CN114563413B - 高精度半导体芯片检测装置与补偿镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高精度半导体芯片检测装置与补偿镜头，补偿镜头用以将由半导体芯片发出并经设备透镜折射后的原始图像转换为第一实像，检测镜头将第一实像作为物面成像为第二实像，设备透镜、补偿镜头及检测镜头位于同一光轴上。本发明基于第二实像检测显示设备的半导体芯片的缺陷。

Description

高精度半导体芯片检测装置与补偿镜头
技术领域
本发明一般地涉及检测领域。更具体地，本发明涉及一种高精度半导体芯片检测装置与补偿镜头。
背景技术
随着科技的进步，半导体芯片的应用领域越来越广。Micro-OLED 显示器就是以单晶硅芯片为基底，区别于常规利用非晶硅、微晶硅或低温多晶硅薄膜晶体管为背板的AMOLED器件。单晶硅芯片采用现有成熟的集成电路 CMOS工艺，不但实现了显示屏像素的有源寻址矩阵，还在硅芯片上实现了如SRAM 存储器、T-CON等多种功能的驱动控制电路，大大减少了器件的外部连线，增加了可靠性，实现了轻量化。换言之，Micro-OLED 显示屏直接构建在半导体芯片晶圆上，而不是玻璃基板上，更薄、更小、更节能，且具有更快的响应速度，适合用于增强现实（augmented reality， AR）和虚拟现实（virtual reality，VR）。
虚拟现实或是增强现实是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，其利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。以目前的技术水平来说，需要用户通过穿戴虚拟现实设备（如VR眼镜）或增强现实设备（如AR眼镜）来呈现模拟环境。
VR或AR眼镜的主要配置为半导体芯片加上特殊设计的设备透镜。半导体芯片是一种智能显示屏，用来显示画面，但如果仅仅只有智能显示屏，由于智能显示屏距离人眼近，人眼所看到的画面很小，无法产生三维的视觉效果。特殊设计的设备透镜可以使光束从不同角度射向人眼，使其重新被人眼接收，达到增大视角、将画面放大、增强立体效果的作用，让人有身处三维环境的感觉。
这类半导体设备的缺陷检测分为两阶段。第一阶段在贴合设备透镜前对智能显示屏进行检测，在检测合格的智能显示屏上刷上光学胶以贴合设备透镜，由于在贴合过程中可能会使智能显示屏产生新的缺陷，因此需要在第二阶段中对贴合设备透镜后的智能显示屏进行检测。然而与设备透镜贴合后，智能显示屏不同位置经过透镜后发出光线会发生不同程度的偏折，更详细来说，大部分屏幕发出光线经过设备透镜折射后，越靠近透镜中心的光偏折较小，而越靠近边缘光的偏折越大。在检测时，由于中心光线偏折小，检测镜头仍然能够有效成像，而边缘光线偏折大，检测镜头无法有效成像，导致仅有智能显示屏中心小部分区域能够进行检测。
由于这类半导体设备的设备透镜所带来的图像变形（畸变），使得现有检测装置难以检测与透镜结合的自发光半导体芯片的缺陷。再者，这类设备的半导体芯片非常小，像素尺寸在4至20微米的范围内，只有在高分辨率的镜头下才能检测出缺陷。因此如何高精度检测带有透镜的半导体芯片的缺陷是亟待解决的技术问题。
发明内容
为了至少部分地解决背景技术中提到的技术问题，本发明的方案提供了一种半导体芯片的高精度检测方法和检测装置。
在一方面，本发明揭露一种高精度检测半导体芯片的检测装置，半导体芯片生成的原始图像经设备透镜折射。检测装置包括补偿镜头及检测镜头。补偿镜头配置于设备透镜相对于半导体芯片的另一侧，用以将折射后的原始图像作为物面成像为第一实像，第一实像不小于原始图像；检测镜头配置于补偿镜头相对于设备透镜的另一侧，用以将第一实像作为物面成像为第二实像。设备透镜、补偿镜头及检测镜头位于同一光轴上。
在另一方面，本发明揭露一种用于检测半导体芯片的补偿镜头，半导体芯片生成的原始图像经设备透镜折射，补偿镜头配置于设备透镜相对于半导体芯片的另一侧，用以将折射后的原始图像转换为第一实像，第一实像尺寸不小于原始图像。
补偿镜头包括：第一补偿透镜，为双凹透镜，配置于设备透镜相对于半导体芯片的另一侧；第二补偿透镜，为正弯月透镜，配置于第一补偿透镜相对于设备透镜的另一侧；第三补偿透镜，为双凸透镜，配置于第二补偿透镜相对于第一补偿透镜的另一侧；第四补偿透镜，为双凹透镜，配置于第三补偿透镜相对于第二补偿透镜的另一侧；第五补偿透镜，为双凸透镜，配置于第四补偿透镜相对于第三补偿透镜的另一侧；第六补偿透镜，为双凸透镜，配置于第五补偿透镜相对于第四补偿透镜的另一侧；第七补偿透镜，为双凸透镜，配置于第六补偿透镜相对于第五补偿透镜的另一侧；以及第八补偿透镜，为双凹透镜，配置于第七补偿透镜相对于第六补偿透镜的另一侧。
在另一方面，本发明揭露一种用于检测半导体芯片的补偿镜头，半导体芯片生成的原始图像经设备透镜折射，补偿镜头配置于设备透镜相对于半导体芯片的另一侧，用以将折射后的原始图像转换为第一实像，第一实像尺寸不小于原始图像。
