使用光学显微镜和多像素偏振滤光器进行颗粒分析制造技术

描述了与在对样本对象(111)的光学显微镜检查中使用多像素偏振滤光器(121)相关的技术。通过这种方法，例如，可以进行颗粒分析，例如，特别是用于确定所述样本对象(111)表面的技术清洁度。

【技术实现步骤摘要】
使用光学显微镜和多像素偏振滤光器进行颗粒分析
本专利技术的各种实例通常涉及通过光学显微镜进行光学颗粒分析的技术。各种实施例尤其涉及使用多像素偏振滤光器。
技术介绍
在颗粒分析过程中，对样本对象的表面进行检查。寻找，识别，并经常进行统计评估以颗粒形式存在的污染物。颗粒分析的一种形式是技术清洁度分析。在颗粒分析过程中－例如为了确定技术清洁度－通过扫描表面检查过滤介质、颗粒捕集器或其他材料上的颗粒污染物。这通常用于自动检测对象，而不会由于样本支架的移动而丢失后者，通常借助于电动扫描台。在实践中，通常需要对具有金属光泽的颗粒和没有金属光泽的颗粒进行区分(“类型表征”)，通常需要记录样本的整个区域，通常至少为1100mm2，一次是偏振，一次是非偏振。然后检查偏振图像和强度图像。图像记录是整个工作序列中时间关键的因素。
技术实现思路
因此，需要改进用于颗粒分析的技术。特别是，需要能够通过由光学显微镜捕获的图像进行快速且可靠的颗粒分析的技术。下面描述与颗粒分析有关的各种技术。本文所述的技术通常涉及与样本对象表面的光微观颗粒分析有关的多像素检测器的使用。本文所述的技术使用包括多像素检测器和指定的多像素偏振滤光器的光学系统。所述多像素检测器包括多个检测器像素元件。所述多像素偏振滤光器包括多个偏振滤光像素元件。通过这种方式可以获得样本对象的空间分辨偏振图像。例如，所述多像素偏振滤光器可以包括多组偏振滤光像素元件，它们各自过滤不同的偏振方向。然后可以确定偏振方向和偏振强度，例如，以在相应的偏振图像中编码的方式。然后，可以基于一个或多个偏振图像进行颗粒分析。也就是说，可以识别和评估(例如，统计地)所述样本对象表面上的颗粒或颗粒物体。例如，通过使用一个或多个偏振滤光器，可以特别好且可靠地识别颗粒物体的金属光泽。因此，结合所述颗粒分析可以确定所述颗粒物体的显着性质。一种光学系统，包括一个样本支架。所述样本支架被配置为固定样本对象。该光学系统还包括一个光学显微镜。所述光学显微镜定义了用于对所述样本对象进行显微观察的照明光路和检测光路。为此，例如，可以使用偏振光。该光学系统还包括至少一个照相机。所述至少一个照相机具有多像素检测器，以及多像素偏振滤光器。所述多像素检测器包括多个检测器像素元件。所述多像素偏振滤光器包括多个偏振滤光器像素元素。所述多像素检测器被配置为基于曝光过程提供图像数据。该光学系统还包括计算机逻辑元件。后者被配置为基于所述图像数据的像素值计算出所述样本对象的至少一个偏振图像。所述计算机逻辑元件还被配置为基于所述至少一个偏振图像对所述样本对象的表面进行颗粒分析。一种方法，包括控制多像素检测器。所述多像素检测器与多像素偏振滤光器相关联。该方法还包括通过多像素检测器接收图像数据。该方法还包括根据所述图像数据的像素值计算所述样本对象的至少一个偏振图像。此外，该方法还包括基于所述至少一个偏振图像对所述样本对象的表面进行颗粒分析。一种计算机程序或计算机程序产品或计算机可读的存储介质，包括可由处理器加载和执行的程序代码。当所述处理器执行所述程序代码时，就会实现一种方法。该方法包括控制多像素检测器。所述多像素检测器与多像素偏振滤光器相关联。该方法还包括借助于所述多像素检测器接收图像数据。该方法还包括根据所述图像数据的像素值计算出样本对象的至少一个偏振图像。此外，该方法还包括基于所述至少一个偏振图像对所述样本对象的表面进行颗粒分析。一种多像素检测器和多像素偏振滤光器用于样本对象的光学显微镜检查。在不脱离本专利技术保护范围的前提下，上述特征和下文所述的特征不仅可以以明确阐述的相应组合使用，还可以以进一步的组合或单独使用。附图说明图1示意性地示出了根据各种实施例的光学系统；图2示意性地示出了根据各种实施例的包括多像素偏振滤光器和多像素检测器的系统；图3示意性地示出了根据各种实施例的多像素偏振滤光器的像素的横向排列和相关的图像数据；图4示意性地示出了根据各种实施例的由多像素检测器获得的并且与多像素偏振滤光器的像素相关的图像数据的像素组；图5示意性地示出了根据各种实施例的可以由多像素检测器从图像数据中获得的通道图像；图6示意性地示出了根据各种实施例的偏振图像和强度图像；图7是一个示例性方法的流程图；图8示意性地示出了根据各种实施例对通道图像的像素值进行平均；图9示意性地示出了根据各种实施例的照相机图像的像素值的插值；图10示意性地示出了根据各种实施例的光学系统；图11示意性地说明了根据各种实施例的包括多像素偏振滤光光器、多像素检测器和多像素光谱滤光器的系统；图12示出了根据各种实施例的图11中的多像素检测器的图像数据，对多像素光谱滤光器的多个光谱滤光像素元件使用了拜耳超图案(Bayersuperpattern)。具体实施方式上述本专利技术的特性、特征和优点以及实现这些特性、特征和优点的方式将结合下面的示例性实施例的描述变得更清楚、更明白，这些示例性实施例将结合图示更详细地解释。下面根据优选的实施例，参照附图对本专利技术进行更详细的解释。在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。附图是本专利技术的各种实施例的示意图。附图中示出的元件不一定是按真实比例示出的。而是，而是，以本领域技术人员可以理解它们的功能和通用性的方式来描绘图中所示的各种元件。图中所示的功能单元和元件之间的连接和耦合也可以实现为间接连接或耦合。可以有线或无线方式实现连接或耦合。功能单元可以实现为硬件、软件或硬件与软件的组合。下面描述与样本对象的光学显微镜检查相关的各种技术。特别是，这里描述的技术可以使用具有多像素检测器的照相机，用于以数字方式捕获对样本对象进行成像的图像数据。在本文描述的各种实施例中，多像素偏振滤光器被布置在相应的检测光路中。所述多像素偏振滤光器可以具有多个偏振滤光像素元件。因此，该偏振滤光像素元件可以为来自样本对象的光的偏振提供空间分辨率。偏振滤光像素元件中的每一个都可以过滤不同的偏振方向(即，允许相应的偏振光通过或阻挡它)。可以按照与多像素检测器的检测器像素元件相对应的方式来布置多像素偏振滤光器的偏振滤光像素元件。也就是说，多像素检测器的不同偏振滤光像素元件与多像素偏振滤光器的不同检测器像素元件相关联。也就是说，沿着检测光路传播的不同偏振光被多像素偏振滤光器的各种偏振滤光像素元件过滤，随后被多像素检测器的检测器像素元件检测到。在各种示例中，多像素检测器和多像素偏振滤光器可以是集成在一起的，也就是说，可以将其制造在共同的衬底上－通常为硅。有时也称为“片上偏振滤光器”。例如，参见WO2017/064845A1。使用这种多像素偏振滤光器的关键优势－特别是与将大面积偏振滤光器以机械方式引入检测光束路径相比－是基于以下几点。(1)减少光学串扰效应。这使得能够在光学显微镜上均匀，空间精确地分辨偏振效应。(2)提高性能：与通过机械或电子(LCD)旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.光学系统(100)，其特征在于，包括/n样本支架(102)，被配置为固定样本对象(111)，/n光学显微镜(101)，其定义了照明光路(108)和检测光路(109)，用于用偏振光对所述样本对象(111)进行显微观察，/n至少一个照相机(120)包括具有多个检测器像素元件的多像素检测器(122)，以及具有多个偏振滤光像素元件(125、125-1、125-2、125-3、125-4)的多像素偏振滤光器(121)，其中，所述多像素偏振滤光器(121)布置在所述检测光路(109)中的所述样本支架(102)和所述多像素检测器(122)之间，所述多像素检测器(122)被配置为提供图像数据，以及/n计算机逻辑元件(130)，被配置为基于所述图像数据计算所述样本对象(111)的至少一个偏振图像(201，251-254)，/n其中，所述计算机逻辑元件(130)还被配置为基于所述至少一个偏振图像(201，251-254)对所述样本对象(111)的表面进行颗粒分析。/n

