本文介紹了共焦傳感器的工作原理、分類與典型規格。

共焦傳感器是一種根據下圖所示的共焦原理工作的位移測量傳感器。

共焦原理基于通過透鏡聚焦并通過針孔或光圈的孔徑傳輸的光。光電探測器測量穿過針孔的通量，該通量與針孔和聚焦透鏡焦點F之間的距離z有關。

單色共焦傳感器

一個簡單的單色共焦傳感器使用激光二極管聚焦到物體上的光，物體的位移將被測量。在物體反射后，光重新進入聚焦透鏡，并被引向分束器，被偏轉到針孔上。透射光由傳感器檢測。

當聚焦透鏡的焦點與物體表面重合時，穿過針孔的通量最大（a）。當物體表面移出焦點時，透射通量會減少（b）。

單色共焦傳感器的兩種典型規格：

彩色共焦傳感器

共焦色度傳感器系統的物理原理如圖所示。來自寬帶光源（例如鹵素燈）的多色光被耦合到連接到彩色聚焦透鏡的光纖中。彩色聚焦透鏡是一種具有大縱向色差的透鏡（超色透鏡）。或者，可以使用衍射聚焦元件，通過衍射引入專門設計的縱向色差。

光纖的另一端通過聚焦透鏡成像在樣品表面上。由于其色差，只有一種顏色處于焦點，而所有其他顏色都處于焦點之外。反射光被耦合回光纖，光纖的末端充當針孔，根據不同的顏色引入不同的共焦效應。通過使用光纖分路器，返回的光被發送到光譜儀以確定其光譜分量。

彩色共焦傳感器的一些典型規格：

參考文獻

[1] Handbook of Optical Systems, Volume 5 Metrology of Optical Components and Systems.