JPH10318733A

JPH10318733A - ２次元配列型共焦点光学装置

Info

Publication number: JPH10318733A
Application number: JP9144559A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Ishihara; 満宏石原
Original assignee: Takaoka Electric Mfg Co Ltd
Current assignee: Takaoka Toko Co Ltd
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 1998-12-04
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: JP3416941B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、走査機構を持たずに共焦点画像を
得ることができる全画素同時露光タイプの共焦点撮像系
である２次元配列型共焦点撮像系の共焦点効果をピンホ
ール間隔を広げることなしに向上させることを目的とす
る。【解決手段】ピンホールアレイ部７の下に液晶セル２
０を設け、液晶セル２０の透明電極パターン配置により
隣り合うピンホールから射出される照明ビームは互いに
偏光方向が直交するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に３次元計測の
目的で共焦点画像を得るための光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】共焦点光学系により画像を得る光学シス
テムを共焦点撮像系と呼び、その共焦点撮像系によって
得られる画像を共焦点画像と呼ぶことにして以下従来技
術について説明する。共焦点撮像系により３次元計測を
行う場合、共焦点撮像系として一般的なレーザー走査方
式やＮｉｐｋｏｗｄｉｓｋ走査方式のような走査機構
をもたず、共焦点ピンホールを２次元に配列して共焦点
画像の各画素を同時露光する２次元配列型共焦点撮像系
がその高速性ゆえに適しており、特開平４−２６５９１
８号公報および特開平７−１８１０２３号公報で開示さ
れている。また本発明と同一発明者により特願平８−９
４６８２として出願されている。また論文Ｈ．Ｊ．Ｔｉ
ｚｉａｎｉ他著：“Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａ
ｌａｎａｌｙｓｉｓｂｙａｍｉｃｒｏｌｅｎｓ
−ａｒｒａｙｃｏｎｆｏｃａｌａｒｒａｎｇｅｍｅｎ
ｔ”，ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．３３，
Ｎｏ．４，ｐｐ．５６７−５７２（１９９４）は共焦点
ピンホールを２次元に配列するのではなくマイクロレン
ズを２次元に配列して対物レンズとして用いることで２
次元配列型共焦点撮像系を実現している。これらの従来
技術について以下説明する。

【０００３】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１２に示す。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
１２１を透過して後、レンズ８ａと８ｂとテレセントリ
ック絞り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１２１により光路を偏向させ
られてピンホールアレイ部７の各ピンホールと一対一に
光学的に同一位置に正確に位置あわせされたピンホール
をもつ検出器ピンホールアレイ部１２２上に到達し検出
器ピンホールアレイ部１２２の各ピンホールに各検出器
が一対一で結びついた検出器アレイ１２３で各ピンホー
ルを通過した光量が検出される。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。この公
報では、検出器部分に一般的には必要となる検出器ピン
ホールアレイ部を開口率の低い（画素に対する光電変換
素子の比率が小さい）ＣＣＤセンサを用いることで不要
としているが、より一般的な上記の構成を従来技術Ａと
する。

【０００４】次に特開平８−９４６８２による装置（以
下従来技術Ｂとする）を図１３を用いて説明する。光源
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
ートレンズ４により平行光となって射出される。光路分
岐光学素子５は偏光ビームスプリッターであり照明光は
直線偏光となって通過する。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位相差板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８ｂ
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位相差板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とにより構成される
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、
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。従来技術Ａとの大きな違いは照
明側のピンホールアレイ部と検出器側のピンホールアレ
イ部が分かれておらず、一つのピンホールアレイ部が両
方を兼ねている点である。この意味で特開平７−１８１
０２３号公報に開示されている装置もこの従来技術Ｂに
含まれる。

