CN110095079A - 共焦形貌测量系统及共焦形貌侦测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共焦形貌测量系统以及一种共焦形貌侦测方法。本发明利用精密参考深度位移进行各个深度所对应光谱影像图案的记录，以形成具有多个光谱影像图案数据库。再根据每一个感测阵列所得到的多个测物光所形成关于一位置的光谱影像图案，与多个光学比对样本信息的正归化影像匹配运算，以决定对应该光谱影像图案的被测位置的深度信息。同时，光谱影像图案可以由滤波元件的波长分布特性，由数字离散光学图谱转成模拟连续光学图谱，再进行测量光谱影像图案与多个光学的正归化影像匹配运算，以决定对应该光谱影像图案的位置的精密深度信息。

Description

共焦形貌测量系统及共焦形貌侦测方法

技术领域

本发明为一种共焦侦测技术，特别是指一种可以降低测量中移动振动干扰而得到关于对象表面形貌的共焦系统及其共焦表面形貌侦测方法。

背景技术

彩色共焦显微系统是测量对象表面形貌的方法之一，可以测量机械或半导体结构中的阶高、线宽、沟槽宽度以及深度等信息，进而作为制程改进或合格率检测的重要依据。本技术最早是由马文·闵斯基(Marvin Minsky)在1957年提出。彩色共焦的原理是将入射光色散，形成具有不同连续聚焦深度的多个侦测光，形成光学式垂直扫描的测量机制，应用这种方式来侦测待测物，可以获得不同深度的光学切片影像，通过针孔(pinhole)进行失焦信号的过滤，将聚焦区外的反射光与散射光滤除，保留聚焦面信息，并由计算机将不同深度所得的光学切片影像重建起来，即可求得待测物的三度空间影像信息。

虽然彩色共焦的侦测光因为具有不同的连续聚焦深度，从而可以免除传统垂直扫描时，因为垂直移动机构的运动对测量机台所造成的振动问题，但是仍然有几个部分有待解决的部分：

第一、失焦光和杂散光重迭而产生横向干扰(cross talk)的噪声问题，习用技术中，为了减少光线间相互干扰的问题，多在光谱仪前面设置针孔(pinhole)，然而此种方式虽可以减少干扰，但是如果是应用在测量对象二维表面形貌或者需要高分辨率的测量时，则需要配合横向移动的机制，如此一来会增加测量所需的时间以及振动对测量精度的影响，因此此种方式多半还是应用在单点测量的领域。

第二、光谱仪体积占据空间以及解析光谱耗时的问题。现有技术中，为了还原表面形貌，需要通过光谱仪侦测通过狭缝或者是针孔结构的光谱，进而找出对应侦测位置的光线波长与强度关系，从而还原该位置对应的深度。利用光谱仪的方式有几个有待克服的部分，首先是光谱仪的体积庞大或者售价昂贵，同时占据大量空间。另外，由于光谱仪还原光谱信息耗时不具测量效率，其主要的原因是对每一个测量位点而言，展开的光谱是一维度的光谱，如果对一个线性测量位置而言，展开的就是一个二维光谱。由此可知，每一个光谱仪进行一次性的解析，最多就是一个线性的测量区域，因此，如果要测量一个面，这就必须要通过横向移动的扫描，如此一来不但增加测量的时间，更有可能因为横向扫描运动对测量机台造成振动问题，从而影响测量精度。

综合上述，因此亟需一种光谱影像相关比对式共焦形貌测量系统及方法来解决现有技术所产生的问题。

发明内容

本发明提供一种应用光谱影像图案的共焦形貌测量技术，该技术为对物体表面或内部光反射接口(含物体的背面)三维形貌侦测的系统与方法。其将滤波元件以及光强感测元件整合成一光信号感测装置，通过该装置一次性的全局拍摄(one-shot full field)，即可一次性的还原测物光的光谱组成，进而重建待测物的表面形貌，以节省测量所需的时间以及减少共焦系统的体积。本技术可以应用于显微物镜，或者是色散物镜，或者是显位物镜和色散模块组成的光学镜组。

本发明提供一种应用光谱影像相关比对式的共焦形貌测量系统及方法，藉由侦测光谱影像图案之高速全局式光学系统与物体表面或内部光反射接口(含物体之背面)三维形貌侦测方法，对物体表面或内部光反射接口(含物体的背面)进行三维形貌侦测，通过深度位移进行各个深度所对应光谱影像图案的记录，以建立具有多个光谱影像图案数据库。再根据每一个感测阵列所得到的多个测物光所形成关于一位置的光谱影像图案，与多个光学比对样本信息的正归化影像匹配运算，以决定对应该光谱影像图案的位置的精密深度信息。更进一步地，光谱影像图案可以由滤波元件的波长分布特性，由数字离散光学图谱转成模拟连续光学图谱，再进行测量光谱影像图案与多个光学比对样本信息的正归化影像匹配运算，以决定对应该光谱影像图案的位置的更精密的深度信息。

本发明提供一种应用光谱影像相关比对式的共焦形貌测量系统及方法，以对物体表面或内部光反射接口(含物体的背面)三维形貌进行侦测，其具有像素大小的数字控制的光开关元件，用以选择性的控制入射光投射至待测物的位置，进而免除了横向扫描的动作，不但可以降低机台振动对测量精度的影响，更可以降低失焦光和杂散光重迭而产生横向干扰(cross talk)的噪声问题。

本发明提供一种彩色共焦系统及其彩色共焦表面形貌侦测方法，通过数字调控单元将光反射两次，第一次反射至色散物镜，第二次则是反射至分光元件再投射至光感测装置上。因此由数字调控单元所产生的仿真针孔效果可以增加共焦效果，亦即增加轴向(深度方向)的分辨率。

在一实施例中，本发明提供一种共焦形貌测量系统，包括有一光源模块、一显微物镜、一光感测装置以及一处理单元。该光源模块，用以提供至少一宽带调制光。该显微物镜，用以将每一宽带调制光依放大特定倍率缩放后投射至一物件上，每一宽带调制光从该对象的表面上的一特定位置反射形成一测物光。该光感测装置，用以接收由该对象上该至少一特定位置所反射的至少一测物光，该光感测装置更具有滤波模块，其具有多个滤波阵列用以接收反射的至少一测物光，每一个滤波阵列具有多个滤波元件，分别允许一特定波长的测物光通过以及一光传感器，与该滤波模块相耦接，用以感测通过每一滤波元件的测物光强度而产生相应的一测物光信号，以得到一光谱影像图案。该处理单元，将该光谱影像图案进行一演算，以决定相应每一测物光的特定位置的深度信息。

