CN110609039A - 一种光学检测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学检测装置及其方法，其中，装置包括工件台；载物台，位于工件台上，用于承载待测物；光源单元，位于载物台的上方，且光源单元至少包括光源方向向量不共面的第一光源、第二光源和第三光源；相机，位于光源单元的上方，且相机的焦面与待测物待测表面之间的距离可调节；控制单元，分别与光源单元和相机电连接，用于控制光源单元输出不同照明条件；并在不同照明条件下，控制相机分别获取待测物表面图像以及缺陷检测图像，并根据待测物表面图像以及缺陷检测图像获取待测物的不同高度表面清晰图像，从而可实现无需重新调焦就可检测待测物不同高度表面的特征。

Description

一种光学检测装置及其方法

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种光学检测装置及其方法。

背景技术

“超摩尔定律”等概念引领集成电路(Integrated circuit,IC)行业从追求工艺技术节点的时代，转向更多地依赖于芯片封装技术发展的全新时代。相比于传统封装，晶圆级封装(Wafer Level Packaging，WLP)在缩小封装尺寸、节约工艺成本方面有着显著的优势。因此，WLP将是未来支持IC不断发展的主要技术之一。

WLP主要包括焊接Pillar/Gold/Solder Bump、重布线层RDL、硅通孔(ThroughSilicon Via,TSV)等工艺技术。为了增加芯片制造的良率，在整个封装工艺过程都需要对芯片进行缺陷检测，早期的设备主要集中在表面2D的缺陷检测，例如污染、划痕、颗粒等。随着工艺控制要求的增加，越来越需要对表面3D特征进行检测，例如Bump高度、RDL厚度、TSV的孔深等。但存在的问题是，现有设备的焦深有限，无法满足不同高度特征的同时检测，需要通过干涉仪等方法获得高度信息之后垂向调焦重新进行检测，降低了检测速度，增加了设备复杂性。

发明内容

本发明提供一种光学检测装置及其方法，以实现无需重新调焦就可检测待测物不同高度表面的特征，提升了检测速度，减少了设备复杂性。

为实现上述目的，本发明一方面实施例提出了一种光学检测装置，包括：

工件台；载物台，位于所述工件台上，用于承载待测物；光源单元，位于所述载物台的上方，且所述光源单元至少包括光源方向向量不共面的第一光源、第二光源和第三光源；其中，光源方向向量与光源几何中心指向所述待测物的待测表面几何中心的方向平行；相机，位于所述光源单元的上方，且所述相机的焦面与所述待测物的待测表面之间的距离可调节；控制单元，分别与所述光源单元和所述相机电连接，用于控制所述光源单元输出不同照明条件；并在不同照明条件下，控制所述相机分别获取所述待测物表面图像以及缺陷检测图像，并根据所述待测物表面图像和光度立体算法获取待测物表面高度分布信息；并获取与所述高度分布信息对应的相机焦面的点扩散函数，根据所述高度分布信息、所述点扩散函数和所述缺陷检测图像进行反卷积运算获取所述待测物不同高度表面的清晰图像。

可选地，所述光源单元包括第一环形光源，所述第一环形光源包括多个第一分区光源；所述控制单元分别与每个所述第一分区光源电连接，用于独立控制每个所述第一分区光源的开启状态；其中，所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源为多个所述第一分区光源中其中的任意三个。

可选地，所述光源单元包括第二环形光源和第三环形光源，所述第三环形光源位于所述第二环形光源背离所述工件台的一侧；所述第二环形光源包括多个第二分区光源，所述第三环形光源包括多个第三分区光源，所述控制单元分别与每个所述第二分区光源和每个所述第三分区光源电连接，用于独立控制每个所述第二分区光源和每个所述第三分区光源的开启状态；其中，所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源中的至少一个光源为所述第二分区光源，至少一个光源为所述第三分区光源。

