CN117705808A - 一种光学检测装置及其最佳焦面确定方法、介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学检测装置及其最佳焦面确定方法、介质，光学检测装置至少包括照明模块、载物台、干涉模块、目标区域选择模块和成像模块；该光学检测装置的最佳焦面确定方法包括调试阶段、训练阶段和检测阶段；在调试阶段，控制照明模块出射照明光束时，调整载物台的位置以及目标区域选择模块的位置，以使样本位于成像模块的视野中心以及目标区域选择模块的中心与视野中心重合；在训练阶段，样本位于成像模块的视野中心以及目标区域选择模块的中心与视野中心重合之后，获取光学检测装置的系统聚焦偏差；在检测阶段，根据系统聚焦偏差和干涉模块获取的干涉信号，确定最佳焦面，以提高最佳焦面的确定速率和准确性。
Description
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最佳焦面确定方法、介质。
背景技术
近年来随着工业自动化、智能化的深入及普及，使用自动光学检测设备(AutoOptical Inspection，AOI)替代传统的人工目检，已成为技术发展趋势。AO1设备凭借其快速、精确的缺陷识别定位能力，在汽车、医药、交通、半导体等领域广泛使用。
目前，现有的AOI设备通常包括光学成像模块、载物台、物料传输系统等。其中光学成像模块包括照明单元、成像物镜和探测器等。通常AOI设备检测过程中，需要将待测面调整到最佳焦面，以获得清晰的图片，便于识别待测表面的缺陷。一般地，现有技术采用光学系统采用干涉法测量样本高度，主要通过移动垂向的光学设备，改变光学采集设备与样本的距离，通过光强探测器获取白光干涉信号，但该白光干涉信号是针对于整个视野的，而待测目标在整个视野中所占的比重无法确定，无法做到对局部的样本进行干涉信号的分析，而且待测目标周边的背景干扰往往非常强烈，造成了白光干涉测量焦面受制于待测目标周边的背景的不一致性，在面对不同待测目标的时候，白光干涉测量焦面往往要受制于不同待测目标的不一致性，导致追焦效果差。
基于上述背景，如何提升光学检测设备的最佳焦面的确定速率和准确性成为当前面临的一个技术难题。
发明内容
本发明提供一种光学检测装置及其最佳焦面确定方法、介质，以提高最佳焦面的确定速率和准确性。
第一方面，本发明提供了一种光学检测装置的最佳焦面确定方法，所述光学检测装置至少包括：照明模块、载物台、干涉模块、目标区域选择模块和成像模块，所述照明模块用于出射照明光束，所述载物台用于放置样本，所述干涉模块用于获取样本图像的干涉信号，所述目标区域选择模块用于调整所述成像模块或所述干涉模块获取的样本图像，所述成像模块用于获取所述样本图像；
所述光学检测装置的最佳焦面确定方法包括调试阶段、训练阶段和检测阶段；
在所述调试阶段，控制所述照明模块出射照明光束时，调整所述载物台的位置以及所述目标区域选择模块的位置，以使所述样本位于所述成像模块的视野中心以及所述目标区域选择模块的中心与所述视野中心重合；
在所述训练阶段，所述样本位于所述成像模块的视野中心以及所述目标区域选择模块的中心与所述视野中心重合之后，获取所述光学检测装置的系统聚焦偏差；
在所述检测阶段，根据所述系统聚焦偏差和所述干涉模块获取的所述干涉信号，确定所述最佳焦面。
可选的，在所述照明模块出射照明光束时，调整所述载物台的位置以及所述目标区域选择模块的位置，以使所述样本位于所述成像模块的视野中心以及所述目标区域选择模块的透光中心与所述视野中心重合，包括：
控制所述光学检测装置执行拍摄过程，并调整所述载物台相对于所述视野中心的位置，以使所述样本位于所述成像模块的视野中心；
在所述样本位于所述成像模块的视野中心时，控制所述光学检测装置执行标定过程，调整所述目标区域选择模块在所述光学检测装置中的位置，以使所述目标区域选择模块的透光中心与所述视野中心重合；
其中，当所述照明模块出射的所述照明光束未经过所述目标区域选择模块照射至所述样本表面，所述样本将所述照明光束反射至所述成像模块的过程为所述拍摄过程；当所述照明模块出射的所述照明光束经过所述目标区域选择模块照射至所述样本表面，所述样本将所述照明光束反射至所述成像模块的过程为所述标定过程。
可选的，获取所述光学检测装置的系统聚焦偏差，包括：
控制所述光学检测装置执行拍摄过程，并调整所述载物台相对于所述成像模块的距离，以使所述成像模块获取多个所述样本图像；
根据各所述样本图像，确定所述光学检测装置的第一焦面；
控制所述光学检测装置执行干涉过程，并调整所述载物台相对于所述成像模块的距离，以使所述干涉模块获取多个所述干涉信号；
根据各所述干涉信号，确定所述光学检测装置的第二焦面；
根据所述第一焦面和所述第二焦面，确定所述系统聚焦偏差；
其中，当所述照明模块出射的所述照明光束未经过所述目标区域选择模块照射至所述样本表面，所述样本将所述照明光束反射至所述成像模块的过程为所述拍摄过程；当所述照明模块出射的所述照明光束经过所述目标区域选择模块照射至所述样本表面和所述干涉模块，所述样本将所述照明光束反射后的样本反射光束与所述干涉模块将所述照明光束反射后的干涉反射光束入射至所述成像模块的过程为所述干涉过程。
可选的，根据所述第一焦面和所述第二焦面，确定所述系统聚焦偏差，包括：
将所述第一焦面与所述第二焦面的差值作为所述系统聚焦偏差。
可选的，根据所述系统聚焦偏差和所述干涉模块获取的干涉信号，确定所述最佳焦面，包括：