补偿镜头包括：第一补偿透镜，为双凹透镜，配置于设备透镜相对于半导体芯片的另一侧；第二补偿透镜，为负弯月透镜，配置于第一补偿透镜相对于设备透镜的另一侧；第三补偿透镜，为双凸透镜，配置于第二补偿透镜相对于第一补偿透镜的另一侧；第四补偿透镜，为双凸透镜，配置于第三补偿透镜相对于第二补偿透镜的另一侧；第五补偿透镜，为双凹透镜，配置于第四补偿透镜相对于第三补偿透镜的另一侧；第六补偿透镜，为负弯月透镜，配置于第五补偿透镜相对于第四补偿透镜的另一侧；第七补偿透镜，为正弯月透镜，配置于第六补偿透镜相对于第五补偿透镜的另一侧；第八补偿透镜，为负弯月透镜，配置于第七补偿透镜相对于第六补偿透镜的另一侧；第九补偿透镜，为双凸透镜，配置于第八补偿透镜相对于第七补偿透镜的另一侧；以及第十补偿透镜，为正弯月透镜，配置于第九补偿透镜相对于第八补偿透镜的另一侧。
本发明通过配置补偿镜头以补偿经过设备透镜发生畸变的影响，使得半导体芯片的原始图像经设备透镜折射后转换为清晰的实像。由于检测装置基于分辨率高的实像来检测半导体芯片的缺陷，可以提高检测这类显示装置的半导体芯片缺陷的精度。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分。其中：
图1是示出本发明的显示设备的结构示意图；
图2是示出具有设备透镜的显示设备在成像时的一种情况；
图3是示出本发明实施例的示意图；
图4是示出本发明实施例的检测装置的示意图；
图5是示出本发明实施例的补偿镜头的结构图；
图6是示出本发明实施例第一实像的艾里斑图；
图7是示出本发明实施例第一实像的调制传递函数曲线图；
图8是示出本发明实施例的处理器的示意图；
图9是示出本发明另一实施例的补偿镜头的结构图；
图10是示出本发明另一实施例第一实像的艾里斑图；
图11是示出本发明另一实施例第一实像的调制传递函数曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种高精度检测半导体芯片的检测方案，特别是针对包括智能显示屏及设备透镜的显示设备，对其智能显示屏的缺陷进行检测。图1示出本发明的显示设备的结构示意图，显示设备包括智能显示屏101及设备透镜102。智能显示屏101是一种半导体芯片，具有背光源，将电信号转换成像素点发特定光的显示工具，此处的智能显示屏指的是应用在智能显示设备中的显示屏，并不表示显示屏本身能实现智能化的功能。设备透镜102是用透明物质制成的表面为球面或非球面（包括自由曲面）的光学元件，常见的透镜为正透镜和负透镜。正透镜是中央较厚、边缘较薄的透镜，分为双凸、平凸和正弯月等形式，具有会聚光束的作用；负透镜则是中间薄、边缘厚，分为双凹、平凹、负弯月等形式，具有发散光束的作用。
显示设备的智能显示屏发光，整体形成一个原始图像，经设备透镜102折射后，光束会被聚集或发散。图1示出几种示例性的结构。在显示设备的结构11中，智能显示屏101与设备透镜102相接，且设备透镜102为平凸透镜，智能显示屏101发出的光束经过设备透镜102后会产生会聚的效果；在显示设备的结构12中，智能显示屏101与设备透镜102相距排列，设备透镜102亦为平凸透镜，智能显示屏101发出的光束同样经过设备透镜102后会产生会聚的效果；在显示设备的结构13中，智能显示屏101与设备透镜102相接，而设备透镜102为平凹透镜，智能显示屏101发出的光束经过设备透镜102后会产生发散的效果；在显示设备的结构14中，智能显示屏101与设备透镜102相距排列，设备透镜102亦为平凹透镜，智能显示屏101发出的光束同样经过设备透镜102后会产生发散的效果。
无论智能显示屏101的类型、设备透镜102的形式、或是智能显示屏101与设备透镜102直接贴合与否，智能显示屏101发出的光束都会遭到设备透镜102的折射，其偏折的角度不一。尤其是具有非球面的设备透镜102的显示设备在进行检测时，不同位置的光的折射角度不同，以至于检测装置在成像时会发生部分区域清晰而其他区域模糊的情况。图2示出具有设备透镜102的显示设备在成像时的一种情况，如图所示，图像分为中心区域201及边缘区域202，中心区域201的成像来自于设备透镜102中心发出的光线，边缘区域202的成像来自于设备透镜102边缘发出的光线，由于原始图像经过设备透镜102折射后发生了畸变，使得中心区域201及边缘区域202的图像的分辨率也不同，图中示例性显示中心区域201的图像是清晰的，但边缘区域202的图像是模糊的。
图3示出本发明的一种实施例的示意图，智能显示屏101发出的光束经过设备透镜102的折射，呈现不定向会聚或发散的效果（图中以正透镜为例，故光束会聚），本发明在智能显示屏101和设备透镜102的光轴306上设置了补偿镜头301及检测镜头302。补偿镜头301配置于设备透镜102相对于智能显示屏101的另一侧，用以将智能显示屏101发出的原始图像经设备透镜102折射后作为物面成像为第一实像303，第一实像303的大小不小于原始图像，以确保最终分辨率大于等于检测镜头302的原始检测分辨率。检测镜头302配置于补偿镜头301相对于设备透镜102的另一侧，用以将第一实像303作为物面成像为第二实像304，相机305接收第二实像304，检测装置基于第二实像304检测智能显示器的缺陷。
