專利名稱：光學(xué)表面疵病暗場檢測中疵病寬度標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)表面疵病暗場檢測中的劃痕寬度標(biāo)定系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高精度精密儀器系統(tǒng)對其中光學(xué)元件表面質(zhì)量的要求愈來愈高，有時即使是微米、亞微米甚至接近納米量級的精密光學(xué)元件表面疵病都將對整個精密儀器系統(tǒng)的性能造成嚴(yán)重影響。其中對精密光學(xué)元件表面疵病更是有嚴(yán)格的要求。精密光學(xué)元件的表面疵病通常只有微米甚至亞微米量級，而元件的尺寸則從幾毫米到幾百毫米不等，甚至更大。因此和疵病的尺度想比較，疵病的分布是極分散的，這對光學(xué)元件表面疵病準(zhǔn)確且快速的標(biāo)定帶來了挑戰(zhàn)。目前我國對于光學(xué)表面疵病的檢測主要采用目視判讀的方法。這種方法因為引入了人工的主觀因素，因而準(zhǔn)確度較低，難以成為標(biāo)準(zhǔn)化的定量的檢測方式。其它基于檢測儀器的精密光學(xué)元件表面疵病的檢測方法大多是根據(jù)疵病對光的不同的散射特性來判別的，如高通濾波成像法，采用特殊光欄，使具有高頻成份的疵病散射光成像，可觀察暗背景上亮象；基于全積分散射技術(shù)(Total Integral Scatter, TIS)掃描散射顯微鏡利用小口徑激光束及半球收集散射光檢測表面。另外還有利用疵病的衍射特性來進(jìn)行測量的系統(tǒng)和方法，如激光衍射譜圖識別進(jìn)行掃描成像；掃描電鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)、掃描隧道顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope, STM)等一些檢測精密表面微觀輪廓的儀器。這些方法或多或少存在缺陷，如由于視場過小而難以對較大口徑的元件進(jìn)行檢測、檢測時間很慢或者疵病無法精確定標(biāo)等。使用光學(xué)表面疵病暗場檢測系統(tǒng)能夠獲得光學(xué)元件表面特征的暗場圖像，能夠獲得較高的分辨率和較大的光學(xué)元件檢測范圍。然而要利用其實(shí)現(xiàn)疵病的精確標(biāo)定，還需要對暗場圖像進(jìn)行如閾值分割、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)操作、特征識別與提取等一系列操作，并經(jīng)過擬合獲取像面像素與物面尺寸的關(guān)聯(lián)函數(shù)。本發(fā)明旨在建立對光學(xué)表面疵病寬度的快速且標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)定流程，實(shí)現(xiàn)對光學(xué)元件表面疵病的自動化的客觀的標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)表面疵病暗場檢測中疵病寬度標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)及其方法。光學(xué)表面疵病暗場檢測中疵病寬度標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)包括高分辨率CCD、連續(xù)變倍顯微鏡、LED環(huán)形光源、工作平臺、一維掃描移導(dǎo)系統(tǒng)、移導(dǎo)系統(tǒng)驅(qū)動電路、被測件、圖像采集系統(tǒng)和計算機(jī)；從上到下順次設(shè)有高分辨率CCD、連續(xù)變倍顯微鏡、環(huán)形照明LED光源、被測件、工作平臺、一維掃描移導(dǎo)系統(tǒng)，一維掃描移導(dǎo)系統(tǒng)、移導(dǎo)系統(tǒng)驅(qū)動電路、計算機(jī)、圖像采集系統(tǒng)、高分辨率CCD順次相連；使用LED環(huán)形光源照明位于工作平臺上的被測件，計算機(jī)控制移導(dǎo)系統(tǒng)驅(qū)動電路驅(qū)動一維掃描移導(dǎo)系統(tǒng)使工作平臺做一維掃描運(yùn)動，使連接于連續(xù)變倍顯微鏡上端的高分辨率CCD可以對被測件上的不同區(qū)域進(jìn)行子孔徑圖像采集；高分辨率CCD對子孔徑圖像的采集是由受計算機(jī)控制的圖像采集系統(tǒng)操控的。疵病寬度標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)化方法包括如下步驟
