CN106990546A - 一种立体显示装置和用于晶片检测的3d图像再现系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体显示装置和用于晶片检测的3D图像再现系统，涉及晶体元器件制造检测技术领域。包括：立体拍摄结构、立体显示结构和控制模块，立体拍摄结构包括图像变换模块和图像拍摄模块，图像拍摄模块包括摄影镜组单元和感光芯片单元，图像变换模块、摄影镜组单元和感光芯片单元按照从左到右的顺序依次设置，显示单元放置于投影镜组的上侧，视窗镜放置于投影镜组的下侧，且视窗镜与水平方向呈一定角度设置。采用上述方案后，能够实现对微小元件进行3D成像，同时还能以3D显示的方式把立体图像展示出来，大大简化检查工作提升检测能力，为生产高品质小型化晶体元器件提供了有力的保障。

Description

一种立体显示装置和用于晶片检测的3D图像再现系统

技术领域

本发明涉及晶体元器件制造检测技术领域，特别是涉及一种立体显示装置和用于晶片检测的3D图像再现系统。

背景技术

石英晶体振荡器是利用石英晶体谐振器作为核心元件构成的振荡器，与LC谐振回路相比，其具有更高的品质因数因此频率稳定度非常高，由于晶体谐振器是整个晶体振荡器中最核心的部件，所以生产过程中晶体谐振器的质量直接影响到最终产品晶体振荡器的性能，因此，在生产过程中对晶体元器件尤其是石英晶片的质量监控要求非常高，从裸片到最后的晶体谐振器元件，整个生产过程中涉及到很多的工序，每一道工序都有可能造成一些加工缺陷，从而导致成品指标不达标，所以每一道工序之后都需要对晶片进行自检，剔除缺陷产品，这些检查过程都是通过人工完成的。随着半导体行业的发展，元器件的尺寸越来越小，晶体谐振器也在朝着小型化方向发展。

由于晶片非常小，人工检查变得越来越吃力，比如，晶片外观缺陷检查和上架后胶点质量检查，都需要人工一只一只的查看，这样产品量比较大时人很容易产生视觉疲劳，从而工作效率降低，工作质量也无法保证；此外，在借助显微镜对元器件检查时，由于其成像方式限制，它只适合检测平面质量，根本不能够对有立体结构的元器件进行整体检查，这样很容易漏掉元器件的某个细节缺陷，不能够有效的剔除缺陷产品。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种立体显示装置和用于晶片检测的3D图像再现系统，能够实现对微小元件进行3D成像，并且进行放大缩小变换，同时还能以3D显示的方式把立体图像展示出来，大大简化检查工作提升检测能力，为生产高品质小型化晶体元器件提供了有力的保障。

本发明所采取的技术方案是：一种立体显示装置，包括：显示单元、投影镜组、视窗镜、第二驱动模块和控制模块，显示单元放置于投影镜组的上侧，控制模块连接着第二驱动模块，第二驱动模块连接着显示单元，用于调整显示单元与投影镜组的等效距离，视窗镜放置于投影镜组的下侧，且视窗镜与水平方向呈一定角度设置。

作为进一步的技术方案，所述摄影镜组单元包括一个凸透镜。

作为进一步的技术方案，所述显示单元包括LCD投影芯片、DMD投影芯片和空间光调制器。

作为进一步的技术方案，所述显示单元包括LCOS投影芯片和显示屏。

作为进一步的技术方案，所述视窗镜为透光率可调的半透半反射镜。

作为进一步的技术方案，所述视窗镜为表面粘贴有透明液晶屏的半透半反射镜。

一种立体显示装置应用在用于晶片检测的3D图像再现系统，包括：立体拍摄结构、立体显示结构和控制模块，立体拍摄结构包括图像变换模块和图像拍摄模块，图像拍摄模块包括摄影镜组单元和感光芯片单元，图像变换模块、摄影镜组单元和感光芯片单元按照从左到右的顺序依次设置，感光芯片单元连接着第一驱动模块，第一驱动模块连接着立体显示装置中的控制模块。

