JP2007526468A - 光学測定ヘッド - Google Patents

Abstract

本発明に従う測定ヘッド（４）は、好ましくは回折レンズであるゾーンレンズ（２６）と半球レンズ（２３）又はＧＲＩＮレンズ（３３）の組み合わせを有する。これは、高い開口数を有する非常に細い測定ヘッド（４）になる小型化の可能なコンセプトを表し、従って、ベストな解像能力をもたらす。このような測定ヘッドは、測定ヘッドの測定すべき表面への指向に関する角度誤差又は測定ヘッドの光軸に対する面の斜めの位置決めに対して反応しない。

Description

本発明は、特に様々にアクセス可能な位置における表面測定のために設計された光学測定ヘッドに関する。

表面測定技術では、以前のように触覚センサーが重要な役割を果たす。しかしながら、測定速度は限られる。さらに、測定すべき対象物に測定力を適用しなければならず、これは、繊細な表面、薄膜などの場合には難しい。また、固い位置では、適用すべき測定力が触覚要素（フィーラー要素）を変形させる。これは、例えば非常に深い穴の測定では、好ましくないフィーラーの幾何学的配置の場合、測定の不確実性をもたらす。

光学センサーはこれらの不都合を有しない。しかし、測定速度は結局、力の適用なしで対象物の走査が可能な利用できる光子の数で決定される。原則として、３Ｄ幾何学的配置を検出することも可能である。しかし、光学センサーは対象物で反射した光に基づいており、ノイズ効果が現れる場合もある。例えば、エッジではノイズ効果が現れる。表面粗さは干渉スペックルの形成をもたらす。また、対象物の走査点における表面垂線とセンサーの光軸の傾きの角度は少ししか許されない。

工作物の穴を測定するために、例えば特許文献１は光学線センサーを開示し、それにより穴の壁は線全体にわたって最適に検出される。この目的のために、線センサーは２重プリズムとして働く光学プレートと結合した干渉計を有する。一方のエッジの入射光は９０°ずれてエッジから出て、従って壁面と本質的に垂直にガイドされる。

このセンサーは、シリンダー壁などの１方向に直線である表面を走査するのに特に対応した特別なセンサーである。

さらに、特許文献２は、フレネルレンズとして形成された複数の光出口ウィンドウを有したレンズであって、工作物に指向したレンズを有する共焦点線センサーを開示する。これらレンズは、入力側に光ファイバーが接続した偏向プリズムである。フォーカス光学要素がそれぞれの光ファイバーとプリズム入力の間に配置される。プリズムは光を９０°偏向する。プリズム内では、平行ビームが前提である。このセンサーは、測定すべき工作物表面が出力側のフレネルレンズの光軸と垂直に指向していることを要する。これは、未知の表面ジオメトリーの測定を困難にする。

ＤＥ１０２５６２７３Ａ１ ＤＥ１０１６１４８６

従って、本発明の目的は、円筒及び僅かに円錐の穴並びに他の様々にアクセス可能な工作物の位置を測定するために使用される測定ヘッドを提供することである。

本発明に従う測定ヘッドは、大きい開口数を有する対物レンズを特徴とする。さらにそれは、光入射・光除去光ファイバーの縦軸に対して側方に光を出し入れさせるミラーを有する。対物レンズは、全開口数＞０．１を有する２つのフォーカス光学要素を有する。この大きい開口数は工作物表面を測定する際大きい光学解像度を実現するだけでなく、対物レンズの光軸に対する工作物表面の不完全な心合わせに関して測定を無反応にする。小さい角度誤差は許容され、測定ヘッドは円錐表面又は他の表面輪郭の測定も可能である。

本発明に従う測定ヘッドの２つの構造設計は特に有利であることが判明した。第１の実施形態は半球又は球形状レンズに基づいている。これはミラーコーティング表面を有し又はミラーコーティング表面に当接し、従って光偏向及び光のプリフォーカスを可能にする。加えて、別なフォーカス要素は光経路に配置される。別なフォーカス要素は、例えばゾーンプレート、ゾーンレンズ、回折レンズ又は偏向光学レンズの形状の回折要素である。回折レンズ、すなわち偏向光学レンズが好ましい。これは是非欲しいものである高い色収差を有する。