【０００５】次に論文Ｈ．Ｊ．Ｔｉｚｉａｎｉ他著：
“Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｎａｌｙｓｉ
ｓｂｙａｍｉｃｒｏｌｅｎｓ−ａｒｒａｙｃｏ
ｎｆｏｃａｌａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ”，Ａｐｐｌｉ
ｅｄＯｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．４，ｐｐ．
５６７−５７２（１９９４）による装置（以下従来技術
Ｃとする）を図１４を用いて説明する。光源１から出た
照明光はピンホール２により点光源となってコリメート
レンズ４により平行光となる。その後ハーフミラー１４
１を通過してマイクロレンズアレイ１４２に照射され
る。マイクロレンズアレイ１４２の各マイクロレンズは
照明光を集光して物体Ａにスポットを投影する。物体Ａ
からの反射光はスポットを形成したマイクロレンズと同
じマイクロレンズにより集光されて平行光となってハー
フミラー１４１により偏向された後レンズ１２ａによる
結像作用を受けてレンズ１２ａの焦点位置に配置された
ピンホール１４３上でスポットを結ぶ。ピンホール１４
３を通過した反射光はレンズ１２ｂにより再び平行光と
なって２次元光電センサ１５に入射する。レンズ１２
ａ、１２ｂおよびピンホール１４３はマイクロレンズア
レイ１４２の上面から出力される反射光の内、平行光成
分の強度分布をそのまま２次元光電センサ１５上に再現
する役目を果たしている。従来技術Ａ，Ｂとの違いは共
焦点ピンホールが照明側、検出器側ともに１つであって
従来技術Ａ，Ｂのようにアレイ状になっておらず、代わ
りに対物レンズがアレイ状となっている点である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術に共
通するのは同時並列的に２次元の露光を行う点である。
同時並列的に物体に２次元配列の多数のスポットを形成
する点であるといってもよい。共焦点撮像系として最も
一般的なレーザー走査の場合と比較してみると、レーザ
ー走査がシングルビームを用いているのに対しマルチビ
ームを用いていると言える。以下ではこのような特徴を
マルチビーム共焦点と呼ぶことにする。

【０００７】マルチビーム共焦点の場合、問題となるの
は同時並列的にスポットが形成されるために、あるビー
ムによる結像に他のビームのぼけた結像光束が混じって
しまうことである。シングルビームの場合は、もちろん
他のビームの影響は考えられないがマルチビームの場合
では特に隣接するビームの影響を無視することはできな
い。これらの影響が大きいとピントがあったときに明る
く、ピントがはずれると暗くなるという共焦点効果が得
られない。このため、マルチビーム共焦点の場合は、隣
り合うビームの影響を小さくする工夫が重要である。隣
り合うビームの影響を小さくするためにはスポット径と
スポット間の距離（以下スポットピッチと呼ぶ）との比
を大きくとるのが一般的である。しかしこの比を大きく
とるとビームの数が同じであれば従来技術Ａ，Ｂの場合
ピンホールアレイ部の大きさが著しく大きくなり、対物
レンズの画角が大きくなって対物レンズの製作が非常に
困難なものとなる。従来技術Ｃは対物レンズ製作の問題
点はないとしてもできるだけ隣接するビームの影響が少
ない方がより高い共焦点の効果が得られることに違いは
ない。

【０００８】そこで本発明は、スポット径とスポットピ
ッチの比を大きくすることなしに隣り合うビームの影響
を低減できる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、従来
技術Ａ，Ｂのようなピンホールアレイ部をもつ２次元配
列型共焦点光学装置に、隣り合うピンホールから射出さ
れる照明光が互いに直交する偏光面を持つように照明光
の偏光面を変化させる照明光変化手段と、物体からの反
射光が隣り合うピンホール間で互いにその偏光面が直交
するように選択透過する選択検光手段とを有するように
２次元配列型共焦点光学装置を構成する。

【００１０】上記照明光変化手段は照明光を直線偏光と
する直線偏光手段と、ピンホールアレイ部の各ピンホー
ルに対応した配列の透明電極配列をもつ液晶セルとによ
り構成し、選択検光手段は前記照明光変化手段の液晶セ
ルと共通の液晶セルと、ある方向の直線偏光しか透過し
ない検光手段とにより構成するようにする。

【００１１】また、従来技術Ｃのような対物レンズをマ
イクロレンズアレイとした２次元配列型共焦点光学装置
には、隣り合うマイクロレンズから射出される照明光が
互いに直交する偏光面を持つように照明光の偏光面を変
化させる照明光変化手段と、物体からの反射光が隣り合
うマイクロレンズ間で互いにその偏光面が直交するよう
に選択透過する選択検光手段とを有するように２次元配
列型共焦点光学装置を構成する。

【００１２】上記の照明光変化手段は照明光を直線偏光
とする直線偏光手段と、マイクロレンズアレイの各マイ
クロレンズに対応した配列の透明電極配列をもつ液晶セ
ルとにより構成し、選択検光手段は前記照明光変化手段
の液晶セルと共通の液晶セルと、ある方向の直線偏光し
か透過しない検光手段とにより構成するようにする。