设置补偿镜头301的目的在于基于设备透镜102的镜表面各区域的不同折射方向分别校正，以消除图像畸变的影响，同时考虑检测镜头302的镜头进行匹配，在补偿镜头301及检测镜头302间生成检测分辨率一致的第一实像303，第一实像303整体上不论是图像中心或是边缘同样清晰。检测镜头302可以为物方远心镜头或非物方远心镜头，基于整体高检测分辨率的第一实像303再次成像为第二实像304，如此一来第二实像304的也满足检测镜头的分辨率，相机305接收第二实像304，供检测设备进行检测。补偿镜头301生成高检测分辨率的第一实像303，因此检测设备基于第一实像303检测智能显示屏101时可以确保高精度。
具体来说，此实施例是一种用以检测显示设备中智能显示屏的检测装置，显示设备为AR眼镜。其智能显示屏101为
Figure 159405DEST_PATH_IMAGE001
的micro-LED，实际发光区域为
Figure 263496DEST_PATH_IMAGE002
，分辨率为
Figure 777654DEST_PATH_IMAGE003
，屏幕像素尺寸约为8.3μm，设备透镜102为非球面平凸透镜，直径约为24mm，厚度约为7mm，曲率半径约为15mm，圆锥（conic）系数为-1，材料为K9玻璃，智能显示屏101与设备透镜102之间以厚度为1mm的K9平板玻璃进行贴合。
图4示出此实施例的检测装置的示意图。此实施例的检测装置包括补偿镜头301、检测镜头302、相机305、光源401及处理器402，设备透镜102、补偿镜头301、检测镜头302、相机305均位于光轴306上。智能显示屏101的背光源生成的原始图像经设备透镜102折射，由于设备透镜102的镜表面为非球面，导致设备透镜102的镜表面各区域的折射角度不相同。此实施例的检测装置可以分别校正设备透镜102各区域的光束，使得整体分辨率趋向一致，以提高智能显示屏101的检测准确性。
补偿镜头301配置于设备透镜102相对于智能显示屏101的另一侧，用以将折射后的原始图像作为物面映射成倒立成像的第一实像303，第一实像303的大小至少与原始图像相同或更大，以获得可接受的分辨率。
图5示出此实施例的补偿镜头301的结构图。如图所示，补偿镜头301包括第一补偿透镜501、第二补偿透镜502、第三补偿透镜503、第四补偿透镜504、第五补偿透镜505、第六补偿透镜506、第七补偿透镜507、第八补偿透镜508，这些补偿透镜均位于光轴306上。基于前述设备透镜102的规格，各补偿透镜的规格与相对距离如下，以有效地分别校正设备透镜102各区域的分辨率。
第一补偿透镜501为双凹透镜，材质为H-QF50的轻冕牌玻璃，配置于设备透镜102相对于智能显示屏101的另一侧。理论上将第一补偿透镜501设置距离设备透镜102越近，其效果越理想，但实际上两者不能离太近，否则会产生运动干涉问题，第一补偿透镜501与设备透镜102的第一距离介于5mm至10mm间为宜，其靠近设备透镜102一侧的镜表面曲率半径为-13.892mm，靠近第二补偿透镜502一侧的镜表面曲率半径为32.483mm，中心厚度为3mm。
第二补偿透镜502为正弯月透镜，材质为H-ZLAF78B的重镧系火石玻璃，配置于第一补偿透镜501相对于设备透镜102的另一侧，与第一补偿透镜501的第二距离介于3mm至7mm间，其靠近第一补偿透镜501一侧的镜表面曲率半径为-15.583mm，靠近第三补偿透镜503一侧的镜表面曲率半径为-15.308mm，中心厚度为5mm。
第三补偿透镜503为双凸透镜，材质为H-ZLAF69A的重镧系火石玻璃，配置于第二补偿透镜502相对于第一补偿透镜501的另一侧，与第二补偿透镜502的第三距离介于0.3mm至1mm间，其靠近第二补偿透镜502一侧的镜表面曲率半径为27.962mm，靠近第四补偿透镜504一侧的镜表面曲率半径为-85.378mm，中心厚度为7mm。
第四补偿透镜504为双凹透镜，材质为ZF10的重火石玻璃，配置于第三补偿透镜503相对于第二补偿透镜502的另一侧，与第三补偿透镜503的第四距离介于15mm至25mm间，其靠近第三补偿透镜503一侧的镜表面曲率半径为-11.584mm，靠近第五补偿透镜505一侧的镜表面曲率半径为19.894mm，中心厚度为4mm。
第五补偿透镜505为双凸透镜，材质为H-ZPK7的磷系冕牌玻璃，配置于第四补偿透镜504相对于第三补偿透镜503的另一侧，与第四补偿透镜504的第五距离介于0.3mm至1mm间，其靠近第四补偿透镜504一侧的镜表面曲率半径为23.757mm，靠近第六补偿透镜506一侧的镜表面曲率半径为-13.705mm，中心厚度为6mm。
第六补偿透镜506为双凸透镜，材质为H-LAF1的镧系火石玻璃，配置于第五补偿透镜505相对于第四补偿透镜504的另一侧，与第五补偿透镜505的第六距离介于30mm至50mm间，其靠近第五补偿透镜505一侧的镜表面曲率半径为201.680mm，靠近第七补偿透镜507一侧的镜表面曲率半径为-49.574mm，中心厚度为8mm。
第七补偿透镜507为双凸透镜，材质为H-ZPK7的磷系冕牌玻璃，配置于第六补偿透镜506相对于第五补偿透镜505的另一侧，与第六补偿透镜506的第七距离介于0.3mm至1mm间，其靠近第六补偿透镜506一侧的镜表面曲率半径为40.825mm，靠近第八补偿透镜508一侧的镜表面曲率半径为-40.860mm，中心厚度为10mm。
