TWI495841B - High - resolution Reflective Three - dimensional Photoelectric Microscope - Google Patents

Description

高解析度反射式三維光電顯微鏡

本發明係有關一種高解析度反射式三維光電顯微鏡，尤指一種可以快速取得待測物三維影像資訊的檢測技術。

根據17世紀末葉Van Leeuwenhoek與Hooke兩位學者的使用紀錄，當時Van Leeuwenhoek所使用的顯微鏡只是單一鏡片組，而Hooke所使用的卻已是數片鏡片組成的複式顯微鏡。至此之後，顯微鏡即往複式顯微鏡發展，經鏡頭的改良提高解像力(resolution)與對比(contrast)，比起1683年Van Leeuwenhoek所使用的顯微鏡，其放大倍率已高出數千倍，而且成像更清晰，功能也更強大。但目前大部份的光學顯微鏡仍屬於二維的影像，欠缺第三維的資訊。若有其他光學式的方法，比如光干涉法、共焦法等，雖可得三維影像，但它須要橫向掃描或縱向斷層掃描，才能構成三維影像，所花費的時間較長，且成本也較高。因此本發明之動機，乃要研發簡易又精確度高的三維光學顯微鏡，做更廣範的用途。以CCD本身已具有的二維影像，加上光強度(或反射率)資訊，而構成三維之影像。

此外，經本發明人專利檢索後發現，與本發明相關之專利前案如下列所示：中華民國專利第I274150號「角度偏移顯微鏡裝置及其方法」是結合共光程外差干涉及表面電漿共振(SPR)技術，當待測物離焦(defocus)時，光束會有發散與收斂現象，此發散角或收斂角與離焦距離成正 比，利用此光線角度偏移來測量角度感測器(採用表面電漿波共振(SPR：Surface Plasmon Resonance)感測器)的相位差，進而計算出微小位移或折射率變化，並以雷射掃描方式求出待測物之表面起伏或折射率分布，而成為一顯微鏡。本發明與第I274150號「角度偏移顯微鏡裝置及其方法」專利之技術內容比較如下：

1.本發明為強度法，而第I274150號「角度偏移顯微鏡裝置及其方法」專利則非為強度法，故二者技術內容有所不同。

2.本發明量測範圍較為廣泛，而第I274150號「角度偏移顯微鏡裝置及其方法」專利量測範圍則較小，故二者技術內容有所不同。

3.本發明所採用之光源及角度感測器皆與第I274150號「角度偏移顯微鏡裝置及其方法」專利不同。

4.本發明不經掃描即可獲得三維影像資訊，而第I274150號「角度偏移顯微鏡裝置及其方法」專利則需透過掃描，故二者技術內容有所不同不同。

(2)中華民國專利發明第I436029號「光學式強度型三維表面形貌與顯微量測裝置及方法」，此發明有關一種光學式強度型三維表面形貌與顯微量測方法，其包括光源、擴束器、偏極板、第二透鏡、偏極分光鏡、第二物鏡、旋轉平台、四分之一波片、第三透鏡、角度感測器及矩陣式光感測器。將光束投射至待測物，利用光感測陣列元件取出待測物之反射光，由二維影像測量其面積尺寸大小，並由反射光之強度變化(或反射率變量)轉換成高度值，進而繪製成三維之圖像。