在一实施例中，本发明提供一种共焦形貌侦测方法，其包括有下列步骤：首先，提供一共焦形貌测量系统，其具有一光源、一显微物镜、具有多个滤波阵列的一滤波模块、一光传感器以及一处理单元。接着以该光源产生的一光束投射至一数字调控单元而产生至少一宽带调制光。然后，以该显微物镜将每一宽带调制光依放大特定倍率缩放后投射至一物件上，每一宽带调制光从该对象的表面上的一特定位置反射形成一测物光。接着，以该滤波模块接收反射的至少一测物光，并对该至少一测物光进行滤光，其中，每一个滤波阵列具有多个滤波元件分别允许一特定波长的测物光通过。再以该光传感器感测该至少一测物光以产生一光谱影像图案。最后，以该处理单元将该光谱影像图案进行演算，以决定对应每一测物光的特定位置的深度信息。

附图说明

图1A为本发明的彩色共焦系统架构第一实施例示意图。

图1B为本发明的彩色共焦系统架构第二实施例示意图。

图1C为本发明的彩色共焦系统架构第三实施例示意图。

图1D为为说明夫朗和斐绕射示意图。

图2A与2B为数字调控单元控制光线方向示意图。

图3A与3B为数字调控单元改变扫描位置示意图。

图4A与4B为滤波模块以及滤波阵列示意图。

图5为建立数据库改变测量深度示意图。

图6为本发明的彩色共焦系统另一实施例示意图。

图7为本发明的彩色共焦系统所进行的表面形貌侦测方法流程示意图。

图8为本发明的光感测装置进行滤波以及感测光强度示意图。

图9A为滤波阵列中的每一个滤波元件所对应的波长示意图。

图9B为测物光通过每一滤波阵列的光谱反应曲线示意图。

图10为光谱影像图案中的一子光谱影像图案和对应的多个光学比对样本信息进行演算关系示意图。

图11为正规化互相关值(NCC)与深度关系曲线示意图。

图12A为本发明的彩色共焦系统所进行的表面形貌侦测方法流程另一实施例示意图。

图13为单一滤波元件对波长范围400-1000nm所产生的量子效率曲线。

图14显示出每一滤波元件所对应的量子效率的贡献比例分布曲线。

图15为本发明的共焦形貌测量系统架构另一实施例示意图。

图16为现有的深度扫描所得的聚焦深度所得影像其光谱与光强度关系曲线图。

图17为本发明的深度扫描所得的聚焦深度所得影像其光谱与光强度关系曲线图。

附图标记说明：2-彩色共焦系统；20-光源模块；200-宽带调制光；201-光源；202-数字调控单元；203-准直镜组；202a、202b、202c-光控开关；205-侦测光；205R、205G、205B-侦测光；206-测物光；21-色散物镜；21a-显微物镜；22-光感测装置；220-滤波模块；221-光传感器；222、222a-滤波阵列；223、223a、223b-滤波元件；224-感测阵列；225-感测元件；23-处理单元；24-分光元件；25-第一镜组；26-第二镜组；27-承载台4-表面形貌侦测方法；40～46步骤；4a-表面形貌侦测方法；40a～46a步骤；50-光谱影像图案；511～511n-比对样本信息；7-光强度阵列；70、70a-光强度；8-物件；90-光束；A-侦测位置；93a-测物光；93b-测物光。

具体实施方式

请参阅图1所示，该图为本发明的彩色共焦系统架构示意图。在本实施例中，该彩色共焦系统2包括有一光源模块20、一色散物镜21、一光感测装置22以及一处理单元23。该光源模块20，用以提供至少一宽带调制光200。在本实施例中，该光源模块20具有一光源201以及一数字调控单元202。该光源201用以产生一光束90。在一实施例中，该光束90含有多种不同波长的光，例如：白光，但不以此为限制。在该光源201与该数字调控单元202之间更可以设置一准直镜组203，用以将光源所产生的光束90准直化，从而投射至该数字调控单元202。该数字调控单元202，具有多个光控开关202a，每一个光控开关202a可以控制光束投射的方向。在一实施例中，该数字调控单元202为数字微型反射镜元件(digital micromirrordevice,DMD)，但不以此为限制，例如：硅基液晶元件(liquid crystal on silicon,LCOS)也可以实施。此外，穿透式的液晶开关元件，例如:硅基液晶(liquid crystal on silicon,LCOS)也可以作为数字调控单元202的一个实施方式。

如图2A与2B所示，该图为数字调控单元控制光线方向示意图，其中，图2A中显示的为数字调控单元所具有的光控开关立体示意图。数字调控单元202具有多个光控开关202a，图2A仅以4个做说明。光控开关202a至少有开(on)以及关(off)状态。光控开关202a可以通过电信号的控制改变其转动的角度，进而呈现开或关的状态。当有光投射至多个光控开关202a时，根据其偏转的方向会决定反射光的路径。在一实施例中，如图2B所示，当光控开关202a处开的状态时，其反光元件会偏转至一个角度，以将光反射至物镜，而光控开关202a处于关的状态时，其反光元件会将光反射至他处。该数字调控单元202与该处理单元23电性连接，通过处理单元23的调控，可以控制哪些光控开关将入射的光束90反射至待测物以形成单点或多点、单线或多线、单区域或多区域的宽带调制光200。

通过数字调控单元202的特性，当数字调控单元202内的每一个光控开关202a与待测物的表面间的对应关系建立时，就可以通过控制光控开关202a的开(on)以及关(off)状态，改变入射光的光路，形成多道宽带调制光200投射至待测物上，进而控制扫描待测物表面的位置顺序。如此一来，整个彩色共焦系统2就无需因改变扫描位置而必须进行水平(或横向)方向移动(或扫描)，例如：机台不动，待测物进行水平(或横向)方向移动；或者是，待测物不动机台进行水平(或横向)移动，进而免除机构移动所产生的振动或定位误差等问题，从而提升测量的精度。另外，也可以通过控制作动的数字调控元件的空间间隔作用，避免因为失焦光和杂散光重迭而产生横向干扰(cross talk)的噪声问题。例如，在一实施例中，如图3A所示，在第一时间点时，光控开关202b将宽带调制光反射至待测物，而在下一个时间点，如图3B所示，光控开关202c则将宽带调制光反射至待测物。通过图3A与图3B的光源控制方式，使得数字调控单元202仿真光源投射至针孔而场生的针孔光源效果，进而可以避免因为相邻点光源的光线重迭而产生干扰。

