，焦距f=51.5mm，WD=110mm，L=50mm；立方分束合像器、直角轉像棱鏡的角度公差（≤30弧秒），產生的雙像角位移誤差應該控制在2弧分以內。