1)為模擬存在疵病的光學(xué)表面，制作一個刻有一系列標(biāo)準(zhǔn)圖形的石英定標(biāo)板石英定標(biāo)板上刻有的標(biāo)準(zhǔn)圖形包括多組均勻排列的寬度從亞微米到幾十微米漸變的直刻線定標(biāo)線、均勻排列的直徑從亞微米到幾十微米漸變的圓點(diǎn)、寬度為微米級的輻射型均勻排列的 直刻線；石英定標(biāo)板的制作流程為選用鍍有鉻膜的進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)石英掩?；?，經(jīng)過電子束曝光、反應(yīng)離子束刻蝕、鉻模去除，將標(biāo)準(zhǔn)定標(biāo)圖形刻制在石英板表面，獲得石英定標(biāo)板；
2)通過使用掃描電鏡對石英定標(biāo)板上的定標(biāo)線進(jìn)行測量獲得石英定標(biāo)板定標(biāo)線的物面實(shí)際寬度作為標(biāo)準(zhǔn)寬度值，可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溯源；
3)使用光學(xué)表面疵病暗場檢測系統(tǒng)對石英定標(biāo)板上的一組定標(biāo)線進(jìn)行暗場定標(biāo)灰度圖像采集將制作好的石英定標(biāo)板作為被測件放置在工作平臺上，使某組定標(biāo)線的最左側(cè)一條定標(biāo)線位于連續(xù)變倍顯微鏡中心，并使該組定標(biāo)線的排列方向與一維移導(dǎo)系統(tǒng)的運(yùn)動方向平行，使用計算機(jī)、移導(dǎo)系統(tǒng)驅(qū)動電路和圖像采集系統(tǒng)相互配合，使一維掃描移導(dǎo)系統(tǒng)帶動工作平臺上的被測件每向左移動一個定標(biāo)線間隔的距離使相鄰一條定標(biāo)線位于顯微鏡視場中心位置時，高分辨率CCD就對被測件進(jìn)行一次暗場定標(biāo)灰度圖像采集，如此重復(fù)至該組定標(biāo)線最右側(cè)的一條定標(biāo)線的暗場定標(biāo)灰度圖像采集完成；
4)對定標(biāo)暗場灰度圖像進(jìn)行中心定標(biāo)線的特征識別與特征提取操作用統(tǒng)計的方法選取閾值對灰度圖像進(jìn)行閾值分割操作，依據(jù)八連通域原則判定出每個獨(dú)立的特征并通過對其進(jìn)行標(biāo)記，根據(jù)每個特征的面積和坐標(biāo)位置識別出位于圖像中心的一條定標(biāo)線，將圖像除中心定標(biāo)線以外的部分賦O變?yōu)楸尘埃辉偈褂脭?shù)學(xué)形態(tài)學(xué)操作中的腐蝕和膨脹操作去除中心定標(biāo)線邊界的毛刺，并將定標(biāo)線中出現(xiàn)的空心部分填充完整；以包圍定標(biāo)線的最小矩形的對角線長為定標(biāo)線的長度，以其面積與長度的比值作為該中心定標(biāo)線的像素寬度值；
5)建立被測樣品物面實(shí)際寬度與CCD像面像素寬度間的暗場物像關(guān)聯(lián)函數(shù)暗場物像關(guān)聯(lián)函數(shù)是自變量為以像素為單位的CCD像面像素寬度值，因變量為以微米為單位的物面實(shí)際寬度值的一次函數(shù)；使用最小二乘法，對石英定標(biāo)板定標(biāo)線的物面實(shí)際寬度與CCD像面像素寬度間的暗場物像關(guān)聯(lián)函數(shù)進(jìn)行擬合。本發(fā)明中使用的光學(xué)表面疵病顯微鏡暗場檢測系統(tǒng)一方面比掃描電鏡等微觀輪廓儀擁有更大的視場，能獲得更高的檢測速度和更大的檢測范圍；另一方面比起不能排除人的主觀因素的目視法，這種暗場檢測方法能夠獲得客觀的評價結(jié)果。