JPH0243501A - レンズ・アレイ，ならびにレンズ・アレイを利用した撮像装置およびマルチ・スポット用光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の要約 透明基板の一方の而に複数のレンズが設けられたレンズ
・アレイにおいて、前記透明基板の他方の面に遮光マス
クを設け、この遮光マスクの前記レンズの光軸を中心と
する部分に光の透過を許す比較的小さな開口を形成した
ことを特徴とする。

これにより、迷光を除去できるので解像度が向上する１
回折光によって形成されるマルチ・ビーム・スポットに
ついてレンズ間を通過する光の影響を無くすことができ
る。空間フィルタ作用によりレンズ収差をカットできる
等の効果がある。

発明の背景 技術分野 この発明は、複数のレンズが配列されて構成されるレン
ズ−アレイに関し、たとえばＣＣＤイメージ索ｒ−と組
合せて撮像装置を構成するためのレンズ・アレイや三次
元形状認識のために複数の光スポットを形成するための
レンズ・アレイ等に関する。

従来技術とその問題点 第４図に従来のレンズ・アレイの例が示されている。こ
のレンズ−アレイはＪト球而面イクロ中レンズ３が透明
フλ板１の一面１−に規則的に配列されかつ一体的に形
成された平板マイクロ・レンズ◆アレイである。

第５図はこの平板マイクロ・レンズ・アレイとＣＣＤイ
メージ素子とを組合わすことにより構成される撮像装置
の例を示している。この図においてマイクロ・レンズ・
アレイは第４図のＶ−Ｖ線にそう断面からみたものを拡
大して示しており。

レンズ・アレイ内部での光の進行方向を明確にするため
レンズ・アレイのハツチングは省略されている。

像面７上の一点Ｐからの光は鎖線で示すようにレンズ・
アレイの透明基板１に入射した後透明基板１１−に形成
されているマイクロ・レンズ３のうちの対応する１つ（
たとえば３ａ）によって集光され、基板５１−の多数の
ＣＣＤ素子６のうちの１つに結像する。しかしながら像
面７上の一点Ｐからの光はその一部が基板１１：、のレ
ンズやアレイの他のレンズを通って破線で示すように他
のＣＣＤ素子」二にも結像する。このような迷光の存在
により撮像された像の解像度が低下するという問題があ
る。

第６図は、第４図に示す非球面平板マイクロ・レンズ・
アレイを三次元形状認識用のマルチ光スポット光源に用
いた例を示すものであり、第４図のＶ［−Ｖｌ線にそう
断面を示している。

第６図において、透明基板１のマイクロ争レンズ３が形
成されていない部分からマイクロ・レンズ・アレイの前
方に直接もれる光（もれ光）を符号Ｐ（で、マイクロ・
レンズ３によって集光される光を符号Ｐ　で、集束光Ｐ
　の回折によってマＣＣ イクロ・レンズ・アレイの前方に生じる先スポットを７
１号Ｐ　でそれぞれ示す。

マイクロ・レンズ３によって集光される光Ｐ０のほかに
、不要なもれ光Ｐβが存在すると、このもれ光Ｐ、！に
よって光スポットＰ、が影響を受け、光スポットＰ　を
用いた位置検出、形状認識等に正確さを欠くという問題
が発生する。

発明の概要 発明の目的 この発明は、に連の迷光やもれ光の発生を防止すること
ができるレンズ・アレイを提供することを目的とする。

発明の構成および効果 透明基板の一方の面に複数のレンズが設けられたレンズ
・アレイにおいて、この発明によると前。

記透明基板の他方の面に光の透過を遮ぎる遮光マスクが
設けられる。そしてこの遮光マスクには前記レンズの光
軸を中心とする部分において前記レンズの径よりも小さ
い径をもつ光の透過を許す開口が形成されている。

この発明によると、透明基板の複数のレンズが設けられ
た而とは反対側の而に光の透過を遮ぎる遮光マスクが設
けられ、この遮光マスクにはレンズの光軸を中心とした
レンズの径よりも小さい径をもつ開口があけられている
ので、必要な光のみを取入れ、遮光マスクにより上記の
迷光のような不要な光を遮光することができるので、こ
のレンズ・アレイを撮像装置に適用した場合には解像度
が向１−する。

また、遮光マスクの存在により、レンズの作用を受けず
に透明基板のレンズ間部分を透過するもれ光の発生を防
止することができ、もれ光に帰因する不具合、たとえば
レンズ・アレイによって作成されるマルチ光スポットに
含まれるノイズ光を低減して正しい三次元形状：１！、
識を実現できる。

