FR2950441A1

FR2950441A1 - Modular multipoint chromatic confocal altitude sensor e.g. field static multipoint chromatic confocal sensor, for high frequency and high resolution contactless three-dimensional digitization field, has supply block to supply power to LEDs

Info

Publication number: FR2950441A1
Application number: FR0904528A
Authority: FR
Inventors: Sabban Youssef Cohen
Original assignee: Sabban Youssef Cohen
Current assignee: SCIENCES ET TECHNIQUES INDUSTRIELLES DE LA LUM, FR
Priority date: 2009-09-23
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2011-03-25
Anticipated expiration: 2029-09-23
Also published as: FR2950441B1

Abstract

The sensor has a set of computing and electronic units (70) for simultaneously acquiring signals, from spectral analyzing devices i.e. spectrometers (50), belonging to corresponding measurement paths (30), and for analyzing the signals to extract altitude and/or thickness of measured points. Another set of computing and electronic units configures and controls the sensor, and displays, records and/or transmits data measured on analog and/or digital outputs. A supply block (72) supplies power to the spectrometers, light sources i.e. white LEDs (20), and the computing and electronic units.

Description

La présente invention concerne un capteur optique confocal chromatique doté d'un champ latéral et destiné à la numérisation 3D sans contact, à haute cadence et à haute résolution. Ce capteur mesure simultanément et/ou successivement les altitudes respectives d'un ensemble de points distincts de la surface d'un objet placé à l'intérieur de son volume de mesure. A titre d'exemple, les points distincts considérés peuvent être disposés le long d'un segment de droite ou de cercle, ou sur les noeuds d'une grille bidirectionnelle. Le domaine de l'invention est celui de la métrologie 3D sans contact pour les laboratoires de recherche et pour le contrôle industriel, et en particulier des capteurs optiques d'altitude dits « confocaux chromatiques » [cf. Référence 1]. The present invention relates to a chromatic confocal optical sensor with a side field for high-speed, high-speed, contact-free 3D scanning. This sensor simultaneously and / or successively measures the respective altitudes of a set of distinct points of the surface of an object placed inside its measurement volume. For example, the distinct points considered may be arranged along a line or circle segment, or on the nodes of a bidirectional grid. The field of the invention is that of contactless 3D metrology for research laboratories and for industrial control, and in particular optical elevation sensors known as "chromatic confocal" [cf. Reference 1].

Ces capteurs associent 2 principes optiques : • une configuration optique confocale, caractérisée en ce que (i) l'image d'une source lumineuse ponctuelle est projetée sur un point de la surface de l'objet à visualiser, (ii) la lumière retro-diffusée de ce point objet traverse un trou de filtrage (dit « filtre spatial ») avant d'être intercepté par un détecteur photoélectrique (iii) les axes optiques respectifs de la voie d'illumination et de la voie d'observation sont combinés et rendus coaxiaux à l'aide des moyens appropriés de combinaison/séparation des pinceaux lumineux, tel qu'un cube (ou une lame) semi réfléchissant. • le codage/décodage chromatique qui consiste à utiliser, dans un système optique confocal, (i) un ou plusieurs objectif(s) présentant un chromatisme axial étendu et contrôlé dans une plage donnée de longueurs d'ondes, afin d'étendre la profondeur du champ du système optique confocal et de la coder spectralement, (ii) une source lumineuse polychromatique ponctuelle dont le spectre couvre ladite plage de longueurs d'ondes et dont l'image est projetée par le système optique confocal en un point sur la surface d'un objet placé à l'intérieur de la profondeur de champ étendue chromatiquement dudit système optique confocal, (iii) un dispositif permettant de déterminer la répartition spectrale du rayonnement ayant traversé ledit « filtre spatial », tel qu'un spectromètre (remplaçant le simple détecteur photoélectrique de la configuration confocale « classique »), et des moyens de traitement de signal permettant d'analyser cette répartition spectrale afin de calculer la position axiale du point considéré. These sensors combine two optical principles: • a confocal optical configuration, characterized in that (i) the image of a point light source is projected onto a point on the surface of the object to be visualized, (ii) the retro light scattered from this object point passes through a filtering hole (called "spatial filter") before being intercepted by a photoelectric detector (iii) the respective optical axes of the illumination path and the observation path are combined and coaxial renderings using appropriate means of combination / separation of light brushes, such as a cube (or a blade) semi-reflective. Chromatic coding / decoding which consists in using, in a confocal optical system, (i) one or more objective (s) having an extended and controlled axial chromaticism in a given range of wavelengths, in order to extend the depth of the field of the confocal optical system and of spectrally encoding it, (ii) a point polychromatic light source whose spectrum covers said range of wavelengths and whose image is projected by the confocal optical system at a point on the surface of the an object placed within the chromatically extended depth of field of said confocal optical system, (iii) a device for determining the spectral distribution of the radiation having passed through said "spatial filter", such as a spectrometer (replacing the simple photoelectric detector of the "classical" confocal configuration), and signal processing means for analyzing this spectral distribution in order to calc uler the axial position of the point considered.