再回到图1A所示，数字调控单元202将宽带调制光200反射至一分光元件24，再经由一第一透镜组25进入该色散物镜21而在该色散物镜21的聚焦面(focus plane)成像。色散物镜21用以将每一宽带调制光200色散，每一宽带调制光200形成具有不同连续聚焦深度的多个侦测光205而投射至一对象8上，在本实施例中，该对象8的表面和该色散物镜21光轴垂直，但不以此为限制。每一个侦测光205R、205G与205B对应一波长。以图1以三个色散的侦测光205R、205G、205B为例，每一个色散的侦测光205R、205G、205B具有一聚焦深度，经过适当扫描获取对应对象8表面深度的光波长及其强度的信息，进而根据该些信息还原对象8的表面形貌。通过色散的机制所形成的多道不同深度的侦测光205R、205G与205B，即可取代传统移动机台进行垂直扫描。因此，可以降低因为垂直扫描移机台上的机构所产生的振动或定位误差等问题，从而提升系统的测量精度。要说明的是，使用传统的色散物镜，由于光控开关反射角度以及从待测物或镜面反射的角度之故，因此进入色散物镜的光能量会减少，使得光感测装置22 感测影像，其影像区域中会有边缘区域无法显示出影像，从而呈现图像的外围部分的亮度或饱和度比中心区域低(或称光晕,Vignetting,现象)，导致解析物体表面形貌的有效区域降低。为了提升进入色散物镜的进光量，使光感测装置22可以产生全局影像，解决前述光晕的问题，在一实施例中，该色散物镜21可以使用远心镜头(telecentriclens)架构的色散物镜。更进一步地，可以控制数字调控单元202在中间或边缘个光控开关以准直的入射角度投射到物体的表面，以解决无法全局投射影像的问题。

经由对象8反射的测物光206经过色散物镜21后，再经过分光元件24而投射至该光感测装置22上。本实施例中，该光感测装置22，用以接收由该对象8上反射的测物光206，该光感测装置22更具有一滤波模块220以及一光传感器221。请参阅图4A与图4B所示，该滤波模块220具有多个滤波阵列222，用以直接接收反射的测物光206，每一个滤波阵列222具有多个滤波元件223，分别允许一特定波长的测物光通过。在本实施例中，该滤波模块220是一个Fabry–Pérot滤波器，亦即，每一个滤波元件223由多个高度不同的棱镜所构成。根据Fabry–Pérot的原理，光线入射和出射面之间的距离会决定出射光波长的大小，因此可以通过不同高度的棱镜设计，决定出可以通过每一个滤波元件223的波长。以图4A与图4B所示的滤波模块220为例，每一个滤波阵列222为4x4的阵列结构，具有16个滤波元件223，每一个滤波元件223可对应一种波长，使得每一个滤波阵列222可以测得由16种波长所构成的宽带范围。至于波长的选择，可以根据需求而定，并无特定的限制。要说明的是，滤波阵列222的大小并不以4x4为限制。

请参阅图1A与图4B所示，该光传感器221，与该滤波模块220相耦接，用以感测通过每一滤波元件223的测物光强度而产生相应的一测物光信号，以得到一光谱影像图案。在本实施例中，该光传感器221，具有多个与该多个滤波阵列222对应的感测阵列224，每一个感测阵列224具有多个感测元件225，分别对应相应滤波阵列222的滤波元件223，每一个感测元件225可以感测通过相应滤波元件223的测物光所具有的光强度，从而产生相应的光强信号。要说明的是，在一实施例中，如果每一滤波阵列222的滤波元件223数量有限，例如：如图9A所示的16个，这代表每一个像素只能感测到16种波长的强度。如图9B所示，其中X轴为对应其中之一滤波阵列222所展开的光谱波长，Y轴则是被相应感测阵列224所感测的光强度。由于能每一滤波阵列的感测波长数量有限，因此当通过滤波阵列222被相应的感测元件225所感测时，其所产生的光谱反应曲线为曲线A的情况下，就可以得到曲线峰值所对应到的波长，但是在某些情况下，例如：如图9B所示的曲线B，当通过滤波阵列222所产生的光谱强反应曲线刚好非落在这十六种波长所涵盖的区域时，此时就难以侦测而解析出来。因此，在一实施例中，可以通过改变接收该光束的该光控开关的数量，进而控制通过该滤波阵列所形成的光谱反应曲线。例如：当只有一个光控开关对应一滤波阵列时的，不但光传感器，例如:相机的曝光感测时间可能较长，而且会产生难以解析的曲线B，反之，当数量增加时，例如从1x1变成2x2或3x3时，则此光谱反应曲线C范围变宽，虽然会影响测量的深度分辨率以及空间分辨率，但是由于光谱反应曲线变宽，因此和数个已知侦测波长的位置将会有所交集，也就是可以侦测得知其相应的光强，因此当有超过3个以上的交集时，例如：曲线C和已知波长就有三个交集点，因此较容易重建出光谱反应曲线C，也可以顺利找到曲线C的峰值所对应的波长。在一实施例中，该光谱反应曲线可合理约视为一常态分布曲线。

要说明的是，每一个感测元件225所感测到的光强信号，对应到影像则为像素的灰阶光强，而感测元件225的数量决定该光传感器221的分辨率，每一个滤波元件223可以对应一个或多个感测元件225。该光传感器221可以为CMOS传感器、CCD传感器或者是其他适合的光侦测器等。要说明的是，在一实施例中，本发明的光传感器221与该滤波模块220，可以进而整合成为单一元件，形成影像捕获设备。此外，由于光传感器221的感测元件225数量固定，又因为每个滤波阵列222对应到对象上的一个侦测位置，因此每一个侦测位置需要由多个感测元件225来测量，因此，测量待测物或许会牺牲分辨率，不过因为半导体制程日新月异，根据本发明的架构，当未来更高分辨率的光感测元件产生时，就可以用来提升影像的分辨率。

该光传感器221更和处理单元23电性连接，处理单元23将光谱影像图案与储存于数据库内的多个比对样本信息进行演算，以决定对应该光谱影像图案的特定位置的深度信息。在一实施例中，该演算为正归化影像匹配运算。该比对样本信息可以为数字离散的比对样本信息或经由演算将该数字离散的比对样本信息转换为一模拟连续的比对样本信息。

请参阅图1B所示，该图为本发明的彩色共焦系统第二实施例示意图。在本实施例中，该彩色共焦系统基本上与图1A类似，差异的是，本实施例中具有第一镜组，其配置的位置与图1A不相同，本实施例中，该第一镜组25设置在该数字调控单元202与该分光元件24之间的光路上。此外，图1B中更具有一第二镜组26，其设置在该分光元件24与该光感测装置22之间的光路上。由于本实施例中具有第一与第二镜组25与26，其中第一镜组25用以准直来自于数字调控单元202的侦测光，而第二镜组26用以形成影像在该光感测装置22上，透过第一与第二镜组25与26可以调整该光感测装置22所形成的影像大小。

