專(zhuān)利名稱(chēng)：直拉單晶爐雙ccd測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量裝置，更具體的說(shuō)，是涉及一種直拉單晶爐雙CCD 測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
直拉單晶制造法(Czochralski， CZ法)是把原料多硅晶塊放入石英坩堝 中，在單晶爐中加熱融化，再將一根直徑只有10mm的棒狀晶種(籽晶)浸入熔 液中(圖l)。在合適的溫度下，熔液中的硅原子會(huì)順著晶種的硅原子排列結(jié)構(gòu) 在固液交界面上形成規(guī)則的結(jié)晶，成為單晶體。把晶種微微的旋轉(zhuǎn)向上提升， 熔液中的硅原子會(huì)在前面形成的單晶體上繼續(xù)結(jié)晶，并延續(xù)其規(guī)則的原子排列 結(jié)構(gòu)。若整個(gè)結(jié)晶環(huán)境穩(wěn)定，就可以周而復(fù)始的形成結(jié)晶，最后形成-根圓杵 形的原子排列整齊的硅單晶晶體，即硅單晶錠。當(dāng)結(jié)晶加快時(shí)，晶體直徑會(huì)變 粗，提高升速可以使直徑變細(xì)，增加溫度能抑制結(jié)晶速度。反之，若結(jié)晶變慢， 直徑變細(xì)，則通過(guò)降低拉速和降溫去控制。拉晶開(kāi)始，先引出-一定長(zhǎng)度，直徑 為3 5mra的細(xì)頸，以消除結(jié)晶位錯(cuò)，這個(gè)過(guò)程叫做引晶。然后放大單晶體直徑 至工藝要求， 一般在75 300mm，進(jìn)入等徑階段，直至大部分硅熔液都結(jié)晶成 單晶錠，只剩下少量剩料。因此在拉制過(guò)程中必須控制單晶的直徑值，能否嚴(yán) 格控制好單晶的直徑是衡量一個(gè)單晶的質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。目前測(cè)量單晶直徑的方法主要有紅外測(cè)溫法和CCD圖像測(cè)量法。紅外測(cè)溫法通過(guò)單點(diǎn)的測(cè)量只能測(cè)量出反映直徑的變化量而不能獲得直徑的絕對(duì)量，而且 測(cè)量精度低，容易受單晶晃動(dòng)的影響，CCD測(cè)量是通過(guò)圖形計(jì)算獲得當(dāng)前單晶的 直徑，是一個(gè)絕對(duì)值，這種測(cè)量方法測(cè)量精度高，晶體晃動(dòng)對(duì)測(cè)量影響小。似 是需要同時(shí)測(cè)量3 5咖與75 300mm的直徑。由于引晶時(shí)直徑只有3 5腿，為了 達(dá)到直徑控制目的，圖像單個(gè)象素的分辨率要優(yōu)于0.2mm，而等徑時(shí)直徑75 300mm，直徑很大，單個(gè)象素的分辨率只要優(yōu)于imm就滿(mǎn)足控制要求f 。假如采 用單個(gè)CCD，那么為了滿(mǎn)足引晶要求CCD在測(cè)量方向上必須在1500個(gè)象素以.匕 而普通模擬的CCD是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，必須采用昂貴的數(shù)字CCD,同時(shí)數(shù)字CCD的圖像 處理速度慢，而在引晶時(shí)需要很快的控制響應(yīng)速度，因此數(shù)字CCD很難很好的控 制引晶階段的生長(zhǎng)。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種直拉單晶爐雙 CCD測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)。為了解決以上問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。 一種直拉單晶爐雙CCD測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)，包括CCD攝像頭、圖像處理卡和微型計(jì)算機(jī)，還包括光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，所述CCD攝像頭為兩個(gè)，所述光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、CCD攝像頭、圖像處理卡和微型計(jì)算機(jī)依次連接；所述光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于將圖像保持同視角同視場(chǎng)區(qū)域同時(shí)分解到兩個(gè)CCD攝像頭上；所述CCD攝像頭用于接收光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)傳送來(lái)的圖像并轉(zhuǎn)換成圖像信息 傳送給圖像處理卡；所述圖像處理卡用于將CCD攝像頭傳送來(lái)的圖像信息進(jìn)行初步處理并傳 送給微型計(jì)算機(jī)；所述微型計(jì)算機(jī)用于處理圖像處理卡傳送來(lái)的信息并進(jìn)行計(jì)算分析獲得測(cè) 量結(jié)果。作為一種改進(jìn)，所述光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由分光片和反光鏡組成，所述分光片和 反光鏡所處的平面平行，分光片和反光鏡的中心連線(xiàn)與入射光路垂直，入射光 路的入射光入射至分光鏡并與分光鏡成45° 。作為一種改進(jìn)，所述的兩個(gè)CCD攝像頭是不同鏡頭尺寸不同分辨率的CCD 攝像頭。作為一種改進(jìn)，還包括人機(jī)界面，所述人機(jī)界面與微型計(jì)算機(jī)連接，人機(jī) 界面用于輸出微型計(jì)算機(jī)計(jì)算分析得到的測(cè)量結(jié)果。 作為一種改進(jìn)，所述人機(jī)界面是顯示器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型提供的直拉單晶爐雙CCD測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)，解決了采用CCD測(cè) 量單晶直徑技術(shù)中需要同時(shí)滿(mǎn)足測(cè)量直徑相差很大的物體和很高的測(cè)量速度的
