[实用新型]使用光楔分像的晶粒相邻面完全等光程共焦成像检测装置

说明书

本实用新型提出一种使用光楔分像的晶粒相邻面完全等光程共焦成像检测装置，包括在光路方向上依次设置的CMOS或CCD相机、远心成像镜头、立方分束合像器、半导体晶粒和用于承置半导体晶粒的透明玻璃载物台，在半导体晶粒与立方分束合像器之间的光路上分别依次设有天面直角转像棱镜、第一玻璃光楔和侧面直角转像棱镜、第二玻璃光楔，在相邻双面成像光路中分别采用玻璃光楔来实现半导体晶粒双面成像空间分离的检测新装置与方法，该新装置可以获得半导体晶粒相邻双面同时完全等光程共焦成像检测，且无需使用偏振光学元件与偏振CMOS传感器（相机），有效降低了检测装置的成本。

技术领域：

本实用新型属于光学检测和机器视觉领域，尤其涉及一种使用玻璃光楔分像的晶粒相邻面同时完全等光程共焦成像检测装置。

背景技术：

半导体晶粒双面成像检测光路的完全等光程共焦成像是需要解决的主要核心技术问题之一，基于不同方法，半导体晶粒相邻双面同时缺陷成像检测技术研究已经提交的专利申请包括：

图1提出的光学检测装置与方法很好地解决了半导体晶粒相邻面“准”共焦成像检测，但是相邻双面成像光路之间仍然存在一个光程差，为了获得相邻面同时共焦成像，需要通过选择足够大景深的远心成像镜头来补偿这个小光程差，因此寻找晶粒相邻面完全等光程共焦成像检测的新途径具有必要性；

图2提出一种基于时间差分辨成像法，使用单组成像系统实现半导体晶粒相邻面完全等光程共焦成像检测的新方法；

图3提出一种基于双色分离成像法的半导体晶粒相邻面同时完全等光程共焦成像检测的新方法；

图4使用偏振分束器，获得偏振方向互相垂直的两束照明光束，分别照明待测半导体晶粒的相邻双面；另外提出一种基于偏振光分离成像（简称“偏振分像”）的方法，利用偏振相机来实现半导体晶粒相邻面同时完全等光程共焦成像检测的装置与方法；

图5提出一种仍然基于偏振光分离成像（简称“偏振分像”）的原理，结合“偏振分像棱镜组件”并使用普通CMOS或CCD相机来实现半导体晶粒相邻面同时完全等光程共焦成像检测的又一新方法。

但上述装置与方法或是使用偏振光学元件、或者使用CMOS偏振相机，使检测系统的光学与精密机械结构较复杂，增加了检测装置的成本。

发明内容：

本实用新型申请提出一种使用玻璃光楔分像的晶粒相邻面同时完全等光程共焦成像检测装置，该装置和方法可以获得半导体晶粒相邻双面同时完全等光程共焦成像检测，但无需使用偏振光学元件与偏振CMOS传感器（相机）、或彩色相机及其额外的图像处理，有效提高了检测装置的性价比与检测效率。

本实用新型使用玻璃光楔分像的晶粒相邻面同时完全等光程共焦成像检测装置，其特征在于：包括在光路方向上依次设置的CMOS或CCD相机、远心成像镜头、立方分束合像器、半导体晶粒和用于承置半导体晶粒的透明玻璃载物台，在半导体晶粒与立方分束合像器之间的光路上分别依次设有天面直角转像棱镜、第一玻璃光楔和侧面直角转像棱镜、第二玻璃光楔，侧面直角转像棱镜和天面直角转像棱镜分别位于半导体晶粒的正侧部和天面正上方，立方分束合像器与第一玻璃光楔、天面直角转像棱镜在同一水平高度；侧面直角转像棱镜与第二玻璃光楔、立方分束合像器位于远心成像镜头的光轴上，同时侧面直角转像棱镜的第一直角面与立方分束合像器的第一面相对，侧面直角转像棱镜的第二直角面与半导体晶粒侧面相对，侧面直角转像棱镜的斜面与远心成像镜头光轴倾斜设置；天面直角转像棱镜的两个直角面分别与半导体晶粒的天面和立方分束合像器的第二面相对；第一玻璃光楔靠近立方分束合像器的表面与远心成像镜头光轴形成一玻璃光楔角，第二玻璃光楔靠近立方分束合像器的表面与远心成像镜头光轴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侧设有同轴外置照明光源，半导体晶粒的天面与侧面分别经直角转像棱镜、玻璃光楔、立方分束合像器以完全等光程共焦成像在相机传感器面上，以在CMOS或CCD相机上获取半导体晶粒双面各自独立的像。