【００１３】または、照明光変化手段と選択検光手段は
ともに同一の偏光板アレイであり、前記偏光板アレイは
隣り合う偏光板が互いに直交ニコルである構造を有する
ように構成する。

【００１４】または、照明光変化手段と選択検光手段は
ともに同一の位相差板アレイであり、前記位相差板アレ
イは隣り合う位相差板が互いに１／２波長異なる位相差
を有するように構成する。

【００１５】

【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。この例の２次元配列型共焦点撮像系
の基本構造は従来技術Ｂと同じ物である。重複する説明
は避けて、異なる部分についてのみ説明する。異なるの
はピンホールアレイ部７の下側に設置された液晶セル２
０と液晶セル２０に電圧を印加する電源２１だけであ
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、液晶セル２０と直線偏光手段としての光路分岐光学
素子５は照明光に対しては照明光変化手段として働き、
物体からの反射光に対しては、液晶セル２０と検光手段
としての光路分岐光学素子５は選択検光手段として働
く。

【００１６】まず、液晶セル２０についてその構造を詳
説し、その後に照明変化手段と選択検光手段としての動
きを説明する。液晶セル２０の構造を図２に示す。図２
（ａ）は側面図である。ピンホールアレイ部７の下には
透明電極（ＩＴＯ膜）２０１があり、さらに下の透明電
極基板２０３の透明電極２０２との間に液晶２０４が封
入されている。透明電極２０１は図２（ｂ）に示すよう
に千鳥格子状の形状となっていて、格子の一桝にピンホ
ールアレイ部７のピンホール１つが対応しており、常に
電源２１により透明電極２０１、２０２間に電圧が印加
されている。透明電極２０２はパターンのない共通電極
である。

【００１７】液晶２０４は液晶分子が透明電極２０１、
２０２間で９０度ねじれた配列となったねじれネマティ
ック液晶（以下ＴＮ液晶とする）である。透明電極２０
１、２０２のパターンがない部分は電圧が液晶分子にか
からないので液晶分子の長軸方向に偏光した直線偏光光
が入射すると、ねじれ配列の旋光効果によって出力光は
９０度偏光面が旋光した直線偏光となる。一方透明電極
２０１、２０２により電圧がかかっている液晶部分はね
じれ構造が解消され電極間で液晶分子のねじれがないた
め全く旋光せず、そのままの偏光状態で通過することに
なる。

【００１８】この液晶セル２０と直線偏光手段としての
光路分岐光学素子５とによる照明変化手段としての動き
を述べる。光路分岐光学素子５で直線偏光となった照明
光はマイクロレンズアレイ部６の各マイクロレンズによ
り集光されてピンホールアレイ部７の対応するピンホー
ルを通過し液晶セル２０に入射する。液晶セル２０から
射出する照明光は液晶セル２０内で透明電極のあるなし
に応じて、９０度偏光面が異なる直線偏光光となるよう
に変化させられる。透明電極２０１のパターンは千鳥格
子状であるから、隣り合うピンホールから射出される照
明光が互いに直交する偏光面を持つことになる（但し、
斜め隣りは隣とはみなさないとする）。

【００１９】次に液晶セル２０と検光手段としての光路
分岐光学素子５とによる選択検光手段としての動きを述
べる。液晶セル２０を射出した照明光は１／４位相差板
１０によって円偏光となり、物体Ａで反射するときに１
８０度の位相飛びが発生して反射光として再び１／４位
相差板１０を通過した後は照明光とは９０度偏光面が変
化した状態となっている。液晶セル２０に再び入射した
反射光は、液晶セル２０内で透明電極２０１のパターン
が無い部分ではそのままの偏光状態でピンホールを通過
し、パターンがあるところでは９０度偏光面が旋光して
ピンホールを通過する。どちらにしてもピンホールを通
過した後は光路分岐光学素子５により直線偏光となった
照明光のときとは直交する偏光面となっておりマイクロ
レンズアレイ部６を通過した後は光路分岐光学素子５に
より偏向させられて２次元光電センサ１５に到達する。

【００２０】一方、ぼけて隣りのピンホールに入射する
光を考えてみると（図３参照）、ピンホール（正確には
液晶セル２０）へ入射する前の反射光は隣り合うビーム
どうし互いに直交する偏光状態であるから、ぼけて隣り
から入射してくる反射光は正規に入射した光とは９０度
偏光面が異なっている。９０度偏光面の異なる反射光が
入射したピンホールから光路分岐光学素子５へ射出され
るときの偏光面も結局正規に入射した光とは９０度偏光
面が異なっており、光路分岐光学素子５により偏向せら
れることなく光路分岐光学素子５を透過してしまい、２
次元光電センサ１５に到達することはない。