第八补偿透镜508为双凹透镜，材质为TF3的特种火石玻璃，配置于第七补偿透镜507相对于第六补偿透镜506的另一侧，与第七补偿透镜的第八距离介于0.3mm至1mm间，与第一实像303的第九距离介于32mm至42mm间，其靠近第七补偿透镜507一侧的镜表面曲率半径为-37.795mm，靠近第一实像303一侧的镜表面曲率半径为65.822mm，中心厚度为7mm。
较佳地，第一距离设置为7mm、第二距离设置为5mm、第三距离设置为0.56mm、第四距离设置为20mm、第五距离设置为0.58mm、第六距离设置为40mm、第七距离设置为0.5mm、第八距离设置为0.5mm、第九距离设置为37.8mm，上述各距离指的是该补偿透镜靠近临近补偿透镜的表面中心与临近补偿透镜靠近该补偿透镜的表面中心的距离。
如图5所示，补偿镜头301的各补偿透镜使得发自智能显示屏101各像素点的光线的行进路径不同，进而有效地校正设备透镜102各区域的分辨率，消除图像畸变的影响，因此在第一实像303处各区域的分辨率得以趋向一致。在此实施例中，第一实像303的大小不小于原始图像，即第一实像303的大小不小于
Figure 595700DEST_PATH_IMAGE004
，以至少维持原始图像的分辨率，本技术领域的技术人员可以在上述距离范围内根据实际情况进行调整，第一实像303越大，分辨率越高。
回到图4，检测镜头302配置于补偿镜头301相对于设备透镜102的另一侧，在此实施例中，检测镜头302的结构与参数是固定的，与相机305搭配使用，用以将第一实像303作为物面在相机305侧成像为第二实像。较佳地，补偿镜头301的像方尺寸不大于检测镜头302可接受的物方尺寸，以避免自第一实像成像至第二实像时丢失信息。
图6示出此实施例第一实像的艾里斑图。艾里斑是光源通过衍射受限透镜成像时，由于衍射而在焦点处形成的光斑。图中黑色圆形为衍射极限的情况，实际像质接近衍射极限说明补偿镜头像质佳。图6分别示出第一实像在中心位置（光轴306上，IMA：0.000mm）、距离中心位置-4.228mm处（IMA：-4.228mm）、距离中心位置-5.825mm处（IMA：-5.825mm）、距离中心位置-6.954mm处（IMA：-6.954mm）、距离中心位置-8.000mm处（IMA：-8.000mm）的艾里斑图，可以看出经过补偿镜头301的校正后，在第一实像处的像质被控制在十分接近于理想情况。
图7示出此实施例第一实像的调制传递函数曲线图。调制传递函数（modulationtransfer function，MTF）是本领域技术人员用来评估镜头的对比度和分辨率的工具，其中横坐标为空间频率或反应分辨率，纵坐标为对比度值。从图中可以看出经过补偿镜头301的校正后，即使在高频空间仍然能够有效分辨。
回到图4，单是从智能显示屏101自发光无法辨别异常点是智能显示屏101内的缺陷还是智能显示屏101（或设备透镜102）表面的灰尘所导致的。为了区别缺陷和灰尘，在智能显示屏101的背光源关闭的前提下，光源401从侧边对智能显示屏101打光，该光束经智能显示屏101反射后，穿过设备透镜102和补偿镜头301同样会在第一实像303处成像，经检测镜头302后使得相机305接收到第三实像。光源401可以配置多个，从不同方向对智能显示屏101打光。
较佳地，背光源与光源401所发出的光为不同的基色光。举例来说，背光源发出红色光，则光源401所发出的光包含至少一种与红色光不一样的基色光，即光源401所发出的光可以为蓝色光，也可以为红色光与绿色光的复合光，也可以是白光，以达到两者所发出的光波不同的效果，方便后续进行识别。
相机305用以将反差小、分辨率高的第二实像与第三实像转换成电信号，传送至处理器402，供处理器402分析电信号以识别智能显示屏101的缺陷。
图8示出此实施例的处理器402的示意图。处理器402包括定位模块801、排除模块802及分类模块803。
定位模块801用以定位智能显示屏101的发光区域。由于智能显示屏101发光的范围是有限的，未发光的区域无法进行检测，定位模块801根据第二实像，利用感兴趣区域（ROI，region of interest）的定位方法定位出适合进行检测的发光区域。定位模块801先选取多边形（一般为四边形）的顶点，设定阈值制作掩膜以剔除未发光或光线过弱的区域，然后用掩膜与第二实像所呈现的原始图像进行按位，留下来的便是ROI区域，即智能显示屏101的发光区域，也就是有效检测区域。
排除模块802用以排除发光区域的非缺陷点。ROI区域内可能存在数个异常点，排除模块802判断这些异常点中是否起因于设备透镜102的表面灰尘折射所造成的，如果有，这类异常点不属于智能显示屏101的缺陷，排除模块802会将其排除以避免分类模块803误判。
排除模块802根据第二实像及第三实像的基色决定阈值分割通道，假如光源401发出红色光，则选择红色通道进行阈值分割，过滤掉其他基色的光波。更详细来说，排除模块802在阈值分割通道中使用灰度阈值对异常点所对应的通道灰度值进行阈值分割，得到ROI区域内的原始图像中异常点所对应的属性分类，即判断该异常点是由灰尘或缺陷造成的。