Ces capteurs sont généralement modulaires; ils consistent en deux parties reliées par une fibre optique : un coffret optoélectronique (comportant la source lumineuse polychromatique, le spectromètre, les moyens électroniques de traitement du signal et le moyens de combinaison/séparation de pinceau lumineux) et un système optique confocal doté de chromatisme axial, désigné « crayon optique ». Comparés à d'autres types de capteurs optiques d'altitude sans contact, tels que les trianguleurs laser, les capteurs confocaux chromatiques présentent de nombreux avantages, 5 et notamment : • la haute résolution axiale et latérale et l'excellent rapport signaUbruit qui caractérisent la configuration confocale, • la coaxialité, ou en d'autres termes, le fait que les axes optiques respectifs du pinceau d'illumination et du pinceau de détection sont confondus, 10 • la possibilité de mesurer, sans préparation préalable, d'objets diffusants ou réfléchissants, opaques ou transparents, • la possibilité de mesurer simultanément l'altitude des deux faces d'objets transparents, et û si l'indice de réfraction est connu û d'en mesurer l'épaisseur. • l'utilisation d'une source lumineuse exempte des inconvénients inhérents aux sources 15 cohérentes, tel que le « speckle » (granularité laser). Les capteurs d'altitude confocaux chromatiques existants sont des capteurs ponctuels; en d'autres termes, ils mesurent à chaque instant l'altitude (ou l'épaisseur) d'un seul point objet situé sur l'axe de leur « crayon optique ». Bien évidemment, la plupart des applications métrologiques nécessitent la mesure d'un profil d'altitude (ou d'épaisseur) sur 20 la surface de l'objet, voire la numérisation d'une surface entière. Deux approches non exclusives permettent de parvenir à cette fin l'aide d'un capteur confocal chromatique ponctuel : • La première approche consiste à balayer la surface de l'objet à mesurer suivant un ou deux axe(s). Le balayage est accompli soit en déplaçant physiquement l'objet (ou le 25 « crayon optique »), soit en déviant le faisceau sortant de l'objectif frontal du « crayon optique », de façon à ce que le spot lumineux se déplace sur la surface de l'objet statique. Dans les deux cas il est nécessaire de disposer des moyens de déplacement externes au capteur, généralement motorisés et donc coûteux et fragiles, lesquels limitent la cadence maximale de mesure, génèrent des vibrations lesquelles dégradent la qualité de mesure, et, 30 dans nombre de cas, rendent l'utilisation du capteur plus difficile. • La deuxième approche consiste à utiliser plusieurs capteurs pour mesurer plusieurs points sur la surface de l'objet simultanément, les capteurs considérés pouvant être complètement indépendants, ou, alternativement, partager certains sous-systèmes, tels que la source lumineuse et/ou les moyens électroniques et informatiques de traitement du signal. Une limitation majeure de cette approche réside dans la conception des « crayons optiques » existants, destinés à mesurer un seul point situé sur leur axe optique. Ainsi, pour mesurer simultanément N points sur la surface de l'objet il est nécessaire de disposer de N « crayons optiques ». Conséquemment, cette approche est limitée par des considérations pratiques d'encombrement et de coût à un petit nombre de points (généralement, le nombre N de points mesurés simultanément de cette façon n'excède pas 10). Par ailleurs, étant donné que pour une qualité de mesure optimale l'axe du «crayon optique » doit être normal à la surface de l'objet à mesuré, la distance minimale réalisable avec cette approche entre deux points voisins mesurés simultanément est au moins égale au diamètre du « crayon optique », cette limitation étant incompatible avec nombre d'applications métrologiques actuelles. Un objectif de l'invention est de surmonter les limitations des capteurs d'altitude confocaux chromatiques existants, et notamment de proposer un capteur confocal chromatique capable de mesurer les altitudes (ou les épaisseurs) respectives de plusieurs points sur la surface d'un objet, le capteur et l'objet étant fixes durant la mesure. Un autre objectif de l'invention est de proposer un capteur capable de mesurer simultanément, par des voies de mesures parallèles, les altitudes (ou les épaisseurs) respectives de points distincts de la surface d'un objet, les points distincts voisins étant séparés par une distance très faible, comparée au diamètre du « crayon optique ». Un autre objectif de l'invention est de proposer un capteur confocal chromatique dont la cadence de mesure est nettement supérieure à celle des capteurs confocaux chromatiques existants. Un autre objectif de l'invention est de proposer un capteur confocal chromatique multipoint modulaire, comportant une tête de mesure légère et de petites dimensions, pouvant être intégrée facilement dans des moyens de production ou de contrôle en ligne, ou dans des équipements de vision industrielle. Selon un premier aspect de l'invention la mesure est simultanée, en d'autres termes, l'altitude (ou l'épaisseur) est mesurée en même temps pour tous les points distincts considérés de la surface de l'objet. Selon cet aspect, le capteur multipoint proposé, dit « capteur statique », comporte : • Un système optique confocal chromatique 10 possédant un champ latéral et composé d'un ou plusieurs objectifs dont un au moins est doté de chromatisme axial contrôlé et 2950441 4- étendu dans une plage donnée de longueurs d'ondes, lequel forme sur un plan fixe Zim l'image d'un plan objet dont la position axiale dépend de la longueur d'onde. • Un bloc source comprenant une ou plusieurs source(s) lumineuse(s) polychromatique(s) 20 dont le spectre d'émission couvre toute ladite plage de longueurs 5 d'onde, • Plusieurs voies de mesure indépendantes 30, en nombre de N, chacune d'entre-elles étant constituée de : (i) un filtre spatial 40 localisé dans le plan image fixe du système optique confocal chromatique, 10 (ii) un dispositif d'analyse spectrale 50 placé derrière le filtre spatial 40 et permettant de déterminer la répartition spectrale du rayonnement ayant traversé celui ci, tel qu'un spectromètre constitué d'un élément dispersif 51 et d'un photodétecteur «Noir et Blanc» (N&B) linéaire 52. (iii) un dispositif optique de combinaison/séparation de pinceaux lumineux 60. 15 (iv) éventuellement, des optiques relais 21 permettant de focaliser le faisceau provenant de la source lumineuse 20 (ou d'une des sources lumineuses, associée à la voie de mesure considérée) sur un point 41 (ou sur l'extrémité d'entrée d'une fibre optique reliée à ce point), afin que celui-ci constitue à son tour une source lumineuse ponctuelle. (v) éventuellement, des optiques relais 53, 54 permettant de focaliser le rayonnement 20 ayant traversé le filtre spatial 40 sur la surface du photodétecteur linéaire 52. • Un ensemble des moyens électroniques et informatiques 70 chargés de (i) l'acquisition simultanée des signaux des dispositifs d'analyse spectrale 50 appartenant à toutes les voies de mesures et permettant de déterminer la répartition spectrale du rayonnement ayant traversé le filtre spatial de chacune d'entre-elles, (ii) l'analyse de ces signaux dans le but 25 d'en extraire l'altitude (et/ou l'épaisseur) de tous les points mesurés, • Un ensemble des moyens électroniques et informatiques 71 chargés de (i) la configuration et le pilotage du capteur, (ii) l'affichage et/ou l'enregistrement et /ou la transmission de données mesurées sur des sorties digitales et/ou analogiques • Un bloc d'alimentation 72. 30 L'invention repose sur le fait que le système optique confocal chromatique 10 possède un champ latéral. Les N filtres spatiaux 40 appartenant, respectivement, auxdites N voies de mesure, sont disposés de la façon souhaitée dans le plan image fixe Zim du système optique 10, à l'intérieur du champ latéral de celui-ci. A titre d'exemple, ils peuvent être disposés à intervalles égaux, le long d'un segment de droite, (le capteur statique est alors dit « capteur ligne ») ou sur le noeuds d'une grille bidimensionnelle (dans ce cas le capteur est dit « capteur champ »). De préférence, les N sources lumineuses ponctuelles 41 appartenant, respectivement, auxdites N voies de mesure, sont confondues avec les N filtres spatiaux 40. Alternativement elles peuvent être contenues dans un plan Z'im optiquement conjugué au plan image Zim, chacune d'entre-elles étant disposée sur l'images du filtre spatial appartenant à la même voie. Cette configuration assure la meilleure qualité d'imagerie confocale. Toutefois, afin de favoriser l'efficacité photométrique, les sources ponctuelles peuvent être de diamètre supérieur à celui de l'image des filtres spatiaux, voire être remplacées par une seule fente d'éclairage continue. Le dispositif de combinaison/séparation de pinceaux 60 de chaque voie de mesure permet de diriger, d'une part, le faisceau lumineux provenant de la source lumineuse associée à la voie de mesure considérée vers le système optique confocal chromatique 10 lequel le focalise en un point sur la surface de l'objet observé 80, et, d'autre part, le faisceau lumineux rétro-diffusé de ce point et ayant traversé le système optique confocal chromatique 10 dans le sens opposé - vers le filtre spatial 40 puis vers le dispositif d'analyse spectrale 50. A titre d'exemple, ce dispositif peut être de type « coupleur à fibres optiques ». Le rôle du dispositif 60 est double : d'une part, de diriger les flux lumineux dans le sens indiqué avec l'efficacité photométrique la plus élevée possible, et, d'autre part, de réduire autant que possible l'intensité du flux lumineux provenant de la source directement vers le spectromètre. La taille 4)F des filtres spatiaux 40 et la distance dF séparant deux filtres spatiaux voisins sont des paramètres fondamentaux du capteur multipoint proposé [cf Référence 2]. These sensors are generally modular; they consist of two parts connected by an optical fiber: an optoelectronic box (comprising the polychromatic light source, the spectrometer, the electronic signal processing means and the means for combining / separating the luminous brush) and a confocal optical system with chromatism axial, designated "optical pencil". Compared to other types of non-contacting optical altitude sensors, such as laser triangles, chromatic confocal sensors have many advantages, including: • the high axial and lateral resolution and the excellent signal-to-noise ratio that characterize confocal configuration, • coaxiality, or in other words, the fact that the respective optical axes of the illumination brush and the detection brush are combined, • the possibility of measuring, without prior preparation, scattering objects or reflective, opaque or transparent, • the possibility of simultaneously measuring the altitude of the two faces of transparent objects, and - if the refractive index is known to measure its thickness. The use of a light source does not suffer from the drawbacks of coherent sources, such as speckle (laser granularity). Existing confocal color elevation sensors are point sensors; in other words, they measure at each instant the altitude (or the thickness) of a single object point located on the axis of their "optical pencil". Of course, most metrological applications require the measurement of an elevation (or thickness) profile on the surface of the object, or even the scanning of an entire surface. Two non-exclusive approaches make it possible to achieve this end with the help of a confocal chromatic point sensor: • The first approach consists of scanning the surface of the object to be measured along one or two axes. Scanning is accomplished either by physically moving the object (or the "light pen") or by deflecting the beam coming out of the front lens from the "light pen", so that the light spot moves on the surface of the static object. In both cases it is necessary to have means of displacement external to the sensor, generally motorized and therefore expensive and fragile, which limit the maximum rate of measurement, generate vibrations which degrade the quality of measurement, and in many cases , make the use of the sensor more difficult. • The second approach consists in using several sensors to measure several points on the surface of the object simultaneously, the sensors considered being able to be completely independent, or, alternatively, to share certain subsystems, such as the light source and / or the means electronic and computer signal processing. A major limitation of this approach lies in the design of existing "optical rods", intended to measure a single point located on their optical axis. Thus, to simultaneously measure N points on the surface of the object it is necessary to have N "optical pens". Consequently, this approach is limited by practical considerations of size and cost at a small number of points (generally, the number N of points measured simultaneously in this way does not exceed 10). Moreover, since for an optimum measurement quality the axis of the "optical pen" must be normal to the surface of the object to be measured, the minimum distance achievable with this approach between two neighboring points measured simultaneously is at least equal to the diameter of the "optical pencil", this limitation being incompatible with a number of current metrological applications. An object of the invention is to overcome the limitations of existing confocal chromatic altitude sensors, and in particular to propose a chromatic confocal sensor capable of measuring the respective altitudes (or thicknesses) of several points on the surface of an object, the sensor and the object being fixed during the measurement. Another object of the invention is to propose a sensor capable of simultaneously measuring, by parallel measurement channels, the respective altitudes (or thicknesses) of distinct points of the surface of an object, the separated distinct points being separated by a very small distance, compared to the diameter of the "optical pencil". Another object of the invention is to provide a confocal chromatic sensor whose measurement rate is significantly higher than that of existing chromatic confocal sensors. Another objective of the invention is to propose a modular multi-point chromatic confocal sensor, comprising a light and small measuring head, which can be easily integrated in production or control means in line, or in machine vision equipment. . According to a first aspect of the invention the measurement is simultaneous, in other words, the altitude (or the thickness) is measured at the same time for all the distinct points considered of the surface of the object. According to this aspect, the proposed multipoint sensor, called "static sensor", comprises: • A confocal optical chromatic system 10 having a lateral field and composed of one or more objectives, at least one of which is provided with controlled axial chromaticism and 2950441 4- extended in a given range of wavelengths, which forms on a fixed plane Zim the image of an object plane whose axial position depends on the wavelength. A source block comprising one or more polychromatic light source (s) whose emission spectrum covers all of said range of wavelengths. Several independent measurement channels 30, in number of N , each of them consisting of: (i) a spatial filter 40 located in the fixed image plane of the chromatic confocal optical system, (ii) a spectral analysis device 50 placed behind the spatial filter 40 and making it possible to determine the spectral distribution of the radiation passed through it, such as a spectrometer consisting of a dispersive element 51 and a linear "black and white" (B & W) photodetector 52. (iii) an optical combination / separation device light brushes 60. (iv) optionally, relay optics 21 making it possible to focus the beam coming from the light source 20 (or one of the light sources, associated with the measurement channel under consideration) on a point 41 (or on the 'extrémit an optical fiber input connected to this point), so that the latter in turn constitutes a point light source. (v) optionally, relay optics 53, 54 making it possible to focus the radiation 20 having passed through the spatial filter 40 on the surface of the linear photodetector 52. • A set of electronic and computer means 70 responsible for (i) the simultaneous acquisition of the signals from the spectral analysis devices 50 belonging to all the measurement channels and making it possible to determine the spectral distribution of the radiation that has passed through the spatial filter of each of them, (ii) the analysis of these signals for the purpose 25 to extract the altitude (and / or the thickness) of all the points measured, • A set of electronic and computer means 71 responsible for (i) the configuration and control of the sensor, (ii) the display and / or the recording and / or transmission of measured data on digital and / or analog outputs • A power supply 72. The invention is based on the fact that the chromatic confocal optical system 10 has a c lateral pole. The N spatial filters 40 belonging respectively to said N measurement channels, are arranged in the desired way in the Zim fixed image plane of the optical system 10, within the lateral field thereof. For example, they may be arranged at equal intervals, along a line segment, (the static sensor is then called "line sensor") or on the nodes of a two-dimensional grid (in this case the sensor is said "field sensor"). Preferably, the N N light sources 41 belonging respectively to said N measurement channels, are merged with the N spatial filters 40. Alternatively they may be contained in a Z'im plane optically conjugated to the Zim image plane, each of they being arranged on the images of the spatial filter belonging to the same channel. This configuration ensures the best confocal imaging quality. However, in order to promote photometric efficiency, the point sources may be larger in diameter than the image of the spatial filters, or even be replaced by a single continuous lighting slot. The combination / brush separation device 60 of each measurement channel makes it possible to direct, on the one hand, the light beam coming from the light source associated with the measurement channel in question to the confocal chromatic optical system 10 which focuses it into a single beam. point on the surface of the observed object 80, and, on the other hand, the retro-diffused light beam of this point and having passed through the chromatic confocal optical system 10 in the opposite direction - towards the spatial filter 40 and then towards the device As an example, this device may be of the "optical fiber coupler" type. The role of the device 60 is twofold: firstly, to direct the luminous flux in the direction indicated with the highest possible photometric efficiency, and secondly to reduce as much as possible the intensity of the luminous flux. from the source directly to the spectrometer. The size 4) F of the spatial filters 40 and the distance dF separating two neighboring spatial filters are fundamental parameters of the proposed multipoint sensor [see Reference 2].