由于使用標(biāo)準(zhǔn)化的評價流程和可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溯源的含有標(biāo)準(zhǔn)寬度定標(biāo)線的石英定標(biāo)板進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)比對，獲得物面實(shí)際寬度與CCD像面像素寬度間的暗場物像關(guān)聯(lián)函數(shù)，因此這是一種標(biāo)準(zhǔn)化的評價方法，它實(shí)現(xiàn)了對光學(xué)表面疵病寬度的更高精度的標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)定。


圖I是光學(xué)表面疵病暗場檢測系統(tǒng)示意 圖2是定標(biāo)板的設(shè)計圖紙；
圖3(a)是定標(biāo)板的制作流程 圖3(b)是與定標(biāo)板的制作流程圖相對應(yīng)的制作效果示意圖；圖4是定標(biāo)板經(jīng)掃描電鏡檢測的圖像； 圖5是通過定標(biāo)暗場灰度圖像提取定標(biāo)線CCD像素寬度得的處理流程 圖6(a)是顯微鏡在16倍下采集得到一幅定標(biāo)暗場灰度圖像；
圖6(b)是圖6(a)經(jīng)閾值分割后獲得的二值 圖6(c)是圖6(b)經(jīng)一系列處理后最終用于提取寬度特征的圖像；
圖7是顯微鏡在16倍下最終獲得的寬度暗場物像關(guān)聯(lián)函數(shù)及其曲線；
圖8是定標(biāo)板經(jīng)掃描電鏡檢測測得的實(shí)際寬度與設(shè)計寬度的對比圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，光學(xué)表面疵病暗場檢測中疵病寬度標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)包括高分辨率CXDSl、連續(xù)變倍顯微鏡S2、LED環(huán)形光源S3、工作平臺S4、一維掃描移導(dǎo)系統(tǒng)S5、移導(dǎo)系統(tǒng)驅(qū)動電路S6、被測件S7、圖像采集系統(tǒng)S8和計算機(jī)S9 ;從上到下順次設(shè)有高分辨率CCDSl、連續(xù)變倍顯微鏡S2、環(huán)形照明LED光源S3、被測件S7、工作平臺S4、一維掃描移導(dǎo)系統(tǒng)S5，一維掃描移導(dǎo)系統(tǒng)S5、移導(dǎo)系統(tǒng)驅(qū)動電路S6、計算機(jī)S9、圖像采集系統(tǒng)S8、高分辨率CCDSl順次相連；使用LED環(huán)形光源S3照明位于工作平臺S4上的被測件S7，計算機(jī)S9控制移導(dǎo)系統(tǒng)驅(qū)動電路S6驅(qū)動一維掃描移導(dǎo)系統(tǒng)S5使工作平臺S4做一維掃描運(yùn)動，使連接于連續(xù)變倍顯微鏡S2上端的高分辨率CCDSl可以對被測件S7上的不同區(qū)域進(jìn)行子孔徑圖像采集；高分辨率CCDSl對子孔徑圖像的采集是由受計算機(jī)S9控制的圖像采集系統(tǒng)S8操控的。疵病寬度標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)化方法包括如下步驟
I)為模擬存在疵病的光學(xué)表面，制作一個刻有一系列標(biāo)準(zhǔn)圖形的石英定標(biāo)板石英定標(biāo)板上刻有的標(biāo)準(zhǔn)圖形包括多組均勻排列的寬度從亞微米到幾十微米漸變的直刻線定標(biāo)線、均勻排列的直徑從亞微米到幾十微米漸變的圓點(diǎn)、寬度為微米級的輻射型均勻排列的直刻線。石英定標(biāo)板的制作流程為選用鍍有鉻膜的進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)石英掩模基板，經(jīng)過電子束曝光、反應(yīng)離子束刻蝕、鉻模去除，將標(biāo)準(zhǔn)定標(biāo)圖形刻制在石英板表面，獲得石英定標(biāo)板。