JPH09257440A

JPH09257440A - ２次元配列型共焦点光学装置

Info

Publication number: JPH09257440A
Application number: JP8094682A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Ishihara; 満宏石原
Original assignee: Takaoka Electric Mfg Co Ltd
Current assignee: Takaoka Toko Co Ltd
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 1997-10-03
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: JP3350918B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、構造が簡素で製作が容易、照明効率
が高く、光源として白色光が使用可能で、カラー観察、
蛍光観察もできる２次元配列型共焦点光学装置を提供す
ることを目的とする。【解決手段】光源部１からの照明光をピンホールアレイ
部７から効率よく通過させるためにマイクロレンズアレ
イ部６を設け、２次元光電センサ１５上にはこのマイク
ロレンズアレイ部６の像が、２次元光電センサ１５の画
素配列の空間周波数に対して１／２以下に帯域制限され
て結像するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体の３次元形状
計測を行うために用いられる光学装置であり、特に共焦
点光学系を用いた光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】共焦点光学系を用いると、物体の３次元
形状が計測できることが知られている。従来技術の説明
に先立ち共焦点光学系による一般的な３次元形状計測の
方法を解説する。共焦点光学系の基本構成を図１０に示
す。点光源１０１からでた光はハーフミラー１０２を透
して対物レンズ１０３により集光され、物体に投影され
る。物体から反射した光は再び対物レンズ１０３に入射
しハーフミラー１０２を介して点光源１０１と光学的に
同じ位置にあるピンホール１０４に入射し、ピンホール
１０４を通過した光の量が検出器１０５により計測され
る。これが共焦点光学系の基本的な構成である。このよ
うな光学系を用いると物体表面上の点のｚ方向の位置が
次のようにして計測できる。物体表面が点光源１０１に
共役な位置にある場合、反射光は同じく共役な位置であ
るピンホール１０４面に収束しほとんどの反射光がピン
ホール１０４を通過する。しかし物体表面が点光源に共
役な位置から離れるとピンホール１０４を通過する光量
は急速に減少する（図中に破線で光路を図示）。このこ
とから物体と対物レンズ１０３との距離を変化させて検
出器１０５が最大出力を示す点を見つければ物体表面の
ｚ位置を特定できる。物体あるいは共焦点光学系を２次
元的（ｘｙ方向）に走査してこのようなｚ位置計測を行
えば物体の３次元形状が計測できる。これが共焦点光学
系による３次元形状計測の原理である。

【０００３】２次元的（ｘｙ方向）走査をして物体の３
次元形状を計測する場合、１点毎に物体と対物レンズ１
０３の距離を変化させてｚ位置計測するのではなく、物
体と対物レンズ１０３の距離が一定の位置でｘｙ方向に
２次元的に走査して面的な光量データを得て（以下この
ような面的な光量データを共焦点画像と呼ぶことにす
る）、物体と対物レンズ１０３の距離を変化させて同様
に共焦点画像を得るようにし、物体と対物レンズ１０３
の距離が互いに異なるこれらの多数の共焦点画像から、
画像の各点毎に光量が最大値を与える画像を見つける処
理を行うことで物体の３次元形状を求めることもでき
る。この方が原理的な方法より高速である。このように
共焦点画像を用いて３次元計測を行う場合、共焦点画像
を得る方法としては、レーザービームを光学偏向素子
（ＡＯ素子、ＥＯ素子、ガルバノミラー、ポリゴンミラ
ーなど）で走査する方法が一般的であるが、より高速に
共焦点画像を得るため、またはより簡単な構造とするた
めに共焦点光学系を２次元的に配列することで光学的な
走査をしないで共焦点画像を得る光学系（以下ではこの
ような光学系を２次元配列型共焦点光学系と呼ぶことに
する）が特開平４−２６５９１８号公報および特開平７
−１８１０２３号公報で開示されている。これらの従来
技術について以下説明する。