第２の実施形態は、ＧＲＩＮレンズ（分布屈折率レンズ）を介して光ファイバーから出る光のプリフォーカスに基づいている。このレンズは、回折要素（例えばゾーンプレート、ゾーンレンズ、回折レンズ又は偏向光学レンズ）などの第２フォーカス要素と偏向ミラーに結合する。この要素をミラーに一体化することが可能であり、ミラーは偏向光学フォーカスミラーを構成する。ＧＲＩＮレンズの使用は対物レンズの微小光学の実現の観点から特に有利である。ＧＲＩＮレンズは透明シリンダーで形成される。その平坦面は光入口及び光出口面を構成する。レンズ材料は半径に依存して変化する屈折率を有する。所望のフォーカス特性が実現される。１ｍｍ以下のレンズ直径などの非常に小さい寸法を有するＧＲＩＮレンズの製造が高精度で可能になる。

前記の略述した両方の実施形態でも、第１フォーカス要素が光を収束光ビームにプリフォーカスすることは共通の特徴である。第２フォーカス要素は光ビームをさらにフォーカスする。このようにして、高い開口数が得られる。

好ましくは、測定ヘッドは少なくともある周波数範囲において連続スペクトルを有するカラー又は白色光などの非単色光により作動する。このような光は、例えば白熱電球、高圧放電ランプ又は他の光源から生じる。２つのフォーカス要素の少なくとも１つの高い色収差のために、高い開口数にもかかわらず、対物レンズの深さの非常に効果的な線鋭度が実現される。様々な光を含む波長の焦点が光軸に沿って配置される。ゆえに、センサーは対物レンズによりその波長の光だけを検出する。その焦点に対象物の表面がある。ファイバー芯の端面で形成されるスクリーンが他の波長を濾す。測定ヘッドは共焦点顕微鏡として設計されると好ましい。受信された光はスペクトル解析に供される。検出光の色は対物レンズから検出された表面位置までの距離の量である。

前述の構造の対物レンズはそれらの小さい寸法のために難なく線センサーに組み合わせられる。ゆえに、工作物表面の線状部分は単純な簡潔な測定プロセスで測定される。得られた測定ヘッドは細く、アクセスの難しい工作物部分でも容易に測定できる。

有利な実施形態のさらなる詳細は、以下の図又は請求項に関連した図面、明細書に含まれる。

図面は本発明の実施形態を示す。

図１は、特に穴３内部などの非常に様々にアクセス可能な位置において、工作物２の表面を測定するための測定装置１を示す。この目的のために、穴３に導入される細長い測定ヘッド４が設けられる。測定ヘッド４は光学測定原理に基づいており、点状位置５において光学的に穴３の表面を走査する。測定ヘッド４は示されていない位置決め装置により移動する。この目的のために、例えばそれは座標測定機の部分を形成する。

測定ヘッド４は、少なくとも１つの光ファイバー６を有する光ケーブルにより測定ユニット７に連結している。測定ユニット７は光源８と光レシーバー９を有する。

光源８は、例えば適切な白熱電球などの広帯域の基本的に点状の光手段１１、その光を収束レンズ１３に導くリフレクター１２を有する。このようにして、結局位置５を照明する働きをする基本的に平行な光ビーム１４が発生する。この目的のために、光ビーム１４は先ず半透鏡１５を通り、その後別な収束レンズ１６により光ケーブルの光ファイバーに連結する。光源として、光ファイバーが半導体材料の光放出表面に直接連結したスーパールミネッセントダイオードなどの半導体ベースの光源が使用されてもよい。半透鏡１５はＹカプラと交換されてもよい。

