[发明专利]周期结构的光学检测方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过光学图像记录器检测周期结构的方法和系统，该光学图像记录器具有像素结构，并且其记录的图像借助本身已知的图像评估方法特别与周期结构的无瑕疵基准图像进行比较，以例如确定所记录图像周期结构中的瑕疵。

背景技术

本发明可用于检测周期比待检测表面总面积小得多的非常精细的周期结构。其一个实例为检测LCD屏幕的彩色滤光片，其中红色、黄色和绿色滤光片元件以相互相邻的周期设置，通过对其选择性背光照射而对观看者产生彩色图像。

在制造过程中这样的结构还经常被检测以找到缺陷。关于此的已知方法包括记录待检测结构和通过合适的图像处理与这些结构的无瑕疵基准图像比较。

用于图像记录的光学图像记录器，例如CCD照相机，由于其结构，本身具有周期像素结构，在其上待记录的图像被以周期结构成像并被划分为像素和数字化。只要和光学图像记录器的像素分辨率相比待记录的周期结构足够大，则可容易在记录图像中识别周期结构的变化，这是因为在待记录在图像记录器大量像素上的结构周期内对同样出现在记录中的区域成像，以及周期结构的变化与其相比发生在少量像素内。因此，以高分辨率记录周期结构。

但是如果待记录的是大区域，并且所述区域具有与其尺寸相比较小的周期结构，则仅仅可以以非常昂贵的技术设备获得最佳图像评估所需要的光学图像记录器的高分辨率，其成本在大多数情况下与期望的检测任务不相符合。

因此，实际上，为检测具有大区域和小周期结构的图形，通常采用具有小分辨率的光学记录装置，从而借助一个记录装置可一次记录待检测的大部分图形。但是这一点使得在记录装置的相似数量的像素上对待检测周期结构的一个结构元件进行成像，例如在三至四个像素上成像一个结构元件。如果待检测周期结构和像素结构的周期比恰好不是整数以及该相位角恰好不是常数，则通过将待检测结构与同样的周期像素结构进行叠加，因此由子像素偏移在记录图像上产生伪影(artefact)。因为这样的状况在实际中几乎不能实现或者以大量花费才能实现，所以记录图像的像素值高度取决于记录相位角，从而与基准图像的直接比较不能得出在待检测周期结构中是否存在瑕疵的足够精确的结论。

从DE 101 61 737 C1已知一种用于检测周期表面结构中的瑕疵，其中周期的至少一个当前部分的测量原始值与待检测结构的各个其它周期的部分的至少两个另外检测的原始值相比较。因此，在图像再现中确定和使用所分析原始值的中值作为对应当前部分的周期结构部分的值。从而，通过比较图像的部分，产生基本上对应理想周期结构的周期结构的再现，因为通过以对应于无瑕疵结构的部分替换包括瑕疵的部分，掩盖了潜在的瑕疵。从如此产生的理想图像和记录图像的原始值可产生差分图像以识别结构中的瑕疵。

通过形成中值，部分避免了确定相位角所引起的问题。仅仅因为记录时周期结构和像素结构之间的相的关系，在实际上识别然而是假定的在实际结构中不存在的瑕疵。

在US 5,513,275A中描述了为比较记录的图像与基准图像，不采用通过光学记录装置记录的基准图像，而是在检测图形后数学确定其周期结构。但是，这一点需要非常高的计算成本。

发明内容

本发明的目标在于通过可可靠检测周期结构中的瑕疵提供一种检测大区域上小周期结构的简单而廉价的选择。

通过根据权利要求1和11的方法和系统实现该目标。在根据本发明的方法中，提供了在基准图像中，在至少一个或者优选更多位置上相对于光学图像记录器的像素结构确定基准图像中所成像的周期结构的相位角，并且优选将相位角与基准图像一起保存。待检测表面的记录图像然后被分为检测区域。对于每个检测区域，确定在检测区域所成像的周期结构相对于图像记录器的像素结构的相位角，通过此也可特别在可比较的结构中记录基准图像。对于检测区域与基准图像的比较，则选择相位角对应于检测区域相位角的相应基准图像。优选将基准图像区域的尺寸调整至检测区域的尺寸。

通过确定在检测区域成像的周期结构相对于光学图像记录器像素结构的相位角，可选择基准图像内具有相同或者至少非常相似相位角的基准图像区域，所述对相位角的确定可借助本领域已知的方法进行确定。从而在比较所记录图像和基准图像时可简单地并且没有过高花费地消除像素结构和待检测周期结构之间不同相位角的影响，从而可非常可靠地检测瑕疵。