CN113038003A - 一种自动对焦装置和方法、检测装置和方法 - Google Patents

一种自动对焦装置和方法、检测装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动对焦装置和方法、检测装置和方法，其中，自动对焦装置通过控制第一电机、第二电机和第三电机，以控制工件台的移动，并根据待测物的位置信息调整工件台的位置，使得待测物处于测焦模块的焦面处，检测装置根据第一导轨在第二导轨上移动的长度，或工件台在第一导轨上移动的长度，以及自动对焦装置的对焦情况，控制探测器采集待测物表面的光信号，以及通过重力补偿模块的设置，补偿抵消第三电机的部分或者全部重力，使得工件台在第三方向上运动时，无需再克服第三电机的重力做功，使得工件台运行到位速度更快，减少对焦时间。

Description

一种自动对焦装置和方法、检测装置和方法
技术领域
本发明实施例涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种自动对焦装置和方法、检测装置和方法。
背景技术
目前，随着工业自动化、智能化的深入及普及，在半导体制造过程中，需要对多个工艺节点进行光学检测或量测，以监控工艺稳定性及提高产品良率。光学计量技术具有高处理量及无样本破坏风险等优势，通常基于包含散射测量及反射测量实施方案及相关联的分析算法，可以量测纳米级结构的临界尺寸、薄膜厚度等物理特性，以及快速、精确识别样本表面缺陷。
当前，在自动光学检测设备中，通常采用高倍率镜头以获得高分辨率，然而高倍率镜头的焦深也趋于微米、亚微米级别，此时对焦过程及其困难，尤其自动对焦过程中，因工件台的运行速度慢，造成对焦不仅费时费力，还严重制约了对焦精准度。
发明内容
本发明提供一种自动对焦装置和方法、检测装置和方法，以实现在自动光学检测设备的自动对焦过程中，提升对焦精准度，减少对焦时长。
为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种自动对焦装置，包括：
工件台，用于承载待测物；
第一导轨和第一电机，所述第一导轨用于承载所述工件台，所述第一电机用于驱动所述工件台沿第一方向在所述第一导轨上移动；
第二导轨和第二电机，所述第二导轨用于承载所述第一导轨，所述第二电机用于驱动所述第一导轨沿第二方向在所述第二导轨上移动，所述第一导轨与所述第二导轨相互垂直；
升降导轨和第三电机，所述升降导轨位于所述第一导轨上，所述第三电机用于控制所述工件台沿第三方向在所述升降导轨上移动，其中，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两相互垂直；
测焦模块，所述测焦模块位于所述工件台远离所述第一导轨的一侧，并具有相应的测焦区域，用于获取所述待测物表面位于所述测焦区域处的沿第三方向的位置信息；
重力补偿模块，所述重力补偿模块用于产生与所述第三电机重力相反的力；
控制器，所述控制器分别与所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机和所述测焦模块连接，用于控制所述第一电机、所述第二电机，以使所述待测物表面多个待测区域进入所述测焦区域，并控制所述测焦模块以预设频率获取所述位置信息，所述控制器还用于基于相邻次已获取的所述位置信息，控制所述第三电机驱动所述工件台，以使测焦过程中所述待测物表面的所有待测区域均动态处于目标焦面处。
根据本发明的一个实施例，所述重力补偿模块与所述第三电机一体成型为自带重力补偿的驱动单元。
根据本发明的一个实施例，所述驱动单元包括内磁环支架、内磁环、第一外磁环支架、第一外磁环、线圈支架、线圈、第二外磁环支架和第二外磁环，所述内磁环的磁感线方向为所述内磁环重力的方向，所述第一外磁环与所述第二外磁环的磁感线方向与所述内磁环的磁感线方向垂直，并沿径向方向发散，其中，所述线圈支架、所述线圈、所述内磁环支架和所述内磁环为一体，所述第一外磁环支架、所述第一外磁环、所述第二外磁环支架和所述第二外磁环为一体。