測定ヘッド４の受ける光は光ファイバー６及び収束レンズ１６を通って半透鏡１５にガイドバックされる。半透鏡１５は光を光ビーム１７として離し、光レシーバー９に導く。

光レシーバー９は、光ビーム１７の直径を著しく減少させるレンズアセンブリ１８を有し、基本的に線状の光ビーム１９が残る。この光ビームは光色（波長）に従いプリズム２１で偏向され、マルチライン光検出器２２又は別な位置感知センサーに当たる。偏向された光ビーム１９’が当たる位置は光の波長を特徴づける。受信ファイバーは、例えば光学格子によってスペクトル分割が行われる適切な分光計に直接連結されてもよい。

図２は、測定ヘッド４の第１実施形態を概略的に示す。測定ヘッド４は、光ファイバー６から拡散する光が当たる半球レンズ２３を有する。半球レンズ２３は、光ファイバー６の長さ方向に対して好ましくは４５°の角度で配置されたミラーコーティングされた好ましくは平坦面２４を有する（又はミラーに当接する）。これは、側方に垂直に出る光により作動する測定ヘッド４に当てはまる。他の出口方向が望ましい場合、レンズ２３の表面２４は他の角度で配置される。

レンズ２３は、図示されていない固定手段により例えば透明プラスチックであるキャリアに固定・保持されている。レンズ２３により反射されプリフォーカスされる光がキャリア２５を通る位置では、ゾーンレンズ２６がキャリア２５に加工される。ゾーンレンズ２６は好ましくは回折要素である。利用されるプラスチックは好ましくは高い屈折率を有する。ミラーコーティング面２４を有するレンズ２３は、ゾーンレンズ２６と共に、キャリア２５及び光ファイバー６の横に極めて小さい寸法しか有しない対物レンズを形成する。さらには、対物レンズは全体として非常に高い開口数＞０．１、好ましくは＞０．３を有する。０．５以上の大きさも得られる。開口数Ａは公式Ａ＝ｎ・ｓｉｎσで計算される。ここで、σは、表面２４を有するレンズ２３とゾーンレンズ２６で形成される対物レンズ２７の開口角度の半分であり、ｎは対物レンズとその焦点２８の間の媒体の屈折率である。

工作物表面が対物レンズ２７の光軸２９と必ずしも垂直に指向していなくても、高い開口数が工作物表面の測定のために利用される。

測定ヘッド４は、高い色収差を実現するために設計されたゾーンレンズ２６で基本的に引き起こされる高い色収差を有する。光の波長が増加すると焦点距離が減少する（負の縦の色収差）。しかしながら、正の縦の色収差（焦点距離が光の波長と共に増加する）を有する偏向光学要素（屈折レンズ）が使用されてもよい。

ここまで説明した測定装置１は以下のように作動する。

先ず、軸２９に沿って配置された様々なカラー焦点が工作物表面の位置５上に来るように、測定ヘッド４が工作物表面の前に位置決めされる。厳格に言えば、無数の焦点が光軸２９の部分に沿って分配される。隣接した焦点は微小に色が互いに異なる。次いで、光源８は、位置５を照明する光ファイバー６を介して光を測定ヘッド４に連結する。工作物表面は、所定の光の波長に対応する光軸２９の位置にある。反射光は再び対物レンズ２７で受けられる。光ファイバーの実質的に点状の端面のために、反射した受けられた光から、焦点の光だけが受けられ、スペクトル解析を行う光レシーバーにガイドされる。光検出器２２は検出された光の波長を特徴付ける出力信号を出力導体３１において発生させる。これから対物レンズ２７の間の距離又は測定ヘッド４と工作物表面の間の距離が得られる。

図２の対物レンズ２７の場合、ゾーンレンズ２６と共に半球レンズ２３を使用することで高い開口数を実現する可能性が得られる。

本発明に従う対物レンズ２７の変形例が図３に示されている。先に説明した実施形態におけるように、光路が破線で示されている。しかしながら、ゾーンレンズ２６はレンズ２３の前、すなわちレンズ２３と光ファイバー６の光入口及び光出口との間に配置される。再び、大きい開口数を有する対物レンズ２７が得られる。すなわち、対物レンズ２７は大きい開口角度２σを有する。ゾーンレンズ２６は再び延長部３２を有する光路に突出したプラスチックキャリアに形成されてもよい。

