[发明专利]基于多图像面积关系的显微成像系统自动对焦方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于多图像面积关系的显微成像系统自动对焦方法，包括以下过程：将两束激光光束投射到样品表面，并接收样品表面反射的两束激光光束形成的两个面积不同的光斑图像，获得显微物镜与样品之间的距离与两个光斑面积之间对应关系；调整显微物镜与样品之间的距离，由不同距离与光斑面积之间映射关系形成面积查找表；获取待测环境中光斑图像，根据面积查找表获得此光斑面积对应的显微物镜与样品之间距离；根据此距离计算得到离焦距离，基于此离焦距离移动显微物镜相对样品位置，从而实现显微成像系统的自动对焦。本发明采用两条光束投影到测量物体表面，利用两者之间的相互关系来考察聚焦情况，提高检测精度。

技术领域

本发明属于半导体检测领域，具体涉及一种基于多图像面积关系的显微成像系统自动对焦方法，还涉及一种基于多图像面积关系的显微成像系统自动对焦装置。

背景技术

显微镜的自动聚焦(即自动获取对焦图像)，被广泛的应用在工业检测，如半导体、液晶屏等领域。传统的聚焦判断方法，如图像清晰度函数、距离测量等，由于速度慢(清晰度函数)、成本高(距离测量)没有办法在工业生产中大规模的使用。现有技术中出现了有采用光束主动投影，利用在被测物表面形成图像，利用图像的信息作为聚焦情况的判断依据，解决了速度与成本问题。但是单幅图像处理时易受到外界因素的影响，如背景光、测量物体表面、测量物体安装的影响导致测量精度的下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种基于多图像面积关系的显微成像系统自动对焦方法，解决了传统方法中由于信源单一导致的深度估计错误率高，对焦效率较低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下。

第一方面，本发明提供了一种基于多图像面积关系的显微成像系统自动对焦方法，包括以下过程：

基于显微成像系统，将两束激光光束经显微物镜投射到样品表面后接收样品表面反射的两束激光光束形成的两个面积不同的光斑图像，并计算两个光斑的面积，获得显微成像系统中显微物镜和样品之间的距离与两个光斑面积之间对应关系；

调整显微物镜和样品之间的距离，计算得到对应的两个光斑面积，由不同距离与光斑面积之间映射关系形成面积查找表；

获取待测环境中光斑图像，根据面积查找表获得此光斑面积对应的显微物镜与样品之间距离；

根据此距离计算得到离焦距离，基于此离焦距离移动显微物镜相对样品位置，从而实现显微成像系统的自动对焦。

可选的，所述显微成像系统包括：激光器一、激光器二、分束棱镜一、分束棱镜二、分束棱镜三、显微物镜、透镜、分束棱镜四、带通滤波片一、带通滤波片二、面阵探测器一、面阵探测器二、场镜和面阵探测器三；

激光器一发出的激光光束一，激光器二发出的激光光束二，激光光束一和激光光束二两束光的光轴互相垂直且波长不同；激光光束一和激光光束二经过分束棱镜一合束后，激光光束一和激光光束二两束光光轴重合；合束之后，激光光束一、激光光束二经过分束棱镜二，照射到分束棱镜三上，经过分束棱镜三反射后之后，激光光束一、激光光束二进入显微物镜然后投射到样品的表面上；

激光光束一、激光光束二被样品表面反射后，被显微物镜收集，然后经过分束棱镜三和分束棱镜二的反射至透镜处，经透镜汇聚后到达分束棱镜四，激光光束一、激光光束二经分束棱镜四后，被分为透射部分和反射部分，这两部分均包含激光光束一和激光光束二；反射部分照射到带通滤波片一上，激光光束一被滤除，激光光束二被面阵探测器一接收；透射部分照射到带通滤波片二上，激光光束二被吸收，激光光束一被面阵探测器二接收；面阵探测器一和面阵探测器二上获得两个面积不同的光斑图像；

显微物镜、场镜以及面阵探测器三构成了显微镜，用于显示样品的图像。

可选的，所述光斑图像中光斑面积的计算过程为：