一种多通道显微成像系统及方法与流程

1.本发明涉及图像检测技术领域，具体地说，涉及一种多通道显微成像系统及方法。


背景技术：

2.现有半导体aoi检测设备，一般集成明场照明设备，由于系统集成的原因，很少将复检相机和主检相机放置在一个镜筒里面，也未出现集成荧光光源的方案。故通用性较差。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种多通道显微成像系统，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。
4.根据本发明的一种多通道显微成像系统，其包括：
5.管镜，管镜内部沿长度方向贯穿地形成光通道，光通道一端采集端，光通道另一端成像端；
6.于采集端设置的物镜组件，物镜组件用于与待测区域配合；
7.于成像端设置的相机组件，相机组件用于采集自待测区域经光通道的反射光线以生成采集图像；
8.于光通道内在自采集端至成像端的方向上依次设置的第一分光镜、第二分光镜及第三分光镜，第一分光镜、第二分光镜及第三分光镜的镜面法线与光通道的延伸方向呈45
°
，第一分光镜为长波通二向色反射镜，第二分光镜为短波通二向色反射镜，第三分光镜为半反半透镜；
9.于管镜外侧设于第一分光镜近采集端侧的荧光光源，荧光光源用于产生荧光入射光线，荧光入射光线经过第一分光镜的镜面中心且与光通道的中轴线垂直；以及
10.于管镜外侧设于第三分光镜近采集端侧的明场光源，明场光源用于产生明场入射光线，明场入射光线经过第三分光镜的镜面中心且与光通道的中轴线垂直。
11.本发明由于同时集成了荧光光源和明场光源，使得其同时具备了按需使用的荧光光源检测场景和明场光源检测场景，故而就有更佳的通用性。并且，通过设置荧光光源，增加了系统的检出能力，特别适用于针对多层结构的wafer检测对象的检测。
12.作为优选，物镜组件具有多孔鼻轮，多孔鼻轮处设置多个不同放大倍率的显微物镜。故而能够通过更换不同倍率的显微物镜，实现不同倍率的检测图像的获取，故通用性较好。
13.作为优选，多孔鼻轮处设置环形的暗场光源，暗场光源的中轴线与光通道的中轴线重合。故而较佳地实现了暗场光源检测场景的集成。
14.作为优选，相机组件包括设于光通道内的第四分光镜，第四分光镜为半反半透镜，第四分光镜的镜面法线与光通道的延伸方向呈45
°
；相机组件还包括主检相机和复检相机，主检相机设于第四分光镜近成像端的一侧且主检相机的光轴与光通道的中轴线重合，复检相机设于第四分光镜近采集端的一侧且复检相机的光轴穿过第四分光镜的镜面中心并与
光通道的中轴线垂直。由于集成了主检相机和复检相机，能够减少aoi机台所需要的xy行程，从而降低了硬件集成的系统要求，且具有更好的通用性。
15.作为优选，还包括于管镜外侧设于第二分光镜近采集端侧的自动对焦系统，自动对焦系统用于产生对焦光线，对焦光线经过第二分光镜的镜面中心且与光通道的中轴线垂直。由于在镜筒内集成了自动对焦光源系统，故而方便了系统自动对焦功能的实现。
16.作为优选，第一分光镜的反射截止波长为450nm。
17.作为优选，第二分光镜的反射的起止波长为800nm。
18.此外，本发明还提供了一种多通道显微成像方法，其采用任一上述的一种多通道显微成像系统采集待测区域的检测图像。其能够较佳地实现对在种需求下对待测区域的检测图像的采集。
附图说明
19.图1为实施例1中的一种多通道显微成像系统的光路构造示意图；
20.图2为实施例1中的第一分光镜ⅰ的反射特性图；
21.图3为实施例1中的第二分光镜ⅱ的反射特性图；
22.图4为实施例1中的第一分光镜ⅰ和第二分光镜ⅱ所构成的带通滤波器的光谱特性图；
23.图5为实施例1中的进行荧光光源检测场景下的检测图像获取时的光路示意图；
24.图6为实施例1中的进行自动对焦时的光路示意图。
具体实施方式
25.为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。
26.实施例1
27.见于图1，本实施例提供了一种多通道显微成像系统，其特征在于，包括：
28.管镜100，管镜100内部沿长度方向贯穿地形成光通道110，光通道110一端采集端111，光通道110另一端成像端112；
29.于采集端111设置的物镜组件120，物镜组件120用于与待测区域配合；
30.于成像端112设置的相机组件130，相机组件130用于采集自待测区域经光通道110的反射光线以生成采集图像；
31.于光通道110内在自采集端111至成像端112的方向上依次设置的第一分光镜ⅰ、第二分光镜ⅱ及第三分光镜ⅲ，第一分光镜ⅰ、第二分光镜ⅱ及第三分光镜ⅲ的镜面法线与光通道110的延伸方向呈45