【００２１】以上のような動きにより、隣りのピンホー
ルの反射光が混入して共焦点効果を下げることは無くな
る。もちろん斜め隣りや、隣のまた隣りからのぼけた光
が混入することはあるが隣の反射光の影響に比べれば微
々たるものである。

【００２２】この例では、従来技術Ｂを例として用いた
が従来技術Ａであっても原理的には大きな違いは無い。
上記の液晶セル２０と電源２１のセットを２つ用意して
照明側のピンホールアレイ部７と検出器側の検出器ピン
ホールアレイ部１２２の両方に取り付け、照明側のピン
ホールアレイ部７の上に直線偏光手段である偏光板を設
け、検出器側の検出器ピンホールアレイ部１２２と検出
器アレイ９３間または液晶セル２０と検出器側の検出器
ピンホールアレイ部１２２間に検光手段である偏光板
を、直線偏光手段の偏光板と平行ニコルの配置でおけば
よい。

【００２３】また、この例ではマイクロレンズアレイ部
６表面で反射した照明光が２次元光電センサ１５の方へ
行かないようにするために、偏光ビームスプリッターで
ある光路分岐光学素子５や１／４位相差板１０のような
偏光素子を用いているが、マイクロレンズアレイ部６表
面の反射はコーティングなどで減少させたりマイクロレ
ンズアレイ部６を傾けたりすることで除去することも可
能であるから、この場合は偏光素子は必要ない。このよ
うな場合は図４に示すように液晶セル２０とピンホール
アレイ部７の間に偏光板を設けるだけで所望の目的を達
成することができる。このときは光路分岐光学素子５は
無偏光ビームスプリッターでよく、１／４位相差板１０
は必要ない。特開平７−１８１０２３号公報による装置
に対してもこのようにして同様のことが実現できる。

【００２４】液晶セル２０の位置や偏光素子の配置は必
ずしもこの例の通りである必要はない。例えば、液晶セ
ル２０はマイクロレンズアレイ部６の上にマイクロレン
ズアレイ部６と同じ透明電極配置で、透明電極基板２枚
に液晶を挟み、液晶セル単独の型で配置してもよい。そ
の他にも同様の効果を得ることが可能と考えられる配置
は色々と考えられる。

【００２５】また、液晶セル２０内の液晶はＴＮ液晶で
あるとしたが、液晶を直線偏光の照明光が通過したとき
に電圧のかかっているところと、かかっていないところ
で互いに直交する偏光面を持つような光となればよいの
で、ＴＮ液晶のように液晶の旋光性を利用したもの以外
にも電界制御複屈折効果を利用して常光線と異常光線に
１／２波長の位相差を持たせるようにして偏光面を９０
度変化させてもよい。

【００２６】また、透明電極２０１のパターンは千鳥格
子状であるとしたが、隣り合うピンホールどうしでビー
ム偏光面が直交すればよく、必ずしも千鳥格子状である
必要はない。例えば、ストライプ状であっても少なくと
も一方向の隣り合うビームの偏光面は直交するから、千
鳥格子ほどの効果はないにしてもなにがしかの効果は得
られる。またマイクロレンズアレイ部６の配列が六角形
配列であるような場合もパターン形状はそれに合わせる
必要がある。

【００２７】次に、図５に本発明の実施の形態の第二の
例を示す。この例の２次元配列型共焦点撮像系の基本構
造は従来技術Ｃと同じ物である。この場合はピンホール
アレイ部がないために第一の例と同様とするわけにはい
かないために説明するが、基本的な原理としては第一の
例と全く同じである。図５に示すようにマイクロレンズ
アレイ１４２の下に（上でもよいが）液晶セル２０を配
置する。透明電極２０１の格子パターンの一桝がマイク
ロレンズアレイ１４２のマイクロレンズ１つに対応する
ように位置決めすればよい。直線偏光手段と検光手段と
を兼ねて偏光板５１を液晶セル２０の上方に配置する。
このようにすれば第一の例と同じ効果が得られる。電源
２１も当然のことながら必要である。

【００２８】次に、図６に本発明の実施の形態の第三の
例を示す。この例の２次元配列型共焦点撮像系の基本構
造は従来技術Ｂと同じ物である。第一の例と異なる点は
光路分岐光学素子５が無偏光ビームスプリッターであ
り、１／４位相差板が無く、マイクロレンズアレイ部６
の表面の反射が無視できる場合である点と、液晶セル２
０の代わりに偏光板アレイ６１がピンホールアレイ部７
の下に設置されている点である。