【０００４】特開平４−２６５９１８号公報による装置
（以下従来技術Ａとする）を図７に示す。白色光源１か
らでた光をコリメートレンズ４により平行光として、ピ
ンホールアレイ部７に照射する。ここにピンホールアレ
イ部７はピンホールを多数同一平面に配列したものであ
る。ピンホールアレイ部７の各ピンホールを通過した光
は個々が点光源とみなされ、点光源が配列されているの
と同等である。ピンホールを通過した光はハーフミラー
７１を透過して後、レンズ８ａと８ｂと絞り９とで構成
された対物レンズ８により物体Ａに投影される。物体Ａ
から反射してきた光は対物レンズ８で集光され、ハーフ
ミラー７１により光路を偏向せられてＣＣＤセンサ７２
上に到達する。以上の構成はちょうど共焦点光学系を並
列に配列したのと同等である。一般に共焦点光学系を複
数並べる場合、共焦点光学系間の距離はピンホール径の
５から１０倍必要であるが、この装置はピンホールの径
を非常に小さくすることで、全体として無理のない大き
さで共焦点光学系を並列に配列し、検出器部分に一般的
には必要となるピンホールを開口率の低い（画素に対す
る光電変換素子の比率が小さい）ＣＣＤセンサ７２を用
いることで不要としている。

【０００５】特開平７−１８１０２３号公報による装置
（以下従来技術Ｂとする）を図８に示す。光源がレーザ
ー光源８１であり径の大きい平行光を得るためにビーム
エキスパンダー８２を用いている。この装置は、本来光
源側と検出器側に別々に必要となるピンホールアレイ部
７を共通化し、ハーフミラーをなくし、検出器アレイ部
８３をピンホールアレイ部７とほぼ同一の平面に置くこ
とで従来技術Ａと比べてコンパクトにしている。ピンホ
ールアレイ部７付近の詳細を図９に示し、より詳細に述
べる。上からマスク部６１、反射型ホログラム部６２、
マイクロレンズアレイ部６、検出器アレイ部８３、ピン
ホールアレイ部７に分かれている。マスク部６１を通過
した平行光は、反射型ホログラム部６２に入射し、０次
回折光がマイクロレンズアレイ部６に入射して集光され
ピンホールアレイ部７を通過する。物体からの反射光が
戻ってきてピンホールアレイ部７を再び通過すると、マ
イクロレンズアレイ部６によって集光され平行光とな
り、反射型ホログラム部６２に入射する。反射型ホログ
ラム部６２は１次回折光を斜め方向に反射し、三たびマ
イクロレンズアレイ部６により集光されて、検出器アレ
イ部８３に収束するようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来技術Ａおいてはピ
ンホールアレイ部７のピンホール位置と、それに対応す
る反射光の結像位置に対してＣＣＤセンサ７２の光電変
換素子の位置が正確にあっている必要があり、それらの
位置合わせが難しいという問題がある。ＣＣＤセンサ７
２の画素中の光電変換素子自体が検出器側のピンホール
の役目を果させる必要があり、非常に高いレベルの位置
決め（サブミクロンオーダー）が必要となる。また、ピ
ンホールアレイ部７のピンホール径やピンホールピッチ
はＣＣＤセンサ７２の光電変換素子（２μｍ程度）及び
画素ピッチ（１０μｍ程度）と同じにする必要があるが
このように構成すると、照明光がピンホールを通過する
割合（照明光率）が著しく悪くなり計測に必要な光量を
得ることは難しい。特開平４−２６５９１８号公報では
照明光率をよくするためにマイクロレンズをピンホール
と同軸で配置することが述べられているが、１０μｍ径
のマイクロレンズでスポット径２μｍ程度の集光は光の
回折を考慮すれば実際上不可能であり、スポット径が大
きいために十分な改善とはならない。

