[发明专利]用于测量图像的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学图像测量设备和光学测量图像的方法，更具体地涉及用 于高速获得由光学系统采集的图像的图像测量设备及其方法。

背景技术

电子和机械部件正大力地需要被制造得更小和更精确，且为了检查小型 电子和机械部件的处理和制造状况，它们的大小、形状、以及表面照明度必 须被精确测量。

例如，电子部件的大小、形状、激光标记的状态和表面照明度，即半导 体晶片和装配在半导体晶片上的集成电路的微单元(micro-pattern)不能被 传统的接触式测量设备测量。而且，在使用接触式表面照明度测量设备的情 况下，该测量设备使用接触探头，该接触探头的尖端在被测目标的表面产生 细微的划痕而且很难获得该目标区域的信息。

为了解决上述问题，使用光学显微镜的二维测量设备及其方法和三维测 量设备及其方法，已经被发展为通过将从光源发出的光线投射到被测目标 上，根据参考图案并将参考图案与由于目标形状而更改的光线进行比较，来 测量被测目标的形状。

作为三维形状测量方法，最近使用莫尔(Moire)图案的方法被广泛应 用。使用莫尔图案的形状测量方法形成干涉图案，该干涉图案的具有预定构 造的两个或者多个周期性的图案在被测目标(下面，被称为“目标”)的表 面彼此重叠，并通过测量和分析干涉图案来获得关于该目标高度的信息。

图4是说明在传统光学形状测量设备中获得图像的过程的框图。

所述传统的形状测量设备包括CCD相机100，用于当触发信号从图像 采集装置205中输入时采集目标的图像并输出图像，所述图像采集装置205 将在下面描述；安装在不同地方的多个灯400，用来调节被测目标部分的表 面照明度；以及照明控制器300，用来控制多个灯400。所述照明控制器300 根据由安装在计算机200内的所述图像采集装置205产生的触发信号来控制 所述灯400。

同时，所述安装在计算机200内的图像采集装置205执行采集从CCD 相机100输出的图像并将所述图像传输到图像信号处理器207的功能。所述 图像采集装置205产生并输出触发信号来使照明控制器300和CCD相机100 同步，以及采集从所述CCD相机100输出的图像。

这样，获得所述目标P的扫描区域中的多个高度来测量所述目标P的不 均匀度。

通过触发信号将所述灯打开且所述目标的图像必须在这个时候被采集， 因为采集的图像必须在开启所述灯400来获得被测目标的表面的图像时被获 得。

作为参考，图像信号处理器207接收所采集的图像并将所采集的图像处 理成在显示器209上显示的图像信号，以及当图像测量开始命令从数据输入 装置201输入时，控制器203将处理的图像信号传输到所述图像采集装置 205。

发明内容

在具有上述构造的传统的光学形状测量设备中，只要从所述图像采集装 置产生触发信号时，所述CCD相机采集并输出图像，以及置于该设备后侧 的图像采集装置采集从CCD相机输出的图像并传输该图像，之后再次产生 触发信号。因此，需要很长的时间来获得图像帧。

例如，如果用来采集单独图像帧所需要的时间是0.03秒，且传输该采集 的图像所需要的时间是0.03秒，那么采集和传输总共十个图像帧所需要的时 间是(N+2)×0.03秒，也就是，12×0.06＝0.72秒。

鉴于这个原因，由于传统的光学形状测量设备难以快速获得采集的图 像，因此不能缩短用于测试被测量目标的时间。

由此，在考虑到上述和/或其它问题做出了本发明，本发明的目的是提 供使用光学系统采集的图像来测量被测目标的三维图像的图像测量设备及 其方法，其中目标的图像被快速采集且所采集的图像被高速获得。

本发明的进一步的目的是提供用于消除在测量中产生的噪声以及消除 从边缘产生的高频分量的图像测量设备及其方法。