将目标检测样本置于所述载物台上，控制所述光学检测装置执行干涉过程，并调整所述载物台相对于所述成像模块的距离，以使所述干涉模块获取多个所述干涉信号；
根据各所述干涉信号，确定所述载物台的目标样本高度；
根据所述目标样本高度和所述系统聚焦偏差，确定所述最佳焦面；
其中，当所述照明模块出射的所述照明光束经过所述目标区域选择模块照射至所述样本表面和所述干涉模块，所述样本将所述照明光束反射后的样本反射光束与所述干涉模块将所述照明光束反射后的干涉反射光束入射至所述成像模块的过程为所述干涉过程。
可选的，根据所述目标样本高度和所述系统聚焦偏差，确定所述最佳焦面，包括：
将所述目标样本高度与所述系统聚焦偏差的和值作为所述最佳焦面。
第二方面，本发明提供了一种光学检测装置，至少包括照明模块、载物台、干涉模块、目标区域选择模块、成像模块和控制器；
所述照明模块至少包括照明光源，所述照明模块用于出射照明光束；
所述载物台用于放置样本；
所述成像模块包括物镜、第一分光棱镜、第二分光棱镜、第三透镜和相机，所述成像模块用于获取样本图像；
所述干涉模块包括第一快门、第一透镜、参考镜、第二透镜和光强采集器，所述第一透镜位于所述第一快门与所述参考镜之间的光路上，所述第二透镜位于所述第二分光棱镜与所述光强采集器之间的光路上，所述干涉模块用于获取干涉信号；
所述目标区域选择模块至少包括遮光部件，所述目标区域选择模块用于调整所述成像模块或所述干涉模块获取的样本图像；
所述控制器分别与所述相机、所述目标区域选择模块和所述干涉模块电连接电连接，用于执行第一方面所述的光学检测装置的最佳焦面确定方法。
可选的，当所述目标区域选择模块位于所述照明模块与所述第一分光棱镜之间的光路上时，所述目标区域选择模块还包括第四透镜和第五透镜；
所述第四透镜位于所述照明模块与所述遮光部件之间的光路上，所述第五透镜位于所述遮光部件与所述第一分光棱镜之间的光路上。
可选的，当所述目标区域选择模块位于所述第二透镜与所述光强采集器之间的光路上时，所述遮光部件包括遮光片或视场光阑；
其中，所述遮光片包括多个遮光区域，各所述遮光区域的透光率可调。
第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现第一方面所述的光学检测装置的最佳焦面确定方法。
本发明提供的技术方案，通过在调试阶段，控制照明模块出射照明光束时，调整载物台的位置以及目标区域选择模块的位置，以使样本位于成像模块的视野中心以及目标区域选择模块的中心与视野中心重合，之后进入训练阶段，以获取光学检测装置的系统聚焦偏差，以便后续将待检测的目标样本放置在载物台上后，在检测阶段通过系统聚焦偏差以及干涉模块获取的干涉信号，确定最佳焦面，如此，在检测同类型的多个目标样本时，仅需一个目标样本执行检测阶段便可获取该类型目标样本的最佳焦面，无需使所有目标样本执行检测阶段，提高最佳焦面的确定速率和准确性。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种光学检测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的另一种光学检测装置的结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的又一种光学检测装置的结构示意图；
图4为本发明实施例一提供的再一种光学检测装置的结构示意图；
图5为本发明实施例二提供的一种光学检测装置的最佳焦面确定方法的流程图；
图6为本发明实施例三提供的一种光学检测装置的最佳焦面确定方法的流程图；
图7为本发明实施例三提供的一种样本的结构示意图；
图8为本发明实施例三提供的一种光束强度与视场光阑的位置对应曲线图；
图9为本发明实施例四提供的一种光学检测装置的最佳焦面确定方法的流程图；
图10为本发明实施例五提供的一种光学检测装置的最佳焦面确定方法的流程图。
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。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种光学检测装置的结构示意图，图2为本发明实施例一提供的另一种光学检测装置的结构示意图，图3为本发明实施例一提供的又一种光学检测装置的结构示意图，图4为本发明实施例一提供的再一种光学检测装置的结构示意图，参考图1～图4，光学检测装置至少包括照明模块10、载物台2、干涉模块58、目标区域选择模块70、成像模块80和控制器(图中未示出)；照明模块10至少包括照明光源101，照明模块10用于出射照明光束；载物台2用于放置样本3；成像模块80包括物镜4、第一分光棱镜6、第二分光棱镜801、第三透镜804和相机805，成像模块80用于获取样本图像；干涉模块58包括第一快门503、第一透镜502、参考镜501、第二透镜802和光强采集器803，第一透镜502位于第一快门503与参考镜501之间的光路上，第二透镜802位于第二分光棱镜801与光强采集器803之间的光路上，干涉模块58用于获取干涉信号；目标区域选择模块70至少包括遮光部件74，目标区域选择模块70用于调整成像模块80或干涉模块58获取的样本图像；控制器分别与相机805、目标区域选择模块70和干涉模块58电连接，用于执行本发明任一实施例提供的光学检测装置的最佳焦面确定方法。