Du point de vue théorique, pour un système optique confocal « idéal » le rapport R = dF/4F doit être supérieur à -15. Dans la pratique, un rapport dF/(PF plus faible, permettant d'augmenter la densité d'échantillonnage spatial de la surface de l'objet, est acceptable pour de nombreuses applications. Dans certaines applications où les exigences sur la qualité d'imagerie sont modestes il est possible de remplacer la série de filtres spatiaux isolés par une seule fente continue. Lorsqu'un objet 80 est placé à l'intérieur de la zone couverte par le chromatisme axial du système optique confocal chromatique 10, ce système forme sur la surface de l'objet l'image des N sources lumineuses ponctuelles 41 sous la forme de N spots 2950441 6- lumineux. Considérons une voie de mesure particulière (la voie n° i, où 1 <_i \1), son filtre spatial Fi, sa source ponctuelle Si confondue ou optiquement conjuguée à Fi, le faisceau émergent de Si et le point d'impact Pi de ce faisceau sur la surface de l'objet après avoir traversé le système optique 10. Le rayonnement retro-diffusé du point objet Pi est repris 5 par le système optique 10 et dirigé, en sens opposé, vers le filtre spatial Fi. Conformément au mode de fonctionnement habituel des capteurs confocaux chromatiques, une longueur d'onde unique Xi comprise dans ladite plage de longueurs d'onde est parfaitement focalisée sur le filtre spatial Fi, cette longueur d'onde étant déterminée par l'altitude du point objet Pi. Les autres longueurs d'ondes ne sont pas focalisées dans le plan image fixe et sont, de 10 ce fait, bloquées au moins partiellement par le filtre spatial Fi. Le rayonnement ayant traversé le filtre spatial Fi dans le sens de retour est intercepté par le dispositif d'analyse spatiale Ai de la voie de mesure considérée, lequel détermine sa répartition spectrale. Les moyens d'acquisition et de traitement de signal analysent cette répartition laquelle présente un pic étroit centré sur Xi, et en déduisent l'altitude (position axiale) du point objet Pi grâce 15 à un calibrage préalable. Les dispositifs d'analyse spatiale des N voies de mesure étant indépendants, leurs signaux peuvent être acquis simultanément, ce qui permet au capteur proposé de mesurer simultanément l'altitude de N points distincts de la surface de l'objet. Conformément au mode de fonctionnement habituel des capteurs confocaux 20 chromatiques, lorsque l'objet analysé est transparent et si ses deux faces sont localisées à l'intérieur de la zone couverte par le chromatisme axial du système optique confocal chromatique 10, chaque face rétro-diffuse le rayonnement incident indépendamment. La répartition spectrale du rayonnement qui traverse le filtre spatial Fi dans le sens de retour consiste alors en deux pics spectraux centrés sur deux longueurs d'ondes correspondant, 25 respectivement, aux deux faces de l'objet suivant l'axe d'analyse. Selon le mode de fonctionnement habituel des capteurs confocaux chromatiques, si l'indice de réfraction de l'objet est connu, les moyens de traitement de signal peuvent déterminer à partir de ces deux longueurs d'ondes la position de chaque face et l'épaisseur de l'objet au point considéré. 30 De préférence l'architecture du capteur proposé est modulaire, comme celle des capteurs confocaux chromatiques ponctuels existants. Pour cela, le bloc source et/ou le(s) dispositif(s) d'analyse spectrale 50 sont déportés loin du système optique confocal chromatique 10 au moyen d'une ou plusieurs fibre(s) optique(s), ce qui permet de dégager une tête de mesure légère, de petites dimensions, pouvant être portative. A titre d'exemple, la tête de mesure peut comprendre le seul système optique confocal chromatique 10 et, éventuellement, les dispositifs optiques de combinaison/séparation de faisceaux 60. Selon un deuxième aspect de l'invention, les altitudes (ou les épaisseurs) respectives des différents points sur la surface d'un objet sont mesurées successivement. Selon cet aspect, le capteur proposé comporte les mêmes éléments que le capteur multipoint statique décrit plus haut, avec les différences suivantes : • Le capteur possède une seule voie de mesure 30 (N = 1). • Il est doté des moyens de balayage internes 90, permettant de déplacer la position du spot lumineux projeté par cette voie de mesure sur la surface de l'objet , à l'intérieur du champ latéral du système optique confocal chromatiquel0, suivant au moins une direction. • Les moyens électroniques et informatiques 70 sont chargés, outre les tâches énumérées plus haut, de la synchronisation entre le balayage interne et l'acquisition du signal du dispositif d'analyse spectrale 50, dans le but d'effectuer un échantillonnage temporel régulier de ce signal plusieurs fois par cycle de balayage. Soit M le nombre d'échantillons temporels par cycle de balayage. L'analyse répétitive du signal du dispositif d'analyse spectrale 50 permet ainsi d'extraire pour chaque cycle de balayage interne les altitudes (et/ou les épaisseurs) des points de la surface de l'objet localisés aux M positions successives dudit spot lumineux correspondantes, respectivement, aux M instants d'échantillonnage temporel. L'objet et le système optique 10 sont statiques pendant la mesure. Un capteur selon cet aspect de l'invention est dit « capteur dynamique monovoie ». Selon un troisième aspect de l'invention, un capteur confocal chromatique, capable de mesurer simultanément les altitudes respectives d'un ensemble de N points distincts de la surface d'un objet (le nombre N étant supérieur à 1), et possédant les mêmes éléments que le capteur confocal chromatique multipoint « statique » décrit plus haut, est également doté des moyens de balayage interne 90 permettant de déplacer les positions desdits points distincts sur la surface de l'objet, à l'intérieur du champ latéral du système optique confocal chromatique 10, suivant au moins une direction. A titre d'exemple, les points distincts mesurés simultanément peuvent être disposés le long d'un segment de droite, lequel segment étant balayé par les moyens de balayage internes 90 dans une direction perpendiculaire à lui-même afm de générer un champ de mesure bidimensionnel. From a theoretical point of view, for an "ideal" confocal optical system the ratio R = dF / 4F must be greater than -15. In practice, a lower dF / (PF) ratio, which increases the spatial sampling density of the surface of the object, is acceptable for many applications In some applications where imaging quality requirements are required are modest it is possible to replace the series of isolated spatial filters by a single continuous slot.When an object 80 is placed inside the zone covered by the axial chromaticism of the confocal chromatic optical system 10, this system forms on the surface of the object the image of the N point light sources 41 in the form of N spots 2950441 6- luminous Let us consider a particular measurement channel (the channel n ° i, where 1 <_i \ 1), its spatial filter Fi , its point source Si confounded or optically conjugated to Fi, the emergent beam of Si and the point of impact Pi of this beam on the surface of the object after passing through the optical system 10. The retro-scattered radiation of the object point Pi es t taken up 5 by the optical system 10 and directed, in the opposite direction, to the spatial filter Fi. In accordance with the usual mode of operation of chromatic confocal sensors, a single wavelength Xi included in said wavelength range is perfectly focused on the spatial filter Fi, this wavelength being determined by the altitude of the object point Pi. The other wavelengths are not focused in the still image plane and are thus at least partially blocked by the spatial filter Fi. The radiation having passed through the spatial filter Fi in the return direction is intercepted by the spatial analysis device Ai of the measurement channel in question, which determines its spectral distribution. The acquisition and signal processing means analyze this distribution which has a narrow peak centered on Xi, and deduce the altitude (axial position) of the object point Pi by prior calibration. Since the spatial analysis devices of the N measurement channels are independent, their signals can be acquired simultaneously, which enables the proposed sensor to simultaneously measure the altitude of N distinct points of the surface of the object. According to the usual mode of operation of chromatic confocal sensors, when the analyzed object is transparent and if its two faces are located inside the zone covered by the axial chromaticism of the confocal chromatic optical system 10, each retro-diffused face incident radiation independently. The spectral distribution of the radiation which passes through the spatial filter F1 in the return direction then consists of two spectral peaks centered on two wavelengths corresponding respectively to the two faces of the object along the axis of analysis. According to the usual mode of operation of chromatic confocal sensors, if the refractive index of the object is known, the signal processing means can determine from these two wavelengths the position of each face and the thickness from the object to the point in question. Preferably, the architecture of the proposed sensor is modular, like that of existing spot chromatic confocal sensors. For this, the source block and / or the spectral analysis device (s) 50 are deported away from the chromatic confocal optical system 10 by means of one or more optical fibers (s), which enables to release a small measuring head, small, that can be portable. By way of example, the measuring head may comprise the only chromatic confocal optical system 10 and, optionally, the optical combination / beam splitting devices 60. According to a second aspect of the invention, the altitudes (or the thicknesses) of the different points on the surface of an object are successively measured. According to this aspect, the proposed sensor comprises the same elements as the static multipoint sensor described above, with the following differences: • The sensor has a single measurement channel 30 (N = 1). It is equipped with internal scanning means 90, making it possible to move the position of the projected light spot by this measurement path on the surface of the object, within the lateral field of the confocal optical system chromatiquel0, according to at least one direction. The electronic and computer means 70 are charged, in addition to the tasks listed above, with the synchronization between the internal scanning and the signal acquisition of the spectral analysis device 50, in order to perform a regular temporal sampling of this signal several times per scan cycle. Let M be the number of time samples per scan cycle. The repetitive analysis of the signal of the spectral analysis device 50 thus makes it possible to extract for each internal scanning cycle the altitudes (and / or the thicknesses) of the points of the surface of the object located at the M successive positions of said light spot. corresponding, respectively, to the M sampling times. The object and the optical system 10 are static during the measurement. A sensor according to this aspect of the invention is called "single-channel dynamic sensor". According to a third aspect of the invention, a chromatic confocal sensor, capable of simultaneously measuring the respective altitudes of a set of N distinct points of the surface of an object (the number N being greater than 1), and having the same elements that the "static" multi-point chromatic confocal sensor described above, is also provided with internal scanning means 90 for moving the positions of said distinct points on the surface of the object, inside the lateral field of the confocal optical system chromatic 10, in at least one direction. By way of example, the distinct points measured simultaneously can be arranged along a line segment, which segment is scanned by the internal scanning means 90 in a direction perpendicular to itself in order to generate a two-dimensional measurement field. .

