JP3089939B2 - フーリエ変換光学装置 - Google Patents
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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Landscapes
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボット等の視覚認識
装置等に利用される、画像処理あるいは画像認識を光学
的に実行するためのフーリエ変換光学装置に関するもの
である。
装置等に利用される、画像処理あるいは画像認識を光学
的に実行するためのフーリエ変換光学装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】画像処理あるいは画像認識技術に対し
て、近年、より大画素数をより高速処理することが要求
されてきている。そこで、光の高速並列演算機能を活用
することで上記の要求に答える光情報処理装置の開発が
盛んになってきている。
て、近年、より大画素数をより高速処理することが要求
されてきている。そこで、光の高速並列演算機能を活用
することで上記の要求に答える光情報処理装置の開発が
盛んになってきている。
【０００３】以下図面を参照しながら、従来の光情報処
理装置の一例として、特願昭６３−２８７０１６号に記
載の光情報処理装置について説明する。
理装置の一例として、特願昭６３−２８７０１６号に記
載の光情報処理装置について説明する。
【０００４】図７は、従来の光情報処理装置の構成図を
示すものである。図７において、２０はＴＶカメラ、２
１はＴＶカメラ２０により撮像された画像を表示する第
１の液晶ディスプレイ、２２は半導体レ−ザ、２３は半
導体レ−ザ２２からの光を平行光化するコリメ−タレン
ズ、２４は第１のレンズであり第１の液晶ディスプレイ
２１はこの第１のレンズ２４の前側焦点面に配置されて
いる。２５は第２の液晶ディスプレイであり第１のレン
ズ２４の後側焦点面に配置されている。
示すものである。図７において、２０はＴＶカメラ、２
１はＴＶカメラ２０により撮像された画像を表示する第
１の液晶ディスプレイ、２２は半導体レ−ザ、２３は半
導体レ−ザ２２からの光を平行光化するコリメ−タレン
ズ、２４は第１のレンズであり第１の液晶ディスプレイ
２１はこの第１のレンズ２４の前側焦点面に配置されて
いる。２５は第２の液晶ディスプレイであり第１のレン
ズ２４の後側焦点面に配置されている。
【０００５】２６は複数の標準パタ−ンに対して第２の
液晶ディスプレイ上の各絵素をサンプリング点として予
め計算されたフ−リエ変換計算機ホログラムのデ−タ、
すなわち第２の液晶ディスプレイ２５の各絵素毎の透過
率に対応する印加電圧のデ−タを書き込んだリ−ドオン
リ−メモリ（以下ＲＯＭと称す）、２７は第２のレンズ
でありその前側焦点面に第２の液晶ディスプレイ２５が
配置されている。２８は第２のレンズ２７の後側焦点面
に配置された光検出器である。
液晶ディスプレイ上の各絵素をサンプリング点として予
め計算されたフ−リエ変換計算機ホログラムのデ−タ、
すなわち第２の液晶ディスプレイ２５の各絵素毎の透過
率に対応する印加電圧のデ−タを書き込んだリ−ドオン
リ−メモリ（以下ＲＯＭと称す）、２７は第２のレンズ
でありその前側焦点面に第２の液晶ディスプレイ２５が
配置されている。２８は第２のレンズ２７の後側焦点面
に配置された光検出器である。
【０００６】以上のように構成された従来の光情報処理
装置について、以下その動作を説明する。
装置について、以下その動作を説明する。
【０００７】まず、ＴＶカメラ２０により対象物体が撮
像されると、その画像が第１の液晶ディスプレイ２１上
に表示されるが、この第１の液晶ディスプレイ２１はコ
リメ−タレンズ２３により平行光化された半導体レ−ザ
２２からのコヒ−レント光により照射される。
像されると、その画像が第１の液晶ディスプレイ２１上
に表示されるが、この第１の液晶ディスプレイ２１はコ
リメ−タレンズ２３により平行光化された半導体レ−ザ
２２からのコヒ−レント光により照射される。
【０００８】第１の液晶ディスプレイ２１は、第１のレ
ンズ２４の前側焦点面に配置されているので、第１のレ
ンズ２４の後側焦点面すなわち第２の液晶ディスプレイ
２５上に、対象物体の、第１のレンズ２４により光学的
に変換されたフ−リエ変換像が形成される。
ンズ２４の前側焦点面に配置されているので、第１のレ
ンズ２４の後側焦点面すなわち第２の液晶ディスプレイ
２５上に、対象物体の、第１のレンズ２４により光学的
に変換されたフ−リエ変換像が形成される。
【０００９】この時、第２の液晶ディスプレイ２５に
は、光学的フィルタとして特定の標準パタ−ンのフ−リ
エ変換像が、ＲＯＭ２６に書き込まれたデ−タが入力信
号となり第２の液晶ディスプレイ２５の各絵素毎に透過
率を空間的に変調することで、フ−リエ変換計算機ホロ
グラムの形で表示される。
は、光学的フィルタとして特定の標準パタ−ンのフ−リ
エ変換像が、ＲＯＭ２６に書き込まれたデ−タが入力信
号となり第２の液晶ディスプレイ２５の各絵素毎に透過
率を空間的に変調することで、フ−リエ変換計算機ホロ
グラムの形で表示される。
【００１０】従って、第１の液晶ディスプレイ２１上に
表示された対象物体の入力像を第１のレンズ２４により
光学的に変換したフ−リエ変換像と、特定の標準パタ−
ンに対して予め計算されたフ−リエ変換像が、第２の液
晶ディスプレイ２５上で重畳される。
表示された対象物体の入力像を第１のレンズ２４により
光学的に変換したフ−リエ変換像と、特定の標準パタ−
ンに対して予め計算されたフ−リエ変換像が、第２の液
晶ディスプレイ２５上で重畳される。
【００１１】また、この第２の液晶ディスプレイ２５
は、第２のレンズ２７の前側焦点面に配置されているの
で、対象物体と特定の標準パタ−ンの２つのフ−リエ変
換像が一致した時、すなわち両者が同一物体の時、第２
のレンズ２７の後側焦点面に輝点が発生し、光検出器２
８で検出される。
は、第２のレンズ２７の前側焦点面に配置されているの
で、対象物体と特定の標準パタ−ンの２つのフ−リエ変
換像が一致した時、すなわち両者が同一物体の時、第２
のレンズ２７の後側焦点面に輝点が発生し、光検出器２
８で検出される。
【００１２】このようにして、第２の液晶ディスプレイ
２５上に表示された計算機ホログラムによる光学的フィ
ルタが、マッチトフィルタとして作用する光学的画像処
理が実行される。
２５上に表示された計算機ホログラムによる光学的フィ
ルタが、マッチトフィルタとして作用する光学的画像処
理が実行される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、以下の理由から光路長が長くなり装置が
大型化するという問題点を有していた。
うな構成では、以下の理由から光路長が長くなり装置が
大型化するという問題点を有していた。
【００１４】すなわち、半導体レ−ザ２２の波長をλ、
第１の液晶ディスプレイ２１の絵素ピッチをＰ、第２の
液晶ディスプレイ２５に表示されているフ−リエ変換像
の直径をＤとすると、第１のレンズ２４の焦点距離をｆ
は、ｆ＝Ｄ×Ｐ／λで与えられる。
第１の液晶ディスプレイ２１の絵素ピッチをＰ、第２の
液晶ディスプレイ２５に表示されているフ−リエ変換像
の直径をＤとすると、第１のレンズ２４の焦点距離をｆ
は、ｆ＝Ｄ×Ｐ／λで与えられる。
【００１５】従って、例えばＰ＝５０μｍとし、λ＝
０．８μｍ、Ｄ＝６０ｍｍとすると、ｆ＝３１２５ｍｍ
のレンズを必要とする。
０．８μｍ、Ｄ＝６０ｍｍとすると、ｆ＝３１２５ｍｍ
のレンズを必要とする。
【００１６】このため、図７に示した如く第１の液晶デ
ィスプレイ２１と第２の液晶ディスプレイ２５間の距離
は、２×ｆ＝６２５０ｍｍと極めて長大なものとなると