根据本发明实施例提出的自动对焦装置，通过控制第一电机、第二电机和第三电机，以使待测物表面多个待测区域进入测焦区域，并控制测焦模块以预设频率获取位置信息，控制器还用于基于相邻次已获取的位置信息，控制第三电机驱动工件台，以使测焦过程中待测物表面的所有待测区域均动态处于目标焦面处。并通过重力补偿模块的设置，补偿抵消第三电机的部分或者全部重力，使得工件台在第三方向上运动时，无需再克服第三电机的重力做功，使得工件台运行到位速度更快，减少对焦时间。
为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种自动对焦方法，基于如前所述的自动对焦装置实现，包括以下步骤：
根据待测物的翘曲度和目标焦面位置沿第三方向粗调所述工件台；
控制所述第一电机，以使所述待测物表面多个待测区域进入所述测焦区域，控制所述第二电机，以使所述待测物沿第二方向匀速进入所述测焦区域；
控制所述测焦模块以预设频率获取所述位置信息；
基于相邻次已获取的所述位置信息，控制所述第三电机驱动所述工件台，以使测焦过程中所述待测物表面的所有待测区域均动态处于目标焦面处。
根据本发明的一个实施例，所述基于相邻次已获取的所述位置信息，控制所述第三电机驱动所述工件台，以使测焦过程中所述待测物表面的所有待测区域均动态处于目标焦面处，包括：
当前次所述待测物的表面的待测点在第三方向离目标焦面的距离作为下一次获取所述待测物的表面的待测点在第三方向离目标焦面的距离之前，所述工件台在第三方向的应运动距离；
当当前次所述待测物的表面的待测点在第三方向离目标焦面的距离在第一预设范围内，判断当前次所述待测物的表面的待测点在第三方向离目标焦面的距离是否在第二预设范围内，当当前次所述待测物的表面的待测点在第三方向离目标焦面的距离在第二预设范围时，控制所述工件台在第三方向停止移动直至下一次获取所述待测物的表面的待测点在第三方向离目标焦面的距离，其中，所述第二预设范围的范围小于所述第一预设范围的范围。
根据本发明的一个实施例，所述自动对焦方法，还包括：在所述待测物进入测焦模块的测焦区域范围内之前控制所述第一导轨在所述第二导轨上加速运动；在所述待测物离开所述测焦模块的测焦区域范围内之后控制所述第一导轨在所述第二导轨上减速运动。
根据本发明实施例提出的自动对焦方法，首先，根据待测物的翘曲度和目标焦面位置沿第三方向粗调工件台；接着控制第一电机和/或第二电机，以使待测物表面多个待测区域进入测焦区域；控制测焦模块以预设频率获取位置信息；基于相邻次已获取的位置信息，控制第三电机驱动工件台，以使测焦过程中待测物表面的所有待测区域均动态处于目标焦面处。从而，工件台运行到位速度更快，减少对焦时间，提升对焦精度。
为实现上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种检测装置，包括所述的自动对焦装置，还包括：探测器，所述探测器用于在所述待测物的表面的待测点在第三方向距离目标焦面的距离在所述第一预设范围内时，且所述第一导轨在所述第二导轨上的运动长度每间隔预设长度时，采集所述待测物的表面的待测点的光信号。
根据本发明实施例提出的检测装置，在待测物的表面的待测点的第三方向距离目标焦面的距离在第一预设范围内时，且第一导轨在第二导轨上的运动长度每间隔预设长度时，可通过探测器采集待测物的表面的待测点的光信号，进而对待测物进行检测。
根据本发明的一个实施例，所述探测器为光谱仪或图像采集模块。
根据本发明的一个实施例，所述图像采集模块为CCD相机或者CMOS相机。