Un capteur selon cet aspect de l'invention est dit « capteur dynamique multivoie ». Pour un tel capteur, les moyens électroniques et informatiques 70 sont chargés, outre les tâches énumérées plus haut, de la synchronisation entre le balayage interne et l'acquisition des signaux des dispositifs d'analyse spectrale 50 de toutes les voies, dans le but d'effectuer un échantillonnage temporel régulier de ces signaux plusieurs fois par cycle de balayage. Soit M le nombre d'échantillons temporels par cycle de balayage. L'analyse desdits signaux permet d'extraire simultanément les altitudes (et/ou les épaisseurs) des N points de la surface de l'objet correspondant aux positions desdits spots lumineux à un instant donné, et ce M fois par cycle de balayage interne. Ainsi le nombre total des points distincts de la surface de l'objet mesurés par cycle de balayage est égal à N x M. De préférence les capteurs «dynamiques », qu'ils soient monovoie ou multivoie, sont, eux aussi, conçus selon une architecture modulaire tel qu'expliqué plus haut, et alors lesdits moyens de balayages internes sont placés à l'intérieur de la tête de mesure 100. Le coffret optoélectronique 200 et la tête de mesure 100 des capteurs « dynamiques » modulaires sont reliés, outre lets toron(s) de fibres optiques 300, par un ou plusieurs câble(s) électrique(s) permettant d'alimenter et de piloter les moyens de balayage interne. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaissent dans la description suivante qui se réfère aux figures annexées, lesquelles illustrent sans aucun caractère limitatif des modes préférentiels de réalisation de l'invention. A sensor according to this aspect of the invention is called "multi-channel dynamic sensor". For such a sensor, the electronic and computer means 70 are loaded, in addition to the tasks listed above, the synchronization between the internal scanning and the acquisition of the signals of the spectral analysis devices 50 of all the channels, for the purpose of perform regular time sampling of these signals several times per scan cycle. Let M be the number of time samples per scan cycle. The analysis of said signals makes it possible simultaneously to extract the altitudes (and / or the thicknesses) of the N points of the surface of the object corresponding to the positions of said light spots at a given moment, and this M times per internal scanning cycle. Thus, the total number of distinct points of the surface of the object measured per scanning cycle is equal to N × M. Preferably, the "dynamic" sensors, whether single-channel or multi-channel, are also designed according to a modular architecture as explained above, and then said internal scanning means are placed inside the measuring head 100. The optoelectronic box 200 and the measuring head 100 modular "dynamic" sensors are connected, besides fiber optic strand (s) 300, by one or more electric cable (s) for supplying and controlling the internal scanning means. Other features and advantages of the invention appear in the following description which refers to the appended figures, which illustrate without any limiting nature of the preferred embodiments of the invention.

Les figures 1A et 1B illustrent un premier mode de réalisation préférentiel d'un capteur « statique » selon l'invention, caractérisé en ce que le capteur est constitué d'une tête de mesure (comprenant le seul système optique confocal chromatique et les filtres spatiaux disposé dans son plan image fixe) et d'un coffret optoélectronique (regroupant tous les autres éléments du capteur, y compris les dispositifs de combinaison/séparation de faisceau), reliés par un toron de fibres optiques. Les figures 2A et 2B illustrent deux configurations optiques permettant à plusieurs voies de mesure d'un capteur selon l'invention de partager la même source lumineuse. La figure 3A, 3B, 3C et 3D illustrent différentes configurations optiques du dispositif d'analyse spectrale d'un capteur selon l'invention, caractérisées en ce que ce dispositif est un spectromètre et en ce que plusieurs voies de mesure partagent certains sous-systèmes de celui-ci. FIGS. 1A and 1B illustrate a first preferred embodiment of a "static" sensor according to the invention, characterized in that the sensor consists of a measuring head (comprising the only confocal chromatic optical system and the spatial filters disposed in its fixed image plane) and an optoelectronic box (including all the other elements of the sensor, including combination devices / beam separation), connected by a fiber optic strand. FIGS. 2A and 2B illustrate two optical configurations allowing several measuring channels of a sensor according to the invention to share the same light source. FIGS. 3A, 3B, 3C and 3D illustrate various optical configurations of the spectral analysis device of a sensor according to the invention, characterized in that this device is a spectrometer and in that several measurement channels share certain subsystems of it.

La figure 3E illustre un autre dispositif d'analyse spectrale pouvant être utilisé pour un capteur champ selon l'invention, ce dispositif étant constitué d'un photodétecteur trichromatique matriciel partagé entre plusieurs voies de mesure. Les figures 4A & 4B illustrent deux types de dispositifs de combinaison/séparation 5 de pinceaux lumineux pouvant être localisés dans le coffret optoélectronique d'un capteur selon l'invention. Les figures 5A & 5B illustrent un autre mode de réalisation préférentiel d'un capteur « statique » selon l'invention, caractérisé en ce que les dispositifs de combinaison/séparation de faisceaux sont localisés à l'intérieur de la tête de mesure.FIG. 3E illustrates another spectral analysis device that can be used for a field sensor according to the invention, this device consisting of a matrix trichromatic photodetector shared between several measurement channels. FIGS. 4A & 4B illustrate two types of devices for combining / separating luminous brushes which can be located in the optoelectronic box of a sensor according to the invention. FIGS. 5A and 5B illustrate another preferred embodiment of a "static" sensor according to the invention, characterized in that the combination / beam splitting devices are located inside the measuring head.

10 La figure 6 illustre un premier mode de réalisation préférentiel d'un capteur « dynamique » selon l'invention, caractérisé en ce que le capteur comporte une seule voie de mesure. La figure 7 illustre un autre mode préférentiel de réalisation d'un capteur « dynamique » selon l'invention, caractérisé en ce que le capteur comporte plusieurs voies 15 de mesure, en ce que les points mesurés simultanément sont disposés le long d'un segment de droite, et en ce que le dispositif de balayage interne déplace ledit segment dans un sens perpendiculaire à lui-même, La figure 8 illustre un autre mode préférentiel de réalisation d'un capteur « dynamique » selon l'invention, caractérisé lui aussi par le fait que les points mesurés 20 simultanément sont disposés le long d'un segment de droite, mais dans lequel le dispositif de balayage interne déplace ledit segment le long de lui-même. La figure 9 illustre un autre mode préférentiel de réalisation d'un capteur « dynamique » selon l'invention, caractérisé en ce que les moyens de balayage internes déplacent les extrémités de fibres 63 parallèlement au plan Zim.FIG. 6 illustrates a first preferred embodiment of a "dynamic" sensor according to the invention, characterized in that the sensor comprises a single measurement channel. FIG. 7 illustrates another preferred embodiment of a "dynamic" sensor according to the invention, characterized in that the sensor comprises several measurement channels, in that the points measured simultaneously are arranged along a segment on the right, and in that the internal scanning device moves said segment in a direction perpendicular to itself, FIG. 8 illustrates another preferred embodiment of a "dynamic" sensor according to the invention, also characterized by the fact that the points measured simultaneously are arranged along a line segment, but in which the internal scanning device moves said segment along itself. FIG. 9 illustrates another preferred embodiment of a "dynamic" sensor according to the invention, characterized in that the internal scanning means move the fiber ends 63 parallel to the Zim plane.