其中，照明光源101至少包括激光光源等，还可以包括透镜102和衰减片103，照明光源10出射的照明光束经过透镜102后可以出射平行光束至衰减片103处，衰减片103可以调节平行光束的光强，减少噪声，提高光束在传递过程中的稳定性，照明模块10的具体结构还可为其他，此处不做具体设定。载物台2用于放置或承载样本3，样本3包括晶圆或其他器件。成像模块80用于采集照明光束经样本3反射后形成的成像光束，以生成样本图像。第一快门503包括光电式快门或机械式快门等，可以根据实际需要进行选择，此处不做具体限定。
可以理解的是，目标区域选择模块70的设置位置可以根据实际需要进行设置，例如可以位于照明模块10与第一分光棱镜之间的光路上，或者，位于第二透镜与光强采集器之间的光路上，此处不做具体限定。
在一可选的实施例中，如图1所示，当目标区域选择模块70位于照明模块10与第一分光棱镜6之间的光路上时，目标区域选择模块70还包括第四透镜703和第五透镜705；第四透镜703位于照明模块10与遮光部件74之间的光路上，第五透镜705位于遮光部件704与第一分光棱镜6之间的光路上。光学检测装置还包括第二快门702和第三快门701。
其中，当第三快门701打开且第二快门702关闭时，照明模块10出射的照明光束通过第三快门701出射至第一分光棱镜6的入射面；当第二快门702打开且第三快门701关闭时，照明模块10出射的照明光束通过第二快门702、第四透镜703、遮光部件74和第五透镜705入射至第一分光棱镜6的入射面。
具体的，当光学检测装置执行拍摄过程时，控制第一快门503关闭，照明光源101出射的照明光束经过透镜102和衰减片103后入射至第一分光棱镜6的入射面，第一分光棱镜6将入射光束反射至样本3，样本3反射成像光束依次通过第一分光棱镜6、第二分光棱镜801和透镜804入射至相机805中成像，以生成样本图像。
当光学检测装置执行标定过程时，控制第一快门503和第三快门701关闭，第二快门702打开，照明模块10出射的照明光束通过第二快门702、第四透镜703、遮光部件74和第五透镜705入射至第一分光棱镜6的入射面，第一分光棱镜6将目标区域选择模块70出射的光束反射至样本3，样本3反射的成像光束依次通过第一分光棱镜6、第二分光棱镜801和透镜804入射至相机805中成像，以生成样本图像。
当光学检测装置执行干涉过程时，控制第三快门701关闭，第一快门503和第二快门702打开，照明模块10出射的照明光束通过第二快门702、第四透镜703、遮光部件74和第五透镜705入射至第一分光棱镜6的入射面，第一分光棱镜6将目标区域选择模块70出射的光束反射至样本3，样本3反射的成像光束入射至第一分光棱镜6；同时，第一分光棱镜6还将目标区域选择模块70出射的光束透射至参考镜501，参考镜501上的光斑反射后依次经过第一透镜502和第一快门503入射至第一分光棱镜6，样本3反射的成像光束和参考镜501反射的光束在第一分光棱镜6处发生干涉后产生干涉光束，干涉光束经过第二分光棱镜801反射后通过第二透镜802进入光强采集器803中，光强采集器803可以获取干涉光束并对干涉光束进行处理后获得干涉信号。
在另一可选的实施例中，如图2所示，当目标区域选择模块70位于照明模块10与第一分光棱镜6之间的光路上时，目标区域选择模块70还包括第四透镜703和第五透镜705；第四透镜703位于照明模块10与遮光部件74之间的光路上，第五透镜705位于遮光部件704与第一分光棱镜6之间的光路上。
具体的，当光学检测装置执行拍摄过程或标定过程时，控制第一快门503关闭，照明模块10出射的照明光束通过第四透镜703、遮光部件74和第五透镜705入射至第一分光棱镜6的入射面，第一分光棱镜6将目标区域选择模块70出射的光束反射至样本3，样本3反射的成像光束依次通过第一分光棱镜6、第二分光棱镜801和透镜804入射至相机805中成像，以生成样本图像。
当光学检测装置执行干涉过程时，控制第一快门503打开，照明模块10出射的照明光束通过第四透镜703、遮光部件74和第五透镜705入射至第一分光棱镜6的入射面，第一分光棱镜6将目标区域选择模块70出射的光束反射至样本3，样本3反射的成像光束入射至第一分光棱镜6；同时，第一分光棱镜6还将目标区域选择模块70出射的光束透射至参考镜501，参考镜501上的光斑反射后依次经过第一透镜502和第一快门503入射至第一分光棱镜6，样本3反射的成像光束和参考镜501反射的光束在第一分光棱镜6处发生干涉后产生干涉光束，干涉光束经过第二分光棱镜801反射后通过第二透镜802进入光强采集器803中，光强采集器803可以获取干涉光束并对干涉光束进行处理后获得干涉信号。
需要说明的是，遮光部件74包括遮光片704(图1)或视场光阑708(图2)，遮光片704的形状和尺寸可以与样本3一致，例如样本3为半径为2cm的圆形结构，遮光片704也为半径为2cm的圆形结构，遮光片704中各个区域的透光率可以相同或不同，当圆心区域的透光率为100％，围绕圆心区域的其他区域透光率逐渐减小或均为0％时，相机805获取的样本图像尺寸与圆心区域尺寸一致，如此，可以通过调整遮光片704各区域的透光率调整样本图像的尺寸或大小。遮光片704的结构还可为其他，此处不做具体限定。视场光阑708用于限制物体成像的范围，视场光阑708的光阑角越大，则物体成像范围越大。
在另一可选的实施例中，当目标区域选择模块70位于第二透镜802与光强采集器803之间的光路上时，遮光部件74包括遮光片704(图3)或视场光阑708(图4)。
其中，遮光片704包括多个遮光区域，各遮光区域的透光率可调。