°
，第一分光镜(ⅰ)为长波通二向色反射镜，第二分光镜(ⅱ)为短波通二向色反射镜，第三分光镜(ⅲ)为半反半透镜；
32.于管镜100外侧设于第一分光镜ⅰ近采集端111侧的荧光光源140，荧光光源140用于产生荧光入射光线，荧光入射光线经过第一分光镜ⅰ的镜面中心且与光通道110的中轴线垂直；以及
33.于管镜100外侧设于第三分光镜ⅲ近采集端111侧的明场光源150，明场光源150用于产生明场入射光线，明场入射光线经过第三分光镜ⅲ的镜面中心且与光通道110的中轴
线垂直。
34.本实施例中，由于同时集成了荧光光源140和明场光源150，使得其同时具备了按需使用的荧光光源检测场景和明场光源检测场景，故而就有更佳的通用性。并且，通过设置荧光光源140，增加了系统的检出能力，特别适用于针对多层结构的wafer检测对象的检测。
35.其中，荧光入射光线的波长低于第一分光镜ⅰ的反射截止波长；
36.本实施例中，物镜组件120具有多孔鼻轮121，多孔鼻轮121处设置多个不同放大倍率的显微物镜122。故而能够通过更换不同倍率的显微物镜122，实现不同倍率的检测图像的获取，故通用性较好。
37.其中，多孔鼻轮121能够为现有的4孔或者5孔的电动驱动的多孔鼻轮，故而便于在采集过程中的按需自动切换。
38.本实施例中，多孔鼻轮121处设置环形的暗场光源123，暗场光源123的中轴线与光通道110的中轴线重合。故而较佳地实现了暗场光源检测场景的集成。
39.本实施例中，相机组件130包括设于光通道110内的第四分光镜ⅳ，第四分光镜ⅳ为半反半透镜，第四分光镜ⅳ的镜面法线与光通道110的延伸方向呈45
°
；相机组件130还包括主检相机131和复检相机132，主检相机131设于第四分光镜ⅳ近成像端112的一侧且主检相机131的光轴与光通道110的中轴线重合，复检相机132设于第四分光镜ⅳ近采集端111的一侧且复检相机132的光轴穿过第四分光镜ⅳ的镜面中心并与光通道110的中轴线垂直。本实施例中，由于集成了主检相机131和复检相机132，能够减少aoi机台所需要的xy行程，从而降低了硬件集成的系统要求，且具有更好的通用性。
40.本实施例中，还包括于管镜100外侧设于第二分光镜ⅱ近采集端111侧的自动对焦系统160，自动对焦系统160用于产生对焦光线，对焦光线经过第二分光镜ⅱ的镜面中心且与光通道110的中轴线垂直。由于在镜筒内集成了自动对焦光源系统，故而方便了系统自动对焦功能的实现。
41.本实施例中，第一分光镜ⅰ的反射截止波长为450nm。
42.见于图2，为第一分光镜ⅰ的反射特性图，其中纵轴为反射率，横轴为波长。
43.本实施例中，第二分光镜ⅱ的反射的起止波长为800nm。
44.见于图3，为第二分光镜ⅱ反射特性图，其中纵轴为反射率，横轴为波长。
45.见于图4，为第一分光镜ⅰ和第二分光镜ⅱ所构成的带通滤波器的光谱特性图，其中纵轴为反射率，横轴为波长。
46.基于本实施例的一种多通道显微成像系统，本实施例还提供了一种多通道显微成像方法，其能够较佳地实现对在种需求下对待测区域的检测图像的采集。
47.见于图5，在本实施例所提供的方法中，在进行荧光光源检测场景下的检测图像获取时：
48.开启荧光光源140，此时荧光光源140产生短波长(低于450nm)的荧光入射光线；
49.荧光入射光线在第一分光镜ⅰ处被几乎全部地反射至待测区域的表面，荧光入射光线作为入射光线在到达待测区域的表面后会被待测区域反射进而产生反射光线；
50.该反射光线的波长会增加并设计为(通过基于待测区域的反射特性控制荧光入射光线的波长即可)大于第一分光镜ⅰ的反射截止波长且小于第二分光镜ⅱ及第三分光镜ⅲ的反射的起止波长，故而该反射光线能够依次自第一分光镜ⅰ、第二分光镜ⅱ及第三分光镜
ⅲ
处几乎全部地投射至第四分光镜ⅳ处；
51.在第四分光镜ⅳ的作用下，该反射光线会同时被主检相机131和复检相机132接收，从而较佳地实现了在荧光光源检测场景下的主检相机131和复检相机132的同步图像检测。
52.在本实施例所提供的方法中，在进行明场光源检测场景下的检测图像获取时：
53.类似荧光光源检测场景下的检测图像获取，考虑到明场光源的波段一般在450-780nm，明场入射光线能够在带通滤波器的作用下实现处于明场光源波段的入射光线和反射光线的通过，进而实现在明场光源检测场景下的主检相机131和复检相机132的同步图像检测。
54.在本实施例所提供的方法中，在进行暗场光源检测场景下的检测图像获取时：开启暗场光源123，即可。
55.见于图6，在本实施例所提供的方法中，在进行自动对焦时：