25 En se référant aux figures 1A & 1B lesquelles illustrent, schématiquement, un premier mode préférentiel de réalisation du capteur statique selon l'invention, le capteur est constitué d'une tête de mesure 100 et d'un coffret optoélectronique 200 reliés par un toron 300 comportant N fibres optiques. La tête de mesure 100 comporte le système optique confocal chromatique 10 30 constitué, dans ce mode de réalisation, de deux objectifs 11 et 12 dans un montage afocal et d'un miroir de repliement 13. L'objectif frontal 11 est doté de chromatisme axial contrôlé et étendu tel qu'expliqué plus haut. L'objectif 12, quant à lui, est achromatique, c'est-à-dire, idéalement corrigé de tout chromatisme tant longitudinal que latéral. La figure 2950441 -10- lA illustre une coupe dans le plan YZ du système optique confocal chromatique 10, et la figure 1B ù une coupe dans le plan du miroir 13. La profondeur de champ chromatique du système optique confocal chromatique 10 s'étale entre le plan Zmin et le plan Zmax. Un objet 80 est positionné de façon à ce que la surface à mesurer se trouve à l'intérieur du volume de mesure, délimité, d'une part, par les plans Zmin et Zmax, et, d'autre part, par l'étendue du champ latéral du système optique confocal chromatique 10. Le coffret optoélectronique 200 comporte N voies de mesure identiques 30, ainsi que deux ensembles de moyens informatiques et électroniques 70 et 71, et un bloc d'alimentation 72. La figure lA montre la configuration d'une des voies de mesure, constituée d'un spectromètre 50, d'un dispositif de combinaison/séparation de faisceaux 60, d'une DEL blanche 20 dont le spectre couvre toute la plage de longueurs d'onde du chromatisme axial de l'objectif 11, et des optiques relais 21. Dans ce mode de réalisation le dispositif de combinaison/séparation de faisceaux 60 est un coupleur à fibres optiques comportant trois fibres optiques 61, 62 et 63, reliées, respectivement, à la source lumineuse 20, au spectromètre 50 et à la tête de mesure 100. Le spectromètre 50 de chaque voie de mesure est constitué d'un dispositif dispersif 51 tel qu'un réseau de diffraction ou un prisme, d'un photodétecteur linéaire 52, tel qu'un CCD ou un CMOS, et des optiques relais 53 et 54 permettant, respectivement, de collimater le faisceau provenant de la fibre optique 62 et de le focaliser sur la surface sensible du photodétecteur 52. Les spectromètres de toutes les voies de mesures sont reliés à l'ensemble de moyens informatiques et électroniques 70, chargé des fonctions énumérées plus haut. L'ensemble des moyens informatiques et électroniques 71 est chargés de l'interface avec l'utilisateur. Les spectromètres, les sources lumineuses et les ensembles 70 et 71 sont tous alimentés par le bloc d'alimentation 72. A fin de simplification les liaisons électriques ne sont pas illustrées sur les figures.. Les fibres optiques 63 provenant de toutes les voies de mesure sont groupées en un toron 300 reliant le coffret optoéléctronique 200 à la tête de mesure 100. Leurs extrémités de sortie sont placées dans le plan image fixe Zim du système optique confocal chromatique 10, à l'intérieur de son champ latéral. Ces extrémités constituent à la fois les sources lumineuses ponctuelles 41 du système optique 10 et les filtres spatiaux 40 pour le rayonnement collecté. Dans le mode préférentiel de réalisation illustré par les figures 1A & 1B les extrémités de sortie des fibres optiques 63 sont disposées à distance égale le long d'un 2950441 -11- segment de droite, ce qui détermine la nature du capteur multipoint statique en tant que « capteur ligne ». A titre d'exemple, un dispositif de type « V groove » peut être utilisé pour disposer les extrémités de fibres de cette façon avec une très grande précision. Bien évidemment, ces extrémités de sortie des peuvent être disposées de façon différente. A titre 5 d'exemple, elles peuvent être placées sur les noeuds d'une grille bidimensionnelle rectangulaire ou hexagonale, pour créer un capteur champ capable de mesurer tous les points du champ simultanément. Dans le mode préférentiel de réalisation illustré par les figures 1A & 1B, le système optique confocal chromatique 10 est constitué de deux objectifs dans un montage afocal, 10 l'un chromatique, l'autre achromatique, et d'un miroir de repliement. D'autres configurations de systèmes optiques confocaux chromatiques sont bien connues de l'Homme de l'Art et peuvent évidemment remplacer celle illustrée dans lesdites figures. A fm de simplification, dans la figure lA chaque voie de mesure possède sa propre source lumineuse 20 (une DEL blanche). De toute évidence, d'autres types de sources 15 lumineuses poly-chromatiques, telles qu'une lampe à arc ou une lampe à incandescence, peuvent être utilisées. Par ailleurs, plusieurs voies de mesure peuvent partager la même source lumineuse : il suffit pour cela de disposer les extrémités d'entrée des fibres optiques 61 appartenant aux voies de mesure concernées, avec leurs optiques relais 21 respectives, autour de la source lumineuse commune. La figure 2A illustre, à titre d'exemple, une 20 configuration optique permettant de d'utiliser une seule source lumineuse de type lampe à arc pour éclairer simultanément huit voies de mesure. La figure 2B illustre une autre configuration optique utilisant un miroir elliptique 23. Les configurations optiques de ce type permettent de réduire le volume, le coût et la consommation électrique du capteur, et - dans le cas où les sources dégageant une quantité significative de chaleur û de simplifier sa 25 gestion thermique. D'une façon analogue, les spectromètres appartenant à plusieurs voies de mesure peuvent partager le même dispositif dispersif et/ou le même détecteur photoélectrique afin de simplifier la tâche d'acquisition. La figure 3A illustre un premier type de dispositif d'analyse spectrale permettant d'atteindre ce but, adapté aux « capteurs ligne ». Cette 30 figure montre trois voies de mesure, les extrémités de sorties de fibres optiques 62 leur appartenant, et leurs optiques relais 53. Ces dernières permettent de collimater les faisceaux émis par lesdites extrémités de fibres optiques et de les diriger vers un réseau de diffraction 51 commun, lequel modifie le sens de propagation des faisceaux incidents en fonction de leurs longueurs d'ondes respectives. Après traversée du réseau de diffraction 2950441 -12- 51, chaque faisceaux est focalisé par son optique relais 54 sur la surface d'un photodétecteur N&B linéaire 52, commun lui aussi à plusieurs voies de mesure, et disposé de façon à ce que sa longueur soit parallèle au segment formé par les extrémités des fibres 62 des voies de mesures concernées.Referring to FIGS. 1A & 1B, which schematically illustrate a first preferred embodiment of the static sensor according to the invention, the sensor consists of a measuring head 100 and an optoelectronic box 200 connected by a strand. 300 having N optical fibers. The measuring head 100 comprises the chromatic confocal optical system 10 consisting, in this embodiment, of two objectives 11 and 12 in an afocal assembly and a folding mirror 13. The front lens 11 is provided with axial chromatism controlled and extended as explained above. Objective 12, on the other hand, is achromatic, that is to say, ideally corrected for all longitudinal and lateral chromaticism. FIG. 2950441-A illustrates a sectional view in the YZ plane of the confocal chromatic optical system 10, and FIG. 1B shows a section in the plane of the mirror 13. The chromatic field depth of the confocal chromatic optical system 10 is spread between the Zmin plane and the Zmax plane. An object 80 is positioned so that the surface to be measured is inside the measuring volume, delimited, on the one hand, by the planes Zmin and Zmax, and on the other hand by the extent the side field of the confocal chromatic optical system 10. The optoelectronic cabinet 200 has N identical measurement channels 30, as well as two sets of computer and electronic means 70 and 71, and a power supply 72. FIG. one of the measuring channels, consisting of a spectrometer 50, a combination / beam splitting device 60, a white LED 20 whose spectrum covers the entire wavelength range of the axial chromaticism of the 11, and relay optics 21. In this embodiment the combination / beam splitting device 60 is an optical fiber coupler comprising three optical fibers 61, 62 and 63, respectively connected to the light source 20, the spectrometer 50 and at the The spectrometer 50 of each measurement channel consists of a dispersive device 51 such as a diffraction grating or a prism, a linear photodetector 52, such as a CCD or a CMOS, and relay optics 53 and 54 making it possible, respectively, to collimate the beam coming from the optical fiber 62 and to focus it on the sensitive surface of the photodetector 52. The spectrometers of all the measurement channels are connected to the set of computer and electronic means 70, in charge of the functions listed above. The set of computer and electronic means 71 is responsible for the interface with the user. The spectrometers, the light sources and the assemblies 70 and 71 are all powered by the power supply unit 72. For the sake of simplification, the electrical connections are not shown in the figures. The optical fibers 63 coming from all the measuring channels are grouped in a strand 300 connecting the optoelectronic box 200 to the measuring head 100. Their output ends are placed in the Zim fixed image plane of the confocal chromatic optical system 10, within its side field. These ends constitute both the point light sources 41 of the optical system 10 and the spatial filters 40 for the collected radiation. In the preferred embodiment illustrated in FIGS. 1A & 1B, the output ends of the optical fibers 63 are arranged at equal distances along a right-hand segment, which determines the nature of the static multipoint sensor as than "line sensor". For example, a device type "V groove" can be used to dispose the ends of fibers in this way with great precision. Of course, these output ends can be arranged differently. By way of example, they can be placed on the nodes of a rectangular or hexagonal two-dimensional grid, to create a field sensor capable of measuring all the points of the field simultaneously. In the preferred embodiment illustrated by FIGS. 1A & 1B, the chromatic confocal optical system 10 consists of two objectives in an afocal assembly, one chromatic, the other achromatic, and a folding mirror. Other configurations of confocal chromatic optical systems are well known to those skilled in the art and can obviously replace that illustrated in said figures. For simplicity, in FIG. 1A each measurement channel has its own light source 20 (a white LED). Obviously, other types of polychromatic light sources, such as an arc lamp or an incandescent lamp, can be used. Moreover, several measurement channels can share the same light source: it suffices for this to have the input ends of the optical fibers 61 belonging to the measurement channels concerned, with their respective relay optics 21, around the common light source. FIG. 2A illustrates, by way of example, an optical configuration for using a single arc lamp type light source to simultaneously illuminate eight measurement channels. FIG. 2B illustrates another optical configuration using an elliptical mirror 23. The optical configurations of this type make it possible to reduce the volume, the cost and the electrical consumption of the sensor, and - in the case where the sources release a significant amount of heat - to simplify its thermal management. In a similar way, spectrometers belonging to several measurement channels can share the same dispersive device and / or the same photoelectric detector in order to simplify the acquisition task. FIG. 3A illustrates a first type of spectral analysis device making it possible to achieve this goal, adapted to "line sensors". This figure shows three measurement channels, the optical fiber output ends 62 belonging to them, and their relay optics 53. The latter make it possible to collimate the beams emitted by said optical fiber ends and to direct them towards a diffraction grating 51 common, which modifies the propagation direction of the incident beams according to their respective wavelengths. After crossing the diffraction grating 2950441 -51- 51, each beam is focused by its relay optics 54 on the surface of a linear B & W photodetector 52, also common to several measurement channels, and arranged so that its length is parallel to the segment formed by the ends of the fibers 62 of the measurement channels concerned.