さらにレンズに収差がある場合であっても遮光マスクの
開口の空間フィルタの作用により収差を除去することが
できるという効果もある。

実施例の説明 第１図はこの発明によるレンズ・アレイの実施例を示す
斜視図である。この図において第４図に示すものと同一
物には同一符号が付されている。

レンズ・アレイは透明基板１の一方の而に非球面マイク
ロ・レンズ３が規則的に配列されかつ一体成形されて構
成されている。遮光マスク２は透明基板１の他方の面に
非球面マイクロ・レンズ３の光軸を中心とした部分（開
口４）を除いて２設けられている。この開口４の径はマ
イクロ・レンズ３の径よりも小さく形成されている。

第２図は第１図に示すレンズ・アレイをＣＣＤイメージ
・センサと組合わせて構成される撮像装置の例を示して
いる。この図において第５図に示すものと同一物には同
一符号を付して説明を省略する。第２図においても光の
進路を明確にするためレンズ・アレイのハツチングが省
略されている。

この図に示すようにレンズ・アレイの透明基板１のレン
ズが形成されている面とは反対側の面に遮光マスク２が
形成されている。この遮光マスク２には、各レンズ３の
光軸の中心部にレンズ３の径よりも小さい径をもつ開口
４が形成されているので、像面７−１−の各点からの光
がそれぞれの各点に対応したレンズによってのみ集光さ
れ対応するＣＣＤ索子６１−にのみ結像される。不要な
迷光は遮光マスク２によって遮られるので像面７上の各
点とそれぞれのＣＣＤ素子６とが１対１に対応し、各Ｃ
ＣＤ素子６」二に結像される像の解像度が向上する。

第３図は第１図に示すレンズ・アレイをマルチ・スポッ
ト用光源に利用した態様において、平行光が入射してい
るときの様子を示すもので、第１図（ｃ）に相当する断
面図である。

光源（図示略）からの甲行出射光は透明基板１の非球面
レンズ３が形成されている一方の面に入射する。非球面
レンズ３の部分に入射した光はこのレンズ３によって集
光され（集束光Ｐ　）、透明、基板１内を透過した後遮
光マスク２の開口４を通って外ノｊに出射し９回折効果
によって遠方に光スポットＰ　を作成する。非球面レン
ズ３以外の部分に入射した光は透明基板１の他方の面に
形成された遮光マスク２によって、過ぎられる。このた
めレンズ・アレイの前方にはもれ光が発生しない。遮光
マスク２には集束光Ｐ　の進路を遮ぎらないように開口
４が形成されているので光スポットＰ　の形成に対して
悪影響を及ぼすこともない。

上述のようなレンズ・アレイは次のやり方によって作製
することができる。

透明基板１にアルミニウムその他の光を遮光する物質よ
りなる遮光マスク２を蒸着、リフト・オフ法等により形
成する。遮光マスク２には作製しようとするレンズ３の
位置、大きさおよび数に対応した開口４を開けておく。

そして適当な型を用いてこの透明基板１１−においてた
とえば射出成形法により遮光マスクの開口４の部分に対
応してし・ンズ３を形成することによりレンズ壷アレイ
を作製する。

レンズ３の作製には射出成形法のほかにも光学的重合法
（Ｐｂｏｔｏ−Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）やイオ
ン交換法がありこれらのやり方によって行なうこともで
きる。イオン交換法を用いた場合には分布屈折率型のレ
ンズ−アレイが作製される。

」−２実施例では非球面マイクロ・レンズによるレンズ
・アレイが図示されているが、この発明は分布屈折率型
レンズや、フレネル・レンズによるレンズ・アレイにも
適用可能であるのはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図（Δ）〜＜Ｃ＞はこの発明によるレンズ会アレイ
の実施例を示すもので、（Ａ）は正面側からみた斜視図
、（Ｂ）は背面側からみた斜視図、（Ｃ）は同図（Ａ）
の■−■線にそう断面図をそれぞれ示している。第２図
はレンズ・アレイとイメージ・センサとを紺合わせた撮
像装置を示す側面図、第３図はマルチ・ビーム・プロジ
ェクタに応用されたレンズ・アレイを示す断面図である
。 第４図から第６図は従来例を示し、第４図はレンズ・ア
レイを示す斜視図、第５図は撮像装置を示す側面図、第
６図はマルチ・ビーム・プロジェクタを示す断面図であ
る。 １・・・透明基板、　　　　２・・・遮光マスク。 ３・・・レンズ、　　　　　４・・・開口。 以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 透明基板の一方の面に複数のレンズが設けられたレンズ
   ・アレイにおいて、前記透明基板の他方の面に光の透過
   を遮ぎる遮光マスクが設けられ、この遮光マスクには前
   記レンズの光軸を中心とする部分において前記レンズの
   径よりも小さい径をもつ光の透過を許す開口が形成され
   ていることを特徴とするレンズ・アレイ。