此外，请参阅图6所示，该图为本发明的彩色共焦系统另一实施例示意图。在本实施例中，基本上与图1A与1B的实施例相近，差异的是本实施例中，该分光元件24设置在光源201与数字调控单元202之间，其中宽带调制光200被分光元件24导引至该数字调控单元202上，此架构中，是光束90被分光元件24导引至数字调控单元202，宽带调制光200是指由202射出的光，在经过第一镜组25将该宽带调制光200准直而投射至该色散物镜21。此外，由该对象8表面反射的测物光206经过原光路第二次投射至该数字调控单元202上，该数字调控单元2该测物光206反射至该分光元件24，分光元件24将数字调控单元202反射的测物光分光导引至第二镜组26后，再投射至光感测装置22上。与图1A与1B不同的是，图6的实施例中，该数字调控单元202将光反射两次，第一次反射至色散物镜21，第二次则是反射至分光元件24再投射至光感测装置22上。因此由数字调控单元202所产生的仿真针孔效果可以增加共焦效果，亦即增加轴向(深度方向)的分辨率。

在图1A～1B与图6中为针对测量物体表面形貌深度的实施例，不过根据本发明利用绕射图案还原待测面形貌的技术，并不限制于测量物体表面的形貌，在另一实施例中，可以进一步利用具有穿透性的光源投射在待测物上，而测量到待测物内部光反射接口(含物体的背面)的形貌。所谓内部，可以为待测物与承载台接触的下表面，或者是待测物内部的结构面，例如缺陷或者是中空结构等，如图1C所示，在本实施例中以图1A的光学系统架构来说明，在本实施例中的光源所产生的入射光为对待测物具有穿透性的光源，在一实施例中，例如：光源选用红外光，待测物为硅晶圆，在此架构下，穿透待测物8a，并在待测物8a的底面反射，形成测物光93a，再反射经过色散物镜21而在光感测装置22上形成对应该待测物底面的形貌深度的绕射影像。此外，在另一实施例中，在待测物体8a中，如果有裂缝或者是内层的中空结构83，入射光在该裂缝表面或者是中空结构表面上会反射形成测物光93b，而在光感测装置22上产生对应该裂缝表面或内层结构表面的光谱影像图案。要说明的是，虽然图1C以图1A的光学系统来说明，但并不以该光学系统为使用限制，图1B和图6的光学系统也可以应用。

接下来说明本发明光谱影像图案的原理，在光学上，夫朗和斐绕射(Fraunhoferdiffraction)，又称远场绕射，是波动绕射的一种，在电磁波通过针孔或狭缝时发生，导致观测到的成像大小有所改变，成因是观测点的远场位置，及通过针孔向外的绕射波有渐趋平面波的性质。在本发明中由于从数字调控单元202所产生的点光源至待测物8的距离，远大于数字调控单元202中产生点光源的尺寸，例如2x2的光控开关的尺寸，因此，可以适用夫朗和斐绕射的原理。

在一实施例中，由于数字调控单元202中产生点光源的光控开关203阵列可视为矩形点光源，因此可用如图1D所示的架构来分析。在图1D中，S代表点光源平面，其中斜线区域代表将光反射至别处的光控开关203b，而空白区域则代表将光反射至色散物镜21的光控开关203a。因此空白区域可以视为矩形的点光源。S’则代表光谱影像图案的平面，根据上述的架构，通过该点光源在S’平面上产生的光谱影像图案上每一个位置P的光场u(x,y,z)可以被表示为如式(1)所示：

其中z为点光源至光学绕射图案平面S’的距离，A为光源振幅，a,b为代表空白区域矩形点光源的尺寸。当原点改成矩形点光源的中心位置时，进行积分的结果，可以得到如式(2)所示：

其中β如下式(3)所示：

其中γ如下式(4)所示：

其中φ代表沿着Y方向的光学绕射角度。

根据图1A的架构，当待测物和光源的距离改变，不同聚失焦(in and out focus)的光谱影像图案会被光感测装置22所撷取，而该光谱影像图案上每一个位置的强度分布则如式(5)所示：

再回到图1A所示，处理单元23则可以根据待测物8的光谱影像图案以及数据库中的比对样本信息，决定待测物8表面上对应每一个点光源(宽带调制光200)所投射到待测物8表面的特定位置的深度。亦即，与处理单元23电性连接的数据库内存放有对应不同已知深度的多个比对样本信息。在数据库的另一实施例中，数据库该内存放有对应数字调控单元202内单一或多个光控开关202a所产生的宽带调制光200位置的已知深度的多个比对样本信息。而光感测装置22会产生一张光谱影像图案，其上具有多个对应不同位置的宽带调制光200的子光谱影像图案，因此处理单元23针对每一个子光谱影像图案，将其与数据库中对应相同点光源位置的多个比对样本信息进行正规化互相关(NCC)演算，处理单元23可以根据演算的结果决定待测物表面上对应该点光源的位置所具有的深度。该算法为，将每一子光谱影像图案中对应不同滤波元件223所感测到的光强度Ib与相应的每一比对样本信息中相应滤波元件223的影像光强度Rb进行演算。在一实施例中，更可以包括噪声参数，其演算式如式(6)所示：

其中b是相应每一个滤波元件对应的波长，I是撷取的光谱影像图案光强度，亦即，Ib指的是每一子光谱影像图案中对应不同滤波元件223所感测到的光强度，R是比对样本信息的光强度，亦即，Rb是相应的每一比对样本信息中相应滤波元件223的影像光强度，nI是撷取的光谱影像图案的噪声，nR是比对样本信息中的噪声。

再另一实施例中，撷取一光谱影像图案之后，该处理单元23改变点光源的位置，每改变一次，就得到另一光谱影像图案，再与相应点光源位置的多个光学比对样本信息进行演算，可以得到待测物表面上相应改变位置的点光源的位置所具有的深度信息。待收集到关于物体表面或内部光反射接口上多个位置的光谱影像图案，并进行演算得知其深度信息后，即可以进而重建待测物表面三维形貌。要说明的是，是否要利用数字调控单元202改变点光源位置，可以根据重建影像分辨率而定，如果点光源的数量够多，也足够构成侦测所需的分辨率，则可以单次性撷取影像即可。此外，针对多次切换点光源位置的控制方式而言，由于控制光控开关改变点光源的位置速度很快，大于影像捕获设备撷取影像的侦测率，因此影像捕获设备的侦测率越快，则代表可以快速的完成物体表面或内部光反射接口的扫描。透过这样的扫描方式，可以避免习用横向扫描的机构动作，进而降低测量中震动的干扰，提升的完成表面三维形貌侦测的速度与准确性。