可选地，所述光源单元包括明场光源和暗场光源，所述暗场光源包括至少一个第四环形光源，所述第四环形光源包括多个第四分区光源；所述光源单元还包括分光镜，所述分光镜用于反射所述明场光源出射的光束至所述待测物，并透射所述待测物反射或者散射的光束至所述相机；所述控制单元分别与所述明场光源和所述暗场光源电连接，用于控制所述明场光源和所述暗场光源的开启状态；其中，所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源中其中的一个光源为所述明场光源。

可选地，所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源的发光颜色各不相同；所述相机包括彩色面阵相机。

可选地，所述光学检测装置还包括位移台和支架，所述支架固定设置于所述工件台上，所述位移台可滑动设置于所述支架上；所述位移台分别与所述相机和所述光源单元固定连接，并与所述控制单元电连接，所述控制单元还用于控制所述位移台沿垂直所述工件台的方向相对于所述支架移动。

可选地，所述控制单元与所述载物台电连接，用于控制所述载物台相对于所述工件台移动。

为实现上述目的，本发明另一方面实施例还提出了一种光学检测方法，采用上述的光学检测装置，包括以下步骤：

控制所述光源单元输出不同照明条件；

控制所述相机在所述不同照明条件下分别获取所述待测物表面图像以及缺陷检测图像；

根据所述待测物表面图像和光度立体算法获取待测物表面高度分布信息；

获取与所述高度分布信息对应的相机焦面的点扩散函数；

根据所述高度分布信息、所述点扩散函数和所述缺陷检测图像进行反卷积运算，获取所述待测物不同高度表面的清晰图像。

可选地，所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源发光颜色相同；

控制所述相机在所述不同照明条件下分别获取所述待测物表面图像以及缺陷检测图像，包括：

依次控制所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源的开启状态，同时控制所述相机依次采集所述待测物的三幅待测物表面图像；

控制所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源中至少一个光源开启，同时控制所述相机采集所述待测物的缺陷检测图像。

可选地，所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源发光颜色各不相同；所述相机包括彩色面阵相机；

控制所述相机在所述不同照明条件下分别获取所述待测物表面图像以及缺陷检测图像，包括：

控制所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源同时开启，同时控制所述彩色面阵相机同时采集所述待测物的三幅待测物表面图像；

控制所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源中至少一个光源开启，同时控制所述彩色面阵相机采集所述待测物的缺陷检测图像。

本发明通过设置光源方向向量不共面的第一光源、第二光源和第三光源，并通过控制单元的控制输出不同照明条件，并在不同照明条件下控制相机获取待测物表面图像和缺陷检测图像，基于不同照明条件下的待测物表面图像，采用光度立体算法可获取待测物表面高度分布信息，进而，再对缺陷检测图像、待测物表面高度分布信息以及与待测物表面高度分布信息对应的相机焦面的点扩散函数进行反卷积运算，得到待测物不同高度表面的清晰图像，从而，实现了无需重复调整相机焦面与待测物表面不同高度处的距离，就可对待测物表面不同高度处的缺陷清晰成像，保证了光学检测装置在复杂不稳定的工况环境下仍然可以完成缺陷检测任务，提升了检测速度，减少了设备的复杂性。

附图说明

图1是现有技术中光学检测装置的方框结构示意图；

图2是本发明实施例光学检测装置的方框图；

图3是本发明一种实施例的光学检测装置的结构示意图；

图4是本发明另一种实施例的光学检测装置的结构示意图；

图5是本发明又一种实施例的光学检测装置的结构示意图；

图6是本发明再一种实施例的光学检测装置的结构示意图；

图7是本发明实施例的光学检测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是现有技术中光学检测装置的结构示意图；如图1所示，光学检测装置包括工件台1、载物台2、光源4、相机6、控制单元7和支架5，其中，载物台2位于工件台1上，待测物3位于载物台2上，载物台2上方依次设有光源4及相机6，光源4与支架5固定连接，用于发射照明光束，相机6通过连接件与支架5连接，相机6可在支架5上滑动，相机6与控制单元7电连接，控制单元7用于控制相机6采集待测物3的图像。

