CN114088628B - 一种显微镜测量方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种显微镜测量方法。该方法包括：显微镜聚焦，判断聚焦传感器反馈值是否小于一次聚焦范围阈值；连续读取三次以上聚焦传感器反馈值，计算平均值和标准方差，同时采图测量；判断标准方差是否小于聚焦稳定性阈值，如果否，则计数加一，并判断计数是否超过预设次数，如果计数超过预设次数则报警，结束，如果计数不超过预设次数，则再次连续读取三次以上聚焦传感器反馈值，计算平均值和标准方差，同时采图测量；如果标准方差小于聚焦稳定性阈值则进入下一步；判断平均值是否小于二次聚焦稳定性阈值；根据平均值计算显微镜离焦距离，根据离焦距离移动聚焦马达，然后再次连续读取三次以上聚焦传感器反馈值，计算平均值和标准方差，同时采图测量。

Description

一种显微镜测量方法
技术领域
本申请涉及屏幕检测技术领域，尤其涉及一种显微镜测量方法。
背景技术
随着LCD屏、OLED屏、Micro LED屏分辨率提高，所需测量的线宽随之减小，测量精度的要求也随之提高。已有的显微镜测量方法是显微镜聚焦到聚焦阈值范围后采图进行测量。因为测量倍率比较高，镜头景深比较小，显微镜需要聚焦后进行测量，非常微小的振动都会引起显微镜聚焦状态变化从而影响测量精度和测量效率。
现有技术的缺点是如果追求测量精度则需要将聚焦范围阈值设置得比较小，容易出现长时间聚不好焦，外界突发振动甚至会引起测量异常，而追求测量效率则需要将聚焦范围阈值设置得比较大一些，会降低测量精度，两者无法兼顾。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种显微镜测量方法来提高测量精度和测量效率。
基于上述目的，本申请还提出了一种显微镜测量方法，包括：
获取一次聚焦范围阈值、二次聚焦范围阈值、聚焦稳定性阈值；
显微镜聚焦，判断聚焦传感器反馈值是否小于一次聚焦范围阈值，如果否，则重新聚焦，如果是则进入下一步；
连续读取三次以上聚焦传感器反馈值，计算平均值和标准方差，同时采图测量；
判断所述标准方差是否小于聚焦稳定性阈值，如果否，则计数加一，并判断计数是否超过预设次数，如果计数超过预设次数则报警，结束，如果计数不超过预设次数，则再次连续读取三次以上聚焦传感器反馈值，计算平均值和标准方差，同时采图测量；如果标准方差小于聚焦稳定性阈值则进入下一步；
判断所述平均值是否小于二次聚焦稳定性阈值，如果是，则测量结束；如果否，则进入下一步；
根据所述平均值计算显微镜离焦距离，根据离焦距离移动聚焦马达，然后再次连续读取三次以上聚焦传感器反馈值，计算平均值和标准方差，同时采图测量。
进一步地，所述一次聚焦范围阈值等于或小于镜头景深。
进一步地，所述二次聚焦范围阈值大于等于一次聚焦范围阈值的一半，且小于等于一次聚焦范围阈值。
进一步地，所述聚焦稳定性阈值等于二次聚焦范围阈值的1.5倍。
进一步地，所述采图测量连续采三张以上图进行测量，以抛除异常。
总的来说，本申请的优势及给用户带来的体验在于：本申请避免长时间聚焦不好，提高测量精度和测量效率，并且可以避免外界突发振动引起的测量异常。
附图说明
在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。
图1示出本申请的***架构原理示意图。
图2示出根据本申请实施例的显微镜测量方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1所示，据本申请实施例的显微镜测量***，包括：依次连接的物镜、聚焦马达、镜筒、工业相机；所述镜筒内包括聚焦传感器分光镜；聚焦传感器，用于接收聚焦传感器分光镜的光学信号，并发送给电机控制器；电机控制器，根据所述光学信号控制聚焦马达。镜筒中含有镜筒透镜，位于聚焦传感器分光镜和工业相机之间。
如图2所示，据本申请实施例的显微镜测量方法的流程，包括以下步骤：
第一步，设置显微镜聚焦范围阈值（也称为一次聚焦范围阈值，一般可以设置成镜头景深），二次聚焦范围阈值（一般可以设置成一次聚焦范围阈值的一半），聚焦稳定性阈值（一般可以设置成二次聚焦范围阈值的1.5倍）。
第二步，显微镜聚焦，判断聚焦传感器反馈值是否小于一次聚焦范围阈值，如果否，则重新聚焦，如果是则进入下一步。如此，在这一步，显微镜聚焦到一次聚焦范围阈值内。
第三步，连续读取三次以上聚焦传感器反馈值，计算平均值和标准方差，同时采图测量。
第四步，判断标准方差是否小于显微镜聚焦稳定性阈值，如果否，则计数加一，并判断计数是否超过预设次数N，如果计数超过预设次数N则报警，结束，如果计数不超过预设次数N，则再次连续读取三次以上聚焦传感器反馈值，计算平均值和标准方差，同时采图测量；如果标准方差小于显微镜聚焦稳定性阈值则进入第五步。
第五步，判断平均值是否小于二次聚焦稳定性阈值，如果是，则平均值未超过显微镜二次聚焦范围阈值，测量结束；如果否，平均值超过显微镜二次聚焦范围阈值，继续进入第六步。
第六步，根据平均值计算显微镜离焦距离，根据离焦距离移动聚焦马达，然后再次连续读取三次以上聚焦传感器反馈值，计算平均值和标准方差，同时采图测量。
实际使用时，显微镜聚焦后聚焦传感器反馈值平均值不超过显微镜二次聚焦范围阈值，且标准方差不超过显微镜聚焦稳定性阈值的概率超过三分之二为好。另外，采图测量可以连续采三张以上图进行测量，用以抛除异常。