【００２９】偏光板アレイ６１は図７に示すように互い
に直交ニコルの偏光方向の偏光板を千鳥格子状に配列し
たものである。この一つ一つ偏光板が一つ一つのピンホ
ールに対応するように配置されている。無偏光の（少な
くとも直交する２方向偏光成分を持つ）照明光がピンホ
ールアレイ部７から射出してこの偏光板アレイ６１に入
射すると偏光板アレイ６１から射出される照明光は偏光
板アレイ６１の一つ一つの偏光板の方向に従って直線偏
光となる。結果的に偏光板アレイ６１から射出される照
明光は隣り合うビームどうしが互いに直交する偏光方向
を持つことになる。

【００３０】選択検光手段としても偏光板アレイ６１が
働いて、反射してくる隣りのビームのぼけた光が混入し
ないようにしている。つまり隣りのビームは偏光方向が
異なっているから混入してきたとしても偏光板と直交ニ
コルとなってピンホールを通過できないことになる。第
一の例と同じようにこの例もベースの２次元配列型共焦
点撮像系が従来技術Ａであっても偏光板アレイ６１を２
ヶ用意するだけの話であり全く同じである。

【００３１】次に、図８に本発明の実施の形態の第四の
例を示す。この例の２次元配列型共焦点撮像系の基本構
造は従来技術Ｃと同じ物であるが、第二の例との違いは
液晶セル２０の代わりに偏光板アレイ６１がマイクロレ
ンズアレイ１４２の下に設置されている点である。

【００３２】偏光板アレイ６１は第三の例と同じもので
あり、第三の例と同様の原理で隣り合うマイクロレンズ
アレイ１４２のマイクロレンズに反射光が混入しないよ
うになっている。

【００３３】次に、図９に本発明の実施の形態の第五の
例を示す。この例の２次元配列型共焦点撮像系の基本構
造は従来技術Ｂと同じ物である。第一の例と異なる点は
液晶セル２０の代わりに位相差板アレイ９１がピンホー
ルアレイ部７の下に設置されている点である。第三の例
と異なり光路分岐光学素子５は偏光ビームスプリッター
であり、１／４位相差板も設置されている。

【００３４】位相差板アレイ９１は図１０に示すように
穴（位相差０）と１／２位相差板を千鳥格子状に配列し
たものである。この一つ一つの升が一つ一つのピンホー
ルに対応するように配置されている。位相差板アレイ９
１内の１／２位相差板の光学軸方向に対して４５度傾い
た直線偏光の光を照明光として用いると、位相差板アレ
イ９１から射出される照明光は穴の部分では位相差０で
偏光方向は変化せず、１／２位相差板の部分では偏光方
向が照明光と９０度変化する。結果的に位相差板アレイ
９１から射出される照明光は隣り合うビームどうしが互
いに直交する偏光方向を持つことになる。

【００３５】選択検光手段としても位相差板アレイ９１
が働いて、反射してくる隣りのビームのぼけた光が混入
しないようにしている。この原理は第一の例と同じであ
る。図９を用いて説明する。９０度偏光方向が異なるビ
ームが位相差板アレイ９１から射出され、１／４位相差
板１０によって円偏光となって物体Ａに照射され、物体
Ａでの反射時に１８０度位相の飛びが発生して、反射光
として再び１／４位相差板１０を通過した後は照明光時
とは偏光方向がそれぞれのビーム毎に９０度異なってお
り、位相差板アレイ９１を通過するとき穴の部分ではそ
のまま通過し、１／２位相差板の部分では９０度偏光方
向が変化させられ、結局穴の部分を通過した光も１／２
位相差板を通過した光も同じ偏光方向（照明光とは直交
する）となって光路分岐光学素子５によって偏向させら
れて２次元光電センサ１５に到達することになる。隣り
のビームの反射光がピンホールに入射した場合は偏向方
向が異なるため光路分岐光学素子５によっては偏向させ
られることがなく２次元光電センサ１５には到達できな
い。第一の例と同じようにこの例もベースの２次元配列
型共焦点撮像系が従来技術Ａであっても位相差板アレイ
９１を２ヶ用意するだけの話であり全く同じである。