作为进一步的技术方案，所述图像变换模块为一物镜组；所述摄影镜组单元包括一个凸透镜。

作为进一步的技术方案，所述感光芯片单元包括CCD芯片。

作为进一步的技术方案，所述感光芯片单元包括CMOS芯片。

作为进一步的技术方案，所述第一驱动模块连接着第一直线马达，摄影镜组单元和感光芯片单元设置在第一直线马达上；第二驱动模块连接着第二直线马达，显示单元和投影镜组设置在第二直线马达上。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过提供一种立体显示装置和用于晶片检测的3D图像再现系统，能够实现对微小元件进行3D成像，并且进行放大缩小变换，同时还能以3D显示的方式把立体图像展示出来，大大简化检查工作提升检测能力，为生产高品质小型化晶体元器件提供了有力的保障。

附图说明

图1是本发明立体显示装置的模块示意图；

图2是本发明的模块示意图；

图3是本发明的立体拍摄结构示意图；

图4是本发明的立体显示结构示意图；

图5是本发明的透镜成像原理示意图；

图6是本发明立体显示结构的成像原理示意图；

图7是本发明另一个实施例的立体显示结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，为本发明一个实施例的立体显示装置的模块示意图，包括：显示单元106、投影镜组107、视窗镜108、第二驱动模块105和控制模块104，显示单元106放置于投影镜组107的上侧，控制模块104连接着第二驱动模块105，第二驱动模块105连接着显示单元106，用于调整显示单元106与投影镜组107的等效距离，视窗镜108放置于投影镜组107的下侧，且视窗镜108与水平方向呈一定角度设置。

此外，第二驱动模块105也可以连接着投影镜组107，通过调整投影镜组107的位置来调整显示单元106与投影镜组107的等效距离。

本方案的立体显示结构所应用的显示技术在很多地方有潜在的应用价值，比如通信、娱乐、医疗、教育、科研等领域，跟以往的显示技术不同，本方案的显示技术可以通过合理的控制显示景深来缓解长时间对着同一焦平面带来的视觉疲劳，还可以通过设定对矫正近视患者进行矫正治疗。

如图2所示，为本发明用于晶片检测的3D图像再现系统的一个实施例，包括：立体拍摄结构、立体显示结构和控制模块104，立体拍摄结构包括图像变换模块101和图像拍摄模块102，图像拍摄模块102包括摄影镜组单元1021和感光芯片单元1022，图像变换模块101、摄影镜组单元1021和感光芯片单元1022按照从左到右的顺序依次设置，感光芯片单元1022连接着第一驱动模块103，第一驱动模块103连接着立体显示装置中的控制模块104。

综上，本方案能在自由空间形成真实地3D画面，而不是使用立体图像对利用视差原理实现的伪3D显示，所以符合人眼观察习惯，不会带来对焦问题引入的不适感；对于晶体线的在线监测比对提供了非常方便、可靠地的手段；2D显示和3D显示兼容，而且即使显示2D画面也是悬空显示的，受环境光影响非常小对比度高画面清晰；可以实现对晶片的实时动态表征，比如振动时微裂纹的发展过程，受热时晶片膨胀等过程进行观察；可以向操作人员提供3D画面形式的工艺标准；可以使用低亮度光源实现高清画面显示，能耗可以大幅度降低。

如图3所示，为本发明一个实施例的立体拍摄结构方位示意图，可实现图像变换的立体拍摄结构包含：图像变换模块101和图像拍摄模块102，其中图像拍摄模块102拍摄的图像为立体的；所述的图像变换模块101为一物镜组，比如为一个凸透镜，通过控制镜组的几何参数(比如调整物距)就可以实现对所成像的变换；所述的立体图像拍摄模块102由感光芯片单元1022和摄影镜组单元1021组成，其中摄影镜组单元1021可以采用一个凸透镜；摄影镜组单元1021用于对物体进行成像；感光芯片单元1022用于记录所成的像，所述的感光芯片单元1022为CCD芯片或者CMOS芯片。

其中，图像变换模块101为一物镜组，优选的，为像差很好的组合透镜。

摄影镜组单元1021包括一个凸透镜。

投影镜组107包括一个凸透镜。

摄影镜组单元1021和感光芯片单元1022在第一驱动模块103下可以实现相对距离（等效距离）的周期扫描，如高速的前后振动，即景深扫描，从而可以实现对不同景深的物体进行3D拍摄。