56.对焦光线为近红外波段的光线，其在第二分光镜ⅱ处被反射并经第一分光镜ⅰ到达待测区域的表面，之后在待测区域的表面处的反射光线被反射至自动对焦系统160处，从而能够较佳地实现自动对焦。
57.可以理解的是，自动对焦系统160作为现有技术的惯用手段，其是基于对焦光线对待测区域的表面距离的测定实现自动对焦，该部分不为本发明的改进点，本发明着重在于提供了一种自动对焦系统160的光路设计，也即提供了能够适用于现有自动对焦系统的接口。
58.容易理解的是，本领域技术人员在本技术提供的一个或几个实施例的基础上，可以对本技术的实施例进行结合、拆分、重组等得到其他实施例，这些实施例均没有超出本技术的保护范围。
59.以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，实施例所示的也只是本发明的实施方式的部分，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种多通道显微成像系统，其特征在于，包括：管镜(100)，管镜(100)内部沿长度方向贯穿地形成光通道(110)，光通道(110)一端采集端(111)，光通道(110)另一端成像端(112)；于采集端(111)设置的物镜组件(120)，物镜组件(120)用于与待测区域配合；于成像端(112)设置的相机组件(130)，相机组件(130)用于采集自待测区域经光通道(110)的反射光线以生成采集图像；于光通道(110)内在自采集端(111)至成像端(112)的方向上依次设置的第一分光镜(ⅰ)、第二分光镜(ⅱ)及第三分光镜(ⅲ)，第一分光镜(ⅰ)、第二分光镜(ⅱ)及第三分光镜(ⅲ)的镜面法线与光通道(110)的延伸方向呈45
°
，第一分光镜(ⅰ)为长波通二向色反射镜，第二分光镜(ⅱ)为短波通二向色反射镜，第三分光镜(ⅲ)为半反半透镜；于管镜(100)外侧设于第一分光镜(ⅰ)近采集端(111)侧的荧光光源(140)，荧光光源(140)用于产生荧光入射光线，荧光入射光线经过第一分光镜(ⅰ)的镜面中心且与光通道(110)的中轴线垂直；以及于管镜(100)外侧设于第三分光镜(ⅲ)近采集端(111)侧的明场光源(150)，明场光源(150)用于产生明场入射光线，明场入射光线经过第三分光镜(ⅲ)的镜面中心且与光通道(110)的中轴线垂直。2.根据权利要求1所述的一种多通道显微成像系统，其特征在于：物镜组件(120)具有多孔鼻轮(121)，多孔鼻轮(121)处设置多个不同放大倍率的显微物镜(122)。3.根据权利要求2所述的一种多通道显微成像系统，其特征在于：多孔鼻轮(121)处设置环形的暗场光源(123)，暗场光源(123)的中轴线与光通道(110)的中轴线重合。4.根据权利要求1所述的一种多通道显微成像系统，其特征在于：相机组件(130)包括设于光通道(110)内的第四分光镜(ⅳ)，第四分光镜(ⅳ)为半反半透镜，第四分光镜(ⅳ)的镜面法线与光通道(110)的延伸方向呈45
°
；相机组件(130)还包括主检相机(131)和复检相机(132)，主检相机(131)设于第四分光镜(ⅳ)近成像端(112)的一侧且主检相机(131)的光轴与光通道(110)的中轴线重合，复检相机(132)设于第四分光镜(ⅳ)近采集端(111)的一侧且复检相机(132)的光轴穿过第四分光镜(ⅳ)的镜面中心并与光通道(110)的中轴线垂直。5.根据权利要求1所述的一种多通道显微成像系统，其特征在于：还包括于管镜(100)外侧设于第二分光镜(ⅱ)近采集端(111)侧的自动对焦系统(160)，自动对焦系统(160)用于产生对焦光线，对焦光线经过第二分光镜(ⅱ)的镜面中心且与光通道(110)的中轴线垂直。6.根据权利要求1所述的一种多通道显微成像系统，其特征在于：第一分光镜(ⅰ)的反射截止波长为450nm。7.根据权利要求1所述的一种多通道显微成像系统，其特征在于：第二分光镜(ⅱ)的反射的起止波长为800nm。8.一种多通道显微成像方法，其采用权利要求1-7中任一所述的一种多通道显微成像系统采集待测区域的检测图像。

技术总结
本发明涉及图像检测技术领域，具体地说，涉及一种多通道显微成像系统及方法。该系统包括：管镜，管镜内部沿长度方向贯穿地形成光通道；物镜组件；相机组件；第一分光镜、第二分光镜及第三分光镜；荧光光源，荧光光源用于产生荧光入射光线；以及明场光源，明场光源用于产生明场入射光线。该方法基于上述系统实现。本发明能够较佳地实现对在种需求下对待测区域的检测图像的采集。的检测图像的采集。的检测图像的采集。


技术研发人员：王孟哲 梁正南 赖勉力 李恩全
受保护的技术使用者：宁波九纵智能科技有限公司
技术研发日：2023.07.31
技术公布日：2023/10/11