为实现上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种检测方法，基于所述的检测装置实现，包括以下步骤：所述自动对焦装置进行对焦，使得所述待测物的表面的待测点实时处于第一预设范围内；同时获取所述第一导轨在第二导轨上的运动长度；在所述待测物的表面的待测点在第三方向距离焦面的距离在所述第一预设范围内时，且所述第一导轨在所述第二导轨上的运动长度每间隔预设长度时，控制所述探测器采集所述待测物的表面的待测点的光信号。
根据本发明实施例提出的检测方法，首先自动对焦装置进行对焦，使得待测物的表面的待测点实时处于第一预设范围内；同时获取第一导轨在第二导轨上的运动长度；在待测物的表面的待测点在第三方向距离焦面的距离在第一预设范围内时，且第一导轨在第二导轨上的运动长度每间隔预设长度时，控制探测器采集待测物的表面的待测点的光信号，进而对待测物进行检测。
附图说明
图1是本发明实施例提出的自动对焦装置的方框示意图；
图2是本发明实施例提出的自动对焦装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提出的自动对焦装置的中第三电机的结构示意图；
图4是本发明具体实施例提出的自动对焦装置的中第三电机的结构示意图；
图5是本发明实施例提出的自动对焦方法流程图；
图6是本发明一个实施例提出的自动对焦装置中待测物的示意图；
图7是本发明另一个实施例提出的自动对焦装置中待测物的示意图；
图8是本发明实施例提出的检测装置的方框示意图；
图9是本发明实施例提出的检测方法的流程图。
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是本发明实施例提出的自动对焦装置的方框示意图。图2是本发明实施例提出的自动对焦装置的结构示意图。如图1和2所示，该自动对焦装置100，包括：
工件台101，用于承载待测物102；
第一导轨103和第一电机104，第一导轨103用于承载工件台101，第一电机104用于驱动工件台101沿第一方向X在第一导轨103上移动；
第二导轨105和第二电机106，第二导轨105用于承载第一导轨103，第二电机106用于驱动第一导轨103沿第二方向Y在第二导轨105上移动，第一导轨103与第二导轨105相互垂直；
升降导轨107和第三电机108，升降导轨107位于第一导轨103上，第三电机108用于控制工件台101沿第三方向Z在升降导轨107上移动，其中，第一方向X、第二方向Y和第三方向Z两两相互垂直；
测焦模块109，测焦模块109位于工件台101远离第一导轨103的一侧，并具有相应的测焦区域，用于获取待测物102表面位于测焦区域处的沿第三方向的位置信息；
重力补偿模块110，重力补偿模块110用于产生与第三电机108重力相反的力；
控制器111，控制器111分别与第一电机104、第二电机106、第三电机108和测焦模块109连接，用于控制第一电机104、第二电机106，以使待测物102表面多个待测区域进入测焦区域，并控制测焦模块109以预设频率获取位置信息，控制器111还用于基于相邻次已获取的位置信息，控制第三电机108驱动工件台101，以使测焦过程中待测物102表面的所有待测区域均动态处于目标焦面处。
其中，待测物102表面有多个待测区域，每个待测区域包括多个待测点。
需要说明的是，结合图1和图2所示，控制器111控制第一电机104以驱动工件台101以及升降导轨107和第三电机108在第一导轨103上沿第一方向X移动，控制器111控制第二电机106以驱动工件台101以及升降导轨107和第三电机108、第一导轨103在第二导轨105上沿第二方向Y移动，控制器111控制第三电机108以驱动工件台101在升降导轨107上沿第三方向Z移动。其中图1中示出的上下箭头为Z方向，左右箭头为Y方向，前后箭头(未示出)为X方向。图1为图2的左视或右视图。通过第二电机106驱动第一导轨103沿Y方向移动，或通过第一电机104驱动工件台101沿X方向移动，使得工件台101沿X方向或沿Y方向移动至测焦模块109的测焦区域范围内。