CN104655027B - 微小高度的检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用微电子领域，提供了一种微小高度的检测方法及系统，所述系统包括：数字相机和阵列光源装置；其中，该阵列光源装置与待检测物体表面呈一斜角；该阵列光源装置从内到外依次包括：高亮度光源、平行光透镜和高分辨率液晶屏；该阵列光源装置还包括：液晶片驱动电路。本发明提供的技术方案具有成本低、快速检测的优点。
Description
技术领域
本发明属于微电子领域，尤其涉及一种微小高度的检测方法及系统。
背景技术
对于微电子领域，微小高度的测量属于实际技术中的常见问题，现有的微小高度的测量方法主要采用线性角度光源测量方法，即三角原理的测量，其原理具体如下：
如图1所示，如果要测量如图1所示的B的高度，无法用普通的卡尺等测量；故一般采用角度光源，用三角原理测量高度；如图1所示：一个线性光源，以一个角度a照射到被测物体表面。在物体表面和标准平面都产生投影。从待测物体上方相机观察投影，会产生如右图2所示的线性直线；在物体表面的投影与在标准平面的投影间隔A的两条直线；分别是被测物体上方的线条和标准平面的线条。根据三角函数关系，待测物体高度B＝A*tag(a)；该测量在微小物体高度测量上是标准计算方法。
在实现现有技术的方案中，发现现有技术存在如下技术问题：
为了提高测量精度，测量的线一般采用单束线条激光，但是，对需要测量区域较大的情况下，则需要多束激光，或者其它方式的条纹光。多个光栅之间容易出现计算光栅的配对问题，所以，在测试前都采用测量标准高度量块，获得物体表面光栅在不同高度下坐标位置关系。
但是，条纹光栅测量方法存在以下几个缺点：
1光栅发生器部件成本高；
2光栅只能生成单一宽度的光栅，无法做到快速测试；
3如果需要光栅移动，需要用精密微小驱动装置(如超声波马达)，驱动光栅发生器作微小移动，该驱动装置成本高；
4在被测物体边缘部分，存在阴影效应。
发明内容
本发明实施例目的在于提供一种微小高度的检测方法，解决现有技术成本高，无法快速检测的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种微小高度的检测方法，所述方法包括：
采用点阵列光源在标准平面上投影，获得每个亮点的标准坐标位置；该点阵列光源为能够形成暗点亮点相互交叉的阵列光斑，所述光斑为几何形状的光斑；
变换点阵列光源的亮点和暗点的位置，获得整个标准平面上的每个亮点的标准坐标位置；
将经过标定的标准高度量块放入点阵光源进行测量，获得点阵光源在该标准高度量块高度下的投影偏差值；
依据偏差值与标准坐标位置利用三角函数原理计算出投影夹角a；
将待测物体放入该点阵光源进行测量，获取待测物体的投影偏差与标准平面投影位置差值A；
待测物体的高度B＝A*tag(a)。
可选的，所述方法在计算出待测物体的高度之后，还包括：
计算每个光点与标准平面之间的高度位置，则可以计算出待测的每个点的相对高度关系；该高度关系即各个点高度位置的差值。
另一方面，提供一种实现上述方法的专用微小高度的检测系统，所述系统包括：数字相机和阵列光源装置；
其中，该阵列光源装置与待检测物体表面呈一斜角；该阵列光源装置从内到外依次包括：高亮度光源、平行光透镜和高分辨率液晶屏；该阵列光源装置还包括：液晶片驱动电路。
可选的，所述阵列光源装置还包括：平行光透镜组；该平行光透镜组设置在高分辨率液晶屏外或高分辨率液晶屏与平行光透镜之间。
在本发明实施例中，本发明提供的技术方案的高解析度的液晶片几乎可以构成我们希望的任何标准的测试几何形状，包括直条纹，斜条纹，阵列光点等，而且可以通过液晶驱动，实现移动，而不需要任何机械驱动，速度快，精度高；所有的器件都是现有标准器件，但是组合后的测试效果比传统方法提高了很多，而且稳定；在驱动光栅移动时，只需要驱动液晶片单元的通光特性，就可以改变光栅位置，没有机械损耗，所以其具有成本低、快速检测的优点。
附图说明
图1是现有技术提供的测量高度示意图；
图2是现有技术提供的线性投影偏差示意图；
图3是本发明提供的一种微小高度的检测方法的流程图；
图4是本发明提供的阵列光斑的示意图；
图5是本发明提供的阵列装置结构示意图；
图6是本发明提供的阵列装置的另一结构示意图；