本方法的好处在于聚焦范围阈值可以设置得比较大也不影响测量精度，避免长时间聚焦不好。本方法的关键点在于，采图测量和读取聚焦传感器的反馈值同时进行，通过聚焦传感器的反馈值可以知道采图时刻显微镜的聚焦状态，判断聚焦稳不稳定，聚焦不稳定则重新采图测量，避免测量异常；离焦量大不大，离焦量不大则测量结束，离焦量偏大则进一步聚焦再重新采图测量，提高测量精度和测量效率。
以下是100倍显微镜下测量4um线宽的一组实际结果的比较：
追求测量精度 追求测量效率 本方法
1 3.9955 4.0012 4.0003
2 4.0035 4.0019 4.0010
3 3.9998 4.0085 4.0022
4 3.9989 3.9945 3.9988
5 4.0009 4.0064 3.9975
6 3.9996 4.0013 4.0019
7 4.0022 3.9931 3.9985
8 3.9983 3.9963 3.9979
9 4.0031 3.9925 3.9968
10 4.0037 3.9971 3.9958
测量精度(nm) 8.0 16.5 6.6
平均测量时间(s) 3.2 1.3 1.8
从表中可以看出，如果追求测量精度，精度可以达到8nm，但是平均测量时间是3.2s，如果追求测量效率，平均测量时间可以达到1.3s，但是测量精度是16.5nm。使用本方法，测量精度达到6.6nm的同时平均测量时间是1.8s，测量精度不比追求测量精度低，平均测量时间比追求测量效率高一点，远低于追求测量精度的平均测量时间。
本申请中，显微镜测量时所在测量平台振动越小，聚焦稳定性阈值就可以设置得越小，一次聚焦范围阈值和二次聚焦范围阈值也就可以设置得越小。
本申请中，如果目的只是避免外界突发振动引起的测量异常的话，可以将二次聚焦范围阈值设置成跟一次聚焦范围阈值相当，聚焦稳定性阈值是二次聚焦范围阈值的1.5倍左右。进一步的，在测量平台振动允许的情况下，可以将一次聚焦范围阈值设置成小于镜头景深，二次聚焦范围阈值跟一次聚焦范围阈值相当，聚焦稳定性阈值是二次聚焦范围阈值的1.5倍左右，这样也可以提高测量精度，同时兼顾测量效率。进一步的，可以将二次聚焦范围阈值设置成小于一次聚焦范围阈值，进一步提高测量精度，测量效率会有所下降。
需要说明的是：
在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟***或者其它设备有固有相关。各种通用***也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类***所要求的结构是显而易见的。此外，本申请也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本申请的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本申请的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器( DSP )来实现根据本申请实施例的虚拟机的创建***中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者***程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干***的单元权利要求中，这些***中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种显微镜测量方法，其特征在于，包括：
获取一次聚焦范围阈值、二次聚焦范围阈值、聚焦稳定性阈值；
显微镜聚焦，判断聚焦传感器反馈值是否小于一次聚焦范围阈值，如果否，则重新聚焦，如果是则进入下一步；
连续读取三次以上聚焦传感器反馈值，计算平均值和标准方差，同时采图测量；
判断所述标准方差是否小于聚焦稳定性阈值，如果否，则计数加一，并判断计数是否超过预设次数，如果计数超过预设次数则报警，结束，如果计数不超过预设次数，则再次连续读取三次以上聚焦传感器反馈值，计算平均值和标准方差，同时采图测量；如果标准方差小于聚焦稳定性阈值则进入下一步；
判断所述平均值是否小于二次聚焦稳定性阈值，如果是，则测量结束；如果否，则进入下一步；
根据所述平均值计算显微镜离焦距离，根据离焦距离移动聚焦马达，然后再次连续读取三次以上聚焦传感器反馈值，计算平均值和标准方差，同时采图测量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述一次聚焦范围阈值等于或小于镜头景深。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述二次聚焦范围阈值大于等于一次聚焦范围阈值的一半，且小于等于一次聚焦范围阈值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述聚焦稳定性阈值等于二次聚焦范围阈值的1.5倍。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，
所述采图测量连续采三张以上图进行测量，以抛除异常。
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