由于待测物3的表面凹凸不平，高度不一致，相机6为高分辨率、焦深窄的相机，进而无法获取待测物3表面不同高度处的清晰的图像。如果需要获取待测物3表面不同高度处的清晰图像，需要调整相机6的焦面离待测物3表面的距离，进而，通过相机6一次只能获取待测物3表面部分清晰的图像，无法获取完整的待测物表面清晰图像。

基于上述技术问题，本发明实施例提出了一种光学检测装置，如图2所示，包括工件台21；载物台22，位于工件台21上，用于承载待测物23；光源单元24，位于载物台的上方，且光源单元24至少包括光源方向向量不共面的第一光源241、第二光源242和第三光源243；其中，光源方向向量与光源几何中心指向待测物的待测表面几何中心的方向平行；相机25，位于光源单元24的上方，且相机25的焦面与待测物23待测表面之间的距离可调节；控制单元26，分别与光源单元24和相机25电连接，用于控制光源单元24输出不同照明条件；并控制相机25分别获取不同照明条件下的待测物表面图像以及缺陷检测图像。本发明实施例提出的光学检测装置检测原理如下：控制单元控制光源单元输出不同的照明条件，并控制相机分别获取不同照明条件下的待测物表面图像以及缺陷检测图像；基于不同照明条件下的待测物表面图像，采用三维重建算法获得待测物表面的高度分布信息；然和再对待测物表面高度分布信息、缺陷检测图像以及与待测物表面高度分布信息对应的相机焦面的点扩散函数进行反卷积运算，获得待测物表面不同高度的清晰图像。也即仅通过改变照明条件，就可获取待测物表面不同高度处的清晰图像，无需多次调焦，保证了在外部工况不稳定情况下，光学检测装置检测的稳定性，提升了检测速度。

可以理解的是，不同照明条件根据光度立体算法进行设计，在不同照明条件下，控制单元26控制相机25采集待测物表面图像，以根据多幅待测物表面图像获取待测物表面的高度分布信息，另外，根据待测物的缺陷检测需求，控制单元26控制相机25在相机的焦面处于待测物23表面某个高度(优选地，使得待测物23表面上尽可能多的高度的点落到相机25的焦面上)时，采集待测物缺陷检测图像，通过查表以获取与高度分布信息相对应的相机焦面的点扩散函数，然后对获取的点扩散函数、高度分布信息和缺陷检测图像进行反卷积运算，获取待测物不同高度表面的清晰图像。

下面结合具体示例来描述本发明提出的光学检测装置。

可选地，图3是本发明一种实施例的光学检测装置的结构示意图。如图3所示，光源单元24包括第一环形光源27，第一环形光源27包括多个第一分区光源(27a，27b，27c，27d，…)；控制单元26分别与每个第一分区光源电连接，用于独立控制每个第一分区光源的开启状态；其中，第一光源241、第二光源242和第三光源242为多个第一分区光源中其中的任意三个(例如，27a，27b，27c)。

其中，第一环形光源27可以为LED光源、量子点光源或者OLED光源，不作具体限制。

也就是说，将第一环形光源27分为多个区域，多个区域至少为三个，优选为4～7个，并且在第一环形光源27上均匀分布；每个区域的开启状态均由控制单元26独立控制，举例来说，将第一环形光源27分为4个区域(27a，27b，27c，27d)，那么，第一光源241、第二光源242、第三光源243为4个区域中任意三个(例如，27a，27b，27c)。