図４に示されるように、レンズ２３とゾーンレンズ２６を組み合わせることも可能である。半球又は球のキャップ形レンズ２３が、そのためにミラーコーティング面２４にある。ミラーコーティング面は、高い色収差を引き起こすゾーン構造体２６ａを具備した平坦面であると好ましい。レンズ２３は、短い焦点距離と高い開口数を有する対物レンズになる。

基本要素として球キャップ形状又は半球レンズ２３が利用されることは、先に説明した実施形態の全ての共通の特徴である。このようなレンズは、前記の測定ヘッド４の小型化を可能にする高精度の極めて小さい寸法を有する合理的製造プロセスで作られる。

図５〜７は他の同様に小型化に適した測定ヘッド４の実施形態を示す。先ず、図５を参照されたい。そこに示された実施形態では、キャリア２５にＧＲＩＮレンズ３３が配置されている。ＧＲＩＮレンズは基本的な円筒形レンズを有し、中央光軸から出発して屈曲率は半径方向外側に変化し、フォーカス効果が得られる。光学ファイバー６は光をＧＲＩＮレンズ３３の平坦な端面に導く。その反対側に、先に束ねられた光を外側側方にキャリア２５を通して放つミラー３４が配置されている。キャリア２５には回折構造がゾーンレンズ２６として形成され、工作物表面のすぐ近傍で大きい開口角度２σが得られる。これは３５°より大きい、すなわちＮＡ＞０．３であると好ましい。

図６に示されるように、ミラー３４に代えて、ミラーコーティングされたベース面３６を有するプリズム３５が設けられてもよい。好ましくは互いに垂直に指向した面が光入口と光出口を構成する。大きい開口角度２σを得るために光出口に再びゾーンレンズ２６が配置される。ＧＲＩＮレンズ３３と光ファイバー６の光出口の間に、自由空隙又はそれに代えてガラス体、ガラスロッド、プラスチック体、プラスチックロッドなどの光案内固体要素が設けられてもよい。同様に、ＧＲＩＮレンズ３３とプリズム３５の間に空隙（エアギャップ）、又はそれに代えてガラス体、ガラスロッド、プラスチック体、プラスチックロッドなどの光案内固体要素が設けられてもよい。ＧＲＩＮレンズ３３はプリズム３５に直接設置されるか、その部分を形成するためにそこに加工される。ＧＲＩＮレンズ３３に代えて、光出口を定める光ファイバー６の端が収束レンズなどの光学要素として形成されてもよい。このために、最も単純なケースでは、光ファイバー６の端は球形に溶かされる。

図７は本発明の別な実施形態を示し、ＧＲＩＮレンズ３３は回折リフレクター３６と組み合わされている。ＧＲＩＮレンズ３３は光ファイバー６の後ろに光路に配置されている。後ろに配置された回折リフレクター３６は一方で所望の高い色収差を生じさせ、他方で同時に光の横のずれと大きい開口角度２σで現れる対物レンズ２７の短い焦点距離を生じさせる。ＧＲＩＮレンズ３３と回折リフレクター３６の両方とも小型化に適した要素であり、それで対物レンズ２７は極めて小さい構造を有する。

図８は一連の点センサーで構成された線センサー３７の例を示す。点センサーは先に説明した実施形態の１つに従い設計される。図８に示された例では、図２に従うセンサーがベースとして働く。光ケーブルは多数の光ファイバー（それぞれの測定点のためのもの）を有する。従って、それぞれの光ファイバーは、図１の光レシーバー９に対応するそれ自体の図示されていない光レシーバーに連結している。それぞれの光ファイバーとそれぞれの半球レンズ２３（２３ａ〜２３ｊ）は連結している。キャリア２５には斜めに位置したレンズ２３ａ〜２３ｊの下にゾーンレンズ２６が配置されている。図８では、ゾーンレンズ２６はレンズ２３ａ〜２３ｊで隠されている。従って、これら（レンズ２３ａ〜２３ｊ）は光を図面に垂直に下方に導き、それでこのように形成された個々の対物レンズの光軸は互いに間隔をおいて平行に図面に垂直に入る。