本發明與發明第I436029號「光學式強度型三維表面形貌與顯微量測裝置及方法」專利之技術內容比較如下：

1.本發明採用一個直角稜鏡反射以取代轉動旋轉平台而可獲取全反射 影像資訊，故與發明專第I436029號「光學式強度型三維表面形貌與顯微量測裝置及方法」專利不同。

2.本發明多採用一個CCD來擷取來自直角稜鏡之全反射影像，此與發明第I436029號「光學式強度型三維表面形貌與顯微量測裝置及方法」專利不同。

3.本發明在後段成像部分增加一組影像放大光學系統而可增加顯微鏡之放大倍率，此與發明第I436029號「光學式強度型三維表面形貌與顯微量測裝置及方法」專利不同。

4.本發明光學放大倍率可高達1250倍與發明第I436029號「光學式強度型三維表面形貌與顯微量測裝置及方法」不同。

5.本發明轉換公式係以擬合曲線實現，與發明第I436029號「光學式強度型三維表面形貌與顯微量測裝置及方法」專利不同。

由此可知，前述專利所採用之技術手段與達成功效確實皆與本發明有所不同，因此，前述專利確實無法實現本發明所達成的功效。

本發明主要目的，在於提供一種高解析度反射式三維光電顯微鏡，主要是利用反射率量測的方法結合臨界角與CCD擷取影像技術，以二個CCD同時取得臨界角與全反射二個影像，重疊後可即時算出反射率，由於反射率與表面高度成正比，藉由此關係迅速將之轉換成待測物3D形貌，從3D圖可以即時得知待測物表面的缺陷以及粗糙度變化情形，因而除了具備高倍顯微的效果之外，在量測上也具有高靈敏度、高解析度等優點。達成本發明主要目的所採用之技術手段，係包括光源、導光組件、極化分 光鏡、四分之一波長波片、透鏡組、分光鏡、四邊形稜鏡、直角稜鏡、第一影像擷取模組、第二影像擷取模組及運算處理手段。導光組件將光源發出之光束導出。光束通過四分之一波長波片後經待測物反射回四分之一波片，以形成垂直偏極光束的光影，再入射至該極化分光鏡後反射。透鏡組將光影放大。放大後的光影經分光鏡分成穿透光與反射光，四邊形稜鏡供穿透分光鏡之光影入射，使光影入射角在臨界角附近。直角稜鏡供分光鏡反射之光影入射。第一影像擷取模組接收四邊形稜鏡於臨界角附近時所反射之光影而成。第二影像擷取模組接收直角稜鏡全反射之光影而成像。運算處理手段將二成像處理顯示為第一影像及第二影像，再作影像重疊、相除以及分析之處理，俾能快速取得待測物的三維影像資訊。