【０００７】従来技術Ｂは光源側、検出器側のピンホー
ルを共通化しているため従来技術Ａの場合のように、ピ
ンホールと光電変換素子との位置合わせの問題はなく、
またＣＣＤセンサによるマイクロレンズサイズの制約も
ないため光量不足の問題も回避できる。しかしながら構
造が非常に複雑であるため、製作には大規模な設備が必
要となる問題がある（ピンホールアレイ、検出器アレ
イ、それらの読み出し回路を一体的に製造する技術は半
導体プロセス技術であり専用の製造ラインが必要とな
る、マイクロレンズアレイや反射ホログラムを積層し、
ピンホールアレイと精密な位置合わせを行い張り合わせ
る工程も専用の製造設備が無くては製作できない）。ま
た、反射型ホログラムの効果を十分に発揮させる必要か
ら、光源は基本的にレーザーに限られるので、干渉が発
生しやすく３次元形状計測に不都合である。例えば、物
体の表面に波長オーダーの凹凸がある場合、ちょうど１
／２波長の凹凸があるところでは反射光が干渉により消
されてしまい計測できなくなる問題がある。また、カラ
ー観察もできない。さらに、バイオ分野で行われる蛍光
観察に用いるには、照明光と反射光をダイクロイックミ
ラーで分ける必要があるがこの構成では不可能である。

【０００８】そこで本発明は、構造が簡単で製作が容易
であり、照明光率が高く、光源として白色光（単色光で
はない光）を用いることが可能で、カラー観察、蛍光観
察もできる２次元配列型共焦点光学系を提供することを
目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】目的達成のために、照明
光を射出する光源部と、照明光と反射光との光路を分岐
させる光路分岐光学素子と、前記光路分岐光学素子を通
過した照明光を複数の光点として集光させる２次元的に
配列された複数のマイクロレンズよりなるマイクロレン
ズアレイ部と、前記マイクロレンズアレイ部と同一配列
の配列をもつ、前記マイクロレンズアレイ部の焦点面に
位置させたピンホールアレイ部と、前記ピンホールアレ
イ部を通過した照明光を集光して物体に投影し、物体か
らの反射光を集光して前記ピンホールアレイ部に導く対
物レンズと、前記ピンホールアレイ部を通過して前記光
路分岐光学素子により分岐された物体からの反射光を受
光して電気信号に変換する２次元光電センサと、前記光
路分岐光学素子と前記２次元光電センサとの間に位置し
マイクロレンズアレイ部の像を前記２次元光電センサ上
に結像させる結像光学部とにより構成する。このように
構成すれば、投受光のピンホールアレイの位置合わせの
問題はなくなり、照明光を効率的に物体に照射すること
ができ、光源は白色光でもよく、構造も比較的簡単で実
現が容易である。

【００１０】また、結像光学系により２次元光電センサ
上に結像するマイクロレンズアレイ部の像の空間周波数
を、２次元光電センサの画素配列の空間周波数の１／２
以下とする手段持つことでマイクロレンズと２次元光電
センサの画素との対応を厳密にとる必要が無くなる。

【００１１】また、マイクロレンズ部のマイクロレンズ
の形状を六角形または四角形とすることにより、より効
率的に照明光伝達することができかつマイクロレンズア
レイ部の基板ガラスからの照明光の反射を低減すること
ができる。

【００１２】また、光源部とマイクロレンズアレイ部の
間に位置し光源部から射出された照明光を直線偏光とす
る偏光子と、対物レンズの光路のうち、マイクロレンズ
アレイ部と物体との間の位置に配置された１／４波長板
と、マイクロレンズアレイ部と２次元光電センサの間に
位置し前記偏光子とは直交ニコルとなるように配置され
た検光子とを持つようにすることで、ピンホールアレイ
やマイクロレンズアレイの照明光の反射による迷光を低
減することができる。