排除模块802进一步分别将各个通道灰度值与灰度阈值对比，以获得ROI区域内的原始图像中至少一个异常点对应的异物属性分类。具体地，如果通道灰度值小于灰度阈值，则排除模块802识别当前通道灰度值对应的异常点的属性分类为灰尘，将其排除在需分类的缺陷之外；如果当前通道灰度值不小于灰度阈值，则排除模块802识别当前通道灰度值对应的异常点的属性分类为智能显示屏101的缺陷，需进一步分类。
分类模块803自排除模块802处接收需进一步分类的缺陷，根据这些未被排除的异常点来确认缺陷的种类。此实施例的分类模块803可以识别点、线、漏光等的缺陷。
当分类模块803在判读是否为点缺陷或线缺陷时，会对接收到的第二实像进行高斯滤波、原始图像灰度滤波及二值化等相关系列算法处理，图像上的点缺陷或线缺陷会呈现不同的图形特征，所呈现出来的灰度值与正常图像灰度值亦会存在差别。举例来说，点缺陷的图像灰度值可能为60，而正常图像的灰度值为160。基于灰度值的差异，分类模块803能快速将点和线缺陷区分出来。
分类模块803选择ROI区域的图像上的某像素点为基准点，对比基准点和所有异常点所在像素的位置，计算出异常点的坐标，再根据这些异常点的坐标，通过对其距离及灰度值等参数进行比较，建立这些异常点的关系。由于点缺陷长度与面积远小于线缺陷，且点缺陷一般为圆形缺陷，而线缺陷则为长条形缺陷，故分类模块803对缺陷的长度以及面积进行分析，来判定缺陷是点缺陷或线缺陷。分类模块803还可以通过判断点缺陷和线缺陷的灰度值，区分点缺陷为亮点还是暗点，以及线缺陷是暗线还是亮线，暗点或暗线的灰度值会小于正常像素点的灰度值，而亮点或亮线的灰度值会大于正常像素点的灰度值。分类模块803接着对缺陷的亮度值进行计算。
分类模块803进一步识别漏光缺陷。漏光缺陷指的是由于贴合、外力、缝隙等原因，使得智能显示屏101的背光层产生漏光。分类模块803包括图像处理模块804，用以判断图像中是否存在漏光所导致的图像特征。图像处理模块804采用深度学习的图像识别方法，利用图像识别软件进行特征对象的提取和识别，并与特征库中的标准图像特征进行对比，以判断是否存在漏光缺陷。
基于上述的操作，此实施例的检测装置在有设备透镜102的前提下，可以获得显示设备的智能显示屏101的点缺陷的面积、坐标、亮度等信息，线缺陷的长度、坐标、亮度等信息，以及漏光像素的坐标等信息，以完成检测任务。
本发明的另一个实施例是一种用以检测显示设备中半导体芯片的检测装置，显示设备为AR眼镜。更具体来说，此实施例的半导体芯片为智能显示屏101，其为
Figure 347755DEST_PATH_IMAGE001
的micro-OLED，实际发光区域为
Figure 622747DEST_PATH_IMAGE002
，分辨率为
Figure 561884DEST_PATH_IMAGE003
，屏幕像素尺寸约为8.3μm，设备透镜102为平凸透镜，直径约为20mm，厚度约为5mm，曲率半径约为15mm，圆锥系数为-1.735，材料为ZK20，智能显示屏101与设备透镜102之间以厚度1mm的K9平板玻璃进行贴合。
此实施例的检测装置同样具有如图4所示的结构，与前述实施例不同处在于补偿镜头301的组合。图9示出此实施例的补偿镜头301的结构图。如图所示，补偿镜头301包括第一补偿透镜901、第二补偿透镜902、第三补偿透镜903、第四补偿透镜904、第五补偿透镜905、第六补偿透镜906、第七补偿透镜907、第八补偿透镜908、第九补偿透镜909、第十补偿透镜610，这些补偿透镜均位于光轴306上。基于此实施例的设备透镜102的规格，各补偿透镜的规格与相对位置如下。
第一补偿透镜901为双凹透镜，材质为D-PK3的磷系冕牌玻璃，配置于设备透镜102相对于智能显示屏101的另一侧，与设备透镜102的第一距离介于5mm至10mm间，其靠近设备透镜102一侧的镜表面曲率半径为-16.441mm，靠近第二补偿透镜902一侧的镜表面曲率半径为15.497mm，中心厚度为3mm。
第二补偿透镜902为负弯月透镜，材质为H-ZLAF78B的重镧系火石玻璃，配置于第一补偿透镜901相对于设备透镜102的另一侧，与第一补偿透镜901的第二距离介于2mm至6mm间，其靠近第一补偿透镜901一侧的镜表面曲率半径为-14.621mm，靠近第三补偿透镜903一侧的镜表面曲率半径为-16.627mm，中心厚度为5mm。
第三补偿透镜903为双凸透镜，材质为H-ZPK5的重磷系冕牌玻璃，配置于第二补偿透镜902相对于第一补偿透镜901的另一侧，与第二补偿透镜902的第三距离介于1mm至4mm间，其靠近第二补偿透镜902一侧的镜表面曲率半径为53.410mm，靠近第四补偿透镜904一侧的镜表面曲率半径为-22.831mm，中心厚度为7mm。
第四补偿透镜904为双凸透镜，材质为H-FK95N的氟系冕牌玻璃，配置于第三补偿透镜903相对于第二补偿透镜902的另一侧，与第三补偿透镜903的第四距离介于1mm至3mm间，其靠近第三补偿透镜903一侧的镜表面曲率半径为11.285mm，靠近第五补偿透镜905一侧的镜表面曲率半径为-90.236mm，中心厚度为8mm。