1‧‧‧待測物

10‧‧‧光源

20‧‧‧導光組件

21‧‧‧光阻隔器

22‧‧‧擴束器

220‧‧‧第一物鏡

221‧‧‧針孔

222‧‧‧第二透鏡

23‧‧‧偏極板

24‧‧‧第一光圈

25‧‧‧第一透鏡

30‧‧‧極化分光鏡

31‧‧‧四分之一波長波片

32‧‧‧透鏡組

320‧‧‧第三透鏡

321‧‧‧第四透鏡

322‧‧‧第五透鏡

33‧‧‧四邊形稜鏡

34‧‧‧直角稜鏡

35‧‧‧第二物鏡

36‧‧‧第二光圈

37‧‧‧分光鏡

38‧‧‧第三光圈

40‧‧‧第一影像擷取模組

41‧‧‧第二影像擷取模組

50‧‧‧運算處理手段

50a‧‧‧電腦

60‧‧‧三軸微動平台

70‧‧‧旋轉平台

圖1係本發明光線於平行四邊形稜鏡內作兩次內反射的示意圖。

圖2係本發明以s偏光二次內反射之反射率對外角的變化模擬示意圖。

圖3(a)係本發明平行四邊形稜鏡二次內反射之反射率實際量測曲線圖。

圖3(b)係將圖3(a)做座標轉換後θ 對R _{s 2} 的曲線圖與數學函數示意圖。

圖4係本發明成像系統俯視示意圖。

圖5係本發明待測物之幾何高度示意圖。

圖6係本發明具體架構的示意圖。

圖7(a)係本發明對200lines/mm光柵之量測3D結果圖。

圖7(b)係由圖(7a)所量測之平均高度曲線示意圖。

圖7(c)係由原子力顯微鏡(AFM)所得之200lines/mm之光柵結果圖。

請配合參看圖6所示，為達成本發明主要目之具體實施例，係包括光源10、導光組件20、極化分光鏡30、四分之一波長波片31、透鏡組32、四邊形稜鏡33、直角稜鏡34、第二物鏡35、分光鏡37、第一影像擷取模組40、第二影像擷取模組41及運算處理手段50等技術特徵。光源10(即雷射元件)用以發射出光束(即雷射光束)。導光組件20用以將該光束導出。極化分光鏡30可供該p偏振光之光束穿透。四分之一波長波片31用以將該p偏振光之光束轉換為圓偏極之光束，經一待測物1再反射至該四分之一波長波片31，以形成垂直的s偏振光之光束，該光束包含該待測物1表面形貌的光影，再入射至該極化分光鏡30，以將該光影反射。透鏡組32用以將該光影放大。分光鏡37可供一部份該光影穿透，並供另一部份該光影反射。四邊形稜鏡33可供該分光鏡37穿透之光影入射，使該光影之入射角在臨界角附近。直角稜鏡34可供該分光鏡37反射之光影入射，以全反射該光影。第一影像擷取模組40，其用以接收來自該四邊形稜鏡33於臨界角所反射之該光影而成像。第二影像擷取模組41用以接收來自該直角稜鏡34全反射之光影而成像。運算處理手段50用以將該第一影像擷取模組40與該第二影像擷取模組41所擷取之該成像分別處理顯示為一第一影像及一第二影像，再將該第一影像與該第二影像以電腦軟體作影像重疊、相除以及分析之處理，進而求得該待測物1的三維輪廓資訊。

請配合參看圖6所示之導光裝置20係包含一光阻隔器21、一擴束器22、一偏極板23、一第一光圈24及一第一透鏡25。光阻隔器21用以避免該光束反射至該光源10。擴束器22用以接收來自光該光阻隔器21的該光束，並將該光束擴大為平行光束，該擴束器22的詳細特徵 係包含一第一物鏡220(Objective lensl)、一針孔221(Pinhole)及一第二透鏡222。偏極板23用以改變該光束偏極方向而成為水平偏極(p偏振光)光束。 第一光圈24用以限制通過該偏極板23的該光束大小。第一透鏡25與第二物鏡35組合使入射待測物表面為平行光。該四分之一波長波片31與該待測物1之間的光路設置一用以作為放大待測物1表面形貌之光影的第二物鏡35。該極化分光鏡30與該四分之一波長波片31之間的光路設置一用以限制通過該偏四分之一波長波片31該光束大小的第二光圈36。該透鏡組32包含一靠近該極化分光鏡30的第三透鏡320、一第四透鏡321，及一靠近該分光鏡37的第五透鏡322，該第四透鏡321介於該第三透鏡320與該第五透鏡322之間，此外，該分光鏡37與該第五透鏡322之間的光路設置一第三光圈38。該待測物1係設於一三軸微動平台60上，該三軸微動平台60可受一控制器61的驅動而作三軸向的微量位移。該四邊形稜鏡33設於一旋轉平台70上，可藉由轉動該旋轉平台70而改變該四邊形稜鏡33的入射角度。該運算處理手段50係為一具備影像處理功能的電腦50a，該電腦50a內建有一Matlab軟體，用以計算出該待測物1表面高度變化以及粗糙度，進而顯示出待測物1的三維形貌圖形。

本發明技術內容主要是利用反射率量測的方法結合臨界角 與CCD擷取影像技術，以二個CCD同時取得臨界角與全反射二個影像，重疊後即時算出反射率，故而是一種具備光學式非破壞性、非接觸性、非掃描方式、非干涉法的快速高精度顯微量測技術，系統原理與架構簡單，類似拍照手法，可快速取得三維影像資訊，可節省成本及時間又有高精度且三維量測之優點，利用幾何光學光軌跡成像原理與稜鏡反射率對角度變化 的原理來求出反射率對表面高度之轉換，藉由CCD影像擷取技術，取出原有的二維影像，又加上取得在全反射與近臨界角之兩張圖像，將兩影像重疊後求取反射率圖像資訊(近臨界角光強度/全反射光強度)，最後以電腦軟體計算與繪圖，呈現3D立體圖像，使用者可輕易在任何一個量測位置上獲得該位置的3D資訊。此光學橫向解析度受限於繞射極限的影響，可高於0.5微米，但其縱向解析度可高於1奈米，量測光學倍率可高於1250倍。適合量測反射式或穿透式光學表面輪廓，對高精細樣品量測有很好的應用。