【００１３】また、光路分岐光学素子をダイクロイック
ミラーとすれば蛍光観察が可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１に本発明の実施の形態
の第一の例を示す。以下照明光の経路に従って本発明の
構成を説明する。光源部１よりでた照明光はピンホール
２で点光源となりコリメーターレンズ４により平行光と
なって偏光子３で直線偏光として射出される。光路分岐
光学素子５は偏光ビームスプリッターであり直線偏光の
照明光をそのまま通過させる。光路分岐光学素子５を通
過した照明光はマイクロレンズアレイ部６に入射し各マ
イクロレンズの焦点に集光される。マイクロレンズアレ
イ部６の焦点位置にはピンホールアレイ部７が設置さ
れ、各マイクロレンズにより集光された照明光の焦点の
位置に各ピンホールが存在する形となっている。ピンホ
ールを通過した照明光は対物レンズ８に入射し、対物レ
ンズ８内部に設けた１／４波長板１０により円偏光とな
って、ピンホールの像を物体Ａに投影する。対物レンズ
８は、内部にテレセントリック絞り９とレンズ８ａと８
ｂとをもつ両側テレセントリックなレンズであり、物体
Ａあるいは光学系を光軸方向に移動させても倍率変化が
発生しないようになっている。物体Ａからの反射光は、
再び対物レンズ８に入射して、１／４波長板１０により
照明光と直交する直線偏光となり、集光されて再びピン
ホールアレイ部７に到達する。ピンホールアレイ部７の
ピンホールを通過した反射光は、マイクロレンズアレイ
部６により平行光束となって射出される。反射光は照明
光とは直交する直線偏光光であるから偏光ビームスプリ
ッターである光路分岐光学素子５により偏向されて結像
光学部１６に入射する。結像光学部１６に入射した反射
光は、レンズ１２ａとレンズ１２ｂと絞り１３とより構
成される結像レンズ１２によりマイクロレンズアレイ部
６の面を２次元光電センサ１５上に結像させるように集
光され、ローパスフィルター１４によりマイクロレンズ
アレイ部６の像の空間周波数が、２次元光電センサ１５
の画素配列の空間周波数の１／２に帯域制限されて２次
元光電センサ１５上に到達するようになっている。これ
により２次元光電センサ１５上には共焦点画像が得ら
れ、２次元光電センサ１５により光電変換されて電気信
号として出力される。ここで、絞り１３はマイクロレン
ズ表面の反射光やピンホールのエッジ付近で散乱した
光、マイクロレンズの加工誤差によりピンホールを通過
できなかった光などの迷光をＮＡを制限することでカッ
トするために設けている。

【００１５】次に図２、図３を用いてマイクロレンズア
レイ部６とピンホールアレイ部７の構成を詳細に説明す
る。図２は側面図であり図３は上面図である。図２に示
すように、ガラス基板上面に多数のマイクロレンズが形
成され、そのマイクロレンズ表面には照明光に最適化さ
れた減反射コーティングがなされている。またガラス基
板下面には遮光膜が蒸着されフォトリソグラフィーの技
術によりピンホールパターンが形成されている。上面と
同様に下面も減反射コーティングが施してある。図３に
示すように、各マイクロレンズは六角形状であり、ピン
ホールは各マイクロレンズの中心部に位置するように形
成されている。この例ではマイクロレンズアレイ部６と
ピンホールアレイ部７とはガラス基板の上下面に一体に
形成してあるが、必ずしも一体化されている必要はな
い。以下本発明の第一の実施形態における作用の特徴的
な部分を詳述する。

【００１６】まず、本発明では、光路分岐光学素子５
を、対物レンズ８からみてピンホールアレイ７の後ろ側
に持ってきている（従来技術Ａでは前側）。このため、
ピンホールアレイ部７のピンホールが照明光および反射
光の共用ピンホールとなり、従来技術Ａのようにピンホ
ールアレイとＣＣＤセンサの光電変換素子部との位置合
わせは必要としない。また、従来技術Ｂの反射ホログラ
ムのように単色光を前提とした光路分岐光学素子５を用
いる必要がないことから、光源として白色光源が使用で
きカラー観察が可能となる。また、本発明においてはマ
イクロレンズに入射した光はそのほとんどがピンホール
を通過することが可能であることから、高い照明効率を
得ることが可能である。マイクロレンズに入射した光の
ほとんどがピンホールを通過できるのはピンホールの大
きさとピッチについて従来技術Ａのような制限がない
（図１の結像レンズ１２の倍率で結像の大きさを自由に
変えることができる）ためである。例えば結像レンズ１
２の倍率を１／５とすればマイクロレンズ径（ピンホー
ルピッチ）は約５０μｍ、ピンホール径は約１０μｍで
よく（２次元光電センサ１５の画素ピッチが１０μｍ
で、ピンホール径はピンホールピッチの１／５と考えた
場合）、このとき（マイクロレンズ径５０μｍの時）１
０μｍのスポットを得ることは回折を考慮しても十分に
可能である。また、本発明の光源として従来技術Ｂと同
じようにレーザー光（直線偏光）を使用した場合、各光
学部品での光の損失を無視し、物体Ａは理想的なミラー
面であって反射率１００％であると仮定して従来技術Ｂ
と比較してみると、従来技術Ｂでは反射ホログラム部に
入射した光のうち検出器アレイ部に到達できる光は２４
％（反射ホログラムの回折効率が４０％のとき）である
のに対し、本発明ではほぼ１００％であって非常に高い
照明効率となる。

【００１７】マイクロレンズの形状を六角形としたのは
マイクロレンズ以外のガラス基板面をほとんど無くすた
めである。これにより、マイクロレンズに入射しない光
をできるだけ少なくなくし照明効率を高めている。四角
形でも同等の効果が得られる。例えば円形のマイクロレ
ンズの場合、マイクロレンズ間にガラス基板面がかなり
存在する。この部分に照射される光はピンホールを通過
しないから、六角形や四角形のマイクロレンズに比べ照
明効率が低いことになる。

【００１８】光路分岐光学素子５が、対物レンズ８から
みてピンホールアレイ部７の後ろ側にある構成の場合、
一般的に問題となるのは迷光である。図１からわかるよ
うに、マイクロレンズアレイ部６で照明光が反射する
と、反射光は迷光となって２次元光電センサ１５に到達
して画像を劣化させる。六角形のマイクロレンズはこの
迷光を防ぐ作用もある。つまり、マイクロレンズに入射
した照明光のほとんどはピンホールを通過するから六角
形のマイクロレンズはマイクロレンズ表面の表面反射光
以外の反射成分は原理的には無い。表面反射は減反射コ
ーティングにより問題となら無い程度に減らすことがで
きる。四角形でも同様である。円形のマイクロレンズの
ようにマイクロレンズ以外のガラス基板面が多く存在す
る場合は、この部分を遮光膜でマスクする必要があり、
この遮光膜からの反射成分がまた問題となる。

【００１９】以上のように六角形又は四角形のマイクロ
レンズは原理的には非常に有効であるが、実際は、加工
誤差のためにマイクロレンズに入射した光がピンホール
に収束せず、ピンホール周辺の遮光膜で反射して迷光と
なる可能性がある。また、マイクロレンズ同志の境界で
の反射や光路分岐光学素子５で分岐された照明光が何か
に反射して迷光となって画像を劣化させる等の可能性が
ある。特に、物体Ａの反射率が低い場合はこのような迷
光を無視できなくなるため除去が必要である。除去の方
法として本実施の形態の例では、図１に示すように偏光
子３により照明光を直線偏光とし、光路分岐光学素子５
として偏光ビームスプリッターを用い、１／４波長板１
０により照明光と物体Ａからの反射光との偏光面を９０
度異ならせている。これにより１／４波長板１０に入射
する前で発生した迷光は光路分岐光学素子５で偏向され
ることはなく２次元光電センサ１０には入射しないよう
にしている。この場合偏光ビームスプリッターが検光子
の役目をしていることになる、もちろん偏光ビームスプ
リッターとはべつに検光子を設けても同様の効果を得る
ことができる。物体Ａの反射率が高ければこのような対
策は必要ない。つまり、偏光子３、１／４波長板１０、
は必要なく、光路分岐光学素子５も無偏光ビームスプリ
ッターでよい。