【技术特征摘要】
20200131 DE 102020102419.31.光学系统(100)，其特征在于，包括
样本支架(102)，被配置为固定样本对象(111)，
光学显微镜(101)，其定义了照明光路(108)和检测光路(109)，用于用偏振光对所述样本对象(111)进行显微观察，
至少一个照相机(120)包括具有多个检测器像素元件的多像素检测器(122)，以及具有多个偏振滤光像素元件(125、125-1、125-2、125-3、125-4)的多像素偏振滤光器(121)，其中，所述多像素偏振滤光器(121)布置在所述检测光路(109)中的所述样本支架(102)和所述多像素检测器(122)之间，所述多像素检测器(122)被配置为提供图像数据，以及
计算机逻辑元件(130)，被配置为基于所述图像数据计算所述样本对象(111)的至少一个偏振图像(201，251-254)，
其中，所述计算机逻辑元件(130)还被配置为基于所述至少一个偏振图像(201，251-254)对所述样本对象(111)的表面进行颗粒分析。


2.根据权利要求1所述的光学系统(100)，其特征在于，
其中，所述计算机逻辑元件(130)还被配置为基于所述至少一个偏振图像(201，251-254)来确定指示所述样本对象(111)表面的技术清洁度的测量系数。


3.根据权利要求1或2所述的光学系统(100)，其特征在于，
其中，所述计算机逻辑元件(130)被配置为对所述图像数据的像素值进行插值，以获得所述图像数据的更高的分辨率。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学系统(100)，其特征在于，
其中，所述计算机逻辑元件(130)被配置为对所述图像数据的相邻像素值进行平均，以获得所述图像数据的提高的信噪比。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学系统(100)，其特征在于，
其中，所述多像素偏振滤光器(121)包括至少两组偏振滤光像素元件(125、125-1、125-2、125-3、125-4)，
其中，所述至少两组的偏振滤光像素元件分别过滤光的不同的偏振方向(195)。


6.根据权利要求5所述的光学系统(100)，其特征在于，
其中，所述至少两组包括第一组和第二组，其中，由所述第一组和所述第二组的所述偏振滤光像素元件(125、125-1、125-2、125-3、125-4)过滤的所述偏振方向(195)形成所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：英德拉贾蒂·妮可·卡斯坦佳，马库斯·卡佩拉罗，阿希姆·施瓦茨，
申请(专利权)人：卡尔蔡司显微镜有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE