[發(fā)明專利]基于多圖像面積關(guān)系的顯微成像系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)焦方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110563916.8
• 申請(qǐng)日: 2021-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN113467067B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史金飛;何睿清;張健;郝飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號(hào): G02B21/24
• 分類號(hào): G02B21/24;G02B21/36
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 張歡歡

本發(fā)明公開了一種基于多圖像面積關(guān)系的顯微成像系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)焦方法，包括以下過程：將兩束激光光束投射到樣品表面，并接收樣品表面反射的兩束激光光束形成的兩個(gè)面積不同的光斑圖像，獲得顯微物鏡與樣品之間的距離與兩個(gè)光斑面積之間對(duì)應(yīng)關(guān)系；調(diào)整顯微物鏡與樣品之間的距離，由不同距離與光斑面積之間映射關(guān)系形成面積查找表；獲取待測環(huán)境中光斑圖像，根據(jù)面積查找表獲得此光斑面積對(duì)應(yīng)的顯微物鏡與樣品之間距離；根據(jù)此距離計(jì)算得到離焦距離，基于此離焦距離移動(dòng)顯微物鏡相對(duì)樣品位置，從而實(shí)現(xiàn)顯微成像系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦。本發(fā)明采用兩條光束投影到測量物體表面，利用兩者之間的相互關(guān)系來考察聚焦情況，提高檢測精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于多圖像面積關(guān)系的顯微成像系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)焦方法，還涉及一種基于多圖像面積關(guān)系的顯微成像系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)焦裝置。

背景技術(shù)

顯微鏡的自動(dòng)聚焦(即自動(dòng)獲取對(duì)焦圖像)，被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)檢測，如半導(dǎo)體、液晶屏等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的聚焦判斷方法，如圖像清晰度函數(shù)、距離測量等，由于速度慢(清晰度函數(shù))、成本高(距離測量)沒有辦法在工業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模的使用。現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了有采用光束主動(dòng)投影，利用在被測物表面形成圖像，利用圖像的信息作為聚焦情況的判斷依據(jù)，解決了速度與成本問題。但是單幅圖像處理時(shí)易受到外界因素的影響，如背景光、測量物體表面、測量物體安裝的影響導(dǎo)致測量精度的下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種基于多圖像面積關(guān)系的顯微成像系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)焦方法，解決了傳統(tǒng)方法中由于信源單一導(dǎo)致的深度估計(jì)錯(cuò)誤率高，對(duì)焦效率較低的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。

第一方面，本發(fā)明提供了一種基于多圖像面積關(guān)系的顯微成像系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)焦方法，包括以下過程：

基于顯微成像系統(tǒng)，將兩束激光光束經(jīng)顯微物鏡投射到樣品表面后接收樣品表面反射的兩束激光光束形成的兩個(gè)面積不同的光斑圖像，并計(jì)算兩個(gè)光斑的面積，獲得顯微成像系統(tǒng)中顯微物鏡和樣品之間的距離與兩個(gè)光斑面積之間對(duì)應(yīng)關(guān)系；

調(diào)整顯微物鏡和樣品之間的距離，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的兩個(gè)光斑面積，由不同距離與光斑面積之間映射關(guān)系形成面積查找表；

獲取待測環(huán)境中光斑圖像，根據(jù)面積查找表獲得此光斑面積對(duì)應(yīng)的顯微物鏡與樣品之間距離；

根據(jù)此距離計(jì)算得到離焦距離，基于此離焦距離移動(dòng)顯微物鏡相對(duì)樣品位置，從而實(shí)現(xiàn)顯微成像系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦。

可選的，所述顯微成像系統(tǒng)包括：激光器一、激光器二、分束棱鏡一、分束棱鏡二、分束棱鏡三、顯微物鏡、透鏡、分束棱鏡四、帶通濾波片一、帶通濾波片二、面陣探測器一、面陣探測器二、場鏡和面陣探測器三；

激光器一發(fā)出的激光光束一，激光器二發(fā)出的激光光束二，激光光束一和激光光束二兩束光的光軸互相垂直且波長不同；激光光束一和激光光束二經(jīng)過分束棱鏡一合束后，激光光束一和激光光束二兩束光光軸重合；合束之后，激光光束一、激光光束二經(jīng)過分束棱鏡二，照射到分束棱鏡三上，經(jīng)過分束棱鏡三反射后之后，激光光束一、激光光束二進(jìn)入顯微物鏡然后投射到樣品的表面上；

激光光束一、激光光束二被樣品表面反射后，被顯微物鏡收集，然后經(jīng)過分束棱鏡三和分束棱鏡二的反射至透鏡處，經(jīng)透鏡匯聚后到達(dá)分束棱鏡四，激光光束一、激光光束二經(jīng)分束棱鏡四后，被分為透射部分和反射部分，這兩部分均包含激光光束一和激光光束二；反射部分照射到帶通濾波片一上，激光光束一被濾除，激光光束二被面陣探測器一接收；透射部分照射到帶通濾波片二上，激光光束二被吸收，激光光束一被面陣探測器二接收；面陣探測器一和面陣探測器二上獲得兩個(gè)面積不同的光斑圖像；

顯微物鏡、場鏡以及面陣探測器三構(gòu)成了顯微鏡，用于顯示樣品的圖像。

可選的，所述光斑圖像中光斑面積的計(jì)算過程為：