图7是本发明提供的偏差示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明具体实施方式提供一种微小高度的检测方法，该方法如图3所示，包括：
101、采用点阵列光源在标准平面上投影，获得每个亮点的标准坐标位置；该点阵列光源为能够形成暗点亮点相互交叉的阵列光斑(如图4所示)；
102、变换点阵列光源的亮点和暗点的位置，获得整个标准平面上的每个亮点的标准坐标位置；
103、将经过标定的标准高度量块放入点阵光源进行测量，获得点阵光源在该标准高度量块高度下的投影偏差值(如图7所示，其中，下方正方形为投影偏差影像)；
104、依据偏差值与标准坐标位置利用三角函数原理计算出投影夹角a；
105、将待测物体放入该点阵光源进行测量，获取待测物体的投影偏差与标准平面投影位置差值A；
106、待测物体的高度B＝A*tag(a)。
本发明提供的技术方案通过点阵列光源替换普通的条纹光删，这样计算出的高度非常准确，并且上述点阵列光源能够检测的面积更大，这样检测的效率更高，另外，高解析度的液晶片几乎可以构成我们希望的任何标准的测试几何形状，包括直条纹，斜条纹，阵列光点等，而且可以通过液晶驱动，实现移动，而不需要任何机械驱动，速度快，精度高；所有的器件都是现有标准器件，但是组合后的测试效果比传统方法提高了很多，而且稳定；在驱动光栅移动时，只需要驱动液晶片单元的通光特性，就可以改变光栅位置，没有机械损耗，所以其具有成本低、快速检测的优点。
可选的，上述方法还可以包括：
计算每个光点与标准平面之间的高度位置，则可以计算出待测的每个点的相对高度关系；该高度关系即各个点高度位置的差值。
本发明具体实施方式还提供一种微小高度的检测系统，该系统包括：数字相机和阵列光源装置；
其中，该阵列光源装置与待检测物体表面呈一斜角；该阵列光源装置如图5所示，该阵列光源装置从内到外依次包括：高亮度光源30、平行光透镜31和高分辨率液晶屏32；该阵列光源装置还包括：液晶片驱动电路。
可选的，该阵列光源装置如图6所示，还可以包括：平行光透镜组33；该平行光透镜组设置在高分辨率液晶屏外或高分辨率液晶屏与平行光透镜之间。
点阵光源：高亮度背光源，平行光透镜，高解析度液晶片。液晶片驱动电路；高解析度的液晶片非常容易获得，而且随着液晶制造工艺的提高，分辨率也会提高。不用专门订制高解析度的部件。平行光透镜需要选择与高亮度背光源配合的透镜组合。该透镜组合可以在液晶片与光源之间，产生平行光，也可以在液晶屏之后，这样可以通过调整放大倍率，得到更细小的点阵光源。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种微小高度的检测方法，其特征在于，所述方法包括：
采用点阵列光源在标准平面上投影，获得每个亮点的标准坐标位置；该点阵列光源为能够形成暗点亮点相互交叉的阵列光斑，所述光斑为几何形状的光斑；
变换点阵列光源的亮点和暗点的位置，获得整个标准平面上的每个亮点的标准坐标位置；
将经过标定的标准高度量块放入点阵光源进行测量，获得点阵光源在该标准高度量块高度下的投影偏差值；
依据偏差值与标准坐标位置利用三角函数原理计算出投影夹角a；
将待测物体放入该点阵光源进行测量，获取待测物体的投影偏差与标准平面投影位置差值A；
待测物体的高度B＝A*tag(a)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在计算出待测物体的高度之后，还包括：
计算每个光点与标准平面之间的高度位置，则可以计算出待测的每个点的相对高度关系；该高度关系即各个点高度位置的差值。
3.一种实现如权利要求1或2所述的方法的专用微小高度的检测系统，其特征在于，所述系统包括：数字相机和阵列光源装置；
其中，该阵列光源装置与待检测物体表面呈一斜角；该阵列光源装置从内到外依次包括：高亮度光源、平行光透镜和高分辨率液晶屏；该阵列光源装置还包括：液晶片驱动电路。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述阵列光源装置还包括：平行光透镜组；该平行光透镜组设置在高分辨率液晶屏外或高分辨率液晶屏与平行光透镜之间。
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