具体来说，该实施例中的控制单元26控制光源单元24输出不同照明条件为：控制第一环形光源27每个区域均开启，调整相机25的焦面与待测物23之间距离，使待测物23表面上尽可能多的高度的点落到相机25的焦面上，控制相机25获取待测物23的缺陷检测图像；控制第一环形光源27每个区域均关闭之后，仅控制第一环形光源27中的其中一个区域27a(第一光源241)开启，控制相机25获取待测物23的第一待测物表面图像；控制第一环形光源27中第一光源241(27a)关闭之后，仅控制第一环形光源27中的另一个区域27b(第二光源242)开启，控制相机25获取待测物23的第二待测物表面图像；控制第一环形光源27中第二光源242(27b)关闭之后，仅控制第一环形光源27中的再一个区域27c(第三光源243)开启，控制相机25获取待测物23的第三待测物表面图像；进而，基于第一待测物表面图像、第二待测物表面图像、第三待测物表面图像，采用三维重建算法，例如光度立体算法，获取待测物23表面的高度分布信息，然后再结合缺陷检测图像和点扩散函数，进行反卷积计算可获得待测物不同高度表面的清晰图像。

其中，缺陷检测图像的获取，和第一待测物表面图像、第二待测物表面图像、第三待测物表面图像的获取的先后顺序不作具体限制。

可选地，图4是本发明另一种实施例的光学检测装置的结构示意图。如图4所示，可选地，光源单元24包括第二环形光源28和第三环形光源29，第三环形光源29位于第二环形光源28的上方；第二环形光源28包括多个第二分区光源(28a，28b，28c,….)，第三环形光源29包括多个第三分区光源(29a，29b，29c,….)，控制单元26分别与每个第二分区光源和每个第三分区光源电连接，用于独立控制每个第二分区光源和每个第三分区光源的开启状态；其中，第一光源241、第二光源242和第三光源243中的至少一个光源为第二分区光源，至少一个光源为第三分区光源。

其中，第二环形光源28可以为LED光源、量子点光源或者OLED光源中的一种，第三环形光源29可以为LED光源、量子点光源或者OLED光源中的一种，不作具体限制。

也就是说，将第二环形光源28分为多个区域，将第三环形光源29分为多个区域，多个区域至少为三个，优选为4～7个，并且第二环形光源28和第三环形光源29均匀分布多个区域，另外，第二环形光源28和第三环形光源29的区域个数可相同，也可不相同；每个区域的开启状态均由控制单元26独立控制，举例来说，将第二环形光源28和第三环形光源29均分为4个区域，或者，将第二环形光源28分为5个区域，第三环形光源29分为4个区域，那么，第一光源241、第二光源242、第三光源243中至少有一个光源在第二环形光源28在多个第二分区光源中，至少有一个光源在第三环形光源29在多个第三分区光源中。

具体地，以第二环形光源28和第三环形光源29的分区数量相同为例来说，该实施例中的控制单元26控制光源单元24输出不同照明条件为：在获取缺陷检测图像时，可控制第二环形光源28和第三环形光源29中的其中一种或两种的全部区域均开启，调整相机25的焦面与待测物23之间距离，使待测物23表面上尽可能多的高度的点落到相机25的焦面上，控制相机25获取待测物23的缺陷检测图像。

在获取缺陷检测图像之后，控制第二环形光源28和第三环形光源29全部关闭，在获取多个待测物表面图像时，可仅控制第二环形光源28中其中一个第二分区光源(28a或28b或28c或28d其中任意一个区域)(第一光源241)开启，同时控制相机25采集第一待测物表面图像；控制第一光源241关闭，开启第三环形光源29中其中一个第三分区光源(29a或29b或29c或29d其中任意一个区域)(第二光源242)开启，同时控制相机25采集第二待测物表面图像；控制第二光源242关闭，控制第三光源243开启(28a或28b或28c或28d或29a或29b或29c或29d其中任意一个区域)，同时控制相机25采集第三待测物表面图像。