換言之，本發明是利用光學快速量測之優點以及架構簡單 化、便宜化、操作單純化等作為考量，本專利提出反射率量測的方法結合臨界角與CCD擷取影像技術，以二個CCD同時取得臨界角與全反射兩個影像，重疊後即時算出反射率，此反射率與表面高度成正比，藉由此關係迅速將之轉換成3D形貌，從3D圖我們可以即時的得知我們想要的待測物1表面的缺陷以及粗糙度變化情形。而且本架構具有高倍顯微的效果，在量測上也具有高靈敏度、高解析度等優點。

以技術架構而言，本發明是以s偏振光作為平行四邊形稜鏡 33內部的反射率變化，由於s偏振光在平行四邊形稜鏡33內部經過兩次的反射之後可以得到較為接近線性的曲線，之後再以實際曲線做座標轉換，橫座標改為反射率，縱座標改為入射角，擬合出入射角對反射率的曲線方程式。由此函數可知反射率斜率與平行四邊形稜鏡33的外部入射角θ之間的關係。起先討論如何求得反射率？以及如何求取反射率與平行四邊形稜鏡33的外部入射角θ之間的關係式？成像系統主要是利用一階光學近似公式與ABCD矩陣來作為追求光軌跡的變化，計算出光在各元件光線高度以 及光線的傾斜角度，再利用Fresnel’s formulae，以稜鏡之反射率求出光角度，最後求出表面高度的變化。即可利用二個CCD去攝取稜鏡在近臨界角與全反射角的光強度(分別為I _CR 與I _TIR )，影像相互重疊後，算出其反射率(R _{s 2} =I _CR /I _TIR )。依此作為得到三維表面高度變化的依據。所以在成像系統中則會推導待測物1表面的高度變化與平行四邊形稜鏡33入射角度的關係，進而求得平行四邊形稜鏡33反射率與待測物1表面的關係式。由此得知，只要知道反射率的變化，即可知道待測物1的表面高度。在量得反射率的同時必需考慮到光強度的變動，所以對於CCD畫面的攝取要很謹慎，因此重複性的畫面攝取是必要的，最後再取之光強度平均值來作為求取表面高度的依據。本發明有如顯微鏡的功能，不但可以看清楚待測物1的表面輪廓之外，還可以求得三維的表面變化，所以本架構不但有其量測3D之效果，亦可做為表面檢驗，如粗糙度、表面形貌或缺陷等量測。

針對平行四邊形稜鏡33入射外角與反射率之關係如圖1所 示，反射光於平行四邊形內部作兩次之內反射，其中n₁ 與n₂ 分別為稜鏡與外部環境之折射率。θ ₁ 與θ ₂ 分別是內反射界面的入射角及折射角，θ 是入射稜鏡第一面之入射角。之後由邊界條件以及Fresnel’s formulae求出兩次內反射之反射率對外角θ 之關係式，如式(1)及式(1-1)與式(1-2)所示： 其中

其中R_S 為一次內角反射之反射率，R_S2 為二次內反射之反射率。之後由式(1)我們可以利用MATLAB模擬出圖2所示之結果，不過為了更能證明此曲線之方程式，實際量測平行四邊形之反射率曲線，如圖3(a)所示。因此由此圖3(a)可知，最大的斜率約在5.608度，此角度為臨界角θ_C (此時角度是指外角θ)，該附近角度之反射率變化是最靈敏的。將圖3(a)做座標轉換，使橫座標為反射率R _{s 2} ，縱座標為入射角θ ，如圖3(b)所示，其轉換公式依其實際量測值做擬合而成，擬合函數亦顯示在此圖中。由於本架構是以s偏振光為作主要平行四邊形稜鏡33之反射率，所以量測上可以比p偏振光有較大的高度量測範圍(因為線性的範圍較大且反射率斜率較小，可以有較大範圍的入射外角θ)。