具体的，当光学检测装置执行拍摄过程或标定过程时，控制第一快门503关闭，照明模块10出射的照明光束入射至第一分光棱镜6的入射面，第一分光棱镜6将目标区域选择模块70出射的光束反射至样本3，样本3反射的成像光束依次通过第一分光棱镜6、第二分光棱镜801和透镜804入射至相机805中成像，以生成样本图像；同时，第二分光棱镜801将第一分光棱镜6出射的光线反射后经过第二透镜802、和光部件74入射至光强采集器803中，以使光强采集器803获取光强信号。
当光学检测装置执行干涉过程时，控制第一快门503打开，照明模块10出射的照明光束入射至第一分光棱镜6的入射面，第一分光棱镜6将目标区域选择模块70出射的光束反射至样本3，样本3反射的成像光束入射至第一分光棱镜6；同时，第一分光棱镜6还将目标区域选择模块70出射的光束透射至参考镜501，参考镜501上的光斑反射后依次经过第一透镜502和第一快门503入射至第一分光棱镜6，样本3反射的成像光束和参考镜501反射的光束在第一分光棱镜6处发生干涉后产生干涉光束，干涉光束经过第二分光棱镜801反射后通过第二透镜802进入光强采集器803中，光强采集器803可以获取干涉光束并对干涉光束进行处理后获得干涉信号。
本发明实施例的技术方案，通过在光学检测装置设置照明模块、载物台、干涉模块、目标区域选择模块、成像模块和控制器，照明模块至少包括照明光源，照明模块用于出射照明光束，载物台用于放置样本，成像模块包括物镜、第一分光棱镜、第二分光棱镜、第三透镜和相机，成像模块用于获取样本图像，干涉模块包括第一快门、第一透镜、参考镜、第二透镜和光强采集器，第一透镜位于第一快门与参考镜之间的光路上，第二透镜位于第二分光棱镜与光强采集器之间的光路上，干涉模块用于获取干涉信号，目标区域选择模块至少包括遮光部件，目标区域选择模块用于调整成像模块或干涉模块获取的样本图像，控制器分别与相机、目标区域选择模块和干涉模块电连接，用于执行本发明任一实施例提供的光学检测装置的最佳焦面确定方法，以提高最佳焦面的准确性。
实施例二
图5为本发明实施例二提供的一种光学检测装置的最佳焦面确定方法的流程图，适用于确定光学检测装置的最佳焦面，该光学检测装置的最佳焦面可由本发明实施例提供的光学检测装置来执行，该光学检测装置可采用硬件和/或软件的形式实现。如图5所示，该光学检测装置的最佳焦面确定方法包括：
S101、在调试阶段，控制照明模块出射照明光束时，调整载物台的位置以及目标区域选择模块的位置，以使样本位于成像模块的视野中心以及目标区域选择模块的透光中心与视野中心重合。
其中，调试阶段主要对光学检测装置中相关部件的所处位置进行调整。
需要说明的是，本发明实施例可以采用图1-图4中示出的任意一种光学检测装置执行，为方便描述，下述均以图1中示出的光学检测装置为例进行示例性的说明，图2、图3或图4中的光学检测装置执行该方法的原理可以参考对图1中光学检测装置的原理说明。
具体的，参考图1，控制照明模块出射照明光束时，调整载物台的位置和目标区域选择模块的位置的顺序可以根据实际需要进行设置，示例性的，以先调整载物台的位置为例，控制第二快门702和第一快门503关闭，第三快门701打开，照明模块10出射的照明光束入射至第一分光棱镜6的入射面，第一分光棱镜6将入射光束反射至样本3，样本3反射成像光束依次通过第一分光棱镜6、第二分光棱镜801和透镜804入射至相机805中成像，以生成样本图像，根据样本图像调整载物台2沿垂直于相机入射光轴的方向移动，以使样本位于成像模块的视野中心；然后控制第三快门701和第一快门503关闭，第二快门702打开，照明模块10出射的照明光束通过目标区域选择模块70入射至第一分光棱镜6的入射面，第一分光棱镜6将目标区域选择模块70出射的光束反射至样本3，样本3反射的成像光束依次通过第一分光棱镜6、第二分光棱镜801和透镜804入射至相机805中成像，以生成样本图像，可以调整目标区域选择模块70中遮光部件的中心区域透光率大于及周围区域透光率，以便通过样本图像确定目标区域选择模块的透光中心在成像模块80中视野的位置，以便根据目标区域选择模块透光中心在成像模块视野中的相对位置，调整目标区域选择模块的位置，以使目标区域选择模块的透光中心与成像模块的视野中心重合，以在后续最佳焦面的确定过程中，无需调整载物台在垂直于相机入射光轴的方向上的位置以及目标区域选择模块的位置，提高最佳焦面的获取效率。
S102、在训练阶段，样本位于成像模块的视野中心以及目标区域选择模块的中心与视野中心重合之后，获取光学检测装置的系统聚焦偏差。
其中，系统聚焦偏差表示成像模块获取到清晰样本图像对应的第一焦面与干涉模块获取的预设干涉信号对应的第二焦面的高度差。在实际样本的检测应用中，由于检测的样本具有较强的一致性，即每个样本产生的干涉条纹基本相似，便可认为所有样本的系统聚焦偏差是相同的，仅需通过一个样本确定系统聚焦偏差后便可适用于所有样本的检测，简化检测流程。