需要说明的是，如果第一光源241和第二光源242的光源方向向量共面(由第一光源241和第二光源242的光源几何中心指向待测物表面几何中心方向的向量共面)，那么开启的第三光源243为在第二环形光源28和第三环形光源29中剔除与第一光源241和第二光源242的光源方向向量共面的分区光源中其中的任意一个，举例来说，如果第一光源241为28a，第二光源242为29a，那么第三光源243为除去28c和29c后剩余的四个区域(28b，28d，29b，29d)中的任意一个；如果第一光源241和第二光源242的光源方向向量不共面，那么开启的第三光源243为第二环形光源28和第三环形光源29未开启过的其余分区光源中的任意一个。举例来说，如果第一光源241为28a，第二光源242为29b，那么第三光源为除28a和29b之外其余区域中的任意一个。

可选地，图5是本发明又一种实施例的光学检测装置的结构示意图。光源单元24包括明场光源30和暗场光源31，暗场光源31包括至少一个第四环形光源(图中未示出)，第四环形光源包括多个第四分区光源；光源单元24还包括分光镜32，分光镜32用于反射明场光源30出射的光束使其垂直入射至待测物23，该出射光束的方向与物镜的光轴重合，分光镜32还用于透射待测物23反射或者散射的光束至相机25；控制单元26分别与明场光源30和暗场光源31电连接，用于控制明场光源30和暗场光源31的开启状态；其中，第一光源241、第二光源242和第三光源243中其中的一个光源为明场光源30。

其中，明场光源30、暗场光源31均可以为LED光源、量子点光源或者OLED光源中的一种，不作具体限制。

也就是说，明场光源30固定在物镜上，物镜固定在相机25上，物镜位于暗场光源31背离工件台21的一侧，分光镜32位于物镜内。

需要说明的是，第一光源241、第二光源242和第三光源243中有一个光源为明场光源30，其中，明场光源30的使用与实际检测待测物23相关，在待测物23表面粗糙(比如皮革)时，可使用明场光源30，在待测物23表面光滑(比如金属)时，反射光强烈时，仅使用暗场光源31。

在待测物23表面光滑(比如金属)时，可只使用暗场光源31，暗场光源31中包括至少一个第四环形光源(图中未示出)，控制单元26控制第一光源241、第二光源242和第三光源243的开启可参照前两个示例，这里不再赘述。

在待测物23表面粗糙(比如皮革)时，获取缺陷检测图像具体为：可控制明场光源30或暗场光源31中的一种或两种开启，其中暗场光源31中，可控制其中的一个或多个第四环形光源开启，调整相机25的焦面与待测物23之间距离，使待测物23表面上尽可能多的高度的点落到相机25的焦面上，控制相机25获取待测物23的缺陷检测图像。

获取待测物表面图像具体为：控制单元26控制明场光源30(第一光源241)开启，并控制相机25采集第一待测物表面图像，关闭明场光源30，控制暗场光源31中的其中任意一个分区光源(第二光源242)开启，并控制相机25采集第二待测物表面图像；关闭第二光源242，再开启与第二光源242不相同的另一个分区光源，并控制相机25采集第三待测物表面图像，需要说明的是，如果第一光源241和第二光源242的光源方向向量共面，那么开启的第三光源243为暗场光源31中剔除与第一光源241和第二光源242的光源方向向量共面的分区光源后的其中的任意一个；如果第一光源241和第二光源242的光源方向向量不共面，那么开启的第三光源243为暗场光源31中未开启过的其余分区光源中的任意一个，其中，光源方向向量共面的理解参见前述示例，这里不再赘述。

可选地，第一光源241、第二光源242和第三光源243的发光颜色各不相同；相机25包括彩色面阵相机。

可以理解的是，在前述的三个示例中，第一光源241、第二光源242和第三光源243的发光颜色可以依次为红色、绿色和蓝色，那么第一光源241、第二光源242和第三光源243可同时开启，通过彩色面阵相机的不同颜色通道，获取三幅待测物表面图像，从而可以只控制相机25进行一次拍照，就可以获取三幅待测物表面图像。