この線センサー３７は、穴３の壁の大きめの線状部分をカバーするために図１に従う測定ヘッド４に配置されてもよい。個々のセンサー又は個々の対物レンズの小さい寸法のために、これらは互いに非常に近くに接近し、例えばほとんど２ｍｍ以上の直径を有しない測定ヘッド４が設けられる。従って、工作物の試験及びそれらの測定は非常に狭いスペースでも可能である。

距離センサーの場合、本発明は共焦点／色測定原理を利用し、測定ヘッドの最小直径で、大きい開口数及びサブマイクロメートル範囲の縦解像度と共に、測定に使用される光の角度偏向が得られる。本発明に従う解決の特徴は、軸方向に配置されたファイバーから発散して出る光がコリメートされ、少なくとも２つの連続ステップでフォーカスされることにある。部分的なコリメーションの後、完全なコリメーションの後又はプリフォーカスを有する完全なコリメーションの後、所望の測定方向への角度偏向が生じる。最後のフォーカスは角度偏向の後又はそれと同時に行われる。距離測定は光軸に沿う焦点の波長分割とファイバーにバックして連結される光のスペクトル解析に基づく。所望のスペクトル分割は、色消し要素（アクロマティック要素）又は正の縦の色収差を有する要素及び負の縦の色収差を有する要素の組み合わせにより得られる。これら要素は、例えば回折レンズ、屈折レンズである。必要な光学要素は全体的に又は部分的に微小光学設計のものである。最後のフォーカスはキャリア基板に加工された回折要素により行われると好ましい。この要素はポリマーから作られ、光ファイバー及び／又は光学要素（レンズ及びミラー）の保持要素を有する。複数の点状測定センサーを線状測定センサーと組み合わせることも可能である。

コリメーション、プリフォーカス及び角度偏向は、フォーカス回折要素２６の前に位置したミラーコーティングされた平坦面２４を有する斜めに位置決めされた半球レンズ２３により行われると好ましい。それに代えて、小型化に適するのと同様に、コリメーション及びプリフォーカスのために平坦ミラーの前でＧＲＩＮレンズ又は別な屈折レンズが使用されてもよい。平坦ミラーは角度偏向のために働く。ミラーの後ろにフォーカス回折要素が配置される。それに代えて、回折要素がミラーに一体化されてもよい。

先ず、ミラーコーティングされた平坦面を有し、コリメーション、プリフォーカス、角度偏向及びフォーカスのために働く斜めに指向した半球レンズの前に位置決めされた回折要素２６によりプリコリメーションを実行することも可能である。先ず、コリメーション、場合によってはＧＲＩＮレンズ又は別な屈折レンズによりプリフォーカスを行うことも可能であり、後続の角度偏向は、対物レンズ又は平坦ミラー面に指向した面がフォーカスのために回折構造を具備したプリズムにより行われる。

図９及び１０は、本発明に従うセンサーの実現の好ましい実施形態を示す。図９に従う実施形態では、レンズ２３はその表面２４をミラーコーティングされる。それはキャリア２５のすぐ上に保持され、それと連結される。キャリア２５に、例えば回折要素の形状のゾーンレンズ２６が形成される。レンズ２３は屈折要素として作用する。この点センサーの実用的な実施形態が図１１，１２に示されている。キャリア２５は、例えば石英ガラスでできている。レンズ２３はホルダー要素３８，３９の間の正しい位置に保持される。ホルダー要素３８はほぼＹ形であり、キャリア２５と連結される、例えばそこに接着される。ホルダー要素３９は表面２４にある平坦面を有し、従ってレンズ２３の方向を定める。レンズはキャリア２５の上に浮いているか、１点でそれに接触する。ホルダー要素３９は、例えばキャリア２５に接着された又は別なふうに連結されたホルダーピース４１に接着される。

光ファイバー６はレンズ２３から僅かな距離を置いて保持される。この目的のために、キャリア２５にセットされたホルダーブロック４２が設けられ、例えば、ホルダー２５に形成されたホルダー構造体４３，４４による確動係合により保持される。