【００２０】次に結像光学部１６について図４を用いて
詳述する。図４では光路分岐光学素子５による９０度偏
向は省略されている。また、図中ｆａはレンズ１２ａの
焦点距離であり、ｆｂはレンズ１２ｂの焦点距離であ
る。この光学系はマイクロレンズアレイ６の面と２次元
光電センサ１５のセンサ面が共役となっている。マイク
ロレンズから射出される物体Ａからの反射光はピンホー
ルを理想的な点と考えれば平行光であるが、実際にはピ
ンホールは面積を持っているから光軸に対して角度を持
った光が存在する。またマイクロレンズの開口による回
折光も存在しておりこれも光軸に対して角度をもった光
である。結像レンズ１２はこれら全ての光を含めて２次
元光電センサ１５のセンサ面上にマイクロレンズアレイ
６の像を結像させる。絞り１３はこの光軸に対して角度
を持った光を制御している。小さくしすぎると回折光が
通過できなくなりマイクロレンズから射出される平行光
成分のみが２次元光電センサ１５上に到達することにな
るため解像度が低下する。逆に大きくしすぎると、光軸
に対して必要以上に大きく角度を持った光は迷光である
可能性が高いから、これもまた画像を劣化させる。

【００２１】図５に２次元光電センサ１５上での像の強
度分布を示す。図中破線はローパスフィルタ１４が無い
場合の強度分布である。この場合はマイクロレンズの像
（山の部分）と２次元光電センサ１５の画素との位置を
厳密に合わせる必要がある。これらが合っていないとエ
イリアシングが発生して、正しい結果が得られない。こ
のような厳密な位置合わせを避ける方法としてローパス
フィルター１４を通す方法が考えられる。ローパスフィ
ルター１４を通すことにより空間周波数が帯域制限され
図５の実線で示すような平滑波形となり、マイクロレン
ズの像と画素との厳密な位置合わせの必要がなくなる。
帯域制限は、サンプリング定理から２次元光電センサ１
５の画素間隔がなす空間周波数の１／２以上をカットす
るようにする。この例ではローパスフィルター１４を用
いて帯域制限しているが、結像レンズ１２自体のＭＴＦ
を条件を満たすように設計しておくことも可能であり、
絞り１３を絞って結像光学部１６のＮＡを下げるように
しても実現できる。

【００２２】図６に本発明の実施の形態の第二の例を示
す。第一の例との違いは光源部１が水銀ランプであり、
偏光部品（偏光子３、１／４波長板１０）がなく、光路
分岐光学素子５がダイクロイックミラーであることだけ
であり、その他は第一の例と全く同じである。ダイクロ
イックミラーである光路分岐光学素子５は照明光である
紫外線を透過し、物体Ａからの蛍光を反射する。このよ
うにして物体Ａの蛍光観察が可能である。