【００３６】次に、図１１に本発明の実施の形態の第六
の例を示す。この例の２次元配列型共焦点撮像系の基本
構造は従来技術Ｃと同じ物であるが、第二の例との違い
は液晶セル２０の代わりに位相差板アレイ９１がマイク
ロレンズアレイ１４２の下に設置されている点である。

【００３７】位相差板アレイ９１は第五の例と同じもの
であり、第五の例と同様の原理で隣り合うマイクロレン
ズアレイ１４２のマイクロレンズに反射光が混入しない
ようになっている。

【００３８】本発明の第五の例、第六の例の位相差板ア
レイは位相差０の穴と位相差１／２波長の位相差板との
配列であるが、２種類の位相差板の間に１／２波長の差
があればよいので例えば１波長の位相差板と１／２波長
の位相差板の組み合わせでも同様の効果を得ることがで
きる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の２次元配列型共焦点光学装置
は、マルチビーム共焦点で必ず発生する隣のピンホール
からのぼけた光の混入を妨ぎ、共焦点効果を向上させる
ことができる。または、同じ共焦点効果であればピンホ
ールピッチを小さくすることができる。

【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】（ａ）は本発明の液晶セル近傍の側面図であ
る。（ｂ）は本発明の液晶セルの透明電極パターンを説
明するための図である。

【図３】本発明の液晶セル近傍で、隣のピンホールへ反
射光が混入するのを説明するための図である。

【図４】本発明の液晶セル近傍の側面図である。

【図５】本発明の実施の形態の第二の例を示した図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態の第三の例を示した図であ
る。

【図７】本発明の偏光板アレイを説明するための図であ
る。

【図８】本発明の実施の形態の第四の例を示した図であ
る。

【図９】本発明の実施の形態の第五の例を示した図であ
る。

【図１０】本発明の位相差板アレイを説明するための図
である。

【図１１】本発明の実施の形態の第六の例を示した図で
ある。

【図１２】従来技術Ａを説明するための図である。

【図１３】従来技術Ｂを説明するための図である。

【図１４】従来技術Ｃを説明するための図である。

【符号の説明】

１光源２ピンホール４コリメートレンズ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位相差板１２ａレンズ１２ｂレンズ１５２次元光電センサー２０液晶セル２１電源６１偏光板アレイ９１位相差板アレイ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の共焦点ピンホールを同一平面にな
らべて並列同時露光を行い共焦点画像を得ることが可能
な共焦点光学系において、隣り合うピンホールから射出
される照明光が互いに直交する偏光面を持つように照明
光の偏光面を変化させる照明光変化手段と、物体からの
反射光が隣り合うピンホール間で互いにその偏光面が直
交するように選択透過する選択検光手段とを有すること
を特徴とする２次元配列型共焦点光学装置。
【請求項２】照明光変化手段は照明光を直線偏光とす
る直線偏光手段と、ピンホールアレイ部の各ピンホール
に対応した配列の透明電極配列をもつ液晶セルとにより
構成され、選択検光手段は前記照明光変化手段の液晶セ
ルと共通の液晶セルと、ある方向の直線偏光しか透過し
ない検光手段とにより構成され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を対物レンズとし
て並列同時露光を行い共焦点画像を得ることが可能な共
焦点光学系において、隣り合うマイクロレンズから射出
される照明光が互いに直交する偏光面を持つように照明
光の偏光面を変化させる照明光変化手段と、物体からの
反射光が隣り合うマイクロレンズ間で互いにその偏光面
が直交するように選択透過する選択検光手段とを有する
ことを特徴とする２次元配列型共焦点光学装置。
【請求項４】照明光変化手段は照明光を直線偏光とす
る直線偏光手段と、マイクロレンズアレイの各マイクロ
レンズに対応した配列の透明電極配列をもつ液晶セルと
により構成され、選択検光手段は前記照明光変化手段の
液晶セルと共通の液晶セルと、ある方向の直線偏光しか
透過しない検光手段とにより構成されることを特徴とす
る請求項２記載の２次元配列型共焦点光学装置。
【請求項５】照明光変化手段と選択検光手段はともに
同一の偏光板アレイであり、前記偏光板アレイは隣り合
う偏光板が互いに直交ニコルである構造を有することを
特徴とする請求項１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６】照明光変化手段と選択検光手段はともに
同一の位相差板アレイであり、前記位相差板アレイは隣
り合う位相差板が互いに１／２波長異なる位相差を有す
ることを特徴とする請求項１又は請求項３記載の２次元
配列型共焦点光学装置。