其中，测焦模块109的测焦区域可提前在控制器111中设定。第一导轨103上还设置有实时检测工件台101沿X方向移动的X位置测量装置114和支撑第一导轨103的第一导轨支座115，以图2的方位来说，X位置测量装置114实时测量工件台101在X方向的位置，优选的，可测量工件台101与第二导轨105之间的距离。第二导轨105上还设置有实时检测第一导轨103沿Y方向移动的Y位置测量装置112和支撑第二导轨105的第二导轨支座113，以图2的方位来说，Y位置测量装置112实时测量第一导轨103在Y方向的位置，优选的，可测量第一导轨103与第二导轨105一端的距离。
其中，测焦模块109的测焦区域可以沿第一方向X和第二方向Y预先设定阈值。示例性的，测焦模块109的测焦区域阈值包括沿第一方向X的第三预设范围(-X，+X)，和沿第二方向Y的第四预设范围(-Y，+Y)。测焦模块109的光轴线与工件台101中心的连线的交点为原点。通过第二电机106驱动第一导轨103沿Y方向移动，并实时基于Y位置测量装置112反馈的值控制第二电机106，在第一导轨103移动至(-Y，+Y)范围内时，控制第二电机106停止。以使得工件台101沿Y方向移动至测焦模块109的测焦区域内。
或者，通过第一电机104驱动工件台101沿X方向移动，并实时根据X位置测量装置114反馈的值控制第一电机104，在工件台101移动至(-X，+X)范围内时，控制第一电机104停止。以使得工件台101沿X方向移动至测焦模块109的测焦区域内。
其中，第一电机104与第二电机106均为直线电机。
下面以先使得工件台101沿X方向移动至测焦模块109的第一方向X的第三预设范围的测焦区域内为例进行说明。
具体的，控制第一电机104驱动工件台101沿X方向移动至测焦模块109的第一方向X的第三预设范围测焦区域内，然后控制第一电机104关闭，同时控制工件台101沿Y方向移动(实质上是控制控制第二电机106驱动第一导轨103在第二导轨105上移动)，当工件台101开始进入测焦模块109的第二方向Y的第四预设范围测焦区域内时，控制工件台101沿Y方向匀速移动，并且此时测焦模块109以预设频率测量待测物102在Z方向的位置信息，即获取待测物102的表面至测焦模块109的目标焦面的距离，控制器111中可提前设置测焦模块109的目标焦面位置。其中，测焦模块109当前次获取的待测物102表面至测焦模块109的目标焦面的距离作为下次获取待测物102表面至测焦模块109的目标焦面的距离之前，控制器111控制第三电机108驱动工件台101沿Z方向应移动的距离，这样使得待测物102表面的待测区域均动态处于目标焦面处。
可以理解的是，测焦模块109当前次获取的待测物102表面至测焦模块109的目标焦面的距离作为下次获取待测物102表面至测焦模块109的目标焦面的距离之前，控制器111控制第三电机108驱动工件台101沿Z方向应移动的距离，当测焦模块109当前次获取的待测物102表面至测焦模块109的目标焦面的距离在第一预设范围内时，说明对焦成功。另外，测焦模块109当前次获取的待测物102表面至测焦模块109的目标焦面的距离在第二预设范围内时，控制器111控制第三电机108停止运动，直至下一次获取的待测物102表面至测焦模块109的目标焦面距离之前，进而保证待测物102表面所有待测区域均动态处于目标焦面处，其中，第一预设范围大于第二预设范围。
根据本发明的一个实施例，如图1所示，测焦模块109包括自动对焦传感器1092，自动对焦传感器1092用于以预设频率获取待测物102在Z方向的位置信息，控制器111根据待测物102在Z方向的位置信息调整工件台101在Z方向的位置。