如圖2所示為石英定標(biāo)板的設(shè)計圖紙，其中，定標(biāo)線用于寬度標(biāo)定、圓點(diǎn)用于模擬麻點(diǎn)、輻射線用于觀察不同分布方向劃痕疵病成像情況，石英定標(biāo)板上還設(shè)計了為了便于分區(qū)定位的十字線和用于視場測量的標(biāo)尺。石英定標(biāo)板的制作流程如圖3(a)所示首先采用電子束曝光的方法，將設(shè)計好的定標(biāo)圖案轉(zhuǎn)移到掩模板的鉻膜上。這種方法的制造精度可達(dá)O. 2微米以上，刻制的定標(biāo)線的最小線寬可達(dá)到微米和亞微米量級。掩模板制作完成后，使用反應(yīng)離子束刻蝕法(Reactive Ion Beam Etching, RIBE),以鉻膜為保護(hù)層,將定標(biāo)圖樣轉(zhuǎn)移至石英基板上。最后將掩模板上的鉻膜去除，即可得到具有定標(biāo)線、圓點(diǎn)、輻射線等具有預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)寬度的圖形的石英定標(biāo)板。對應(yīng)如圖3(a)所示的制作流程的制作效果示意圖如圖3(b)所
/Jn ο2)通過使用掃描電鏡對石英定標(biāo)板上的定標(biāo)線進(jìn)行測量獲得石英定標(biāo)板定標(biāo)線的物面實(shí)際寬度作為標(biāo)準(zhǔn)寬度值，可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溯源。具體測量方法為對制作完成的石英定標(biāo)板進(jìn)行抽樣，選擇一塊石英定標(biāo)板上的一組定標(biāo)線使用掃描電鏡進(jìn)行定標(biāo)線寬度測量，測得所刻制的定標(biāo)線的實(shí)際寬度作為定標(biāo)線的標(biāo)準(zhǔn)線寬以備后面對被測樣品物面實(shí)際寬度與CCD像面像素寬度間的暗場物像關(guān)聯(lián)函數(shù)進(jìn)行擬合時作為被測樣品物面的實(shí)際寬度使用。如圖4所示為一條定標(biāo)線的掃描電鏡測量圖。由于定標(biāo)線的標(biāo)準(zhǔn)線寬是通過掃描電鏡測量獲得的，因此該標(biāo)準(zhǔn)是可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溯源的，保證了以此定標(biāo)板上的定標(biāo)線寬度作為標(biāo)準(zhǔn)的可靠性 。3)使用光學(xué)表面疵病暗場檢測系統(tǒng)對石英定標(biāo)板上的一組定標(biāo)線進(jìn)行暗場定標(biāo)灰度圖像采集將制作好的石英定標(biāo)板作為被測件S7放置在工作平臺S4上，使某組定標(biāo)線的最左側(cè)一條定標(biāo)線位于連續(xù)變倍顯微鏡S2中心,并使該組定標(biāo)線的排列方向與一維掃描移導(dǎo)系統(tǒng)S5的運(yùn)動方向平行，使用計算機(jī)S9、移導(dǎo)系統(tǒng)驅(qū)動電路S6和圖像采集系統(tǒng)S8相互配合，使一維掃描移導(dǎo)系統(tǒng)S5帶動工作平臺S4上的被測件S7每向左移動一個定標(biāo)線間隔的距離使相鄰一條定標(biāo)線位于顯微鏡視場中心位置時，高分辨率CCDSl就對被測件S7進(jìn)行一次暗場定標(biāo)灰度圖像采集，如此重復(fù)至該組定標(biāo)線最右側(cè)的一條定標(biāo)線的暗場定標(biāo)灰度圖像采集完成。這種圖像采集方法保證了每條定標(biāo)線的成像環(huán)境一致，使得其CCD像面上的像素寬度只受其物面寬度得影響，同時避免了子孔徑拼接的麻煩以及拼接誤差導(dǎo)致的錯位帶來的定標(biāo)線誤判或定標(biāo)線像面像素寬度的特征提取誤差。4)如圖5所示為對定標(biāo)暗場灰度圖像進(jìn)行中心定標(biāo)線的特征識別與特征提取操作的流程圖。用統(tǒng)計的方法選取閾值對灰度圖像進(jìn)行閾值分割操作，依據(jù)八連通域原則判定出每個獨(dú)立的特征并通過對其進(jìn)行標(biāo)記，根據(jù)每個特征的面積和坐標(biāo)位置識別出位于圖像中心的一條定標(biāo)線，將圖像除中心定標(biāo)線以外的部分賦O變?yōu)楸尘?