[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

本發明提出一種基于相鄰面完全等光程共焦成像裝置的基本結構原理，在相鄰雙面成像光路中分別采用玻璃光楔來實現半導體晶粒雙面成像空間分離的檢測新裝置與方法，該新裝置可以獲得半導體晶粒相鄰雙面同時完全等光程共焦成像檢測，且無需使用偏振光學元件與偏振CMOS傳感器（相機），有效降低了檢測裝置的成本。

技術領域：

本發明屬于光學檢測和機器視覺領域，尤其涉及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及方法。

背景技術：

半導體晶粒雙面成像檢測光路的完全等光程共焦成像是需要解決的主要核心技術問題之一，基于不同方法，半導體晶粒相鄰雙面同時缺陷成像檢測技術研究已經提交的專利申請包括：

圖1提出的光學檢測裝置與方法很好地解決了半導體晶粒相鄰面“準”共焦成像檢測，但是相鄰雙面成像光路之間仍然存在一個光程差，為了獲得相鄰面同時共焦成像，需要通過選擇足夠大景深的遠心成像鏡頭來補償這個小光程差，因此尋找晶粒相鄰面完全等光程共焦成像檢測的新途徑具有必要性；

圖2提出一種基于時間差分辨成像法，使用單組成像系統實現半導體晶粒相鄰面完全等光程共焦成像檢測的新方法；

圖3提出一種基于雙色分離成像法的半導體晶粒相鄰面同時完全等光程共焦成像檢測的新方法；

圖4使用偏振分束器，獲得偏振方向互相垂直的兩束照明光束，分別照明待測半導體晶粒的相鄰雙面；另外提出一種基于偏振光分離成像（簡稱“偏振分像”）的方法，利用偏振相機來實現半導體晶粒相鄰面同時完全等光程共焦成像檢測的裝置與方法；

圖5提出一種仍然基于偏振光分離成像（簡稱“偏振分像”）的原理，結合“偏振分像棱鏡組件”并使用普通CMOS或CCD相機來實現半導體晶粒相鄰面同時完全等光程共焦成像檢測的又一新方法。

但上述裝置與方法或是使用偏振光學元件、或者使用CMOS偏振相機，使檢測系統的光學與精密機械結構較復雜，增加了檢測裝置的成本。

發明內容：

本發明申請提出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及方法，該裝置和方法可以獲得半導體晶粒相鄰雙面同時完全等光程共焦成像檢測，但無需使用偏振光學元件與偏振CMOS傳感器（相機）、或彩色相機及其額外的圖像處理，有效提高了檢測裝置的性價比與檢測效率。

本發明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。