5 Conformément aux règles de conception habituelles des spectromètres, les fibres optiques 62 et les optique relais 53 sont de préférence disposées de façon à ce que, pour la longueur d'onde centrale de la plage de longueurs d'ondes du capteur, le sens de propagation du faisceau après traversée du réseau de diffraction 51 soit normal à l'optique relais 54 et au plan focal du photodétecteur 52.According to the usual design rules of the spectrometers, the optical fibers 62 and the relay optics 53 are preferably arranged so that, for the central wavelength of the wavelength range of the sensor, the sense of propagation of the beam after crossing the diffraction grating 51 is normal to the relay optic 54 and to the focal plane of the photodetector 52.

10 Le dispositif d'analyse spectrale 50 est caractérisé par le fait que le réseau de diffraction 51 disperse les faisceaux dans une direction parallèle à la longueur du photodétecteur 52, de façon à ce que les spectres des différentes voies soient alignés, chacun d'entre eux occupant une zone séparée 55 du photodétecteur 52 (éventuellement les zones des voies de mesure voisines sont séparées par des « zones mortes » 56). A titre 15 d'exemple, cette configuration permet de partager un détecteur photoélectrique de 2048 pixels entre 10 voies de mesure, le spectre de chaque voie étant étalé sur 200 pixels approximativement, avec des zones mortes d'environ 5 pixels. La figure 3B présente une vue tridimensionnelle du même dispositif d'analyse spectrale.The spectral analysis device 50 is characterized by the fact that the diffraction grating 51 disperses the beams in a direction parallel to the length of the photodetector 52, so that the spectra of the different channels are aligned, each of them they occupy a separate area 55 of the photodetector 52 (possibly the areas of neighboring measurement channels are separated by "dead zones" 56). By way of example, this configuration makes it possible to share a photoelectric detector of 2048 pixels between 10 measurement channels, the spectrum of each channel being spread over approximately 200 pixels, with dead zones of approximately 5 pixels. Figure 3B shows a three-dimensional view of the same spectral analysis device.

20 La figure 3C illustre un deuxième type de dispositif d'analyse spectrale, adapté lui aussi aux « capteurs ligne », utilisant un photodétecteur N&B matriciel 52 partagé entre plusieurs voies de mesure, et disposé de façon à ce que ses lignes soient parallèles au segment formé par les extrémités des fibres 62 des voies de mesures concernées. Ce dispositif d'analyse spectrale est caractérisé par le fait que le réseau de diffraction 51 25 disperse les faisceaux dans un sens orthogonal audit segment, de façon à ce que les spectres des différentes voies soient parallèles entre eux, chacun d'entre eux occupant une ou plusieurs colonnes 55. Les spectres sont éventuellement séparés par des « colonnes mortes » 56. Ce mode de réalisation offre une meilleure résolution spectrale, grâce au nombre plus important de pixels par voie de mesure dans le sens de la dispersion spectrale.FIG. 3C illustrates a second type of spectral analysis device, also adapted to "line sensors", using a matrix B & W photodetector 52 shared between several measurement channels, and arranged so that its lines are parallel to the segment. formed by the ends of the fibers 62 of the measurement channels concerned. This spectral analysis device is characterized by the fact that the diffraction grating 51 disperses the beams in a direction orthogonal to said segment, so that the spectra of the different channels are parallel to each other, each of them occupying an or more columns 55. The spectra are optionally separated by "dead columns" 56. This embodiment offers a better spectral resolution, thanks to the larger number of pixels per measurement in the direction of the spectral dispersion.