具体的，参考图1，在照明模块出射照明光束时，控制第二快门702和第一快门503关闭，第三快门701打开，照明模块10出射的照明光束入射至第一分光棱镜6的入射面，第一分光棱镜6将入射光束反射至样本3，样本3反射成像光束依次通过第一分光棱镜6、第二分光棱镜801和透镜804入射至相机805中成像，以生成样本图像，控制载物台2沿相机入射光轴的方向移动，以获取不同位置的样本图像，进而根据不同位置的样本图像信息，确定样本图像信息中清晰度较高时样本图像所处的位置为第一焦面；在照明模块10出射照明光束时，控制第三快门701关闭，第一快门503和第二快门702打开，照明模块10出射的照明光束通过目标区域选择模块70入射至第一分光棱镜6的入射面，第一分光棱镜6将目标区域选择模块70出射的光束反射至样本3，样本3反射的成像光束入射至第一分光棱镜6，同时，第一分光棱镜6还将目标区域选择模块70出射的光束透射至参考镜501，参考镜501上的光斑反射后依次经过第一透镜502和第一快门503入射至第一分光棱镜6，样本3反射的成像光束和参考镜501反射的光束在第一分光棱镜6处发生干涉后产生干涉光束，干涉光束经过第二分光棱镜801反射后通过第二透镜802进入光强采集器803中，光强采集器803可以获取干涉光束并对干涉光束进行处理后获得干涉信号，控制载物台2沿相机入射光轴的方向移动，以获取不同位置的干涉信号，进而根据不同位置的干涉信号，确定与预设干涉信号对应的样本图像位置为第二焦面；其中，预设干涉信号可以根据获取的干涉信号以及实际需要获取，此处不做具体限定。第一焦面与第二焦面的差值便为系统聚焦偏差。
可以理解的是，上述仅示例性的说明了系统聚焦偏差的一种获取方式，系统聚焦偏差的获取方式还可为其他，此处不做具体限定。
S103、在检测阶段，根据系统聚焦偏差和干涉模块获取的干涉信号，确定最佳焦面。
其中，最佳焦面表示成像模块获取到较高清晰度样本图像时样本与成像模块之间的距离。
具体的，参考图1，控制第三快门701关闭，第一快门503和第二快门702打开，照明模块10出射的照明光束通过第二快门702、第四透镜703、遮光部件74和第五透镜705入射至第一分光棱镜6的入射面，第一分光棱镜6将目标区域选择模块70出射的光束反射至样本3，样本3反射的成像光束入射至第一分光棱镜6；同时，第一分光棱镜6还将目标区域选择模块70出射的光束透射至参考镜501，参考镜501上的光斑反射后依次经过第一透镜502和第一快门503入射至第一分光棱镜6，样本3反射的成像光束和参考镜501反射的光束在第一分光棱镜6处发生干涉后产生干涉光束，干涉光束经过第二分光棱镜801反射后通过第二透镜802进入光强采集器803中，光强采集器803可以获取干涉光束并对干涉光束进行处理后获得干涉信号，控制载物台2沿相机入射光轴的方向移动，以获取不同位置的干涉信号，进而根据不同位置的干涉信号，确定与预设干涉信号对应的样本图像位置为样本高度，根据获取的样本高度与系统聚焦偏差，可以确定当前样本的最佳焦面，提高最佳焦面的确定速率和准确性。
需要说明的是，训练阶段所使用的样本为训练样本，检测阶段所使用的样本为待检测的目标样本。
本发明实施例的技术方案，通过在调试阶段，控制照明模块出射照明光束时，调整载物台的位置以及目标区域选择模块的位置，以使样本位于成像模块的视野中心以及目标区域选择模块的中心与视野中心重合，之后进入训练阶段，以获取光学检测装置的系统聚焦偏差，以便后续将待检测的目标样本放置在载物台上后，在检测阶段通过系统聚焦偏差以及干涉模块获取的干涉信号，确定最佳焦面，如此，在检测同类型的多个目标样本时，仅需一个目标样本执行检测阶段便可获取该类型目标样本的最佳焦面，无需使所有目标样本执行检测阶段，提高最佳焦面的确定速率。
实施例三
在上述实施例的基础上，本实施例对在照明模块出射照明光束时，调整载物台的位置以及目标区域选择模块的位置，以使样本位于成像模块的视野中心以及目标区域选择模块的透光中心与视野中心重合的情况进行了说明。图6为本发明实施例三提供的一种光学检测装置的最佳焦面确定方法的流程图，如图6所示，该光学检测装置的最佳焦面确定方法包括：
S201、在调试阶段，控制光学检测装置执行拍摄过程，并调整载物台相对于视野中心的位置，以使样本位于成像模块的视野中心。
其中，当照明模块出射的照明光束未经过目标区域选择模块照射至样本表面，样本将照明光束反射至成像模块的过程为拍摄过程。
具体的，参考图3，控制光学检测装置执行拍摄过程的原理如下：控制第一快门503关闭，照明模块10出射的照明光束入射至第一分光棱镜6的入射面，第一分光棱镜6将入射光束反射至样本3，样本3反射的成像光束依次通过第一分光棱镜6、第二分光棱镜801和透镜804入射至相机805中成像，以生成样本图像，根据样本图像中样本在视野中的位置，调整载物台2沿垂直于相机入射光轴的方向移动，以使样本位于成像模块的视野中心，以提高后续获取信号的信号强度和信号可靠性，提高最佳焦面的准确性。
示例性的，图7为本发明实施例三提供的一种样本的结构示意图，该样本具有阶梯结构，阶梯结构具有表面A和表面B，表面B包括对准标记B0，可以设置表面A和表面B的反射率不同，当光学检测装置执行拍摄过程，并调整载物台2相对于视野中心的位置，以使样本位于成像模块的视野中心时，可以控制载物台2沿第一方向X移动，以带动样本3在第一方向X移动，使成像模块80的视野中心出现对准标记B0，对成像模块80获取的样本图像进行处理得到对准标记B0在成像模块80视野中的位置坐标，进而根据位置坐标调整载物台2的位置，以使对准标记B0位于成像模块80的视野中心。
S202、在样本位于成像模块的视野中心时，控制光学检测装置执行标定过程，调整目标区域选择模块在光学检测装置中的位置，以使目标区域选择模块的透光中心与视野中心重合。
其中，当照明模块出射的照明光束经过目标区域选择模块照射至样本表面，样本将照明光束反射至成像模块的过程为标定过程。