就成像系統與反射率之關係而言，成像系統如圖4所示，主要是由一第二物鏡35與三個透鏡(320、321、322)所組成，最後成像於CCD(40、41)上。因此我們可以根據ABCD矩陣，最後我們可以得到(2-1)及(2-2)式。(2-1)式可以用來得知待測物1表面高度所產生的角度變化，對應到平行四邊形稜鏡33(介於透鏡322跟CCD1(40)之間)的入射角；而(2-2)式可以用來決定我們想要的橫向放大倍率M 。

圖5所示為待測物1的幾何高度示意圖，從圖5可知，當待測物1表面高度變化不大時，可以利用近似的方式來處理這個問題，如(2-3)式所示， z方向為光傳播方向，也是待測物1表面的高度h變化方向；以圖4而言，的化變量相當於圖5之兩倍的α 變化量， 因此我們可以藉由(2-4)式代入(2-1)式，得到(2-5)式的結果。

因量測系統中(如圖6)加入一極化分光鏡30使來自待測物1之反射光再反射一次，因此入射稜鏡的角度x ₅ "與圖(4)的x ₅ '相差一個負號，即x ₅ "=-x ₅ '=△θ 。將此關係代入式(2-5)可得到(2-6)式：

其中△X 可視為CCD之像素大小，令，若△θ很小，則△θ d θ， △h dh 。則(2-6)式可改成(2-7)dh =K dθ (2-7)

其中,a ₁ ，a ₂ ，a ₃ ….為常數，來自圖3(b)中函數θ(R _{s 2} )對R _{s 2} 的微分。若將(2-7)式對θ做積分，即可求出表面高度h (x ,y )，即式(2-8)所示：h =K θ+h ₀ (2-8)其中h ₀ 為起始高度，

本發明各光學元件及儀器的具體技術內容如下所述：

(1)光源10(即雷射)：系統光源10(波長可依需要變動之。

(2)光阻隔器21(Isolator)：避免一個系統的反射光返回雷射，造成雷射不穩定。

(3)空間濾波器(Spatial Filter)：使其在第一物鏡220焦距上以便濾除雜散光。

(4)第二透鏡222：可以擴大光束；第一透鏡25可以聚焦光點。

(5)偏極板23(Polarizer)：可調整其透光軸之方位角度，以改變光偏極方向。

(6)旋轉平台70(Rotation Stage)：用以改變平行四邊形稜鏡33入射角度的平台。

(7)第二物鏡35：作為放大待測物1表面形貌。

(8)光圈：包含第一光圈24、第二光圈36及第三光圈38，用以限制光束或光影大小。

(9)四分之一波長波片31(Wave plate)：光束經過此波片一次，線性偏極光會變成圓偏極光。

(10)平行四邊形稜鏡33(Parallelogram Prism)：在臨界角附近做為微小角度感測之用，其反射次數可為兩次反射。

(12)極化分光鏡30(Polarizing Beam-splitter)：將s偏振光及p偏振光分開。

(13)三軸微動平台60與控制器61(即PZT壓電制動器)：用以產生微小位移。

(14)第二物鏡35、第三透鏡320、第四透鏡321及第五透鏡322合成顯微鏡系統，其安排位置如圖4所示。

(15)第一影像擷取模組40(即CCD1)與第二影像擷取模(即CCD2)用來拍攝待測物1反射光之光強度變化，CCD1用來攝影紀錄近臨界角(其光強度為I _CR )，CCD2用來全反射(其光強度為I _TIR )之影像。

(16)運算處理手段50(即電腦50a)，在軟體方面主要是使用Matlab來計算出待測物1表面高度變化以及粗糙度，最後顯示出三維圖形；三維圖形的好處在於我們可以快速的看出待測物1的表面變化情況或缺陷，而且本架構可以即時的作大範圍的量測，避免時間的等待。