；再使用?shù)學(xué)形態(tài)學(xué)操作中的腐蝕和膨脹操作去除中心定標(biāo)線邊界的毛刺，并將定標(biāo)線中出現(xiàn)的空心部分填充完整；以包圍定標(biāo)線的最小矩形的對角線長為定標(biāo)線的長度，以其面積與長度的比值作為該中心定標(biāo)線的像素寬度值。具體的操作方法為首先用Otsu方法分析全部定標(biāo)灰度圖像求出合適的閾值T，使用這個統(tǒng)一的閾值T對每條定標(biāo)線的如圖6(a)所示的暗場灰度圖像進(jìn)行閾值分割操作，將圖像中大于閾值T的部分視為特征，小于閾值T的部分視為背景，使特征與背景分割開來，并將特征和背景的值分別置為I和0，實(shí)現(xiàn)定標(biāo)圖像的二值化，獲得如圖6(b)所示的二值圖。通過在八連通域的各個方向搜索的方式判定出每個獨(dú)立的特征并對其進(jìn)行標(biāo)記，判斷出每個特征的全部像素位置；求出全部特征的面積的平均值A(chǔ)，將面積值大于A的特征視為定標(biāo)線，小于A的特征視為噪聲或污潰、灰塵。在代表定標(biāo)線的特征中，根據(jù)重心位置選取位于視場中心的一個特征，即當(dāng)前視場中位于中心的一條定標(biāo)線，將圖像除中心定標(biāo)線以外的部分賦值為O變?yōu)楸尘?。以包圍該目?biāo)的矩形的對角線像素長度作為該定標(biāo)線的長度，求面積和長度的比值獲得定標(biāo)線寬度。由于此時定標(biāo)線圖像可能存在空心和毛刺，因此這個寬度只是一個粗測的寬度值。根據(jù)這個粗測的寬度值計算出一個相應(yīng)大小的圓形算子，使用這個算子對定標(biāo)線圖像進(jìn)行一次數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)操作中的腐蝕和膨脹操作去除中心定標(biāo)線邊界的毛刺，并將定標(biāo)線中出現(xiàn)的空心部分填充完整。這樣就獲得了如圖6(c)所示的只有一條定標(biāo)線的圖像的定標(biāo)二值圖。以包圍定標(biāo)線的最小矩形的對角線長為定標(biāo)線的長度，以其面積與長度的比值作為該中心定標(biāo)線的像素寬度值。所有的定標(biāo)線暗場灰度圖都經(jīng)如上步驟處理完成后，即獲得了全部定標(biāo)線的CCD像的像素寬度。5)建立被測樣品物面實(shí)際寬度與CCD像面像素寬度間的暗場物像關(guān)聯(lián)函數(shù)暗場物像關(guān)聯(lián)函數(shù)是自變量為以像素為單位的CCD像面像素寬度值，因變量為以微米為單位的物面實(shí)際寬度值的一次函數(shù)；使用最小二乘法，對石英定標(biāo)板定標(biāo)線的物面實(shí)際寬度與CCD像面像素寬度間的暗場物像關(guān)聯(lián)函數(shù)進(jìn)行擬合，即可獲得如圖7所示的被測樣品物面實(shí)際寬度與CCD像面像素寬度間的暗場物像關(guān)聯(lián)函數(shù)和關(guān)聯(lián)函數(shù)曲線。
實(shí)施例光學(xué)表面疵病暗場檢測中疵病寬度標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)示意圖如圖I所示。使用環(huán)形照明LED光源照明位于工作平臺上的定標(biāo)板，使用分辨率為2048 X 2048的高分辨率(XD，通過1X-16X連續(xù)變倍的顯微鏡對定標(biāo)板進(jìn)行觀測和圖像采集，構(gòu)成顯微鏡暗場成像。通過計算機(jī)控制精度為I μ m的一維導(dǎo)軌移動石英定標(biāo)板所在的工作平臺，實(shí)現(xiàn)對定標(biāo)板子孔徑的掃描。按照上述的步驟，首先制作一個刻有一系列標(biāo)準(zhǔn)圖形的石英定標(biāo)板。對制作完成的石英定標(biāo)板進(jìn)行抽樣，選擇一塊定標(biāo)板上的一組定標(biāo)線使用掃描電鏡進(jìn)行定標(biāo)線寬度的測量。如圖4所示為設(shè)計寬度為5μπι的定標(biāo)線的掃描電鏡測量圖；一組定標(biāo)線經(jīng)掃描電鏡檢測測得的實(shí)際寬度與設(shè)計寬度的對比圖如圖8所示。 