具体的，参考图3，在样本3已经位于成像模块80的视野中心后，仍控制第一快门503关闭，照明模块10出射的照明光束通过目标区域选择模块70入射至第一分光棱镜6的入射面，第一分光棱镜6将目标区域选择模块70出射的光束反射至样本3，样本3反射的成像光束依次通过第一分光棱镜6、第二分光棱镜801和透镜804入射至相机805中生成样本图像，同时，第二分光棱镜801还将样本3反射的成像光束反射至光强采集器803，光强采集器803可以获取光束的干涉信号，该干涉信号包括光束强度，调整遮光部件704透光中心位置处的透光率为100％，其他位置处的透光率为0％或小于100％，进而调整遮光部件704的位置，以在光强采集器803采集到较强的光束强度信号时，认为目标区域选择模块7的透光中心与成像模块的视野中心重合，以在后续最佳焦面的确定过程中，无需调整目标区域选择模块的位置，提高最佳焦面的获取效率。
示例性的，图8为本发明实施例三提供的一种光束强度与视场光阑的位置对应曲线图，参考图4和图8，当光学检测装置执行标定过程，并调整目标区域选择模块在光学检测装置中的位置，以使目标区域选择模块的透光中心与视野中心重合时，可以调整视场光阑708的位置和视野，通过光强采集器803获取通过视场光阑708的光束的强度与视场光阑708所处位置的对应关系，如图8所示，通过C点坐标和D点坐标确定视场光阑708的位置和视野，由Cx，Cy,Dx和Dy构成的多边形即为视场光阑708的视野，多边形的中心便为视场光阑708的视野中心。
S203、在训练阶段，样本位于成像模块的视野中心以及目标区域选择模块的中心与视野中心重合之后，获取光学检测装置的系统聚焦偏差。
S204、在检测阶段，根据系统聚焦偏差和干涉模块获取的干涉信号，确定最佳焦面。
需要说明的是，当最佳焦面确定之后，便可将各目标样本放置在最佳焦面处，控制光学检测装置对目标样本执行拍摄过程，对成像模块获取的样本图像进行处理便可实现对目标样本相关位置的缺陷检测等。
本发明实施例的技术方案，通过控制光学检测装置执行拍摄过程，并调整载物台相对于视野中心的位置，以使样本位于成像模块的视野中心；在样本位于成像模块的视野中心时，控制光学检测装置执行标定过程，调整目标区域选择模块在光学检测装置中的位置，以使目标区域选择模块的透光中心与视野中心重合，如此，在后续最佳焦面的确定过程中，无需调整载物台在垂直于相机入射光轴的方向上的位置以及目标区域选择模块的位置，提高最佳焦面的获取效率和准确性。
实施例四
在上述实施例的基础上，本实施例对获取光学检测装置的系统聚焦偏差的情况进行了说明。图9为本发明实施例四提供的一种光学检测装置的最佳焦面确定方法的流程图，如图9所示，该光学检测装置的最佳焦面确定方法包括：
S301、在调试阶段，控制照明模块出射照明光束时，调整载物台的位置以及目标区域选择模块的位置，以使样本位于成像模块的视野中心以及目标区域选择模块的透光中心与视野中心重合。
S302、在训练阶段，样本位于成像模块的视野中心以及目标区域选择模块的中心与视野中心重合之后，控制光学检测装置执行拍摄过程，并调整载物台相对于成像模块的距离，以使成像模块获取多个样本图像。
其中，当照明模块出射的照明光束未经过目标区域选择模块照射至样本表面，样本将照明光束反射至成像模块的过程为拍摄过程。
具体的，参考图4，在照明模块出射照明光束时，控制第一快门503关闭，照明模块10出射的照明光束入射至第一分光棱镜6的入射面，第一分光棱镜6将入射光束反射至样本3，样本3反射成像光束依次通过第一分光棱镜6、第二分光棱镜801和透镜804入射至相机805中成像，以生成样本图像，控制载物台2相对于成像模块80的距离，以使成像模块80获取不同位置处的多个样本图像，便于后续对多个样本图像进行分析。
S303、根据各样本图像，确定光学检测装置的第一焦面。
具体的，成像模块可以获取各样本图像，还可以获取载物台与成像模块之间的距离，成像模块内部设置有图像处理单元，图像处理单元可以对各样本图像进行处理后获取各样本图样的分辨率等关于清晰度的参数，以便将分辨率较高的样本图像所处的位置作为第一焦面。
S304、控制光学检测装置执行干涉过程，并调整载物台相对于成像模块的距离，以使干涉模块获取多个干涉信号。
其中，当照明模块出射的照明光束经过目标区域选择模块照射至样本表面和干涉模块，样本将照明光束反射后的样本反射光束与干涉模块将照明光束反射后的干涉反射光束入射至成像模块的过程为干涉过程。
具体的，参考图4，在照明模块出射照明光束时，控制第一快门503打开，照明模块10出射的照明光束通过目标区域选择模块70入射至第一分光棱镜6的入射面，第一分光棱镜6将目标区域选择模块70出射的光束反射至样本3，样本3反射的成像光束入射至第一分光棱镜6，同时，第一分光棱镜6还将目标区域选择模块70出射的光束透射至参考镜501，参考镜501上的光斑反射后依次经过第一透镜502和第一快门503入射至第一分光棱镜6，样本3反射的成像光束和参考镜501反射的光束在第一分光棱镜6处发生干涉后产生干涉光束，干涉光束经过第二分光棱镜801反射后通过第二透镜802进入光强采集器803中，光强采集器803可以获取干涉光束并对干涉光束进行处理后获得干涉信号，控制载物台2与成像模块80之间的距离，以获取不同位置的干涉信号，便于后续对多个干涉信号进行分析。
S305、根据各干涉信号，确定光学检测装置的第二焦面。
具体的，干涉信号包括干涉条纹图像，干涉条纹图像反应的是样本位置与样本干涉光束强度的对应关系，以便根据干涉条纹图像确定与预设干涉信号对应的样本位置为第二焦面。其中，预设干涉信号可以根据实际需要进行确定，示例性的，预设干涉信号包括获取的干涉光束强度的最大值或最小值，还可为其他，此处不做具体限定。