控制模块104采用MCU系列单片机，第一驱动模块103和第二驱动模块105均采用英飞凌品牌的驱动电路。

控制模块104通过第一驱动模块103控制感光芯片单元1022的感光，并且读取感光芯片单元1022上的图片信息。

感光芯片单元1022包括CCD芯片，CCD芯片的作用就像胶片一样，但它是把光信号转换成电荷信号，CCD上有许多排列整齐的光电二极管，能感应光线，并将光信号转变成电信号，经外部采样放大及模数转换电路转换成数字图像信号。

另外，感光芯片单元1022还包括CMOS芯片，CMOS芯片将纯粹逻辑运算的功能转变成接收外界光线后转化为电能，再透过芯片上的模数转换器（ADC）将获得的影像讯号转变为数码讯号输出。

第一驱动模块103连接着第一直线马达，摄影镜组单元1021和感光芯片单元1022设置在第一直线马达上。

具体的，控制模块104发送运动命令给第一驱动模块103，第一驱动模块103收到命令后，发送动作指令给第一直线马达，第一直线马达根据动作指令移动设置在它上边的摄影镜组单元1021和感光芯片单元1022，以达到操作者想要的效果。

第二驱动模块103连接着第二直线马达，显示单元106和投影镜组107设置在第二直线马达上。

具体的，控制模块104发送运动命令给第二驱动模块105，第二驱动模块105收到命令后，发送动作指令给第二直线马达，第二直线马达根据动作指令移动设置在它上边的显示单元106和投影镜组107，以达到操作者想要的效果。

如图4所示，为本发明一个实施例的立体显示结构方位示意图，立体显示结构由显示单元106、投影镜组107和视窗镜108组成；视窗镜108和投影镜组107成一定角度设置，优选45度；显示单元106用于成像，处于投影镜组107的焦距内，优选的，处于投影镜组107的一倍焦距内，投影镜组107用于把图像投射出去，视窗镜108用于观察图像，即把所成的像转过90度，提供给用户；视窗镜108还具有VR/AR显示方式切换功能，显示单元106相对于投影镜组的距离可以灵活移动，显示单元106在第二驱动模块105的作用下，能够实现距离扫描，从而实现景深扫描；显示单元106包括液晶显示屏和DMD投影芯片或者液晶显示屏和空间光调制器，所述视窗镜108包括采用一块半透半反射镜、采用可调节半透半反射镜，可以实现透光率的调节，比如在半透半反射镜表面（远离投影镜组的那面）粘贴一层透明液晶屏组成和通过控制液晶屏的透光率就可以实现透光率的调节；显示时，显示单元106所成的像（虚像）通过投影镜组107投射出去，通过视窗镜108的反射作用被用户眼睛接收。

控制模块104通过第二驱动模块105驱动显示单元106显示图像，显示单元106包括LCD投影芯片、DMD投影芯片和空间光调制器，空间光调制器是实时光学信息处理，自适应光学和光计算等现代光学领域的关键器件，主要应用于成像、投影、光束分束、激光束整形、相干波前调制、相位调制、光学镊子、全息投影等领域，对于晶体线的在线监测比对提供了非常方便、可靠地的手段；2D显示和3D显示兼容，而且即使显示2D画面也是悬空显示的，受环境光影响非常小对比度高画面清晰；可以实现对晶片的实时动态表征，比如振动时微裂纹的发展过程，受热时晶片膨胀等过程进行观察；可以向操作人员提供3D画面形式的工艺标准。

另外，显示单元106还可以包括LCOS投影芯片和显示屏。

如图5所示，本发明一个实施例的透镜成像原理示意图，被检测晶片经图像变换模块101和摄影镜组单元1021的变换，呈现出虚拟的3D图像。

如图6所示，为本发明一个实施例的立体显示结构的成像原理示意图，显示单元106上的像通过投影镜组107的作用可以在空间某一平面上形成一个虚像，经过视窗镜108的反射作用，所成的像转过90度，可以被用户接收到，通过景深扫描就能完美的呈现3D画面。由于视窗镜本身还可以透光，所以真实世界的物体发出的光可以通过视窗镜进入人眼，被人观察到，这样就可以方便的实现虚拟像跟真实物体的直接比对，实现类似于全息干涉计量的目的。