図１０に従う実施形態では、レンズ２３に代えて、ＧＲＩＮレンズ３３と後に連結されたミラー３４の組み合わせが行われる。ＧＲＩＮレンズ３３はキャリア２５に直接固定される。キャリアはさらにミラー３４を担持するホルダー構造体を有する。キャリア２５は、プラスチック又は石英ガラス又は同様の材料でできていると好ましい。ゾーンレンズ２６を形成するのに必要な回折構造とホルダー構造が形成される０．３ｍｍ厚の石英ガラス構造が使用される。図１０に従う点センサーの実用的な実現は図１３に斜視図で示されている。ＧＲＩＮレンズ３３は、側方の面の両側に位置決めされたホルダー構造体４５で保持される。ホルダー構造体はキャリア２５に形成又は固定される。ＧＲＩＮレンズ３３を保持するホルダー構造体４５と、キャリア２５上に又はそれから形成される、さもなければそれと連結したホルダー構造体４６の間に、ＧＲＩＮレンズ３３に面する斜面を有するミラー要素４７が保持される。ミラー要素はＧＲＩＮレンズ３３から距離を置き又は僅かにそれと重なり、従って位置が固定される。ＧＲＩＮレンズに指向した平坦面はミラーコーティングされ、従って図１０に見られるようなミラー３４を構成する。

光ファイバー６は、先に記述した実施形態におけるようにホルダーブロック４２に保持される。これに関しては先の説明を参照されたい。

図１１〜１３に従う実施形態は、プロセス及び技術の信頼性に関して、製造が非常に容易で非常に高い検出精度をもたらす点センサーを示す。

ＧＲＩＮレンズ又は別な回折レンズによりコリメーション、場合によってはプリフォーカスを先ず実行することが可能であり、後続の角度偏向が斜めに位置決めされたミラーにより行われる。フォーカスのために、ミラーコーティングされた平坦面は回折構造を具備している。コリメーションは斜めに位置決めされた半球レンズの第１境界面により行われる。角度偏向は、回折構造が設けられたミラーコーティングされた平坦面により実行される。最後のフォーカスは斜めに指向した半球レンズの２つの境界面により実行される。

本発明に従う測定ヘッド４は、好ましくは回折レンズであるゾーンレンズ２６と半球レンズ２３又はＧＲＩＮレンズ３３の組み合わせを有する。これは、高い開口数を有する非常に細い測定ヘッド４になり、従ってベストな解像度キャパシティをもたらす最小化の可能なコンセプトを示す。このような測定ヘッドは、測定ヘッドの測定すべき表面への指向に関する角度誤差又は測定ヘッドの光軸に対する面の斜めの位置決めに対して反応しない。

本発明に従う測定ヘッドを有する測定装置の概略図であり、工作物の測定中を示す。 半球レンズを有する測定ヘッドの概略的基本図である。 半球レンズを有する測定ヘッドの概略的基本図である。 半球レンズを有する測定ヘッドの概略的基本図である。 ＧＲＩＮレンズを有する測定ヘッドの概略図である。 ＧＲＩＮレンズを有する測定ヘッドの概略図である。 ＧＲＩＮレンズを有する測定ヘッドの概略図である。 図２〜４のいずれか１つに従う複数の点センサーから形成された光学線センサーを示す。 光学点センサーの別な実施形態の概略図である。 光学点センサーの別な実施形態の概略図である。 図９に従う点センサーの斜視図である。 図９及び１１に従う点センサーの側面図である。 図１０に従う点センサーの斜視図である。

符号の説明

１ 測定装置
２ 工作物
３ 穴
４ 測定ヘッド
５ 点状位置
６ 光ファイバー
７ 測定ユニット
８ 光源
９ 光レシーバー
１１ 光手段
１２ リフレクター
１３ 収束レンズ
１４ 光ビーム
１５ 半透鏡
１６ 収束レンズ
１７ 光ビーム
１８ レンズアセンブリ
１９ 光ビーム
２１ プリズム
２２ 光検出器
２３ 半球レンズ
２４ ミラーコーティング面
２５ キャリア
２６ ゾーンレンズ
２７ 対物レンズ
２８ 焦点
２９ 光軸
３１ 出力導体
３２ 延長部
３３ ＧＲＩＮレンズ
３４ ミラー
３５ プリズム
３６ 回折リフレクター
３７ 線センサー
３８ ホルダー要素
３９ ホルダー要素
４１ ホルダーピース
４２ ホルダーブロック
４３ ホルダー構造体
４４ ホルダー構造体
４５ ホルダー構造体
４６ ホルダー構造体
４７ ミラー要素