在前述示例中，自动对焦传感器1092以预设频率获取待测物102在Z方向的位置信息，即获取待测物102的表面至测焦模块109的目标焦面的距离。当待测物102的表面至测焦模块109的目标焦面的距离在第一预设范围内时，说明待测物102的表面对焦成功。并且当前次待测物102的表面至测焦模块109的目标焦面的距离在第二预设范围内时，在下一次自动对焦传感器1092获取待测物102的表面至测焦模块109的目标焦面的距离之前，控制工件台101沿Z方向停止移动。从而使得工件台101上的待测物102的表面在对焦过程中一直贴近测焦模块109的焦面，减少对焦的时间。
其中，第一预设范围的范围大于第二预设范围的范围。举例来说，第一预设范围为(-0.2um，+0.2um)，第二预设范围可以为(-50nm，+50nm)。
需要说明的是，在第三电机108控制工件台101沿Z方向移动时，重力补偿模块110产生与第三电机108重力相反的力，从而工件台101沿Z方向移动时，带动的第三电机108的重力与重力补偿模块110产生的向上的力相抵消，进而，提升了工件台101在Z方向上移动的速率。
根据本发明的一个实施例，如图3所示，重力补偿模块110与第三电机108一体成型为自带重力补偿的驱动单元117。
根据本发明的一个实施例，如图3和图4所示，驱动单元117包括内磁环支架1171、内磁环1172、第一外磁环支架1173、第一外磁环1174、线圈支架1175、线圈1176、第二外磁环支架1177和第二外磁环1178，内磁环1172的磁感线方向为内磁环1172重力的方向，第一外磁环1174与第二外磁环1178的磁感线方向与内磁环1172的磁感线方向垂直，并沿径向方向发散，其中，线圈支架1175、线圈1176、内磁环支架1171和内磁环1172为一体，第一外磁环支架1173、第一外磁环1174、第二外磁环支架1177和第二外磁环1178为一体。
根据本发明的一个实施例，第三电机108为音圈电机。
需要说明的是，内磁环支架1171与内磁环1172、线圈支架1175和线圈1176为一体形成定子，第一外磁环支架1173、第一外磁环1174、第二外磁环支架1177和第二外磁环1178为一体形成动子，定子与动子之间留有间隙，线圈1176通电后产生的磁场方向与内磁环1172的磁场方向一致，第一外磁环1174与第二外磁环1178的磁场方向与定子磁场相正交，动子磁场与定子磁场相作用产生可使动子运动的推力。动子的重力可由动子和定子的磁场产生的推力进行补偿。从而，在工件台101沿Z方向运动时，提升了工件台101在Z方向上移动到位的速率，使得自动对焦的过程更加快速。
其中，前述的自动对焦装置设置在大理石基板116上。
综上所述，根据本发明实施例提出的自动对焦装置，通过控制第一电机、第二电机和第三电机，以使待测物表面多个待测区域进入测焦区域，并控制测焦模块以预设频率获取位置信息，控制器还用于基于相邻次已获取的位置信息，控制第三电机驱动工件台，以使测焦过程中待测物表面的所有待测区域均动态处于目标焦面处。并通过重力补偿模块的设置，补偿抵消第三电机的部分或者全部重力，使得工件台在第三方向上运动时，无需再克服第三电机的重力做功，使得工件台运行到位速度更快，减少对焦时间。
图5是本发明实施例提出的自动对焦方法的流程图。如图5所示，该自动对焦方法，基于如前的自动对焦装置实现，包括以下步骤：
S100，根据待测物的翘曲度和目标焦面位置沿第三方向粗调工件台；待测物的表面可以为平面，也可以为曲面(如图6和图7所示)，待测物的表面分为多个小块，每个小块为一个待测区域，每个待测区域包括多个待测点。
例如，待测物的翘曲度可以为300微米，或者70-100微米，目标焦面位置距离工件台500微米，可以粗调工件台上移300微米或者70-100微米，再根据待测物表面距离目标焦面位置的距离进行细调工件台。
S101，控制第一电机，以使待测物表面多个待测区域处于测焦区域；控制第二电机，以使待测物沿第二方向匀速进入测焦区域。