接著使用光學(xué)表面疵病暗場檢測系統(tǒng)在顯微鏡16Χ放大倍率下對石英定標(biāo)板上的一組定標(biāo)線依次進(jìn)行定標(biāo)圖像采集，獲得41張分別對應(yīng)41條定標(biāo)線的如圖6(a)所示的定標(biāo)暗場灰度圖像。對41條定標(biāo)線的定標(biāo)暗場灰度圖像進(jìn)行中心定標(biāo)線的特征識別與特征提取操作，在獲得41張如圖6(c)所示的只有中心定標(biāo)線圖像的定標(biāo)二值圖后，據(jù)此進(jìn)行寬度特征提取，求出全部定標(biāo)線的CCD像面的像素寬度后，比對掃描電鏡測量獲得的定標(biāo)線實(shí)際寬度使用最小二乘法進(jìn)行擬合，最終獲得了如圖7所示的被測樣品物面實(shí)際寬度與CCD像面像素寬度間的暗場物像關(guān)聯(lián)函數(shù)和關(guān)聯(lián)函數(shù)曲線。該關(guān)聯(lián)函數(shù)為/(X) = 0.52JC - 87，其中τ代表(XD像面的像素寬度，/ (x)代表對應(yīng)的物面實(shí)際寬度。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)表面疵病暗場檢測中疵病寬度標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)，其特征在于包括高分辨率CCD(Sl)、連續(xù)變倍顯微鏡(S2)、LED環(huán)形光源(S3)、工作平臺(S4)、一維掃描移導(dǎo)系統(tǒng)(S5)、移導(dǎo)系統(tǒng)驅(qū)動電路(S6)、被測件(S7)、圖像采集系統(tǒng)(S8)和計算機(jī)(S9);從上到下順次設(shè)有高分辨率CCD(Sl)、連續(xù)變倍顯微鏡(S2)、環(huán)形照明LED光源(S3)、被測件(S7)、工作平臺(S4)、一維掃描移導(dǎo)系統(tǒng)(S5),—維掃描移導(dǎo)系統(tǒng)(S5)、移導(dǎo)系統(tǒng)驅(qū)動電路(S6)、計算機(jī)(S9)、圖像采集系統(tǒng)(S8)、高分辨率CCD(Sl)順次相連；使用LED環(huán)形光源(S3)照明位于工作平臺(S4)上的被測件(S7)，計算機(jī)(S9)控制移導(dǎo)系統(tǒng)驅(qū)動電路(S6)驅(qū)動一維掃描移導(dǎo)系統(tǒng)(S5)使工作平臺(S4)做一維掃描運(yùn)動，使連接于連續(xù)變倍顯微鏡(S2)上端的高分辨率CCD(Sl)可以對被測件(S7)上的不同區(qū)域進(jìn)行子孔徑圖像采集；高分辨率CCD(Sl)對子孔徑圖像的采集是由受計算機(jī)(S9)控制的圖像采集系統(tǒng)(S8)操控的。
2.一種利用權(quán)利要求I所述系統(tǒng)的疵病寬度標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)化方法，其特征在于包括如下步驟 1)為模擬存在疵病的光學(xué)表面，制作一個刻有一系列標(biāo)準(zhǔn)圖形的石英定標(biāo)板石英定標(biāo)板上刻有的標(biāo)準(zhǔn)圖形包括多組均勻排列的寬度從亞微米到幾十微米漸變的直刻線定標(biāo)線、均勻排列的直徑從亞微米到幾十微米漸變的圓點(diǎn)、寬度為微米級的輻射型均勻排列的直刻線；石英定標(biāo)板的制作流程為選用鍍有鉻膜的進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)石英掩?