Claims (21)

1. 様々なスペクトル成分を有する光を発生させる光源（８）と、
   工作物（２）から反射した光を受け、そのスペクトル成分に関して光を解析する光レシーバー（９）と、
   光源（８）と直径が５ｍｍより小さい少なくとも１つの対物レンズ（４）とを連結する少なくとも１つの光導波路（６）とを有する、工作物（２）の光学測定のための測定ヘッド（４）において、
   対物レンズが、
   （ａ）光導波路（６）と逆方向に光導波路（６）により送られた光を偏向するミラー（２４）と、
   （ｂ）光源（８）から見てミラー（２４）の前に配置された少なくとも１つの第１フォーカス要素（２３，３３）と、
   （ｃ）第１要素と連続して対物レンズの光路に配置され又はミラーに一体化された、色収差を有する第２要素（２６，３６）とを有し、
   対物レンズ（４）は０．１以上の全開口数（ＮＡ）を有することを特徴とする測定ヘッド。
2. 請求項１の点（ａ），（ｂ），（ｃ）に従う対物レンズの３つの要素（２４，３３，２６，３６）の少なくとも２つが機能ユニットとして組み合わされることを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。
3. 測定ヘッドがハイブリッド設計の微小光学測定ヘッドであり、少なくとも１つの光学要素（２４，２３，２６，３６）が、他の光学要素の少なくとも１つを固定するためにホルダー構造体が形成されたキャリア（２５）に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。
4. 第２要素（２６，３６）がフォーカス回折要素であることを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。
5. 第２要素（２６，３６）がフォーカスゾーンレンズであることを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。
6. 第１フォーカス要素（２３，３３）が屈折要素であることを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。
7. 第１フォーカス要素（２３，３３）が収束レンズであることを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。
8. 第１フォーカス要素（２３，３３）がＧＲＩＮレンズであることを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。
9. 第１フォーカス要素（２３，３３）が半球レンズであることを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。
10. ミラー（２４）が半球レンズに形成された表面（２４）で形成されていることを特徴とする請求項９に記載の測定ヘッド。
11. 前記表面（２４）が平坦面であることを特徴とする請求項１０に記載の測定ヘッド。
12. 対物レンズ（４）が０．３より大きい開口数を有することを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。
13. 対物レンズ（４）が０．５以上の開口数を有することを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。
14. 測定ヘッド（４）が、光導波路（６）と光学要素（２３，３３，２６，３６）を互いに固定して保持するキャリア（２５）に作られることを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。
15. キャリア（２５）が、第２光学要素（２６，３６）が形成された透明材料で構成されることを特徴とする請求項１４に記載の測定ヘッド。
16. 測定ヘッド（４）が共焦点顕微鏡の部分として形成されることを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。
17. 複数の光導波路（６）とそれらに連結した複数の対物レンズ（４）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。
18. ＧＲＩＮレンズ（３３）と光ファイバー（６）の光出口の間に、自由空隙又はそれに代えて、ガラス体、ガラスロッド、プラスチック体、プラスチックロッドなどの光導波固体要素が設けられることを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。
19. ＧＲＩＮレンズ（３３）とプリズム（３５）の間に、自由空隙又はそれに代えて、ガラス体、ガラスロッド、プラスチック体、プラスチックロッドなどの光導波固体要素が設けられることを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。
20. ＧＲＩＮレンズ（３３）がプリズム（３５）に直接設置されるか、そこに加工されるか、その部分であることを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。
21. 光出口を画定する光ファイバー（６）の端部自体が、例えば収束レンズなどの光学要素として形成されることを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。

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