可以理解的是，可以控制第一电机，使得工件台仅沿X方向处于测焦模块的测焦区域内。接着，对应的控制第二电机使得工件台仅沿Y方向开始匀速进入测焦模块的测焦区域。在另外的实施例中，还可以控制第二电机，使得工件台仅沿Y方向处于测焦模块的测焦区域内。接着，对应的控制第一电机使得工件台仅沿X方向开始匀速进入测焦模块的测焦区域。
下面以仅控制第一电机使得工件台沿X方向处于测焦模块的测焦区域内来进行说明。
通过第一电机控制工件台沿X方向移动，使得工件台沿X方向移动至测焦模块的测焦区域内。其中，测焦模块的测焦区域可提前在控制器中设定。第一导轨上还设置有实时检测工件台沿X方向移动的X位置测量装置和支撑第一导轨的第一导轨支座，以图2的方位来说，X位置测量装置实时测量工件台在X方向的位置，优选的，可测量工件台与第二导轨之间的距离。其中，测焦模块的测焦区域可以为X方向(-X，+X)，通过第一电机控制工件台沿X方向移动，并实时根据X位置测量装置反馈的值控制第一电机，在工件台移动至(-X，+X)范围内时，控制第一电机停止。以使得工件台沿X方向移动至测焦模块的测焦区域内。
接着控制第二电机使得工件台沿Y方向开始匀速经过测焦模块的测焦区域。
S102，控制测焦模块以预设频率获取位置信息；其中，预设频率可以提前设置在控制器中，工件台沿Y方向开始匀速经过测焦模块的测焦区域时，控制测焦模块以预设频率获取待测物表面的每个待测点距离测焦模块的目标焦面的距离，其中，预设频率对应的周期可以与待测物的表面沿Y方向一个待测点移动到下一个待测点的时长对应，也可以小于待测物的表面沿Y方向一个待测点移动到下一个待测点的时长。
S103，基于相邻次已获取的位置信息，控制第三电机驱动工件台，以使测焦过程中待测物表面的所有待测区域均动态处于目标焦面处。
根据本发明的一个实施例，基于相邻次已获取的位置信息，控制第三电机驱动工件台，以使测焦过程中待测物表面的所有待测区域均动态处于目标焦面处，包括：
当前次待测物的表面的待测点在第三方向离目标焦面的距离作为下一次获取待测物的表面的待测点在第三方向离目标焦面的距离之前，工件台在第三方向的应运动距离；
当当前次待测物的表面的待测点在第三方向离目标焦面的距离在第一预设范围内，判断当前次待测物的表面的待测点在第三方向离目标焦面的距离是否在第二预设范围内，当当前次待测物的表面的待测点在第三方向离目标焦面的距离在第二预设范围时，控制工件台在第三方向停止移动直至下一次获取待测物的表面的待测点在第三方向离目标焦面的距离，其中，第二预设范围的范围小于第一预设范围的范围。
其中，测焦模块当前次获取的待测物表面至测焦模块的目标焦面的距离作为下次获取待测物表面至测焦模块的目标焦面的距离之前，控制器控制第三电机驱动工件台沿Z方向应移动的距离，这样使得待测物表面的待测区域均动态处于目标焦面处。
可以理解的是，测焦模块当前次获取的待测物表面至测焦模块的目标焦面的距离作为下次获取待测物表面至测焦模块的目标焦面的距离之前，控制器控制第三电机驱动工件台沿Z方向应移动的距离，当测焦模块当前次获取的待测物表面至测焦模块的目标焦面的距离在第一预设范围内时，说明对焦成功。另外，测焦模块当前次获取的待测物表面至测焦模块的目标焦面的距离在第二预设范围内时，控制器控制第三电机停止运动，直至下一次获取的待测物表面至测焦模块的目标焦面距离之前，进而保证待测物表面所有待测区域均动态处于目标焦面处，其中，第一预设范围大于第二预设范围。
其中，第一预设范围的范围大于第二预设范围的范围。举例来说，第一预设范围为(-0.2um，+0.2um)，第二预设范围可以为(-50nm，+50nm)。
根据本发明的一个实施例，该自动对焦方法还包括：在进入测焦模块的测焦区域内之前控制第一导轨在第二导轨上加速运动；在离开测焦模块的测焦区域内之后控制第一导轨在第二导轨上减速运动。由此，节省工件台进入图像采集模块的测焦区域内的时间。