可选地，图6是本发明再一种实施例的光学检测装置的结构示意图。如图6所示，光学检测装置还包括位移台33和支架34，支架34固定设置于工件台21上，位移台33可滑动设置于支架34上；位移台33分别与相机25和光源单元24固定连接，并与控制单元26电连接，控制单元26还用于控制位移台33沿垂直工件台21的方向相对于支架34移动。

需要说明的是，光源单元24中的暗场光源31通过连接件固定在位移台33上，明场光源30通过物镜和相机25以及连接件固定在位移台33上，其中，位移台33与支架34之间可使用滑动导轨进行相对移动。进而保证相机25在固定焦面采集待测物表面图像时，与暗场光源31中的光源与焦面的距离保持不变，使得相机25在在每个焦面采集待测物表面图像时，暗场光源31照射情况都达到最佳。

可选地，如图6所示，控制单元26与载物台22电连接，用于控制载物台22相对于工件台21移动。

需要说明的是，载物台22与工件台21之间可通过横向或纵向滑动导轨连接，在待测物23面积比较大时，可以通过控制载物台22在工件台21上的位置，继而使得待测物23上需要检测的部分中心位于相机25、物镜和暗场光源31的中心轴线上。

其中，控制单元26可以为计算机。

为实现上述目的，本发明另一方面实施例还提出了一种光学检测方法，采用本发明实施例所述的光学检测装置，如图7所示，包括以下步骤：

S1，控制光源单元输出不同照明条件；

其中，控制光源单元输出不同照明条件，根据光度立体算法确定，其中，光源单元至少包括三个光源方向向量不共面的光源，记为第一光源、第二光源和第三光源。

S2，控制相机分别获取不同照明条件下的待测物表面图像以及缺陷检测图像；

S3，基于不同照明条件下的待测物表面图像，采用光度立体算法获取待测物表面高度分布信息；

S4，获取与高度分布信息对应的相机焦面的点扩散函数；

S5，对高度分布信息、点扩散函数和缺陷检测图像进行反卷积运算，获取待测物不同高度表面的清晰图像。

可选地，当第一光源、第二光源和第三光源发光颜色相同时；

控制相机分别获取不同照明条件下的待测物表面图像以及缺陷检测图像，相机为黑白面阵相机，包括：

依次控制第一光源、第二光源和第三光源的开启状态，同时控制相机依次采集待测物的三幅待测物表面图像；

即言，通过控制第一光源开启，第二光源和第三光源关闭，控制相机采集第一待测物表面图像Image_h1，控制第一光源关闭，第二光源开启，保持第三光源关闭，控制相机采集第二待测物表面图像Image_h2，控制第二光源关闭，第三光源开启，保持第一光源关闭，控制相机采集第三待测物表面图像Image_h3，根据光度立体算法获取待测物表面的高度分布信息z(x,y)。

控制第一光源、第二光源和第三光源中至少一个光源开启，同时控制相机采集待测物的缺陷检测图像；

即言，将相机焦面调整让其处于距离待测样品表面的高度为z₀的平面，控制第一光源、第二光源和第三光源中至少一个光源开启，其中，控制相机采集待测物的缺陷检测图像，所采集到的待测物缺陷检测图像或图像集的格式为[Image_i(z₀；x,y)]，其中，i表示不同的照明条件。举例来说，待测物如果为金属，那么不需要明场光源，只需要暗场光源即可，控制暗场光源中其中一个环形光源开启获取缺陷检测图像[Image(z₀；x,y)]，或者控制几个环形光源依次开启，获取缺陷检测图像集[Image_i(z₀；x,y)]。