至於光路架構說明如圖6所示，係以氦氖雷射(He-Ne Laser)為光源10，經過一光阻隔器21(Isolator)以避免光學系統的反射光返回雷射內部，再由擴束器22(Beam Expander)擴大為平行光束，之後經過偏極板23成為水平偏極(p偏極)，當穿透第一透鏡25與極化分光鏡30後，緊接著經過四分之一波長波片31()成為圓偏極，之後經待測物1反射又再一次經過 四分之一波長波片31()後，形成垂直偏極(s偏極)，再經由PBS反射至 第三透鏡320，影像再經透鏡組32第四透鏡321與第五透鏡322放大一次。在此同時，要待測物1之表面形貌之光影同樣將經由第二物鏡35、第三透鏡320、第四透鏡321及第五透鏡322作放大，此光影像分成兩部份，一部份光影進入平行四邊形稜鏡33，入射角在臨界角附近，所得之臨界角影像由40(CCD1)接收；另一部份光影，經直角稜鏡34全反射後而得全反射影像，由41(CCD2)接收，40(CCD1)與41(CCD2)是藉由USB直接連至電腦50a中，最後由軟體顯示出40(CCD1)與41(CCD2)所拍攝的影像，再利用Matlab軟體作影像之重疊、相除與分析之處理，最後畫出三維輪廓圖。

本發明實驗架構如圖6所示，係以氦氖雷射(He-Ne Laser)(1)當光源10，波長為632.8nm。稜鏡材質為BK7，折射率1.51509。物鏡(NA=0.7,100X)焦距為2mm；光學元件安排如上述之光路說明。藉由(2-8)式可獲取表面高度值h，然後畫出三維輪廓圖。然而平行四邊形稜鏡33是搭配旋轉平台70，轉動於臨界角附近之角度。首先以200條光柵做為系統誤差量測，由本實驗架構量出的表面高度值減去由原子力顯微鏡(AFM)量出的高度值(當作基準值)，來估計本實驗架構存在的系統誤差，然後再以其他樣品實測其表面形貌。

本發明於一種穿透型待測物1的量測實驗例中，首先將由CCD於全反射以及臨界角附近所拍攝的光強度變化之灰階圖形，得到I _CR (CCD1之光強度值)以及I _TIR ，即可推得反射率進而代入(2-8)式求出表面高度圖。圖7(a)為200lines/mm光柵之量測3D圖、圖7(b)為由圖7(a)所量測之平均高度曲線圖。圖7(c)為以原子力顯微鏡(AFM)量200lines/mm之光柵三維結果圖。由以上實驗證明可知，本發明之可行性。

因此，藉由上述之具體實施例說明，本發明確實具有下列所述的特點：

1.本發明確實是一種非掃描式、非接觸、非破壞式、以及非干涉式的量測裝置，可作為瑕疵、缺陷、表面分析、粗糙度、薄膜厚度、透明與非透明材料表面等多種用途的量測。

2.本發明確實可利用光強度或反射率轉換成表面高度，使用二個矩陣式光感測器作為擷取待測物影像，並以轉換之每點上光強度作為量測表面高度的資訊。

3.本發明確實是利用表面高度變化所造成的反射光線角度變化的一種量測裝置，亦是一種利用光線角度偏向造成角度感測器的反射率或光強度改變的量測裝置。

4.本發明反射率範圍由0~1.0，角度範圍為±0~10度，表面高度量測範圍為0.1nm~1mm，縱向解析度為0.1nm~100nm；橫向解析度為0.1μm~4μm；放大倍率可為1~1250倍。

以上所述，僅為本發明之可行實施例，並非用以限定本發明之專利範圍，凡舉依據下列請求項所述之內容、特徵以及其精神而為之其他變化的等效實施，皆應包含於本發明之專利範圍內。本發明所具體界定於請求項之結構特徵，未見於同類物品，且具實用性與進步性，已符合發明專利要件，爰依法具文提出申請，謹請 鈞局依法核予專利，以維護本申請人合法之權益。