S306、根据第一焦面和第二焦面，确定系统聚焦偏差。
具体的，系统聚焦偏差表示成像模块获取到清晰样本图像对应的第一焦面与干涉模块获取的预设干涉信号对应的第二焦面的高度差，则将第一焦面与第二焦面的差值作为系统聚焦偏差，以便后续根据系统聚焦偏差确定最佳焦面，提高最佳焦面的准确性。在实际样本的检测应用中，由于检测的样本具有较强的一致性，即每个样本产生的干涉条纹基本相似，便可认为所有样本的系统聚焦偏差是相同的，仅需通过一个样本确定系统聚焦偏差后便可适用于所有样本的检测，简化检测流程。
S307、在检测阶段，根据系统聚焦偏差和干涉模块获取的干涉信号，确定最佳焦面。
本发明实施例的技术方案，在调试阶段，通过控制光学检测装置执行拍摄过程，并调整载物台相对于成像模块的距离，以使成像模块获取多个样本图像，根据各样本图像，确定光学检测装置的第一焦面，然后控制光学检测装置执行干涉过程，并调整载物台相对于成像模块的距离，以使干涉模块获取多个干涉信号，根据各干涉信号，确定光学检测装置的第二焦面，再根据第一焦面和第二焦面，确定系统聚焦偏差，以便后续根据系统聚焦偏差确定最佳焦面，提高最佳焦面的准确性。
实施例五
在上述实施例的基础上，本实施例对根据系统聚焦偏差和干涉模块获取的干涉信号进行了说明。图10为本发明实施例五提供的一种光学检测装置的最佳焦面确定方法的流程图，如图10所示，该光学检测装置的最佳焦面确定方法包括：
S401、在调试阶段，控制照明模块出射照明光束时，调整载物台的位置以及目标区域选择模块的位置，以使样本位于成像模块的视野中心以及目标区域选择模块的透光中心与视野中心重合。
S402、在训练阶段，样本位于成像模块的视野中心以及目标区域选择模块的中心与视野中心重合之后，获取光学检测装置的系统聚焦偏差。
S403、在检测阶段，将目标检测样本置于载物台上，控制光学检测装置执行干涉过程，并调整载物台相对于成像模块的距离，以使干涉模块获取多个干涉信号。
其中，当照明模块出射的照明光束经过目标区域选择模块照射至样本表面和干涉模块，样本将照明光束反射后的样本反射光束与干涉模块将照明光束反射后的干涉反射光束入射至成像模块的过程为干涉过程。
具体的，参考图4，控制第一快门503打开，照明模块10出射的照明光束通过第二快门702、第四透镜703、遮光部件74和第五透镜705入射至第一分光棱镜6的入射面，第一分光棱镜6将目标区域选择模块70出射的光束反射至样本3，样本3反射的成像光束入射至第一分光棱镜6，第一分光棱镜6还将目标区域选择模块70出射的光束透射至参考镜501，参考镜501上的光斑反射后依次经过第一透镜502和第一快门503入射至第一分光棱镜6，样本3反射的成像光束和参考镜501反射的光束在第一分光棱镜6处发生干涉后产生干涉光束，干涉光束经过第二分光棱镜801反射后通过第二透镜802进入光强采集器803中，光强采集器803可以获取干涉光束并对干涉光束进行处理后获得干涉信号，控制载物台与成像模块之间的距离，以获取不同位置处样本的干涉信号，便于后续对多个干涉信号进行分析。
S404、根据各干涉信号，确定载物台的目标样本高度。
具体的，干涉信号包括干涉条纹图像，干涉条纹图像反应的是样本位置与样本干涉光束强度的对应关系，以便根据干涉条纹图像确定与预设干涉信号对应的样本位置为目标样本高度。其中，预设干涉信号可以根据实际需要进行确定，示例性的，预设干涉信号包括获取的干涉光束强度的最大值或最小值，还可为其他，此处不做具体限定。
S405、根据目标样本高度和系统聚焦偏差，确定最佳焦面。
其中，最佳焦面表示成像模块获取到较高清晰度样本图像时样本与成像模块之间的距离。
具体的，若直接采用干涉过程获取的目标样本高度作为最佳焦面，由于系统聚焦偏差的存在，会导致后续成像模块获取的样本图像质量较差；因此，需要考虑系统聚焦偏差，将目标样本高度与系统聚焦偏差的和值作为最佳焦面，提高最佳焦面的准确性。
本发明实施例的技术方案，通过将目标检测样本置于载物台上，控制光学检测装置执行干涉过程，并调整载物台相对于成像模块的距离，以使干涉模块获取多个干涉信号，根据各干涉信号，确定载物台的目标样本高度，根据目标样本高度和系统聚焦偏差，确定最佳焦面，以提高最佳焦面的准确性，提高后续样本检测的可靠性。
实施例六
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行时实现本发明实施例提供的光学检测装置的最佳焦面确定方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果，此处不再赘述。
计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
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、相互结合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的最佳焦面确定方法，其特征在于，所述光学检测装置至少包括：照明模块、载物台、干涉模块、目标区域选择模块和成像模块，所述照明模块用于出射照明光束，所述载物台用于放置样本，所述干涉模块用于获取样本图像的干涉信号，所述目标区域选择模块用于调整所述成像模块或所述干涉模块获取的样本图像，所述成像模块用于获取所述样本图像；
所述光学检测装置的最佳焦面确定方法包括调试阶段、训练阶段和检测阶段；
