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CN106773565A - 一种直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置 - Google Patents

一种直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置 Download PDF

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CN106773565A
CN106773565A CN201611267474.8A CN201611267474A CN106773565A CN 106773565 A CN106773565 A CN 106773565A CN 201611267474 A CN201611267474 A CN 201611267474A CN 106773565 A CN106773565 A CN 106773565A
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CN
China
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lens
double
optical lens
direct
collecting device
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Application number
CN201611267474.8A
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Inventor
吴琼
曹永珍
何少锋
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Hefei Xinqi Microelectronic Equipment Co Ltd
Original Assignee
Hefei Xinqi Microelectronic Equipment Co Ltd
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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Abstract

本发明提供一种直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置，包括CCD相机、安装在CCD相机上的光学镜头以及固定在光学镜头上的照明光源，所述光学镜头采用双侧远心镜头，所述照明光源包括点光源和环形光源，所述点光源用于为光学镜头提供同轴照明，所述环形光源用于为光学镜头提供低角度照明。本发明通过采用双侧远心镜头来保证抓图准确性，且在景深范围内，可满足实时动态抓图，通过采用同轴点光源和环形光源来实现明、暗视野双照明；本发明结构紧凑，设计合理，通过切换不同的照明方式，可实现不同基板、不同印刷材料的图像抓取，满足直写光刻设备所有基底的高亮度、高对比度、高精度的图像采集需求。