请参阅图7所示，接下来说利用前述的彩色共焦系统所进行的表面形貌侦测方法。在本实施例中，以图1A的架构为例，该侦测方法4首先进行步骤40建立一数据库，其具有多个比对样本信息的数据库，本实施例中，该比对样本信息为多张光谱影像图案，其为对应至少一光波长的比对样本信息。其中，建立该光学比对样本信息的数据库包括有下列步骤，如图5所示，先将一平面镜80放置承载台27上，再使该光源模块20产生至少一点光源，其为白光光源，而经由该色物镜投射至该平面镜80上。在本步骤的实施例中，以多个二维阵列排列的点光源来做说明，亦即多个经由数字调控单元202反射至物镜21的入射光，从平面镜80反射至光感测装置22上。接着，控制该光感测装置22撷取影像。要说明的是，由于本实施例具有多个点光源，因此产生的单张光谱影像图案中具有多个相应每一个点光源的子光谱影像图案。再将每一个子光谱影像图案的位置与数字调控单元202的光控开关位置进行关联。在一实施例中，由于本实施例的光感测装置22具有16个波长的滤波元件，因此该单张光谱影像图案可以进一步的分成16张相应不同波长的影像，进而以对比度最高的影像来进行位置关联的演算。

接下来，对该平面镜80进行深度扫描并撷取相应深度的光学绕射影像。每一个深度h0～hn都取一相应的光谱影像图案，每一张光谱影像图案都具有多个相对应点光源位置的子光谱影像图案。例如，当影像捕获设备22撷取到关于目前平面镜位置h0的光谱影像图案之后，接着改变该平面镜的位置h0换至h1，例如，通过压电元件(PZT)调整至下一个位置h1之后，继续撷取关于改变位置的光谱影像图案。由于光学共焦的聚失焦效应，每一个点光源在每一个深度位置所产生的子光谱影像图案是唯一。经过改变该平面镜深度位置从h0至hn之后，亦即校正的深度范围的所有深度均被完成时，对应每一个点光源的位置可以得到多个对应不同已知深度的子光谱影像图案，这些子光谱影像图案可以作为将来判断待测物表面深度的光学比对样本信息。因此，数据库中储存有关于多个对应数字调控单元202所产生的点光源位置所具有的多个比对样本信息，本实施例中所产生的比对样本信息属于数字离散光学图谱。

接着进行步骤41，控制光源模块20中的光源201产生的一光束90投射至数字调控单元202而产生至少一宽带调制光200。为了避免光线之间干扰的产生，在一实施例中，如图3A所示，可以先让数字调控单元202特定位置的光控开关202b反射光至色散物镜，以形成多道宽带调制光，每一个宽带调制光之间具有适当的间隔，以形成多道模拟的点光源，进而可以避免产生横向干扰。要说明的是，点光源的大小可以根据需求而定，并不以图3A所示的单一光控开关202b为限。如图前述图9B的关系，在步骤41中，更包括有改变接收该光束的该光控开关的数量，进而控制通过该滤波阵列所形成的光谱反应曲线的步骤。要说明的是，改变接收该光束的该光控开关的数量的步骤，并非必要的结构，也就是说，当技术演进让每一滤波阵列的滤波元件数量增加时，就不一定要用前述知方式来调整光谱反应曲线的宽度范围。

接着，进行步骤41使该多道宽带调制光200通过色散物镜21，而将每一宽带调制光200色散。由于宽带调制光200为具有多种不同频率的光线合成，因此经过色散之后的每一宽带调制光200形成具有不同连续聚焦深度的多个侦测光205R、205G、205B而投射至对象8上，每一个侦测光205R、205G、205B对应一波长。又因为每一个侦测光205R、205G、205B的聚焦深度不同，因此投射到对象8上的特定位置之后，对应该位置所具有的深度的侦测光，在反射之后会具有最大的光强度。由该对象所反射的相对应多个侦测光205R、205G、205B的测物光206，经过分光元件24的反射，会投射至整合有滤波模块220，以及光传感器221的光感测装置22。

接着进步骤42，使该多道测物光206通过滤波模块220进行滤光。要说明的是，由于滤波模块220具有多个滤波阵列，而每一个滤波阵列具有多个滤波元件分别允许一特定波长的测物光通过，因此，在一实施例中，可以通过适当的设计，让每一个滤波阵列与每一道测物光对应，且每一个滤波阵列中多个滤波元件所涵盖的波长范围对应宽带调制光的波长范围。通过这样的设计，如图8所示，可以让反射回来的测物光206，通过相对应的滤波阵列222时，让每一个滤波元件223，对通过的测物光206进行滤光。

通过滤波元件223之后，接着进行步骤43，使光传感器感测每一道通过滤波元件的测物光的光强度。同样参阅图8所示，由于光传感器224由多个光感测元件225所构成，在本实施例中，每一个光感测元件225对应一个滤波元件223，但不以此为限，例如，在另一实施例中，每一个滤波元件也可以对应有多个光感测元件。以每一个光感测元件225对应一个滤波元件223为例，每一个光感测元件225可以感测到通过对应滤波元件223的测物光206，进而感测到相应测物光206的光强度。在图8中，标号7中代表通过每一个滤波阵列222中的多个滤波元件223的测物光，其所具有的光强度，多个光强度70a以及对应测物光波长的信息会传给处理单元23。

接着，进行步骤44，处理单元23根据每一个感测阵列所得到的多个测物光强度信号(本实施例为16个)形成一张具有光谱影像图案的影像。在本步骤44中，由于步骤43所产生的信号都会传输至处理单元23，因此处理单元23可以根据回传的光强度信号中，产生光谱影像图案的影像。请参阅图1A和图8来说明，对于侦测位置A而言，其对应个滤波阵列222，所侦测出来的16个光强度70a，每一光强度对应一波长，因此在光谱影像图案的影像中相应每一滤波阵列222的滤波元件223都会具有一光强Ib。

接着，再进行步骤45通过正归化影像匹配运算，例如正规化互相关(normalizedcross correlation)演算方式，来决定待测物上对应光控开关所产生点光源的深度。在本步骤中，首先从光谱影像图案找出对应光控开关所产生点光源的位置所具有的子光谱影像图案，然后从数据库中选择对应该子光谱影像图案点光源位置所具有的多个比对样本信息，每一个比对样本信息对应着一个已知深度。接下来，根据上述方程式(6)，从对应每一个滤波阵列222的所测量到的光谱图案中撷取出对应每一滤波元件223的多个光强度Ib。要说明的是，本实施例中，每一个滤波阵列222有16个滤波元件，其波长范围为465nm～630nm，但不以此为限制。在一实施例中，16个波长分别为如图9A所示的波长组合，但不以此为限制。