在所述调试阶段，控制所述照明模块出射照明光束时，调整所述载物台的位置以及所述目标区域选择模块的位置，以使所述样本位于所述成像模块的视野中心以及所述目标区域选择模块的中心与所述视野中心重合；
在所述训练阶段，所述样本位于所述成像模块的视野中心以及所述目标区域选择模块的中心与所述视野中心重合之后，获取所述光学检测装置的系统聚焦偏差；
在所述检测阶段，根据所述系统聚焦偏差和所述干涉模块获取的所述干涉信号，确定所述最佳焦面。
2.根据权利要求1所述的光学检测装置的最佳焦面确定方法，其特征在于，在所述照明模块出射照明光束时，调整所述载物台的位置以及所述目标区域选择模块的位置，以使所述样本位于所述成像模块的视野中心以及所述目标区域选择模块的透光中心与所述视野中心重合，包括：
控制所述光学检测装置执行拍摄过程，并调整所述载物台相对于所述视野中心的位置，以使所述样本位于所述成像模块的视野中心；
在所述样本位于所述成像模块的视野中心时，控制所述光学检测装置执行标定过程，调整所述目标区域选择模块在所述光学检测装置中的位置，以使所述目标区域选择模块的透光中心与所述视野中心重合；
其中，当所述照明模块出射的所述照明光束未经过所述目标区域选择模块照射至所述样本表面，所述样本将所述照明光束反射至所述成像模块的过程为所述拍摄过程；当所述照明模块出射的所述照明光束经过所述目标区域选择模块照射至所述样本表面，所述样本将所述照明光束反射至所述成像模块的过程为所述标定过程。
3.根据权利要求1所述的光学检测装置的最佳焦面确定方法，其特征在于，获取所述光学检测装置的系统聚焦偏差，包括：
控制所述光学检测装置执行拍摄过程，并调整所述载物台相对于所述成像模块的距离，以使所述成像模块获取多个所述样本图像；
根据各所述样本图像，确定所述光学检测装置的第一焦面；
控制所述光学检测装置执行干涉过程，并调整所述载物台相对于所述成像模块的距离，以使所述干涉模块获取多个所述干涉信号；
根据各所述干涉信号，确定所述光学检测装置的第二焦面；
根据所述第一焦面和所述第二焦面，确定所述系统聚焦偏差；
其中，当所述照明模块出射的所述照明光束未经过所述目标区域选择模块照射至所述样本表面，所述样本将所述照明光束反射至所述成像模块的过程为所述拍摄过程；当所述照明模块出射的所述照明光束经过所述目标区域选择模块照射至所述样本表面和所述干涉模块，所述样本将所述照明光束反射后的样本反射光束与所述干涉模块将所述照明光束反射后的干涉反射光束入射至所述成像模块的过程为所述干涉过程。
4.根据权利要求3所述的光学检测装置的最佳焦面确定方法，其特征在于，根据所述第一焦面和所述第二焦面，确定所述系统聚焦偏差，包括：
将所述第一焦面与所述第二焦面的差值作为所述系统聚焦偏差。
5.根据权利要求1所述的光学检测装置的最佳焦面确定方法，其特征在于，根据所述系统聚焦偏差和所述干涉模块获取的干涉信号，确定所述最佳焦面，包括：
将目标检测样本置于所述载物台上，控制所述光学检测装置执行干涉过程，并调整所述载物台相对于所述成像模块的距离，以使所述干涉模块获取多个所述干涉信号；
根据各所述干涉信号，确定所述载物台的目标样本高度；
根据所述目标样本高度和所述系统聚焦偏差，确定所述最佳焦面；
其中，当所述照明模块出射的所述照明光束经过所述目标区域选择模块照射至所述样本表面和所述干涉模块，所述样本将所述照明光束反射后的样本反射光束与所述干涉模块将所述照明光束反射后的干涉反射光束入射至所述成像模块的过程为所述干涉过程。
6.根据权利要求5所述的光学检测装置的最佳焦面确定方法，其特征在于，根据所述目标样本高度和所述系统聚焦偏差，确定所述最佳焦面，包括：
将所述目标样本高度与所述系统聚焦偏差的和值作为所述最佳焦面。
7.一种光学检测装置，其特征在于，至少包括：照明模块、载物台、干涉模块、目标区域选择模块、成像模块和控制器；
所述照明模块至少包括照明光源，所述照明模块用于出射照明光束；
所述载物台用于放置样本；
所述成像模块包括物镜、第一分光棱镜、第二分光棱镜、第三透镜和相机，所述成像模块用于获取样本图像；
所述干涉模块包括第一快门、第一透镜、参考镜、第二透镜和光强采集器，所述第一透镜位于所述第一快门与所述参考镜之间的光路上，所述第二透镜位于所述第二分光棱镜与所述光强采集器之间的光路上，所述干涉模块用于获取干涉信号；
所述目标区域选择模块至少包括遮光部件，所述目标区域选择模块用于调整所述成像模块或所述干涉模块获取的样本图像；
所述控制器分别与所述相机、所述目标区域选择模块和所述干涉模块电连接电连接，用于执行权利要求1-6任一项所述的光学检测装置的最佳焦面确定方法。
8.根据权利要求7所述的光学检测装置，其特征在于，当所述目标区域选择模块位于所述照明模块与所述第一分光棱镜之间的光路上时，所述目标区域选择模块还包括第四透镜和第五透镜；
所述第四透镜位于所述照明模块与所述遮光部件之间的光路上，所述第五透镜位于所述遮光部件与所述第一分光棱镜之间的光路上。
9.根据权利要求7所述的光学检测装置，其特征在于，当所述目标区域选择模块位于所述第二透镜与所述光强采集器之间的光路上时，所述遮光部件包括遮光片或视场光阑；
其中，所述遮光片包括多个遮光区域，各所述遮光区域的透光率可调。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的光学检测装置的最佳焦面确定方法。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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