综上所述，根据本发明实施例提出的自动对焦方法，首先，根据待测物的翘曲度和目标焦面位置沿第三方向粗调工件台；接着控制第一电机和/或第二电机，以使待测物表面多个待测区域进入测焦区域；控制测焦模块以预设频率获取位置信息；基于相邻次已获取的位置信息，控制第三电机驱动工件台，以使测焦过程中待测物表面的所有待测区域均动态处于目标焦面处。从而，工件台运行到位速度更快，减少对焦时间，提升对焦精度。
图8是本发明实施例提出的检测装置的方框示意图。如图8所示，该检测装置200包括自动对焦装置100，还包括：探测器1091，探测器1091用于在待测物的表面的待测点在第三方向距离目标焦面的距离在第一预设范围内时，且第一导轨在第二导轨上的运动长度每间隔预设长度时，采集待测物的表面的待测点的光信号。
根据本发明的一个实施例，探测器1091为光谱仪或图像采集模块。
根据本发明的一个实施例，图像采集模块为CCD或者CMOS相机。
其中，当探测器1091为光谱仪时，可以测量待测物的厚度，当探测器118位图像采集模块1091时，可以采集待测物表面的待测点的图像，并根据采集的图像对待测物表面进行缺陷检测。
综上所述，根据本发明实施例提出的检测装置，在待测物的表面的待测点的第三方向距离目标焦面的距离在第一预设范围内时，且第一导轨在第二导轨上的运动长度每间隔预设长度时，可通过探测器采集待测物的表面的待测点的光信号，进而对待测物进行检测。
图9是本发明实施例提出的检测方法的流程图。如图9所示，该检测方法基于检测装置实现，包括以下步骤：
S201，自动对焦装置进行对焦，使得待测物的表面的待测点实时处于第一预设范围内；
其中自动对焦装置进行对焦的方法如前所述，此处不再赘述。
S202，同时获取第一导轨在第二导轨上的运动长度；
S203，在待测物的表面的待测点在第三方向距离焦面的距离在第一预设范围内时，且第一导轨在第二导轨上的运动长度每间隔预设长度时，控制探测器采集待测物的表面的待测点的光信号。
综上所述，根据本发明实施例提出的检测方法，首先自动对焦装置进行对焦，使得待测物的表面的待测点实时处于第一预设范围内；同时获取第一导轨在第二导轨上的运动长度；在待测物的表面的待测点在第三方向距离焦面的距离在第一预设范围内时，且第一导轨在第二导轨上的运动长度每间隔预设长度时，控制探测器采集待测物的表面的待测点的光信号，进而对待测物进行检测。
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，本发明不限于这里所述的特定实施例，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)

1.一种自动对焦装置，其特征在于，包括：
工件台，用于承载待测物；
第一导轨和第一电机，所述第一导轨用于承载所述工件台，所述第一电机用于驱动所述工件台沿第一方向在所述第一导轨上移动；
第二导轨和第二电机，所述第二导轨用于承载所述第一导轨，所述第二电机用于驱动所述第一导轨沿第二方向在所述第二导轨上移动，所述第一导轨与所述第二导轨相互垂直；
升降导轨和第三电机，所述升降导轨位于所述第一导轨上，所述第三电机用于控制所述工件台沿第三方向在所述升降导轨上移动，其中，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两相互垂直；
测焦模块，所述测焦模块位于所述工件台远离所述第一导轨的一侧，并具有相应的测焦区域，用于获取所述待测物表面位于所述测焦区域处的沿第三方向的位置信息；
重力补偿模块，所述重力补偿模块用于产生与所述第三电机重力相反的力；
控制器，所述控制器分别与所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机和所述测焦模块连接，用于控制所述第一电机、所述第二电机，以使所述待测物表面多个待测区域进入所述测焦区域，并控制所述测焦模块以预设频率获取所述位置信息，所述控制器还用于基于相邻次已获取的所述位置信息，控制所述第三电机驱动所述工件台，以使测焦过程中所述待测物表面的所有待测区域均动态处于目标焦面处。