30 La figure 3D illustre un troisième type de dispositif d'analyse spectrale, utilisant un photodétecteur matriciel partagé entre plusieurs voies de mesure, et adapté aux « capteurs champ ». Cette figure illustre les extrémités de fibres 62 appartenant à quatre voies de mesure disposées sur les noeuds d'une grille bidirectionnelle rectangulaire. Les lignes et les colonnes du photodétecteur N&B 52 sont alignées avec cette grille, et le réseau de 2950441 13 - diffraction 51 disperse le faisceau dans un sens parallèle soit aux lignes, soit aux colonnes du photodétecteur. Dans les figures 3A à 3D chaque voie de mesure possède ses propres optiques relais 53 et 54, mais bien évidement, ces optiques relais peuvent, elles aussi, être partagées par 5 plusieurs voies de mesures. Outre les spectromètres, les photodétecteurs trichromatiques peuvent aussi être utilisés en tant que dispositifs d'analyse spectrale. Ces dispositifs, bien connus de l'Homme de l'Art, délivrent directement les « coordonnées couleur » dans le repère RGB du rayonnement intercepté par chaque « pixel ». La figure 3E illustre un mode de 10 réalisation préférentiel d'un capteur champ « statique » selon l'invention utilisant un photodétecteur trichromatique matriciel. Tel qu'illustrée par cette figure, les optiques relais 53 et 54 sont communes à plusieurs voies de mesure, et le réseau de diffraction 51 est remplacé par un diaphragme 57. Grâce à l'utilisation des optiques relais communes, d'une part, et à la réduction du nombre de pixels requis par voie de mesure, d'autre part, ce mode 15 de réalisation permet d'accroître le nombre de voies de mesure partageant le même photodétecteur. Les figures 4A et 4B illustrent, respectivement, deux types de dispositifs de combinaison/séparation de faisceaux pouvant être placés dans le coffret optoélectronique. La première figure montre un coupleur à fibres, dans lequel les rayons lumineux peuvent 20 passer de la fibre optique 61 à la fibre optique 63 (ou en sens opposé) et de la fibre optique 63 à la fibre optique 62 (ou en sens opposé) avec une efficacité photométrique élevée, tandis que l'efficacité photométrique pour un passage de rayons lumineux provenant de la fibre optique 61 vers la fibre optique 62 (ou en sens opposé) est très faible. La deuxième figure montre un dispositif de combinaison/séparation de faisceaux à cube séparateur, 25 constitué d'un cube (ou une lame) semi réfléchissant(e) 64, et de 3 optiques relais 65, 66 et 67, dans les plans focaux desquels sont positionnées, respectivement, les extrémités de fibres 61, 62 et 63. De préférence les extrémités de fibres optiques 63 sont clivées d'un petit angle afin de s'affranchir des réflexions indésirables sur leurs surfaces. L'Homme de l'Art comprend aisément que les dispositifs de 30 combinaison/séparation de faisceaux, peuvent, eux aussi, être partagés par plusieurs voies de mesure, par exemple en remplaçant le cube semi réfléchissant 64 par un parallélépipède rectangle de même nature. Bien évidemment, le nombre de voies partageant le même 2950441 - 14- dispositif de combinaison/séparation de faisceaux peut être différent du nombre de voies partageant le même photodétecteur, la même source lumineuse ou la même optique relais. Les figures 5A & 5B illustrent un autre mode préférentiel de réalisation d'un capteur « statique » selon l'invention, caractérisé en ce que les dispositifs de 5 combinaison/séparation de faisceaux 60 sont localisés à l'intérieur de la tête de mesure 100. Les figures montrent, respectivement, une coupe dans le plan YZ et une coupe dans le plan du miroir de repliement 13. La configuration optique est la même que celle des figure 1A & 1B, excepté l'objectif achromatique 12, lequel est remplacé par le dispositif de combinaison/séparation de faisceaux 60 commun à toutes les voies de mesure. Ce 10 dispositif est constitué d'un parallélépipède rectangle semi-réfléchissant 64, de deux fibres 61 et 62 et de deux optiques relais 65 et 66 placées, respectivement, devant deux faces adjacentes du parallélépipède 64 tel qu'illustré dans la figure 5A. Les extrémités d'entrée des fibres 62 constituent les filtres spatiaux 40 dans le plan image fixe du système optique 10 (Zim), et leurs extrémités de sortie sont placées devant les spectromètres 50. Les 15 extrémités d'entrée des fibres 61 sont placées devant les sources lumineuses, et leur extrémité de sortie constituent les sources ponctuelles secondaires 41 dans le plan Z'im, optiquement conjugué au plan Zim. De préférence, les éléments optiques constituant les optiques relais 65 et 66 sont découpés de façon à ce que leur surface soit allongée selon l'axe X.FIG. 3D illustrates a third type of spectral analysis device, using a matrix photodetector shared between several measurement channels, and adapted to "field sensors". This figure illustrates the fiber ends 62 belonging to four measurement channels arranged on the nodes of a rectangular bidirectional grid. The lines and columns of the B & W photodetector 52 are aligned with this grid, and the diffraction grating 51 disperses the beam in a direction parallel to either the lines or the columns of the photodetector. In FIGS. 3A to 3D, each measurement channel has its own relay optics 53 and 54, but of course these relay optics can also be shared by several measurement channels. In addition to the spectrometers, the trichromatic photodetectors can also be used as spectral analysis devices. These devices, well known to those skilled in the art, directly deliver the "color coordinates" in the RGB frame of the radiation intercepted by each "pixel". FIG. 3E illustrates a preferred embodiment of a "static" field sensor according to the invention using a matrix trichromatic photodetector. As illustrated by this figure, the relay optics 53 and 54 are common to several measurement channels, and the diffraction grating 51 is replaced by a diaphragm 57. Thanks to the use of the common relay optics, on the one hand, and to reduce the number of pixels required per measurement, on the other hand, this embodiment makes it possible to increase the number of measurement channels sharing the same photodetector. FIGS. 4A and 4B respectively illustrate two types of combination / beam splitting devices that can be placed in the optoelectronic box. The first figure shows a fiber coupler in which the light rays can pass from the optical fiber 61 to the optical fiber 63 (or in opposite directions) and from the optical fiber 63 to the optical fiber 62 (or in opposite directions). with a high photometric efficiency, while the photometric efficiency for a passage of light rays from the optical fiber 61 to the optical fiber 62 (or in the opposite direction) is very low. The second figure shows a splitter cube splitter / splitter device consisting of a semi-reflective cube (or blade) 64 and three relay optics 65, 66 and 67 in the focal planes of which Fiber ends 61, 62 and 63 are positioned respectively. Preferably, the ends of optical fibers 63 are cleaved at a small angle in order to overcome unwanted reflections on their surfaces. Those skilled in the art readily understand that the combination / beam splitting devices can also be shared by several measurement channels, for example by replacing the semi-reflecting cube 64 with a rectangular parallelepiped of the same kind. Of course, the number of channels sharing the same beam combination / separation device may be different from the number of channels sharing the same photodetector, the same light source or the same relay optics. FIGS. 5A and 5B illustrate another preferred embodiment of a "static" sensor according to the invention, characterized in that the combination / beam splitting devices 60 are located inside the measuring head 100 The figures show, respectively, a section in the plane YZ and a section in the plane of the folding mirror 13. The optical configuration is the same as that of FIGS. 1A & 1B, except the achromatic lens 12, which is replaced by the combination / beam splitting device 60 common to all measurement channels. This device consists of a semi-reflecting rectangle parallelepiped 64, two fibers 61 and 62 and two relay optics 65 and 66 respectively placed in front of two adjacent faces of the parallelepiped 64 as illustrated in FIG. 5A. The input ends of the fibers 62 constitute the spatial filters 40 in the fixed image plane of the optical system 10 (Zim), and their output ends are placed in front of the spectrometers 50. The input ends of the fibers 61 are placed in front of the the light sources, and their output end constitute the secondary point sources 41 in the Z'im plane, optically conjugated to the Zim plane. Preferably, the optical elements constituting the relay optics 65 and 66 are cut so that their surface is elongated along the X axis.

20 L'adjonction des moyens de balayage internes 90 destinés à déplacer la (les) position(s) d'un ou plusieurs point(s) de mesure sur la surface de l'objet suivant au moins une direction transforme le capteur « statique » selon l'invention en un capteur « dynamique ». A titre d'exemple, les moyens de balayage internes peuvent être constitués d'un ou plusieurs miroirs tournant(s), oscillant(s) ou vibrant(s), ou encore d'un ou 25 plusieurs polygone(s) tournant(s). Alternativement, les filtres spatiaux peuvent être déplacés physiquement, par exemple en faisant glisser un dispositif portant les extrémités des fibres optiques 63 parallèlement au plan image fixe Zim. Les différentes configurations optomécaniques des moyens de balayage interne 90 permettant de réaliser un balayage de la surface de l'objet 80 suivant une ou deux 30 directions sont bien connues de l'Homme de l'Art, qui pourra aisément les intégrer dans les têtes optiques des capteurs selon l'invention décrits plus haut. A titre d'exemple, nous en décrivons ci-après quatre, caractérisées en ce qu'elles sont télécentriques (en d'autres 2950441 - 15 - termes, en ce que le faisceau incident sur la surface de l'objet est déplacé parallèlement à lui-même, de façon que l'axe optique soit toujours normal à la surface de l'objet). La figure 6 illustre schématiquement un premier mode préférentiel de réalisation d'un capteur « dynamique » selon l'invention. La figure montre la tête de mesure 100 d'un 5 capteur confocal chromatique comportant une seule voie de mesure. L'avantage de ce mode de réalisation réside dans la simplicité de son architecture, obtenu au prix d'une cadence de mesure (nombre de points mesurés par seconde) plus faible. Dans cette figure les moyens de balayage 90 consistent en deux miroirs tournants, 91 et 92, séparées par deux optiques relais 93 et 94 en montage afocal. La coupe dans le plan de l'objet montre 10 les décalages 8x, 8y entre deux positions successives du point d'impact du faisceau, dus, respectivement, aux angles de rotations 8x,8y subis par les miroirs 91 et 92. La figure 7 illustre schématiquement un deuxième mode préférentiel de réalisation d'un capteur « dynamique » selon l'invention. La figure montre la tête de mesure 100 d'un capteur confocal chromatique possédant plusieurs voies de mesure. La tête de mesure 100 15 comporte les mêmes éléments que celle illustrée par les figures 1A & 1 B, excepté le miroir statique 13 qui est remplacé par un miroir tournant 91 permettant de déplacer l'image des filtres spatiaux dans un sens normal au segment de droite le long duquel ils sont disposés, à l'intérieur du champ latéral du système optique 10. Dans le champ bidimensionnel généré par ce mouvement les points de mesure constituant chaque ligne, séparées d'une distance 20 Ax, sont mesurés simultanément, et les lignes - séparées d'une distance 8y déterminée par l'angle de rotation Oy du miroir 91 - sont mesurées successivement. En faisant tourner le miroir 91 autour d'un axe différent on peut déplacer l'image du segment de droite parallèlement a lui-même, tel qu'illustré par la figure 8. Le résultat est un « capteur ligne dynamique » permettant de mesurer un profil d'altitude constitué de 25 M x N points, où N est le nombre de voies de mesures et M est le nombre d'échantillons temporels pendant chaque cycle de balayage. L'avantage de ce mode de balayage est qu'il permet d'augmenter la densité de l'échantillonnage latéral de la surface de l'objet sans pour autant dégrader le degré de confocalité du capteur. Il faut toutefois noter que la ligne n'est pas mesurée simultanément.The addition of the internal scanning means 90 for moving the position (s) of one or more measurement points on the surface of the object in at least one direction transforms the "static" sensor. according to the invention in a "dynamic" sensor. For example, the internal scanning means may consist of one or more mirrors rotating (s), oscillating (s) or vibrating (s), or one or more polygon (s) rotating (s) ). Alternatively, the spatial filters can be moved physically, for example by sliding a device carrying the ends of the optical fibers 63 parallel to the fixed image plane Zim. The various optomechanical configurations of the internal scanning means 90 making it possible to scan the surface of the object 80 in one or two directions are well known to those skilled in the art who can readily integrate them into the optical heads. sensors according to the invention described above. By way of example, hereinafter described are four characterized in that they are telecentric (in other words, in that the incident beam on the surface of the object is displaced parallel to itself, so that the optical axis is always normal to the surface of the object). FIG. 6 schematically illustrates a first preferred embodiment of a "dynamic" sensor according to the invention. The figure shows the measuring head 100 of a chromatic confocal sensor having a single measurement channel. The advantage of this embodiment lies in the simplicity of its architecture, obtained at the cost of a measurement rate (number of points measured per second) lower. In this figure, the scanning means 90 consist of two rotating mirrors, 91 and 92, separated by two relay optics 93 and 94 in afocal assembly. The section in the plane of the object shows the offsets 8x, 8y between two successive positions of the point of impact of the beam, due, respectively, to the angles of rotation 8x, 8y experienced by the mirrors 91 and 92. FIG. schematically illustrates a second preferred embodiment of a "dynamic" sensor according to the invention. The figure shows the measuring head 100 of a confocal chromatic sensor having several measurement channels. The measuring head 100 has the same elements as that illustrated in FIGS. 1A & 1B, except for the static mirror 13 which is replaced by a rotating mirror 91 making it possible to move the image of the spatial filters in a direction normal to the segment of FIG. along the lateral field of the optical system 10. In the two-dimensional field generated by this movement, the measurement points constituting each line, separated by a distance Δx, are measured simultaneously, and the lines - separated by a distance 8y determined by the rotation angle Oy of the mirror 91 - are successively measured. By rotating the mirror 91 around a different axis, the image of the line segment parallel to itself can be moved as shown in FIG. 8. The result is a "dynamic line sensor" for measuring a altitude profile consisting of 25 M x N points, where N is the number of measurement channels and M is the number of time samples during each scan cycle. The advantage of this scanning mode is that it makes it possible to increase the density of the lateral sampling of the surface of the object without degrading the degree of confocality of the sensor. It should be noted, however, that the line is not measured simultaneously.