1‧‧‧待測物

10‧‧‧光源

20‧‧‧導光組件

21‧‧‧光阻隔器

22‧‧‧擴束器

220‧‧‧第一物鏡

221‧‧‧針孔

222‧‧‧第二透鏡

23‧‧‧偏極板

24‧‧‧第一光圈

25‧‧‧第一透鏡

30‧‧‧極化分光鏡

31‧‧‧四分之一波長波片

32‧‧‧透鏡組

320‧‧‧第三透鏡

321‧‧‧第四透鏡

322‧‧‧第五透鏡

33‧‧‧四邊形稜鏡

34‧‧‧直角稜鏡

35‧‧‧第二物鏡

36‧‧‧第二光圈

37‧‧‧分光鏡

38‧‧‧第三光圈

40‧‧‧第一影像擷取模組

41‧‧‧第二影像擷取模組

50‧‧‧運算處理手段

50a‧‧‧電腦

60‧‧‧三軸微動平台

70‧‧‧旋轉平台

Claims (10)

1. 一種高解析度反射式三維光電顯微鏡，其包括：一光源，其用以發射出光束；一導光組件，其用以將該光束導出；一極化分光鏡，其可供該光束穿透；一四分之一波長波片，其用以將該光束轉換為圓偏極之光束，經一待測物再反射至該四分之一波片，以形成垂直偏極之光束，該光束包含該待測物表面形貌的光影，再入射至該極化分光鏡，以將該光影反射；一透鏡組，其用以將該光影放大；一分光鏡，其可供一部份該光影穿透，並供另一部份該光影反射；一四邊形稜鏡，其可供穿透之該光影入射，使該光影之入射角在臨界角附近；一直角稜鏡，其可供反射之該光影入射，以全反射該光影；一第一影像擷取模組，其用以接收來自該四邊形稜鏡於臨界角所反射之該光影而成像；一第二影像擷取模組，其用以接收來自該直角稜鏡所全反射之該光影而成像；及一運算處理手段，其用以將該第一影像擷取模組與該第二影像擷取模組所擷取之該成像分別處理顯示為一第一影像及一第二影像，再將該第一影像與該第二影像作影像重疊、相除以及分析之處理，進而求得該待測物的三維輪廓資訊。
2. 如請求項1所述之高解析度反射式三維光電顯微鏡，其中，該導光組件包含：一光阻隔器，其用以避免該光束反射至該光源；一擴束器，其用以接收來自該光阻隔器的該光束，並將該光束擴大為 平行光束；一偏極板，其用以改變該光束偏極方向而成為水平偏極光束；一第一光圈，其用以限制通過該偏極板的該光束大小；及一第一透鏡，其用以擴大該光束並聚焦光點後入射至該極化分光鏡。
3. 如請求項2所述之高解析度反射式三維光電顯微鏡，其中，該擴束器包含一第一物鏡、一針孔及一第二透鏡。
4. 如請求項1所述之高解析度反射式三維光電顯微鏡，其中，該四分之一波長波片與該待測物之間的光路設置一用以作為放大該待測物表面形貌之該光影的第二物鏡。
5. 如請求項1所述之高解析度反射式三維光電顯微鏡，其中，該極化分光鏡與該四分之一波長波片之間的光路設置一用以限制通過該偏四分之一波長波片該光束大小的第二光圈。
6. 如請求項1所述之高解析度反射式三維光電顯微鏡，其中，該透鏡組包含一靠近該極化分光鏡的第三透鏡、一第四透鏡，及一靠近該分光鏡的第五透鏡，該第四透鏡介於該第三透鏡與該第五透鏡之間。
7. 如請求項6所述之高解析度反射式三維光電顯微鏡，其中，該分光鏡與該第五透鏡之間的光路設置一第三光圈。
8. 如請求項1所述之高解析度反射式三維光電顯微鏡，其中，該待測物係設於一三軸微動平台上，該三軸微動平台可受一控制器的驅動而作三軸向的微量位移。
9. 如請求項1所述之高解析度反射式三維光電顯微鏡，其中，該四邊形稜鏡設於一旋轉平台上，可藉由轉動該旋轉平台而改變該四邊形稜鏡的反射角度。
10. 如請求項1所述之高解析度反射式三維光電顯微鏡，其中，該運算處理手段係為一具備影像處理功能的電腦，該電腦內建有一Matlab軟體，用以計算出該待測物表面高度變化以及粗糙度，進而顯示出該待測物的三維形貌圖形。