要求，使得采用低像素的模擬CCD攝像機(jī)在引晶與等徑工藝段都能滿(mǎn)足控制 需要的測(cè)量分辨率。


圖1是直拉單晶制造法示意圖。圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意框圖。 圖3是本實(shí)用新型光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)光路示意圖。 圖4是本實(shí)用新型具體實(shí)施例中光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)上端蓋示意圖。 圖5是本實(shí)用新型具體實(shí)施例中光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)截面示意圖。 圖6是本實(shí)用新型具體實(shí)施例中光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)下端蓋示意圖。 圖中，11晶種、12單晶、13光圈位置、14坩堝壁、15溶液、21光路轉(zhuǎn)換 系統(tǒng)、22 CCD攝像頭、23圖像采集卡、24微型計(jì)算機(jī)、25人機(jī)界面、26直 拉單晶爐、27入射光、32分光鏡、33反光鏡、l反光鏡片、2分光鏡片、3卜 端蓋、4上端蓋、5圓孔。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖，下面對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)用新型具體實(shí)施例中的一種直拉單晶爐雙CCD測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)，包括 CCD攝像頭、圖象處理卡、微型計(jì)算機(jī)和人機(jī)界面，還包括光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，所 述CCD攝像頭為兩個(gè)不同鏡頭尺寸不同分辨率的CCD攝像頭，所述光路轉(zhuǎn)換 系統(tǒng)、CCD攝像頭、圖像處理卡、微型計(jì)算機(jī)和人機(jī)界面依次連接；所述光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于將圖像保持同視角同視場(chǎng)區(qū)域同時(shí)分解到兩個(gè) CCD攝像頭上；所述CCD攝像頭用于接收光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)傳送來(lái)的圖像轉(zhuǎn)換成圖 像信息并傳送給圖像處理卡；所述圖像處理卡用于將CCD攝像頭傳送來(lái)的圖像 信息進(jìn)行初步處理并傳送給微型計(jì)算機(jī)；所述微型計(jì)算機(jī)用于處理圖像處理卡 傳送來(lái)的圖像信息并進(jìn)行計(jì)算分析獲得測(cè)量結(jié)果、所述人機(jī)界面用于輸出微型 計(jì)算機(jī)計(jì)算分析得到的測(cè)量結(jié)果。所述光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由分光片和反光鏡組成，所述分光片和反光鏡所處的平 面平行，分光片和反光鏡的中心連線(xiàn)與入射光路垂直，入射光路的入射光入射 至分光鏡并與分光鏡成45。。
結(jié)合附圖2，通過(guò)本實(shí)用新型的光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將圖形分解到CCD攝像頭1 和CCD攝像頭2上。圖像處理卡分別處理兩路圖像獲得當(dāng)前物體的直徑。例 如CCD攝像頭1選用的是50腿的鏡頭，CCD攝像頭2選用的是12mm鏡頭， 那么同樣的圖像在2個(gè)CCD攝像頭上獲得了相差4倍多分辨率。K此CCD攝 像頭1和CCD攝像頭2在測(cè)量方向上采用400象素的模擬CCD攝像頭，假如 CCD攝像頭1上1個(gè)象素對(duì)應(yīng)0. 2mm，那么CCD攝像頭2上1個(gè)象素是0. 8畫(huà)， 滿(mǎn)足測(cè)量要求。本實(shí)用新型的光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)如附圖3所示，首先采用一個(gè)分光片把入射光 分為兩路， 一路直接供給CCD攝像頭1，另一路通過(guò)--個(gè)反光鏡。由于兩個(gè)鏡 片按照45°設(shè)置因此能把光線(xiàn)反射給與CCD攝像頭1平行放置的CCD攝像頭 2。由于是同一束光分解出來(lái)的兩束光，因此兩個(gè)CCD攝像頭同時(shí)獲取到的圖像信息是完全一樣的。本具體實(shí)施例子中的光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)如附圖4所示，由反光鏡片1、 分光鏡片2、下端蓋3和上端蓋4組成一個(gè)密閉的光路轉(zhuǎn)換空間，光線(xiàn)通過(guò)上 端蓋4的圓孔射到分光鏡片2上，光線(xiàn)經(jīng)分光鏡片2 —路直接透過(guò)分光鏡片2 到下端蓋3的右側(cè)圓孔， 一路成9(T垂直射到反光鏡片l上，經(jīng)反光鏡片l發(fā) 射到下端蓋3的左側(cè)圓孔，完成入射光的光路轉(zhuǎn)換。