30 Dans un autre mode préférentiel de réalisation d'un capteur « dynamique » selon l'invention, le balayage est réalisé en déplaçant latéralement un support mécanique portant les filtres spatiaux 40, matérialisés dans ce mode de réalisation par les extrémités de sortie des fibres 63, dans le plan image fixe Zim du système confocal 10. A titre d'exemple, ce 2950441 -16- type de déplacement peut être réalisé au moyen d'un dispositif piézoélectrique. Dans la figure 9, laquelle illustre ce mode de réalisation, le dispositif piézoélectrique (non illustré) déplace ledit support mécanique suivant l'axe Y. Dans cette configuration le déplacement 8y, subis par l'ensemble des points distincts de la surface de l'objet mesurés 5 simultanément, est déterminé, d'une part, par le déplacement 8y' dudit support mécanique, et, d'autre part, par le grandissement du système optique confocal chromatique 10. Ce mode de réalisation permet d'obtenir un balayage exempte de distorsion, car la relation entre 8y et 8y' est linéaire.In another preferred embodiment of a "dynamic" sensor according to the invention, the scanning is performed by laterally displacing a mechanical support carrying the spatial filters 40, embodied in this embodiment by the fiber exit ends 63. in the Zim fixed image plane of the confocal system 10. By way of example, this type of displacement can be realized by means of a piezoelectric device. In FIG. 9, which illustrates this embodiment, the piezoelectric device (not shown) moves said mechanical support along the Y axis. In this configuration the displacement 8y, experienced by all the distinct points of the surface of the object measured simultaneously, is determined, on the one hand, by the displacement 8y 'of said mechanical support, and, on the other hand, by the magnification of the confocal chromatic optical system 10. This embodiment makes it possible to obtain a free scan distortion, because the relation between 8y and 8y 'is linear.

10 Références: [1] J. Cohen-Sabban, J.Gaillard-Groleas, P.J. Crepin, Quasi Confocal Extended Field Surface Sensing SPIE, 2001. 15 [2] T. Wilson, Confocal Microscopy, Academic Press, 1990. 20 25 3035 References: [1] J. Cohen-Sabban, J. Gaillard-Groleas, P. J. Crepin, Quasi Confocal Extended Field Surface Sensing SPIE, 2001. [2] T. Wilson, Confocal Microscopy, Academic Press, 1990. 20 25 3035

Claims

CLAIMS1) A chromatic confocal altitude sensor capable of simultaneously measuring the respective altitudes of a set of distinct points on the surface of an object placed inside its measurement volume, comprising: • A confocal chromatic optical system 10 having a lateral field and composed of one or more objectives of which at least one is provided with controlled axial chromaticism and extended in a given range of wavelengths, which forms on a fixed plane Zim the image of an object plane whose axial position depends on the wavelength. A source block comprising one or more polychromatic light source (s) whose emission spectrum covers all of said range of wavelengths; a plurality of independent measurement channels 30, in number of N, each of them consisting of: (i) a spatial filter 40, located in the fixed image plane of the chromatic confocal optical system, (ii) a spectral analysis device 50, placed behind the spatial filter 40 and making it possible to determining the spectral distribution of the radiation having passed therethrough, such as a trichromatic photodetector, or a spectrometer comprising a dispersive device 51 and a black and white photodetector 52. (iii) an optical device 60 for combining / separating luminous paintbrushes, (iv) optionally, relay optics 21 making it possible to focus the beam coming from the light source 20 (or one of the light sources, associated with the measurement channel under consideration) on a point 41, so that it is in turn a point light source. (v) optionally, relay optics 51 making it possible to focus the radiation having passed through the spatial filter 40 onto the sensitive surface of the spectral analysis device 50. • Electronic and computer means 70 responsible for (i) the simultaneous acquisition of the signals spectral analysis devices 50 belonging to all measurement channels; (ii) the analysis of these signals in order to extract the altitude (and / or the thickness) of all measured points, 2950441 -18 - • Electronic and computer means 71 responsible for (i) configuring and controlling the sensor, and (ii) displaying and / or recording and / or transmitting measured data on digital and / or analog outputs • A power supply block 72. 5

2) A chromatic confocal altitude sensor capable of successively measuring the respective altitudes of a set of distinct points of the surface of an object placed inside its measurement volume, comprising: A chromatic confocal optical system , a source block 20, electronic and computer means 71 and a supply block 72 identical to those described in claim 1, • a single measurement channel 30 identical to those described in claim 1, • scanning means internal 90, such as mirrors rotating, oscillating or vibrating, and / or polygon (s) rotating (s), and / or piezoelectric devices, for moving the position of the light spot projected by this measurement path on the surface of the object, within the lateral field of the optical system 10, in at least one direction. Electronic and computer means 70 responsible for (i) the repetitive acquisition of the signal of the spectral analysis device 50, (ii) the synchronization between the internal scanning and the acquisition, making it possible to perform a temporal sampling of said signal M scanning cycle, (iii) analyzing said signal in order to calculate the altitudes (and / or the thickness) of the set of M points of the surface of the object located at the M successive positions said corresponding light spot, respectively, at the M times of time sampling.

3) A chromatic confocal altitude sensor capable of measuring the respective altitudes of a set of distinct points of the surface of an object placed inside its measurement volume, and comprising: A confocal chromatic optical system 10, a source block 20, a plurality of N-number measuring channels, electronic and computer means 71, and a power supply block 72 the same as those described in claim 1. 30 Internal scanning means 90, such as oscillating (s) or vibrating (s) mirrors, and / or spinning polygons, and / or piezoelectric devices, for moving the positions of the N projected light spots, respectively, by said measurement channels on the surface of the object, within the lateral field of the optical system 10, in at least one direction. Electronic and computer means 70 responsible for (i) the repetitive acquisition of the signals of the spectral analysis devices 50 belonging to all the measurement channels, (ii) the synchronization between the internal scanning and the acquisition, allowing time-stamping said signals M times per scanning cycle; (iii) analyzing said signals in order to simultaneously calculate the altitudes (and / or thicknesses) of the N points of the surface of the object corresponding to the positions of said light spots at a given moment, and this M times per internal scanning cycle. 10

4) A confocal chromatic altitude sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that the chromatic confocal optical system 10 is offset away from the source block 20 and / or the spectral analysis device (s) 50 by means of one or more optical fibers,

5) A modular chromatic confocal altitude sensor according to claim 4, comprising (i) a measuring head 100 comprising the chromatic confocal optical system 10 and, optionally, the internal scanning means (ii) of a box Optoelectronics 200 comprising the other components listed above and connected to the measuring head by means of one or more optical fibers 63 and possibly one or more electrical cables. 20

6) A modular chromatic confocal altitude sensor according to claim 4, comprising (i) a measuring head 100 comprising the chromatic confocal optical system 10, the device (s) for combining / separating luminous brushes 60 and, optionally, the internal scanning means (ii) of an optoelectronic box 200 comprising the other components enumerated above and connected to the measuring head by means of one or more optical fibers 61 coming from the light source (s), of one or more optical fibers 62 leading to the spectral analysis device (s) 50, and possibly of one or more electric cables.

7) A chromatic confocal altitude sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that a plurality of simultaneous measurement channels 30 share the radiation coming from the same light source, and this, for example, by arranging the ends of the light sources. inputting the optical fibers 61 belonging to the relevant measurement channels around said light source, or placing it in a first focus of an elliptical mirror, and the ends of the optical fibers in the second focus. 2950441 -20-

8) A chromatic confocal altitude sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that the spectral analysis device (s) 50 is (are) a spectrometer (s), and the surface (s) of the dispersive element 51 and / or the linear or matrix photodetector 52 and / or the relay optics 53 and / or the relay optics 54 of the same spectrometer are (are) shared (s) between several measurement channels.

9) A confocal chromatic altitude sensor according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the spectral analysis device 50 is a linear or matrix trichromatic photodetector, for simultaneously measuring the color coordinates of the radiation coming from all or part of the measuring channels.

10) A chromatic confocal altitude sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that the same device for combining / separating luminous brushes 60, such as a semi-reflective rectangle parallelepiped, is shared between several channels. measurement.

11) A chromatic confocal altitude sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that the point sources (or their images) and / or the spatial filters 40 (or their images), which can be materialized by the ends of optical fibers are disposed in the fixed image plane of the optical system 10, within the lateral field thereof, in one or more line or circle segments, or on the nodes of a bidirectional gate.

12) An altitude sensor according to claim 11, characterized in that the optical fiber ends constituting the point sources and / or the spatial filters 40 are arranged in the fixed image plane of the optical system 10 with the aid of a device "V 25 groove".

13) A chromatic confocal altitude sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that its optical system is telecentric.