如图7所示，为本发明另一个实施例的立体显示结构示意图，包括显示单元106和投影镜组107，显示单元106用于成像，投影镜组107用于把图像投射出去，显示单元106处于凸透镜的一倍焦距内，所以通过投影镜组107可以形成放大的虚像；显示单元106相对于投影镜组107的距离可以灵活移动，优选的，可以采用直线马达实现，从而实现显示景深的呈现；显示单元106处于投影镜组107的一倍焦距内，这样显示单元106上的图案通过投影镜组107的作用可以在空间某一平面上形成一个虚像，通过显示单元106相对于投影镜组107的距离的改变就可以在空间不同深度的平面内形成显示画面，通过这样的景深扫描就可以实现真实3D图像的完美呈现。

需要说明的一点是虽然上述方案中拍摄或者显示时景深扫描是通过控制感光芯片、投影芯片与对应镜组之间的距离实现的，但是实际应用时并不局限于这一种景深扫描方式，只要能实现对感光芯片或投影芯片与对应镜组之间的有效距离进行有效地控制，就可以实现景深扫描，比如还可以采用全固态的形式，如采用一个焦距可调的透镜，通过调整其焦距也可以实现景深的扫描，还可以在显示单元106或感光芯片单元1022和对应镜组之间填充上折射率可控的透明液体，比如采用通过电压调控液晶的折射率的方式，通过控制填充液体的折射率也可以实现景深的扫描，虽然本发明中使用透镜作为成像元件，但是实际实施时可以根据需要采用其他的成像镜组，比如采用反射成像镜组或者自由曲面镜组。

采用上述技术方案后，能够实现对微小元件进行3D成像，并且进行放大缩小变换，同时还能以3D显示的方式把立体图像展示出来，大大简化检查工作提升检测能力，为生产高品质小型化晶体元器件提供了有力的保障。

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 (10)

1.一种立体显示装置，其特征在于，包括：显示单元（106）、投影镜组（107）、视窗镜（108）、第二驱动模块（105）和控制模块（104），显示单元（106）放置于投影镜组（107）的上侧，控制模块（104）连接着第二驱动模块（105），第二驱动模块（105）连接着显示单元（106），用于调整显示单元（106）与投影镜组（107）的等效距离，视窗镜（108）放置于投影镜组（107）的下侧，且视窗镜（108）与水平方向呈一定角度设置。

2.根据权利要求1所述的一种立体显示装置，其特征在于所述显示单元（106）包括LCD投影芯片、DMD投影芯片和空间光调制器。

3.根据权利要求1所述的一种立体显示装置，其特征在于所述显示单元（106）包括LCOS投影芯片和显示屏。

4.根据权利要求1所述的一种立体显示装置，其特征在于所述视窗镜（108）为透光率可调的半透半反射镜。

5.根据权利要求1所述的一种立体显示装置，其特征在于所述视窗镜（108）为表面粘贴有透明液晶屏的半透半反射镜。

6.如权利要求1-5所述任一项的一种立体显示装置应用在用于晶片检测的3D图像再现系统，其特征在于，还包括：立体拍摄结构和第一驱动模块（103），立体拍摄结构包括图像变换模块（101）和图像拍摄模块（102），图像拍摄模块（102）包括摄影镜组单元（1021）和感光芯片单元（1022），图像变换模块（101）、摄影镜组单元（1021）和感光芯片单元（1022）按照从左到右的顺序依次设置，感光芯片单元（1022）连接着第一驱动模块（103），第一驱动模块（103）连接着立体显示装置中的控制模块（104）。

7.根据权利要求6所述的用于晶片检测的3D图像再现系统，其特征在于所述图像变换模块（101）为一物镜组；所述摄影镜组单元（1021）包括一个凸透镜。

8.根据权利要求6所述的用于晶片检测的3D图像再现系统，其特征在于所述感光芯片单元（1022）包括CCD芯片。

9.根据权利要求6所述的用于晶片检测的3D图像再现系统，其特征在于所述感光芯片单元（1022）包括CMOS芯片。

10.根据权利要求6所述的用于晶片检测的3D图像再现系统，其特征在于所述第一驱动模块（103）连接着第一直线马达，摄影镜组单元（1021）和感光芯片单元（1022）设置在第一直线马达上；第二驱动模块（103）连接着第二直线马达，显示单元（106）和投影镜组（107）设置在第二直线马达上。