第五补偿透镜905为双凹透镜，材质为H-ZF4AGT的重火石玻璃，配置于第四补偿透镜904相对于第三补偿透镜903的另一侧，与第四补偿透镜904的第五距离介于1mm至3mm间，其靠近第四补偿透镜904一侧的镜表面曲率半径为-34.787mm，靠近第六补偿透镜906一侧的镜表面曲率半径为38.382mm，中心厚度为5mm。
第六补偿透镜906为负弯月透镜，材质为ZF52的重火石玻璃，配置于第五补偿透镜905相对于第四补偿透镜904的另一侧，与第五补偿透镜905的第六距离介于5mm至9mm间，其靠近第五补偿透镜905一侧的镜表面曲率半径为-6.136mm，靠近第七补偿透镜907一侧的镜表面曲率半径为-12.446mm，中心厚度为4mm。
第七补偿透镜907为正弯月透镜，材质为D-FK61的氟系冕牌玻璃，配置于第六补偿透镜906相对于第五补偿透镜905的另一侧，与第六补偿透镜906的第七距离介于1mm至3mm间，其靠近第六补偿透镜906一侧的镜表面曲率半径为-721.388mm，靠近第八补偿透镜908一侧的镜表面曲率半径为-16.631mm，中心厚度为6mm。
第八补偿透镜908为负弯月透镜，材质为TF3的特种火石玻璃，配置于第七补偿透镜907相对于第六补偿透镜906的另一侧，与第七补偿透镜907的第八距离介于0.3mm至1mm间，其靠近第七补偿透镜907一侧的镜表面曲率半径为136.003mm，靠近第九补偿透镜909一侧的镜表面曲率半径为25.833mm，中心厚度为5mm。
第九补偿透镜909为双凸透镜，材质为H-ZPK7的重磷系冕牌玻璃，配置于第八补偿透镜908相对于第七补偿透镜907的另一侧，与第八补偿透镜908的第九距离介于1mm至4mm间，其靠近第八补偿透镜908一侧的镜表面曲率半径为44.965mm，靠近第十补偿透镜910一侧的镜表面曲率半径为-34.918mm，中心厚度为8mm。
第十补偿透镜910为正弯月透镜，材质为H-LAF1的镧系火石玻璃，配置于第九补偿透镜909相对于第八补偿透镜908的另一侧，与第九补偿透镜909的第十距离介于1mm至3mm间，与第一实像303的第十一距离介于20mm至30mm间，其靠近第九补偿透镜909一侧的镜表面曲率半径为26.140mm，靠近第一实像303一侧的镜表面曲率半径为53.841mm，中心厚度为7mm。
较佳地，第一距离设置为7mm、第二距离设置为4.1mm、第三距离设置为2.48mm、第四距离设置为2mm、第五距离设置为2mm、第六距离设置为7.02mm、第七距离设置为2mm、第八距离设置为0.5mm、第九距离设置为2.5mm、第十距离设置为2mm、第十一距离设置为24.65mm，上述各距离同样指的是该补偿透镜靠近临近补偿透镜的表面中心与临近补偿透镜靠近该补偿透镜的表面中心的距离。
如图9所示，补偿镜头301的各补偿透镜使得发自智能显示屏101各像素点的光线的行进路径不同，进而有效地校正设备透镜102各区域的分辨率，以消除图像畸变的影响，使得在第一实像303处各区域的分辨率趋向一致。在此实施例中，第一实像303的大小不小于原始图像，即第一实像303的大小不小于
Figure 495205DEST_PATH_IMAGE003
，以至少维持原始图像的分辨率，进而保持检测镜头302的分辨率。本技术领域的技术人员可以在上述距离范围内根据实际情况进行调整，第一实像303越大，分辨率越高。
此实施例的检测镜头302配置于补偿镜头301相对于设备透镜102的另一侧，检测镜头302的结构与参数亦是固定的，与相机305搭配使用，用以将第一实像303作为物面在相机305侧成像为第二实像。较佳地，补偿镜头301的像方尺寸不大于检测镜头302可接受的物方尺寸，以避免自第一实像成像至第二实像时丢失信息。
图10示出此实施例第一实像的艾里斑图。更详细来说，图10分别示出第一实像在中心位置（光轴306上，IMA：0.000mm）、距离中心位置-4.283mm处（IMA：-4.283mm）、距离中心位置-5.866mm处（IMA：-5.866mm）、距离中心位置-6.974mm处（IMA：-6.974mm）、距离中心位置-7.325mm处（IMA：-7.325mm）、距离中心位置-8.000mm处（IMA：-8.000mm）的艾里斑图，可以看出经过补偿镜头301的校正后，在第一实像处的图片质量被控制的十分接近于理想情况。
图11示出此实施例第一实像的调制传递函数曲线图。从图中可以看出此实施例经过补偿镜头301的校正后，第一实像在低频段反差适中，随着空间频率的提高其衰减过程缓慢，显示整体反差小、分辨率高的优势。
此实施例的检测装置同样包括光源401，从侧边对智能显示屏101打光，使得相机305接收到第三实像。光源401可以配置多个，从不同方向对智能显示屏101打光。
较佳地，背光源与光源401所发出的光为不同的基色光。举例来说，背光源发出红色光，则光源401所发出的光包含至少一种与红色光不一样的基色光，即光源401所发出的光可以为蓝色光，也可以为红色光与绿色光的复合光，也可以是白光，以达到两者所发出的光波不同的效果，方便后续进行识别。
此实施例的相机305与处理器402的作用与前述实施例相同，具体来说，相机305将反差小、分辨率高的第二实像与第三实像转换成电信号，传送至处理器402，供处理器402分析电信号以识别智能显示屏101的缺陷。处理器402同样包括如图8所示的定位模块801、排除模块802及分类模块803，定位模块801用以根据第二实像定位智能显示屏101的发光区域，排除模块802用以根据第三实像排除发光区域的非缺陷点，分类模块803用以确认发光区域的缺陷的种类，分类模块803包括图像处理模块804用以判断图像中是否存在漏光所导致的图像特征。不再赘述。