Description

一种直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置
技术领域
本发明涉及光刻技术领域，具体是一种直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置。
背景技术
在直写光刻设备中，通过图像采集装置抓取Mark点来进行内层、外层对准，因此，图像采集装置的性能直接影响直写光刻设备的定位效果。
光学镜头是图像采集装置的核心组成部分。传统光学镜头具有视场角，因此随着光学镜头与物体之间的距离改变，放大倍率也会变化。这一视场角会导致像差（也称为角度误差），从而降低了准确性，因为如果物体由于放大倍数变化而移动（即使其余部分在景深内），则观察到的视觉系统测量值会改变。远心镜头可通过恒定的非视场角消除标准镜头的视差特性，可以得到更加精确的测量值。
图像采集装置的另一重要组成部分是照明系统，照明方案的选择将决定设备的检测效果。光源并不仅仅是简单地照亮物体，合理的光源选择可以保证成像的质量和设备工作的稳定性，合理的照明策略可以使后续图像处理负担更小，速度更快。对于不同的检测对象，必须采用不同的照明方式才能突出被测对象的特征，在物体需要检测的部分与不需要检测的部分之间尽可能地产生明显的区别，增加对比度。同时还应保证足够的整体亮度，物体位置的变化不影响成像的质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置，该装置能够保证清晰、准确抓图，可根据不同需求切换照明方式，满足直写光刻设备所有基底的图像采集需求。
本发明的技术方案为：
一种直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置，包括CCD相机、安装在CCD相机上的光学镜头以及固定在光学镜头上的照明光源，所述光学镜头采用双侧远心镜头，所述照明光源包括点光源和环形光源，所述点光源用于为光学镜头提供同轴照明，所述环形光源用于为光学镜头提供低角度照明。
所述的直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置，所述光学镜头与CCD相机通过机械件连接，所述光学镜头的像方焦平面位于CCD相机的感光接收面上，且所述光学镜头的像方焦平面略大于CCD相机的感光接收面。
所述的直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置，所述光学镜头内部自前而后依次设有第一透镜、分光镜、第二透镜、第三透镜、光阑和第四透镜；
所述分光镜和第一透镜与点光源一起构成同轴照明，所述点光源的出射光线依次经过分光镜和第一透镜后，平行照射到被测基底上；
所述环形光源套设在光学镜头前端，所述环形光源的出射光线倾斜照射到被测基底上；
所述被测基底的反射光线依次经过第一透镜、分光镜、第二透镜、第三透镜、光阑和第四透镜后，成像在CCD相机的感光接收面上。
所述的直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置，所述点光源采用LED点光源。
所述的直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置，所述环形光源采用LED阵列。
所述的直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置，所述LED阵列呈圆锥状分布。
本发明的有益效果为：
由上述技术方案可知，本发明通过采用双侧远心镜头来保证抓图准确性，且在景深范围内，可满足实时动态抓图，通过采用同轴点光源和环形光源来实现明、暗视野双照明；本发明结构紧凑，设计合理，通过切换不同的照明方式，可实现不同基板、不同印刷材料的图像抓取，从而满足直写光刻设备所有基底的高亮度、高对比度、高精度的图像采集需求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的同轴照明原理图；
图3是本发明的环形光源示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。
如图1～图3所示，一种直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置，包括CCD相机1、安装在CCD相机1上的光学镜头2以及固定在光学镜头2上的照明光源，其中，照明光源包括点光源31和环形光源32。点光源31为光学镜头2提供同轴照明，环形光源32为光学镜头2提供低角度照明。
CCD相机1可直接将光学信号转换为模拟电流信号，模拟电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。光学镜头2与CCD相机1通过机械件连接，光学镜头2的像方焦平面位于CCD相机1的感光接收面上，且光学镜头2的像方焦平面略大于CCD相机1的感光接收面，防止采集到的图像出现黑边。
光学镜头2采用双侧远心镜头，且可兼容两种照明方式。双侧远心镜头是入瞳、出瞳均位于无穷远的一种光学系统，入射光线与出射光线都平行于光轴，在景深、焦深范围内其放大倍率固定，与工作距离无关，此类光学系统应用在测量方面，能够尽可能获得最高的准确性。
光学镜头2内部自前而后依次设有第一透镜21、分光镜22、第二透镜23、第三透镜24、光阑25和第四透镜26。分光镜22和第一透镜21与点光源31一起构成同轴照明，使点光源31实现几近平行光照射，适用于反射光比较强的被测基底0。同时，被测基底0的反射光经分光镜22后和CCD相机1在同一轴线上，可以有效消除采集图像的重影。在直写光刻设备中使用同轴照明镜头取像，使得反射性强的基底裸露的区域更亮，利于基底上油墨Mark的抓取，同时可以清晰突出平整表面的凹凸缺陷，利于基底上盲孔的抓取。
点光源31选取LED点光源，LED光线经特殊导光柱后在光源表面形成一片均匀的照射光，具有一定的发散角度。点光源31配合同轴双侧远心镜头，平行光效果有效抑制光的衍射，实现高精度成像，十分有利于直写光刻设备中反射性相对较强的被测基底0的图像采集。
从点光源31出射的光线经分光镜22反射到第一透镜21上，第一透镜21为凸透镜，通过控制点光源31与分光镜22的距离、分光镜22与第一透镜21的距离，使得出瞳位于无穷远处，即平行光照射到被测基底0上，被测基底0上有需要采集的Mark定位点，Mark定位点被照明，反射光线经第一透镜21、分光镜22、第二透镜23、第三透镜24、光阑25和第四透镜26，最终成像在CCD相机1的感光接收面上。该照明方式为光学镜头2提供明视野的同轴照明。
环形光源32由高亮LED阵列特殊设计而成，LED阵列呈圆锥状，以斜角照射在被测基底0表面，可以突出显示被测基底0边缘和高度的变化，突出难以看清的部分。环形光源32从低角度为被测基底0提供360度低反光照明，适用于轻微不平坦的表面。在直写光刻设备日常调试时，用于铜板Mark、菲林Mark、标定板Mark等的图像采集。
从环形光源32出射的光线直接照射到被测基底0的Mark定位点上，Mark定位点被照明，漫反射光线经第一透镜21、分光镜22、第二透镜23、第三透镜24、光阑25和第四透镜26，最终成像在CCD相机1的感光接收面上。该照明方式为光学镜头2提供暗视野的低角度照明。
综上所述，光学镜头2配合点光源31和环形光源32，点光源31实现明视野照明，环形光源32实现暗视野照明，明、暗视野照明交替使用可实现不同基板、不同印刷材料的图像抓取，从而满足直写光刻设备中所有基底的高亮度、高对比度、高精度的图像采集需求。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置，包括CCD相机、安装在CCD相机上的光学镜头以及固定在光学镜头上的照明光源，其特征在于：所述光学镜头采用双侧远心镜头，所述照明光源包括点光源和环形光源，所述点光源用于为光学镜头提供同轴照明，所述环形光源用于为光学镜头提供低角度照明。
2.根据权利要求1所述的直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置，其特征在于：所述光学镜头与CCD相机通过机械件连接，所述光学镜头的像方焦平面位于CCD相机的感光接收面上，且所述光学镜头的像方焦平面略大于CCD相机的感光接收面。
3.根据权利要求1所述的直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置，其特征在于：所述光学镜头内部自前而后依次设有第一透镜、分光镜、第二透镜、第三透镜、光阑和第四透镜；
所述分光镜和第一透镜与点光源一起构成同轴照明，所述点光源的出射光线依次经过分光镜和第一透镜后，平行照射到被测基底上；
所述环形光源套设在光学镜头前端，所述环形光源的出射光线倾斜照射到被测基底上；
所述被测基底的反射光线依次经过第一透镜、分光镜、第二透镜、第三透镜、光阑和第四透镜后，成像在CCD相机的感光接收面上。
4.根据权利要求1所述的直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置，其特征在于：所述点光源采用LED点光源。
5.根据权利要求1所述的直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置，其特征在于：所述环形光源采用LED阵列。
6.根据权利要求5所述的直写光刻设备中的双光源双照明方式的图像采集装置，其特征在于：所述LED阵列呈圆锥状分布。
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