2.根据权利要求1所述的自动对焦装置，其特征在于，所述重力补偿模块与所述第三电机一体成型为自带重力补偿的驱动单元。
3.根据权利要求2所述的自动对焦装置，其特征在于，所述驱动单元包括内磁环支架、内磁环、第一外磁环支架、第一外磁环、线圈支架、线圈、第二外磁环支架和第二外磁环，所述内磁环的磁感线方向为所述内磁环重力的方向，所述第一外磁环与所述第二外磁环的磁感线方向与所述内磁环的磁感线方向垂直，并沿径向方向发散，其中，所述线圈支架、所述线圈、所述内磁环支架和所述内磁环为一体，所述第一外磁环支架、所述第一外磁环、所述第二外磁环支架和所述第二外磁环为一体。
4.一种自动对焦方法，其特征在于，基于如权利要求1-3任一项所述的自动对焦装置实现，包括以下步骤：
根据所述待测物的翘曲度和目标焦面位置沿第三方向粗调所述工件台；
控制所述第一电机，以使所述待测物表面多个待测区域沿第一方向处于所述测焦区域；控制所述第二电机，以使所述待测物沿第二方向匀速进入所述测焦区域；
控制所述测焦模块以预设频率获取所述位置信息；
基于相邻次已获取的所述位置信息，控制所述第三电机驱动所述工件台，以使测焦过程中所述待测物表面的所有待测区域均动态处于目标焦面处。
5.根据权利要求4所述的自动对焦方法，其特征在于，所述基于相邻次已获取的所述位置信息，控制所述第三电机驱动所述工件台，以使测焦过程中所述待测物表面的所有待测区域均动态处于目标焦面处，包括：
当前次所述待测物的表面的待测点在第三方向离目标焦面的距离作为下一次获取所述待测物的表面的待测点在第三方向离目标焦面的距离之前，所述工件台在第三方向的应运动距离；
当当前次所述待测物的表面的待测点在第三方向离目标焦面的距离在第一预设范围内，判断当前次所述待测物的表面的待测点在第三方向离目标焦面的距离是否在第二预设范围内，当当前次所述待测物的表面的待测点在第三方向离目标焦面的距离在第二预设范围时，控制所述工件台在第三方向停止移动直至下一次获取所述待测物的表面的待测点在第三方向离目标焦面的距离，其中，所述第二预设范围的范围小于所述第一预设范围的范围。
6.根据权利要求4所述的自动对焦方法，其特征在于，还包括：在所述待测物进入所述测焦模块的测焦区域内之前控制所述第一导轨在所述第二导轨上加速运动；在所述待测物离开所述测焦模块的测焦区域之后控制所述第一导轨在所述第二导轨上减速运动。
7.一种检测装置，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的自动对焦装置，还包括：探测器，所述探测器用于在所述待测物的表面的待测点在第三方向距离目标焦面的距离在所述第一预设范围内时，且所述第一导轨在所述第二导轨上的运动长度每间隔预设长度时，采集所述待测物的表面的待测点的光信号。
8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述探测器为光谱仪或图像采集模块。
9.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述图像采集模块为CCD相机或者CMOS相机。
10.一种检测方法，其特征在于，基于所述权利要求7-9任一项所述的检测装置实现，包括以下步骤：
所述自动对焦装置进行对焦，使得所述待测物的表面的待测点实时处于第一预设范围内；
同时获取所述第一导轨在第二导轨上的运动长度；
在所述待测物的表面的待测点在第三方向距离焦面的距离在所述第一预设范围内时，且所述第一导轨在所述第二导轨上的运动长度每间隔预设长度时，控制所述探测器采集所述待测物的表面的待测点的光信号。
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