再将测量的每一子光谱影像图案所得到的多个不同光强度Ib，根据式(6)，和每一深度位置相对应的比对样本信息所具有的相应的多个光强度Rb进行演算，以计算出测量的该子光谱影像图案和每一个比对样本信息的一正规化互相关值(normalized crosscorrelation,NCC)。如图10所示，其中标号50代表光感测装置所产生对应一滤波阵列所具有的测量子的光谱影像图案，亦即代表关于待测物表面上的特定位置被一点光源投射所反射的测量的子光谱影像图案，而标号511至511n则代表数据库中对应该点光源位置的多张比对样本信息511～511n，每一比对样本信息511～511n对应一个已知深度。本实施例中，测量的子光谱影像图案50具有16个光强度Ib，和每一个光学比对样本信息对应的光强度值Rb之间通过方程式(6)进行演算，而得到一个NCC值。因此，子光谱影像图案50在和多张比对样本信息511～511n进行运算之后，可以得到多个NCC0～NCCn值。由于每一比对样本信息511至511n对应一个深度，因此每一个NCC值同样对应一个深度，通过多个NCC值NCC0～NCCn与其对应的深度，可以建构出如图11所示的正规化互相关值与深度关系曲线。从曲线中可以看到其具有一最大值，该最大的NCC值代表待测物的子光谱影像图案和对应该NCC值的比对样本信息两者最接近。因此，最后一个步骤45，即为从该多个NCC值NCC0～NCCn中，找出最大NCC值，并以相应该NCC值所的比对样本信息所对应的深度值，作为待测物上对应该子光谱影像图案位置的深度。以图11为例，其为图10的演算所得的正规化互相关值(NCC)与深度关系曲线。由图11可以看出，在深度90μm的地方其NCC值最大，因此可以代表待测物表面上对应该子光谱影像图案50的位置其深度为90μm。同理，其他点光源所对应的子光谱影像图案也是根据前述的方式找出相应的深度。最后，根据对应多个点光源位置的深度，即可以通过单一次的光谱影像图案撷取，进行物体表面或内部光反射接口全局式的形貌测量扫描，进而完整的重建待测物表面的二维或者是三维形貌。

此外，要说明的是，如果要增加测量分辨率，可以进行步骤46再一次变换点光源的位置，如图3A所示，其中在第一时间点的时候，数字调控单元202中光控开关202b处于开的状态时，亦即将光导引至物镜，光控开关203a处关的状态时，亦即将光导引至他处。当撷取完光谱影像图案的时候，处理单元23控制数字调控单元202使其改变点光源的位置，形成如图3B中的状态，如此即可以对待测物表不同位置进行深度测量，以提高分辨率。

在另一实施例中，由于步骤45正归化影像匹配运算为对应单一滤波阵列所得到的子光谱影像图案，其分辨率随着率波阵列的大小而定。由于在本实施例中每一光谱图案具有16种波长，因此如果要增加测量的精度，有两种方式，一种为将每一个阵列模块的矩阵增加，例如改成10x10或20x20等，另一种方式为利用外围其他滤波阵列组成更大的滤波阵列所产生的子光谱影像图案，来进行演算。以图10为例，将环绕于测量子光谱影像图案50周围的光谱影像图案(斜线区域)组合成3x3的子光谱影像图案。在另一实施例中，也可以向外在扩增成5x5的大小，其是根据需求而定。要说明的是，以3x3为例，相应于该测量子光谱影像图案的尺寸，在步骤40建立光学比对样本信息也要采用相应尺寸的大小。建立的方式与前述步骤40相似，差异的是对应每一深度所撷取的影像不是单一滤波阵列所产生的子光谱影像图案，而是3x3个滤波阵列所产生的子光谱影像图案。

要说明的是，前述的测量子光谱影像图案50与数据库中的光学比对样本信息都是属于数字离散光学图谱的光谱影像图案，以4x4滤波阵列222为例，主因为滤波阵列222能允许16种波长通过而被光传感器221感测。为了提升深度(纵向)分辨率，在另一实施例中，可以对离散光学图谱进行数据拟合与差补，将离散光学图谱转换成模拟连续光学图谱。以图12A所示的本发明的彩色共焦系统所进行的表面形貌侦测方法流程的另一实施例示意图为例，在该流程4a中，步骤41a～44a与46a与图7相似，所差异的是，在图7所示的步骤40数据库，其具有多个数字离散比对样本信息的数据库，而在本实施例中步骤40a所建立的数据库中，其所含有的比对样本信息为多个对应不同光源位置以及不同深度的模拟连续光学图谱；以及本实施例的步骤45a是利用模拟连续光学图谱来进行深度位置演算。

首先说明步骤40a中模拟连续光学图谱的方式的建立流程，首先进行第一个步骤建立一光谱校正矩阵，在本步骤中，对每一组滤波阵列222做校正程序，校正程序是利用单色仪来产生波长范围400-1000nm且间格为1nm的离散光谱。让单色仪产生的离散光谱通过每一组滤波阵列222的每一个滤波元件223，测量单一滤波元件223对每一个波长的量子效率(Quantum Efficiency,QE)，整合每一个波长的量子效率成为一个滤波元件223的量子效率曲线，如图13所示，其为单一滤波元件223对波长范围400-1000nm所产生的量子效率曲线。因此对于每一个滤波阵列222而言，每一个滤波元件都会有一量子效率曲线，整合全部的量子效率曲线，即可构成滤波阵列的光谱校正矩阵，其结构如下式(7)所示。

此矩阵的行(column)代表滤波元件，而每一列(row)则表示对应每一滤波元件的对各个波长λ1～λn的量子效率，以4x4滤波阵列为例，式(7)的矩阵为16*600的矩阵。要说明的是，产生光谱校正矩阵的光谱波长范围并不以400～1000nm为限制，可以根据需求而定，例如也可以直接根据滤波阵列的波长范围，例如:465～630nm，来进行建立矩阵。

接着进行第二个步骤，从光谱校正矩阵(7)中取出相应滤波阵列的有效波长范围内的值，其是根据选用的滤波阵列的波长范围来选定，在本实施例中的滤波阵列其有效范围是465-630nm。接着进行第三个步骤，针对每一滤波元件，将每一波长的量子效率值除以有效范围内量子效率的总和，可以获得每一波长对其量子效率的贡献比例。接着，进行第四个步骤，将步骤40a所获得对应每一深度的每一比对样本信息中对应每一滤波元件所具有的光强度测量值乘上相对应的量子效率的贡献比例分布，则可以得到通过此滤波元件的连续量子效率。最后，进行第五个步骤，将每一滤波阵列中，每一滤波元件的相应于465～630波长范围内每一个波长所具有的量子效率相加，可以组合获得该滤波阵列的模拟式连续光谱图谱。以图14为例，为了方便说明，图14以2x2的滤波阵列222a来说明。图14中显示出，每一滤波元件223b所对应的量子效率的贡献比例分布曲线为波长0～波长3。将波长0～波长3所对应的Y坐标的量子效率比例(％)相加，则会得到对应滤波阵列222a的模拟式连续光谱图谱。同理，回到4x4的滤波阵列，会有16组量子效率的贡献比例分布，相加之后，也会得到相应每一个滤波阵列的比对信息样本所具有的模拟式连续光谱图谱。因此，数据库中的对应每一光源所具有不同已知深度的每一比对样本信息，通过前述五个步骤的处理，可以转换成对应每一个不同已知深度的模拟式连续光谱图谱。