在其他实施例中，可以省略检测镜头302，相机305直接接收高分辨率的第一实像303供处理器402进行检测。
本发明根据设备透镜及检测镜头（如有）的规格，配置适当的补偿镜头，以补偿设备透镜所导致的图像畸变，并在补偿镜头与检测镜头（如有）间映射高分辨率的实像（第一实像），基于映射的实像间接检测半导体芯片，以提高检测带有设备透镜的半导体芯片缺陷的精度。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1.一种高精度检测半导体芯片的检测装置，所述半导体芯片生成的原始图像经设备透镜折射，所述检测装置包括：
补偿镜头，配置于所述设备透镜相对于所述半导体芯片的另一侧，用以将折射后的原始图像转换为第一实像，所述第一实像尺寸不小于所述原始图像，所述补偿镜头包括：
第一补偿透镜，为双凹透镜，配置于所述设备透镜相对于所述半导体芯片的另一侧；
第二补偿透镜，为正弯月透镜，配置于所述第一补偿透镜相对于所述设备透镜的另一侧；
第三补偿透镜，为双凸透镜，配置于所述第二补偿透镜相对于所述第一补偿透镜的另一侧；
第四补偿透镜，为双凹透镜，配置于所述第三补偿透镜相对于所述第二补偿透镜的另一侧；
第五补偿透镜，为双凸透镜，配置于所述第四补偿透镜相对于所述第三补偿透镜的另一侧；
第六补偿透镜，为双凸透镜，配置于所述第五补偿透镜相对于所述第四补偿透镜的另一侧；
第七补偿透镜，为双凸透镜，配置于所述第六补偿透镜相对于所述第五补偿透镜的另一侧；
第八补偿透镜，为双凹透镜，配置于所述第七补偿透镜相对于所述第六补偿透镜的另一侧；以及
检测镜头，配置于所述补偿镜头相对于所述设备透镜的另一侧，用以将所述第一实像作为物面成像为第二实像；
其中，所述设备透镜、所述补偿镜头及所述检测镜头位于同一光轴上。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其中所述第一补偿透镜与所述设备透镜的第一距离介于5mm至10mm间，所述第二补偿透镜与所述第一补偿透镜的第二距离介于3mm至7mm间，所述第三补偿透镜与所述第二补偿透镜的第三距离介于0.3mm至1mm间，所述第四补偿透镜与所述第三补偿透镜的第四距离介于15mm至25mm间，所述第五补偿透镜与所述第四补偿透镜的第五距离介于0.3mm至1mm间，所述第六补偿透镜与所述第五补偿透镜的第六距离介于30mm至50mm间，所述第七补偿透镜与所述第六补偿透镜的第七距离介于0.3mm至1mm间，所述第八补偿透镜与所述第七补偿透镜的第八距离介于0.3mm至1mm间，与所述第一实像的第九距离介于32mm至42mm间。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其中所述第一距离为7mm、所述第二距离为5mm、所述第三距离为0.56mm、所述第四距离为20mm、所述第五距离为0.58mm、所述第六距离为40mm、所述第七距离为0.5mm、所述第八距离为0.5mm、所述第九距离为37.8mm。
4.一种高精度检测半导体芯片的检测装置，所述半导体芯片生成的原始图像经设备透镜折射，所述检测装置包括：
补偿镜头，配置于所述设备透镜相对于所述半导体芯片的另一侧，用以将折射后的原始图像转换为第一实像，所述第一实像尺寸不小于所述原始图像，所述补偿镜头包括：
第一补偿透镜，为双凹透镜，配置于所述设备透镜相对于所述半导体芯片的另一侧；
第二补偿透镜，为负弯月透镜，配置于所述第一补偿透镜相对于所述设备透镜的另一侧；
第三补偿透镜，为双凸透镜，配置于所述第二补偿透镜相对于所述第一补偿透镜的另一侧；
第四补偿透镜，为双凸透镜，配置于所述第三补偿透镜相对于所述第二补偿透镜的另一侧；
第五补偿透镜，为双凹透镜，配置于所述第四补偿透镜相对于所述第三补偿透镜的另一侧；
第六补偿透镜，为负弯月透镜，配置于所述第五补偿透镜相对于所述第四补偿透镜的另一侧；
第七补偿透镜，为正弯月透镜，配置于所述第六补偿透镜相对于所述第五补偿透镜的另一侧；
第八补偿透镜，为负弯月透镜，配置于所述第七补偿透镜相对于所述第六补偿透镜的另一侧；
第九补偿透镜，为双凸透镜，配置于所述第八补偿透镜相对于所述第七补偿透镜的另一侧；
第十补偿透镜，为正弯月透镜，配置于所述第九补偿透镜相对于所述第八补偿透镜的另一侧；以及
检测镜头，配置于所述补偿镜头相对于所述设备透镜的另一侧，用以将所述第一实像作为物面成像为第二实像；
其中，所述设备透镜、所述补偿镜头及所述检测镜头位于同一光轴上。
5.根据权利要求4所述的检测装置，其中所述第一补偿透镜与所述设备透镜的第一距离介于5mm至10mm间，所述第二补偿透镜与所述第一补偿透镜的第二距离介于2mm至6mm间，所述第三补偿透镜与所述第二补偿透镜的第三距离介于1mm至4mm间，所述第四补偿透镜与所述第三补偿透镜的第四距离介于1mm至3mm间，所述第五补偿透镜与所述第四补偿透镜的第五距离介于1mm至3mm间，所述第六补偿透镜，与所述第五补偿透镜的第六距离介于5mm至9mm间，所述第七补偿透镜与所述第六补偿透镜的第七距离介于1mm至3mm间，所述第八补偿透镜与所述第七补偿透镜的第八距离介于0.3mm至1mm间，所述第九补偿透镜与所述第八补偿透镜的第九距离介于1mm至4mm间，所述第十补偿透镜与所述第九补偿透镜的第十距离介于1mm至3mm间，与所述第一实像的第十一距离介于20mm至30mm间。