；澹?jīng)過電子束曝光、反應(yīng)離子束刻蝕、鉻模去除，將標(biāo)準(zhǔn)定標(biāo)圖形刻制在石英板表面，獲得石英定標(biāo)板； 2)通過使用掃描電鏡對石英定標(biāo)板上的定標(biāo)線進(jìn)行測量獲得石英定標(biāo)板定標(biāo)線的物面實(shí)際寬度作為標(biāo)準(zhǔn)寬度值，可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溯源； 3)使用光學(xué)表面疵病暗場檢測系統(tǒng)對石英定標(biāo)板上的一組定標(biāo)線進(jìn)行暗場定標(biāo)灰度圖像采集將制作好的石英定標(biāo)板作為被測件(S7)放置在工作平臺(S4)上，使某組定標(biāo)線的最左側(cè)一條定標(biāo)線位于連續(xù)變倍顯微鏡(S2)中心，并使該組定標(biāo)線的排列方向與一維移導(dǎo)系統(tǒng)(S5)的運(yùn)動方向平行，使用計算機(jī)(S9)、移導(dǎo)系統(tǒng)驅(qū)動電路(S6)和圖像采集系統(tǒng)(S8)相互配合，使一維掃描移導(dǎo)系統(tǒng)(S5)帶動工作平臺(S4)上的被測件(S7)每向左移動一個定標(biāo)線間隔的距離使相鄰一條定標(biāo)線位于顯微鏡視場中心位置時，高分辨率CCD(Sl)就對被測件(S7)進(jìn)行一次暗場定標(biāo)灰度圖像采集，如此重復(fù)至該組定標(biāo)線最右側(cè)的一條定標(biāo)線的暗場定標(biāo)灰度圖像米集完成； 4)對定標(biāo)暗場灰度圖像進(jìn)行中心定標(biāo)線的特征識別與特征提取操作用統(tǒng)計的方法選取閾值對灰度圖像進(jìn)行閾值分割操作，依據(jù)八連通域原則判定出每個獨(dú)立的特征并通過對其進(jìn)行標(biāo)記，根據(jù)每個特征的面積和坐標(biāo)位置識別出位于圖像中心的一條定標(biāo)線，將圖像除中心定標(biāo)線以外的部分賦O變?yōu)楸尘?；再使用?shù)學(xué)形態(tài)學(xué)操作中的腐蝕和膨脹操作去除中心定標(biāo)線邊界的毛刺，并將定標(biāo)線中出現(xiàn)的空心部分填充完整；以包圍定標(biāo)線的最小矩形的對角線長為定標(biāo)線的長度，以其面積與長度的比值作為該中心定標(biāo)線的像素寬度值； 5)建立被測樣品物面實(shí)際寬度與CCD像面像素寬度間的暗場物像關(guān)聯(lián)函數(shù)暗場物像關(guān)聯(lián)函數(shù)是自變量為以像素為單位的CCD像面像素寬度值，因變量為以微米為單位的物面實(shí)際寬度值的一次函數(shù)；使用最小二乘法，對石英定標(biāo)板定標(biāo)線的物面實(shí)際寬度與CCD像面像素寬度間的暗場物像關(guān)聯(lián)函數(shù)進(jìn)行擬合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學(xué)表面疵病暗場檢測中疵病寬度標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)及方法。本發(fā)明解決了疵病檢測中物面疵病的實(shí)際寬度與CCD成像像素寬度的關(guān)聯(lián)問題。本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)在于為模擬存在疵病的光學(xué)表面，制作一個刻有一系列標(biāo)準(zhǔn)寬度刻線的石英定標(biāo)板，并用掃描電鏡標(biāo)定刻線的實(shí)際寬度；使用一個光學(xué)表面疵病暗場檢測系統(tǒng)，利用其中的精密導(dǎo)軌移動石英定標(biāo)板并配合CCD采集每條定標(biāo)線的暗場灰度圖；對這些灰度圖進(jìn)行特征識別和特征提取，并與其實(shí)際寬度進(jìn)行比對建立暗場物像關(guān)聯(lián)函數(shù)。獲得暗場物像關(guān)聯(lián)函數(shù)后即可通過處理在同樣成像條件下采集的被測件圖像來對其表面劃痕的寬度進(jìn)行標(biāo)定。實(shí)現(xiàn)了對光學(xué)表面寬度在微米及亞微米量級的疵病的標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)化。
文檔編號G01N21/93GK102636496SQ20121012171
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者卓永模, 楊甬英, 王世通, 陳曉鈺, 高鑫 申請人:浙江大學(xué)