在步骤40a建立连续光谱图谱信息之后，同样进行步骤41a～44a的检测流程，其如图7所述，在此不作赘述。接着进行步骤45a，将步骤44a得到的光强度信息所形成的一张具有光谱影像图案的影像与步骤40a所得到的对应不同深度位置的模拟式连续光谱图谱进行演算。在步骤45a中，首先将步骤44a所得的数字离散的光谱影像图案与式(7)的光谱校正矩阵进行演算，以转成一模拟连续的光谱影像图案。以一滤波阵列为例，在取得该滤波阵列中，通过每一个滤波元件的光强度信息之后，亦即由光谱影像图案中取得对应该滤波阵列的子光谱影像图案，将该子光谱影像图案中的每一个光强度与式(7)的光谱校正矩阵进行演算，会得到16个演算结果，在将此16个演算结果相加，会得到对应该滤波阵列的一测量模拟式连续光谱图谱。然后，进行一正归化影像匹配运算，其由该模拟连续的光谱影像图案取出至少一相应于该测物光位置的子光谱影像图案，亦即前述的测量模拟式连续光谱图谱。再将该测量模拟式连续光谱图谱与步骤40a所建立数据库中对应该滤波阵列位置的每一个已知深度所具有的模拟式连续光谱图谱样本进行正规化互相关值(NCC)演算，再由多个演算值中选取具有最大值的模拟式连续光谱图谱样本所对应的已知深度，最为对应该滤波阵列所检测的位置深度。由于具有多个滤波阵列，每一个滤波阵列对应一个侦测光源，因此通过前述的方式，可以通过单一次的光谱影像图案撷取，进行物体表面或内部光反射接口全局式的形貌测量扫描，进而完整的重建待测物表面的二维或者是三维形貌。

前述的实施例中的色散物镜，在一实施例中，可以为一般显微物镜配合色散模块以将光色散。该色散模块可以为绕射式光学元件(diffractive optical element,DOE)或色散镜组。

此外，在另一实施例中，如图15所示，本实施例中，基本上与图1A相近，差异的是图1A中的色散物镜21改为图15的显微物镜21a，以图1A为例，该色散物镜21被置换成显微物镜，数字调控单元202将宽带调制光200反射至一分光元件24，再经由显微物镜21a将每一宽带调制光200依放大特定倍率缩放后所形成的侦测光205投射至对象8上，每一侦测光205从该对象8的表面上的一特定位置反射回来形成测物光206，而在显微物镜21a的聚焦面(focus plane)成像。每一宽带调制光200聚焦并投射至一对象8上，运用垂直位移承载台27将对象8做垂直扫描，亦即改变对象8与该显微物镜21a之间的距离。垂直扫描的每一个深度位置会获得对象8表面反射的测物光206，由光传感器22收为光谱影像图案，因此每一个光谱影像图案对应一个扫描的深度位置。由于使用一般显微物镜21a作为聚焦光线的元件，因此光谱影像图案依照垂直扫描的位置反应出聚焦与失焦的光谱影像图案。经由垂直扫描后，得到对应聚焦光谱影像的深度信息，即可达到测量效果。在一实施例中，得到深度信息的方式，由光传感器22中感测出的光谱影像与数据库相比对，或是在另一实施例中，在经过垂直扫描之后所得的多个光谱影像图案中，依光强度或其他光谱特征以辨识出聚焦的光谱影像图案，通过该聚焦的光谱影像图案所对应的深度位置作为相对应该对象上相应该侦测光的深度信息。

传统上，利用显微物镜以传统的影像捕获设备，例如：CCD或CMOS的摄影机所进行深度扫描所得到的对定各个不同深度的影像，每一张图像映射同一个深度扫描位置仅能得到单一的波长与光强度的聚焦深度曲线，如图16所示，其为现有的深度扫描所得的聚焦深度所得影像其光谱与光强度关系曲线图，在图16中，虽然深度扫描中的聚焦影像具有峰值，但是由于受到噪声的影像或干扰，曲线上往往会具有噪声，如区域D所示，这些噪声将会影响对于峰值的判断，进而影响判断聚焦影像或失焦影像的结果。

反观，使用本发明的光感测装置，如图15的架构，由于滤波模块，其具有多个滤波阵列用以接收反射的至少一测物光，每一个滤波阵列具有多个滤波元件，因此当在进行深度扫描时，对每一个侦测位置而言，可以得到对应多个滤波元件的光谱波长与光强度关系的关系曲线，如图17所示。图17中，在一特定侦测位置上，具有多个光谱波长与光强度曲线，每一个曲线对应一滤波元件。由于具有多个曲线，因此在对于该特定侦测位置的多张深度扫描的影像中，要预测出哪一张影像是聚焦影像或失焦影像，可以通过如图17所示的多个曲线构成多样丰富的信息，进而可以得到更准确、稳定而且可靠的聚焦或失焦判断结果。

以上所述仅记载本发明为呈现解决问题所采用的技术手段的较佳实施方式或实施例而已，并非用来限定本发明专利实施的范围。即凡与本发明权利要求文义相符，或依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆为本发明保护范围所涵盖。

Claims (23)

1.一种共焦形貌测量系统，其特征在于，包括有：

一光源模块，用以提供至少一宽带调制光；

一显微物镜，用以将每一宽带调制光依放大特定倍率缩放后投射至一物件上，每一宽带调制光从该对象的表面上的一特定位置反射形成一测物光；

一光感测装置，用以接收由该对象上该至少一特定位置所反射的至少一测物光，该光感测装置更具有：

一滤波模块，其具有多个滤波阵列用以接收反射的至少一测物光，每一个滤波阵列具有多个滤波元件，分别允许一特定波长的测物光通过；

一光传感器，与该滤波模块相耦接，用以感测通过每一滤波元件的测物光强度而产生相应的一测物光信号，以得到一光谱影像图案；以及

一处理单元，将该光谱影像图案进行一演算，以决定相应每一测物光的特定位置的深度信息。

2.如权利要求1所述的共焦形貌测量系统，其特征在于，该光源模块更包括有：

一光源，用以产生一宽带入射光；以及

一数字调控单元，用以将该宽带入射光调制成该至少一宽带调制光，从而投射至该显微物镜。

3.如权利要求2所述的共焦形貌测量系统，其特征在于，该数字调控单元具有多个光控开关，通过控制特定位置的至少一光控开关开启或关闭，以模拟光源投射至针孔所产生的单个或多个针孔光源效果。