從下端蓋3左、右兩側(cè)射出的光線(xiàn)各自進(jìn)入其對(duì)應(yīng)的CCD攝像頭，CCD 攝像頭將接收到的圖像傳送給圖像處理卡，圖像處理卡將其轉(zhuǎn)換為適合微型計(jì) 算機(jī)處理的信號(hào)傳送給微型計(jì)算機(jī)，微型計(jì)算機(jī)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理分析獲得測(cè) 量結(jié)果，并將測(cè)量結(jié)果傳送到人機(jī)界面，供人們査閱。最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。顯然， 本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例，還可以有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能 從本實(shí)用新型公開(kāi)的內(nèi)容中直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實(shí)用 新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1. 一種直拉單晶爐雙CCD測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)，包括CCD攝像頭、圖像處理卡和微型計(jì)算機(jī)，其特征在于，還包括光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，所述CCD攝像頭為兩個(gè)，所述光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、CCD攝像頭、圖像處理卡和微型計(jì)算機(jī)依次連接；所述光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于將圖像保持同視角同視場(chǎng)區(qū)域同時(shí)分解到兩個(gè)CCD攝像頭上；所述CCD攝像頭用于接收光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)傳送來(lái)的圖像并轉(zhuǎn)換成圖像信息傳送給圖像處理卡；所述圖像處理卡用于將CCD攝像頭傳送來(lái)的圖像信息進(jìn)行初步處理并傳送給微型計(jì)算機(jī)；所述微型計(jì)算機(jī)用于處理圖像處理卡傳送來(lái)的信息并進(jìn)行計(jì)算分析獲得測(cè)量結(jié)果。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直拉單晶爐雙CCD測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于， 所述光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由分光片和反光鏡組成，所述分光片和反光鏡所處的平面平 行，分光片和反光鏡的中心連線(xiàn)與入射光路垂直，入射光路的入射光入射至分 光鏡并與分光鏡成45。。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直拉單晶爐雙CCD測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)，其特征在f ， 所述的兩個(gè)CCD攝像頭是不同鏡頭尺寸不同分辨率的CCD攝像頭。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直拉單晶爐雙CCD測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于， 還包括人機(jī)界面，所述人機(jī)界面與微型計(jì)算機(jī)連接，人機(jī)界面用于輸出微型計(jì) 算機(jī)計(jì)算分析得到的測(cè)量結(jié)果。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直拉單晶爐雙CCD測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于， 所述人機(jī)界面是顯示器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量裝置，旨在提供一種直拉單晶爐雙CCD測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括依次連接的光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、CCD攝像頭、圖像處理卡和微型計(jì)算機(jī)；光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于將圖像保持同視角同視場(chǎng)區(qū)域同時(shí)分解到兩個(gè)CCD攝像頭上；CCD攝像頭用于接收光路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)傳送來(lái)的圖像并轉(zhuǎn)換成圖像信息傳送給圖像處理卡；圖像處理卡用于將CCD攝像頭傳送來(lái)的圖像信息進(jìn)行初步處理并傳送給微型計(jì)算機(jī)；微型計(jì)算機(jī)用于處理圖像處理卡傳送來(lái)的信息并進(jìn)行計(jì)算分析獲得測(cè)量結(jié)果。本實(shí)用新型滿(mǎn)足測(cè)量直徑相差很大的物體和很高的測(cè)量速度的要求，使得采用低像素的模擬CCD攝像頭在引晶與等徑工藝段都能滿(mǎn)足控制需要的測(cè)量分辨率。
文檔編號(hào)G01C11/36GK201081707SQ200720111369
公開(kāi)日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者俊 張, 曹建偉, 林 李, 顧臨怡 申請(qǐng)人:杭州慧翔電液技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司