利用上述的高度分布信息z(x,y)、与高度分布信息z(x,y)相对应的相机焦面的点扩散函数H(z；x,y)，以及在焦面处于z₀时采集的缺陷检测图像[Image_i(z₀；x,y)]，通过反卷积的方式获得待测物不同高度表面的清晰图像。

进而，在相机拍摄过程中不需要多次垂直向移动，仅需在分区照明和明暗场照明条件下分别进行几次拍摄即可实现不同高度表面缺陷的清晰成像与检测，光源切换与相机拍照的速度高于传统的相机垂直机械移动并拍摄的速度，因此其检测速度较快，同时稳定性更好，更加适合复杂不稳定的类工况环境下的检测任务。

可选地，当第一光源、第二光源和第三光源发光颜色各不相同；相机包括彩色面阵相机；

控制相机分别获取不同照明条件下的待测物表面图像以及缺陷检测图像，包括：

控制第一光源、第二光源和第三光源同时开启，同时控制彩色面阵相机同时采集待测物的三幅待测物图像；

其中，第一光源、第二光源和第三光源的颜色可以依次为红色、绿色和蓝色，同时开启时，彩色面阵相机获取待测物表面图像Image，通过彩色面阵相机进行处理，获取待测物表面图像集为[Image_h1,Image_h2,Image_h3]，进而通过光度立体算法根据[Image_h1,Image_h2,Image_h3]计算获取待测物表面的高度分布信息z(x,y)。

控制第一光源、第二光源和第三光源中至少一个光源开启，同时控制彩色面阵相机采集待测物的缺陷检测图像。

即言，将相机焦面调整让其处于距离待测样品表面的高度为z₀的平面，控制第一光源、第二光源和第三光源中至少一个光源开启，其中，控制相机采集待测物的缺陷检测图像，所采集到的缺陷检测图像或缺陷检测图像集的格式为[Image_i(z₀；x,y)]，其中，i表示不同的照明条件。举例来说，待测物如果为金属，那么不需要明场光源，只需要暗场光源即可，控制暗场光源中其中一个环形光源开启获取图像[Image(z₀；x,y)]，或者控制几个环形光源同时开启，其中，几个环形光源的颜色不同，控制彩色面阵相机采集待测物图像，并进行处理获取图像集[Image_i(z₀；x,y)]。

利用上述的高度分布信息z(x,y)、与高度分布信息z(x,y)相对应的相机焦面的点扩散函数H(z；x,y)，以及在焦面处于z₀时采集的缺陷检测图像[Image_i(z₀；x,y)]，通过反卷积的方式获得待测物不同高度表面的清晰图像。

进而，减少了相机采集待测物图像的次数，提高了相机采集图像的速度与稳定性，实现了对不同照明条件下的待测物图像的同步采集。

综上所述，本发明通过设置光源方向向量不共面的第一光源、第二光源和第三光源，并通过控制单元的控制输出不同照明条件，并控制相机在不同照明条件下获取待测物表面图像和缺陷检测图像，并通过光度立体算法和待测物表面图像获取待测物表面高度分布信息，进而，根据缺陷检测图像、待测物表面高度分布信息以及与待测物表面高度分布信息对应的相机焦面的点扩散函数进行反卷积运算，获取待测物不同高度表面的清晰图，从而，实现了无需重复调整相机焦面与待测物表面不同高度处的距离，就可对待测物表面不同高度处的缺陷清晰成像，保证了光学检测装置在复杂不稳定的工况环境下仍然可以完成缺陷检测任务，提升了检测速度，减少了设备的复杂性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种光学检测装置，其特征在于，包括：

工件台；

载物台，位于所述工件台上，用于承载待测物；

光源单元，位于所述载物台的上方，且所述光源单元至少包括光源方向向量不共面的第一光源、第二光源和第三光源；其中，光源方向向量与光源几何中心指向所述待测物的待测表面几何中心的方向平行；