4.如权利要求2所述的共焦形貌测量系统，其特征在于，该光源模块更包括有：

一分光元件，设置在该数字调控单元与该显微物镜之间的光路上；以及

一第一镜组，其设置在该数字调控单元与该分光元件之间或者是设置在该分光元件与该显微物镜之间的光路上。

5.如权利要求4所述的共焦形貌测量系统，其特征在于，该光源模块更包括有一第二镜组，该第二镜组设置在该分光元件与该光传感器之间。

6.如权利要求2所述的共焦形貌测量系统，其特征在于，该光源模块更包括有：

一分光元件，设置在该光源与该数字调控单元之间；

一第一镜组，其设置在该数字调控单元与该显微物镜之间的光路上；以及

一第二镜组，其设置于该分光元件与该光传感器之间的光路上。

7.如权利要求6所述的共焦形貌测量系统，其特征在于，该数字调控单元将该至少一宽带调制光投射至该显微物镜，该测物光通过该显微物镜而被该数字调控单元反射至该分光元件，该分光元件将该测物光分光投射至该光传感器。

8.如权利要求1所述的共焦形貌测量系统，其特征在于，该处理单元于该演算中，于该光谱影像图案中截取对每一个测物光的位置的一子光谱影像图案，并与该多个比对样本信息进行运算，使得每一子光谱影像图案产生相对于该多个比对样本信息的多个正规化互相关值，该处理单元以最大的正规化互相关值所对应的比对样本信息所对应的已知深度作为相应该子光谱影像图案的测物光所对应的特定位置的深度信息。

9.如权利要求1所述的共焦形貌测量系统，其特征在于，该滤波模块为Fabry–Pérot滤波器，其中每一个滤波元件具有不同的厚度。

10.如权利要求9所述的共焦形貌测量系统，其特征在于，该滤波模块以及该光传感器感整合成一光学感测装置。

11.如权利要求1所述的共焦形貌测量系统，其特征在于，该比对样本信息为一数字离散光学图谱或一模拟连续光学图谱，该光谱影像图案为一数字离散的光谱影像图案或一模拟连续的光谱影像图案。

12.如权利要求1所述的共焦形貌测量系统，其特征在于，更进一步进行一垂直扫描，该光谱影像图案为经由垂直扫描后，对应不同垂直深度的光谱影像图案，每一对应不同深度的光谱影像图案具有一光强度。

13.如权利要求1至11中任一项所述的共焦形貌测量系统，其特征在于，该显微物镜为一色散物镜或该显微物镜更具有一色散模块，用以将每一宽带调制光色散，每一宽带调制光形成具有不同连续聚焦深度的多个侦测光而投射至该对象上，每一个侦测光对应一波长，每一宽带调制光从该对象的表面上的特定位置反射形成该测物光。

14.如权利要求13或所述的共焦形貌测量系统，其特征在于，更具有一数据库，该数据库具有多个比对样本信息，每一比对样本信息对应一已知深度，该处理单元将该光谱影像图案与该多个比对样本信息进行一演算，以决定相应每一测物光的特定位置的深度信息。

15.如权利要求13所述的共焦形貌测量系统，其特征在于，该色散物镜为远心镜头架构的色散物镜。

16.一种共焦形貌侦测方法，其特征在于，包括有下列步骤：

提供一共焦形貌测量系统，其具有一光源、一显微物镜、具有多个滤波阵列的一滤波模块、一光传感器以及一处理单元；

以该光源产生的一光束投射至一数字调控单元而产生至少一宽带调制光；

以该显微物镜将每一宽带调制光依放大特定倍率缩放后投射至一物件上，每一宽带调制光从该对象的表面上的一特定位置反射形成一测物光；

以该滤波模块接收反射的至少一测物光，并对该至少一测物光进行滤光，其中，每一个滤波阵列具有多个滤波元件，多个滤波元件分别允许一特定波长的测物光通过；

以该光传感器感测该至少一测物光以产生一光谱影像图案；以及

以该处理单元将该光谱影像图案进行演算，以决定对应每一测物光的特定位置的深度信息。

17.如权利要求16所述的共焦形貌侦测方法，其特征在于，更具有一数据库，该数据库具有多个比对样本信息，每一比对样本信息对应一已知深度，该处理单元将该光谱影像图案与该多个比对样本信息进行一演算，以决定相应每一测物光的特定位置的深度信息。

18.如权利要求17所述的共焦形貌侦测方法，其特征在于，该特定位置为该对象的表面、内部或底面的位置，决定每一特定位置的深度信息更包括有下列步骤：

进行一正归化影像匹配运算，其由该光谱影像图案取出至少一相应于该测物光位置的子光谱影像图案，将每一子光谱影像图案和数据库中的多个比对样本信息进行运算，以产生多个关于比对样本信息的互相关值；以及

以该多个互相关值中最大值所对应的比对样本信息所对应的已知深度作为对应该子光谱影像图案的特定位置的深度信息。

19.如权利要求17所述的共焦形貌侦测方法，其特征在于，更包括有对每一滤波阵列建立一光谱校正矩阵的步骤，并将该光谱校正矩阵与每一比对样本信息进行一转换演算，以将每一比对样本信息转换成一模拟连续的比对样本信息的步骤。

20.如权利要求19项所述的共焦形貌侦测方法，其特征在于，该光谱影像图案为一数字离散的光谱影像图案，该共焦形貌侦测方法更包括有将每一数字离散的光谱影像图案与该光谱校正矩阵进行演算，以转成一模拟连续的光谱影像图案的步骤。

21.如权利要求20所述的共焦形貌侦测方法，其特征在于，该特定位置为该对象的表面、内部或底面的位置，决定每一特定位置的深度信息更包括有下列步骤：

进行一正归化影像匹配运算，其由该模拟连续的光谱影像图案取出至少一相应于该测物光位置的子光谱影像图案，将每一子光谱影像图案和数据库中的多个模拟连续的比对样本信息进行运算，以产生多个关于模拟连续的比对样本信息的互相关值；以及

以该多个互相关值中最大值所对应的模拟连续的比对样本信息所对应的已知深度作为对应该子光谱影像图案的特定位置的深度信息。

22.如权利要求16所述的共焦形貌侦测方法，其特征在于，更包括有进行一垂直扫描的步骤，该垂直扫描为使该对象与该显微物镜之间的距离改变，以取得对应不同垂直深度的光谱影像图案，每一对应不同深度的光谱影像图案具有一光强度。

23.如权利要求16至22中任一项所述的共焦形貌侦测方法，其特征在于，该显微物镜为一色散物镜或该显微物镜更具有一色散模块，用以将每一宽带调制光色散，每一宽带调制光形成具有不同连续聚焦深度的多个侦测光而投射至该对象上，每一个侦测光对应一波长，每一宽带调制光从该对象的表面上的特定位置反射形成该测物光。