[发明专利]集成彩色共焦传感器

说明书

本发明涉及一种彩色共焦装置，包括：具有扩大的轴向色差的至少一个彩色透镜(13)、至少一个宽频带光源(19)、至少一个光学检测单元(20、21)和至少一个测量通道(24)，该测量通道(24)具有利用平面波导光学技术制成的平面Y形结(18)，所述平面Y形结(18)布置成将来自所述至少一个光源(19)的光传输到所述至少一个彩色透镜(13)并且将通过所述至少一个彩色透镜(13)反射回来的光传输到所述至少一个光学检测单元(20、21)。

技术领域

本发明涉及一种多通道彩色共焦传感器。

本发明的领域是但不限于2D-3D检测和计量系统。

背景技术

彩色共焦技术是一种众所周知的技术，用于半导体或其它工业应用中的三维(3D)表面映射和厚度测量。

该技术依赖于使用具有增强色差的彩色透镜(chromatic lens)，其焦距高度依赖于光学波长。穿过这种透镜的每种波长的光聚焦在不同的距离处，或者在不同的焦平面上。

彩色透镜被嵌入共焦设置中，在该设置中光源和检测孔放置在彩色透镜的共焦平面处，以便拒绝失焦光。当在彩色透镜前面放置反射界面时，只有焦平面对应于界面位置的波长的光透过检测孔。

检测由光谱仪进行，光谱仪通常包括色散元件和传感器(CCD或CMOS)以获取光的强度光谱。通过分析检测光的强度光谱，得到界面相对于彩色透镜的高度(或距离)。

这样的设置允许在此时测量单个点上的距离。因此，检测大的表面可能非常耗时。

通过提供多个并行的测量通道，可以提高获取速度。

为此，已知两种构架，例如文献FR 2950441中描述的架构。

例如，已知使用所有测量通道共用的体分束器立方体。在这种情况下，光源孔发出的光穿过分束器和彩色透镜，被界面反射的光被同一分束器导向检测孔。

这种布置允许提供大量的通道，但是其缺点是难以调节以便光学地匹配所有测量通道的相应源和检测孔。因此，通常使用近似共焦配置来实现这种架构，例如使用狭缝。

还已知使用光纤耦合器，其将来自光源的光导向彩色透镜，将反射光导向检测器。这种配置的优点在于光源和检测孔相同(测量光纤的端部)，因此光学对准非常容易。

然而，光纤耦合器有几个缺点，特别是：

-它们难以用于大量通道；

-由于其工作原理利用了光纤芯之间的模耦合，其耦合比非常依赖于波长，这可能在测量中引入偏差。

本发明的目的在于提供一种能够实现大量通道的彩色共焦装置。

本发明的目的还在于提供一种允许实施在小体积中的彩色共焦装置。

本发明的目的还在于提供一种具有大量容易建立和对准的通道的彩色共焦装置。

本发明的目的还在于提供一种具有最佳光学和计量特性的彩色共焦装置。

发明内容

利用一种彩色共焦装置实现了这些目的，该彩色共焦装置包括：

-具有扩大的轴向色差的至少一个彩色透镜；

-至少一个宽频带光源；

-至少一个光学检测单元；

其特征在于包括至少一个测量通道，该测量通道具有利用平面波导光学技术制成的平面Y形结，所述平面Y形结布置成将来自所述至少一个光源的光传输到所述至少一个彩色透镜并且将通过所述至少一个彩色透镜反射回来的光传输到所述至少一个光学检测单元。

本发明的彩色共焦装置可以包括一个或几个测量通道。