【００２３】以上の実施の形態は本発明の例にすぎず、
これに限られるものではない。例えば、マイクロレンズ
アレイ部６とピンホールアレイ部７とは別々のガラス基
板上に形成されても良いし、ガラス基板でなくても良
い。例えば光学樹脂でも良い。また、マイクロレンズの
形状も必ずしも六角形、四角形である必要はなく、円形
や三角形であってもこれは本発明の範疇である。また、
光路分岐光学素子５で分岐される照明系の光学系と撮像
系の光学系との位置関係が逆であっても光学的には同等
である。照明光も白色光だけでなく、レーザー光も使用
できる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の２次元配列型共焦点光学装置
は、微妙な位置合わせや調整が必要となる部分がないた
め一般的な光学系の組立調整だけで製作が可能であり、
それ以上の技術、製造設備を特に用意することもないた
め、製造組立が非常に簡単になる。また照明効率が非常
に高く、かつ単色光を前提とした光学部品を使用する必
要がないため照明光に白色光を用いることができ、カラ
ー観察が可能である。またダイクロイックミラーを用い
れば蛍光観察も可能となる。また白色光の使用により３
次元計測における物体表面状態による反射光の干渉の問
題も回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第一の例を示した図であ
る。

【図２】本発明のマイクロレンズアレイ部とピンホール
アレイ部の側面図である。

【図３】本発明のマイクロレンズアレイ部とピンホール
アレイ部の上面図である。

【図４】本発明の結像光学系を説明するための図であ
る。

【図５】本発明のマイクロレンズの像と２次元光電セン
サの画素との対応を説明するための図である。

【図６】本発明の実施の形態の第二の例を示した図であ
る。

【図７】従来技術Ａを説明するための図である。

【図８】従来技術Ｂを説明するための図である。

【図９】従来技術Ｂのピンホールアレイ部付近を説明す
るための図である。

【図１０】共焦点光学系の基本構成を示す図である。

【符号の説明】

１光源部２ピンホール３偏光子５光路分岐光学素子６マイクロレンズアレイ部７ピンホールアレイ部８ａレンズ８ｂレンズ９テレセントリック絞り１０１／４波長板１２ａレンズ１２ｂレンズ１３絞り１４ローパスフィルター１５２次元光電センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明光を射出する光源部と、照明光と反
射光との光路を分岐させる光路分岐光学素子と、前記光
路分岐光学素子を通過した照明光を複数の光点として集
光させる２次元的に配列された複数のマイクロレンズよ
りなるマイクロレンズアレイ部と、前記マイクロレンズ
アレイ部と同一配列の配列をもつ、前記マイクロレンズ
アレイ部の焦点面に位置させたピンホールアレイ部と、
前記ピンホールアレイ部を通過した照明光を集光して物
体に投影し、物体からの反射光を集光して前記ピンホー
ルアレイ部に導く対物レンズと、前記ピンホールアレイ
部を通過して前記光路分岐光学素子により分岐された物
体からの反射光を受光して電気信号に変換する２次元光
電センサと、前記光路分岐光学素子と前記２次元光電セ
ンサとの間に位置しマイクロレンズアレイ部の像を前記
２次元光電センサ上に結像させる結像光学部とにより構
成されることを特徴とする２次元配列型共焦点光学装
置。
【請求項２】結像光学系により２次元光電センサ上に
結像するマイクロレンズアレイ部の像の空間周波数を、
２次元光電センサの画素配列の空間周波数の１／２以下
とする手段を有することを特徴とする請求項１記載の２
次元配列型共焦点光学装置。
【請求項３】マイクロレンズアレイ部のマイクロレン
ズの形状は六角形または四角形であることを特徴とする
請求項１又は請求項２記載の２次元配列型共焦点光学装
置。
【請求項４】光源部とマイクロレンズアレイ部の間に
位置し光源部から射出された照明光を直線偏光とする偏
光子と、対物レンズの光路のうち、マイクロレンズアレ
イ部と物体との間の位置に配置された１／４波長板と、
マイクロレンズアレイ部と２次元光電センサの間に位置
し前記偏光子とは直交ニコルとなるように配置された検
光子とを持つことを特徴とする請求項１又は請求項２又
は請求項３記載の２次元配列型共焦点光学装置。
【請求項５】光路分岐光学素子はダイクロイックミラ
ーであることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請
求項３記載の２次元配列型共焦点光学装置。