混色光是由眾多不同波長光線組成的，我們稱之為光譜。所有不同波長的可見光重疊在一起，形成白光。人類肉眼可見光的波長范圍從400nm (藍光)到700nm (紅光)。通過透鏡，不同顏色的光不會聚焦到同一個點上。這種現象稱為色差。
，自然界的日光屬白光一種，白光不是最純潔的光，而是許多單色光組成的。光在不同介質中傳播可能會有角度偏差的現象產生，而實際的白光照射下不同介質將有很多單線光的折射。光學材料（透鏡）對于不同單色光的折射率是不同的，也就是折射角度不同波長愈短折射率愈大，波長愈長折射率愈小（這也是不同望遠鏡所謂的色差不同的原因），同一薄透鏡對不同單色光，每一種單色光都有不同的焦距，按色光的波長由短到長，它們的像點離開透鏡由近到遠地排列在光軸上（不同的單色光的波長是不同的）這樣成像就產生了所謂色差透鏡錯誤。色差透鏡錯誤使成像產生色斑或暈環。在攝影器材中，應通過特殊處理，盡量消減色差透鏡錯誤導致的成像問題。常用的消除方法有雙膠合系統與雙分離系統。




一面單透鏡的色差造成對不同波長的色光產生了不同的焦距



對于消色差雙合透鏡而言，可見光的波長近似具有相等的焦距



具有抵消色散屬性的衍射光學器件可以用來矯正色差
而光譜共焦測量方法恰恰利用這種物理現象的特點。通過使用特殊透鏡，延長不同顏色光的焦點光暈范圍，形成特殊放大色差，使其根據不同的被測物體到透鏡的距離，會對應一個精確波長的光聚焦到被測物體上。通過測量反射光的波長，就可以得到被測物體到透鏡的精確距離。這一過程與攝影器材通過各種方法消減色差的過程正好相反。
為了得到上述特殊的色差，需要在傳感器探頭內使用若干特殊透鏡，用來根據所需量程將光線分解。最后使用一個凸透鏡，將傳感器探頭射出的光線聚攏在一條軸線上，形成所謂的焦點軸線。




白色光通過多組透鏡后產生明顯的色差。然后打到樣品上，只有在樣品焦點位置的光才會反射回來。反射回來的光經過光纖傳導到光譜儀進行光譜分析，分析出當前的光譜，即可對應計算出焦點的距離。

1.超高分辨率

納米級分辨率源于上述經過特殊處理得到的加長光譜范圍。由于采用檢測焦點的顏色，得到距離信息，光譜共焦傳感器可以采用非常小的測量光斑，從而允許測量非常小的被測物體。這也意味著，即使被測表面有非常輕微的劃痕，也逃不過光譜共焦傳感器的眼睛。

2.信號更加穩定

使用光線波長計算距離，反射光產生的信號波峰強度并不在測量依據之內。反射光的光強不會影響測量結果。 這意味著，無論有多少反射光從被測物體反射回來，測量的距離結果可能是不變的。所以信號會更加穩定。因此，采用捷揚公司的光譜共焦傳感器，即使被測物體是強吸光材料，如黑色橡膠；或者是透明材料，如玻璃或者液體，都可以進行正常可靠的測量。

3.可測量小孔

由于光譜共焦傳感器的光路非常緊湊和集中，使其非常適合測量鉆孔結構。而其他測量方式，如激光三角反射式測量，對于小孔往往無能為力，因為小孔形成的陰影會遮擋反射光的光路，無法進行測量。針對這種小孔測量任務，德國米銥公司推出了IFS 2402微型光譜共焦傳感器探頭。這種探頭擁有僅4mm的探頭直徑，可以探入小孔內部進行測量。

4.可測量透明材料。

與其他測量方法不同，光譜共焦傳感器在測量這種物體時，僅需要一支探頭就可以完成測量。測量被測物體前端面和后端面的反射光，從而得到層厚信息。

5.測量更加安全可靠

由于測量只使用白光，無需額外附加激光安全措施。由于探頭本身不含有任何電路，傳感器探頭還可以被用于有防爆要求的環境或者有電磁干擾要求的環境。而控制器可以被放置于安全距離以外，允許最長50m的光纖連接探頭和控制器。

1.高度檢測

通過不同焦點所對應不同位置，測量出樣品的高度尺寸。


2.位移檢測

通過不同焦點對應不同的距離，計算出樣品的位移。



3.透明材料厚度檢測

通過透明物體兩個表面對應不同的焦點，算出透明物體的厚度。



4.不透明材料厚度檢測

使用兩個距離傳感器，測量兩個表面的距離，與標準片對比后，算出樣品的厚度。

1.需要禁止在光路上存在遮擋物或小顆粒，這會影響測量精度，甚至使測量變得不可完成。
2.由于采用的是光學測量方法，探頭到被測物體的距離也有一定限制。