相机，位于所述光源单元的上方，且所述相机的焦面与所述待测物的待测表面之间的距离可调节；

控制单元，分别与所述光源单元和所述相机电连接，用于控制所述光源单元输出不同照明条件；并在不同照明条件下，控制所述相机分别获取所述待测物的表面图像以及缺陷检测图像，并根据所述待测物的表面图像和光度立体算法获取所述待测物的表面高度分布信息；并获取与所述高度分布信息对应的所述相机的焦面的点扩散函数，根据所述高度分布信息、所述点扩散函数和所述缺陷检测图像进行反卷积运算获取所述待测物不同高度表面的清晰图像。

2.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述光源单元包括第一环形光源，所述第一环形光源包括多个第一分区光源；

所述控制单元分别与每个所述第一分区光源电连接，用于独立控制每个所述第一分区光源的开启状态；

其中，所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源为多个所述第一分区光源中其中的任意三个。

3.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述光源单元包括第二环形光源和第三环形光源，所述第三环形光源位于所述第二环形光源背离所述工件台的一侧；

所述第二环形光源包括多个第二分区光源，所述第三环形光源包括多个第三分区光源，所述控制单元分别与每个所述第二分区光源和每个所述第三分区光源电连接，用于独立控制每个所述第二分区光源和每个所述第三分区光源的开启状态；

其中，所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源中的至少一个光源为所述第二分区光源，至少一个光源为所述第三分区光源。

4.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述光源单元包括明场光源和暗场光源，所述暗场光源包括至少一个第四环形光源，所述第四环形光源包括多个第四分区光源；

所述光源单元还包括分光镜，所述分光镜用于反射所述明场光源出射的光束至所述待测物，并透射所述待测物反射或者散射的光束至所述相机；

所述控制单元分别与所述明场光源和所述暗场光源电连接，用于控制所述明场光源和所述暗场光源的开启状态；

其中，所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源中其中的一个光源为所述明场光源。

5.根据权利要求1-4任一项所述的光学检测装置，其特征在于，所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源的发光颜色各不相同；

所述相机包括彩色面阵相机。

6.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述光学检测装置还包括位移台和支架，所述支架固定设置于所述工件台上，所述位移台可滑动设置于所述支架上；

所述位移台分别与所述相机和所述光源单元固定连接，并与所述控制单元电连接，所述控制单元还用于控制所述位移台沿垂直所述工件台的方向相对于所述支架移动。

7.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述控制单元与所述载物台电连接，用于控制所述载物台相对于所述工件台移动。

8.一种光学检测方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的光学检测装置，包括以下步骤：

控制所述光源单元输出不同照明条件；

控制所述相机分别获取不同照明条件下的所述待测物的表面图像以及缺陷检测图像；

基于不同照明条件下的所述待测物的表面图像，采用光度立体算法获取所述待测物的表面高度分布信息；

获取与所述高度分布信息对应的所述相机的焦面的点扩散函数；

对所述高度分布信息、所述点扩散函数和所述缺陷检测图像进行反卷积运算，获取所述待测物的不同高度表面的清晰图像。

9.根据权利要求8所述的光学检测方法，其特征在于，所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源发光颜色相同；

控制所述相机分别获取所述不同照明条件下的所述待测物的表面图像以及缺陷检测图像，包括：

依次控制所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源的开启状态，同时控制所述相机依次采集所述待测物的三幅待测物表面图像；

控制所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源中至少一个光源开启，同时控制所述相机采集所述待测物的缺陷检测图像。

10.根据权利要求8所述的光学检测方法，其特征在于，

所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源发光颜色各不相同；所述相机包括彩色面阵相机；

控制所述相机分别获取所述不同照明条件下的所述待测物的表面图像以及缺陷检测图像，包括：

控制所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源同时开启，同时控制所述彩色面阵相机同时采集所述待测物的三幅待测物表面图像；

控制所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源中至少一个光源开启，同时控制所述彩色面阵相机采集所述待测物的缺陷检测图像。