6.根据权利要求5所述的检测装置，其中所述第一距离为7mm、所述第二距离为4.1mm、所述第三距离为2.48mm、所述第四距离为2mm、所述第五距离为2mm、所述第六距离为7.02mm、所述第七距离为2mm、所述第八距离为0.5mm、所述第九距离为2.5mm、所述第十距离为2mm、所述第十一距离为24.65mm。
7.根据权利要求1至6任一项所述的检测装置，还包括：
相机，位于所述光轴上，用以将所述第二实像转换成电信号；以及
处理器，用以根据所述电信号检测所述半导体芯片的缺陷。
8.根据权利要求7所述的检测装置，还包括光源，用以对所述半导体芯片打光，经所述设备透镜、所述补偿镜头及所述检测镜头使得所述相机接收到第三实像。
9.一种用于检测半导体芯片的补偿镜头，所述半导体芯片生成的原始图像经设备透镜折射，所述补偿镜头配置于所述设备透镜相对于所述半导体芯片的另一侧，用以将折射后的原始图像转换为第一实像，所述第一实像尺寸不小于所述原始图像，所述补偿镜头包括：
第一补偿透镜，为双凹透镜，配置于所述设备透镜相对于所述半导体芯片的另一侧；
第二补偿透镜，为正弯月透镜，配置于所述第一补偿透镜相对于所述设备透镜的另一侧；
第三补偿透镜，为双凸透镜，配置于所述第二补偿透镜相对于所述第一补偿透镜的另一侧；
第四补偿透镜，为双凹透镜，配置于所述第三补偿透镜相对于所述第二补偿透镜的另一侧；
第五补偿透镜，为双凸透镜，配置于所述第四补偿透镜相对于所述第三补偿透镜的另一侧；
第六补偿透镜，为双凸透镜，配置于所述第五补偿透镜相对于所述第四补偿透镜的另一侧；
第七补偿透镜，为双凸透镜，配置于所述第六补偿透镜相对于所述第五补偿透镜的另一侧；以及
第八补偿透镜，为双凹透镜，配置于所述第七补偿透镜相对于所述第六补偿透镜的另一侧。
10.根据权利要求9所述的补偿镜头，其中所述第一补偿透镜与所述设备透镜的第一距离介于5mm至10mm间；所述第二补偿透镜与所述第一补偿透镜的第二距离介于3mm至7mm间；所述第三补偿透镜与所述第二补偿透镜的第三距离介于0.3mm至1mm间；所述第四补偿透镜与所述第三补偿透镜的第四距离介于15mm至25mm间；所述第五补偿透镜与所述第四补偿透镜的第五距离介于0.3mm至1mm间；所述第六补偿透镜与所述第五补偿透镜的第六距离介于30mm至50mm间；所述第七补偿透镜与所述第六补偿透镜的第七距离介于0.3mm至1mm间；所述第八补偿透镜与所述第七补偿透镜的第八距离介于0.3mm至1mm间，与所述第一实像的第九距离介于32mm至42mm间。
11.一种用于检测半导体芯片的补偿镜头，所述半导体芯片生成的原始图像经设备透镜折射，所述补偿镜头配置于所述设备透镜相对于所述半导体芯片的另一侧，用以将折射后的原始图像转换为第一实像，所述第一实像尺寸不小于所述原始图像，所述补偿镜头包括：
第一补偿透镜，为双凹透镜，配置于所述设备透镜相对于所述半导体芯片的另一侧；
第二补偿透镜，为负弯月透镜，配置于所述第一补偿透镜相对于所述设备透镜的另一侧；
第三补偿透镜，为双凸透镜，配置于所述第二补偿透镜相对于所述第一补偿透镜的另一侧；
第四补偿透镜，为双凸透镜，配置于所述第三补偿透镜相对于所述第二补偿透镜的另一侧；
第五补偿透镜，为双凹透镜，配置于所述第四补偿透镜相对于所述第三补偿透镜的另一侧；
第六补偿透镜，为负弯月透镜，配置于所述第五补偿透镜相对于所述第四补偿透镜的另一侧；
第七补偿透镜，为正弯月透镜，配置于所述第六补偿透镜相对于所述第五补偿透镜的另一侧；
第八补偿透镜，为负弯月透镜，配置于所述第七补偿透镜相对于所述第六补偿透镜的另一侧；
第九补偿透镜，为双凸透镜，配置于所述第八补偿透镜相对于所述第七补偿透镜的另一侧；以及
第十补偿透镜，为正弯月透镜，配置于所述第九补偿透镜相对于所述第八补偿透镜的另一侧。
12.根据权利要求11所述的补偿镜头，其中所述第一补偿透镜与所述设备透镜的第一距离介于5mm至10mm间；所述第二补偿透镜与所述第一补偿透镜的第二距离介于2mm至6mm间；所述第三补偿透镜与所述第二补偿透镜的第三距离介于1mm至4mm间；所述第四补偿透镜与所述第三补偿透镜的第四距离介于1mm至3mm间；所述第五补偿透镜与所述第四补偿透镜的第五距离介于1mm至3mm间；所述第六补偿透镜与所述第五补偿透镜的第六距离介于5mm至9mm间；所述第七补偿透镜与所述第六补偿透镜的第七距离介于1mm至3mm间；所述第八补偿透镜与所述第七补偿透镜的第八距离介于0.3mm至1mm间；所述第九补偿透镜与所述第八补偿透镜的第九距离介于1mm至4mm间；所述第十补偿透镜与所述第九补偿透镜的第十距离介于1mm至3mm间，与所述第一实像的第十一距离介于20mm至30mm间。
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