いう問題点を有していた。
ィスプレイ２１と第２の液晶ディスプレイ２５間の距離
は、２×ｆ＝６２５０ｍｍと極めて長大なものとなると
いう問題点を有していた。
【００１７】本発明は上記問題点に鑑み、その光路長を
短縮したフ−リエ変換レンズを提供することを目的とす
る。
短縮したフ−リエ変換レンズを提供することを目的とす
る。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本願の請求項１記載のフーリエ変換光学装置は、第
１の凸レンズと、凹レンズと、前記第１の凸レンズと凹
レンズの合成焦点位置近傍に配置した第２の凸レンズと
から構成されたフーリエ変換光学装置全体の合成焦点距
離をｆｓ、前記第２の凸レンズの焦点距離をｆ１、前記
凹レンズの焦点距離をｆ２、フーリエ変換光学装置全体
のフロントフォーカスとバックフォーカスを各々Ｆｆと
Ｂｆとすると、入力像の表示媒体は前記Ｆｆ近傍に配置
されており、前記凹レンズと前記第１の凸レンズの後側
焦点との距離ｘはｘ＝｜ｆ２｜−ｆ１・｜ｆ２｜／ｆｓ
で与えられ、前記第１の凸レンズと前記凹レンズの合成
焦点位置と前記凹レンズとの距離ＢはＢ＝ｘ・｜ｆ２｜
／（−ｘ＋｜ｆ２｜）で与えられ、前記第１の凸レンズ
の像点と前記第１の凸レンズまでの距離Ｓ１はＳ１＝ｆ
１・Ｆｆ／（Ｆｆ−ｆ１）で与えられ、前記第２の凸レ
ンズの前側焦点と前記凹レンズとの距離Ｓ’はＳ’＝−
（ｄ１＋Ｓ１）・｜ｆ２｜／（ｄ１＋Ｓ１＋｜ｆ２｜）
で与えられ、前記第２の凸レンズの焦点距離ｆ３はｆ３
＝Ｂ−Ｂｆ−Ｓ’で与えられることを特徴とするフーリ
エ変換光学装置である。
めに本願の請求項１記載のフーリエ変換光学装置は、第
１の凸レンズと、凹レンズと、前記第１の凸レンズと凹
レンズの合成焦点位置近傍に配置した第２の凸レンズと
から構成されたフーリエ変換光学装置全体の合成焦点距
離をｆｓ、前記第２の凸レンズの焦点距離をｆ１、前記
凹レンズの焦点距離をｆ２、フーリエ変換光学装置全体
のフロントフォーカスとバックフォーカスを各々Ｆｆと
Ｂｆとすると、入力像の表示媒体は前記Ｆｆ近傍に配置
されており、前記凹レンズと前記第１の凸レンズの後側
焦点との距離ｘはｘ＝｜ｆ２｜−ｆ１・｜ｆ２｜／ｆｓ
で与えられ、前記第１の凸レンズと前記凹レンズの合成
焦点位置と前記凹レンズとの距離ＢはＢ＝ｘ・｜ｆ２｜
／（−ｘ＋｜ｆ２｜）で与えられ、前記第１の凸レンズ
の像点と前記第１の凸レンズまでの距離Ｓ１はＳ１＝ｆ
１・Ｆｆ／（Ｆｆ−ｆ１）で与えられ、前記第２の凸レ
ンズの前側焦点と前記凹レンズとの距離Ｓ’はＳ’＝−
（ｄ１＋Ｓ１）・｜ｆ２｜／（ｄ１＋Ｓ１＋｜ｆ２｜）
で与えられ、前記第２の凸レンズの焦点距離ｆ３はｆ３
＝Ｂ−Ｂｆ−Ｓ’で与えられることを特徴とするフーリ
エ変換光学装置である。
【００１９】また、本願の請求項２記載のフーリエ変換
光学装置は、第１の凸レンズと、凹レンズと、前記第１
の凸レンズと凹レンズの合成焦点位置近傍に配置した第
２の凸レンズとから構成されたフーリエ変換光学装置全
体の合成焦点距離をｆｓ、前記第１の凸レンズの焦点距
離をｆ１、前記凹レンズの焦点距離をｆ２、フーリエ変
換光学装置全体のフロントフォーカスとバックフォーカ
スを各々ＦｆとＢｆとすると、入力像の表示媒体は前記
Ｆｆ近傍に配置されており、前記凹レンズと前記第１の
凸レンズの後側焦点との距離ｘはｘ＝｜ｆ２｜−ｆ１・
｜ｆ２｜／ｆｓで与えられ、前記第１の凸レンズと前記
凹レンズの合成焦点位置と前記凹レンズとの距離ＢはＢ
＝ｘ・｜ｆ２｜／（−ｘ＋｜ｆ２｜）で与えられ、前記
第１の凸レンズの像点と前記第１の凸レンズまでの距離
Ｓ１はＳ１＝ｆ１・Ｆｆ／（Ｆｆ−ｆ１）で与えられ、
前記第２の凸レンズの前側焦点と前記凹レンズとの距離
Ｓ’はＳ’＝−（ｄ１＋Ｓ１）・｜ｆ２｜／（ｄ１＋Ｓ
１＋｜ｆ２｜）で与えられ、前記第２の凸レンズの焦点
距離ｆ３はｆ３＝Ｂ−Ｂｆ−Ｓ’で与えられるととも
に、この焦点距離ｆ３と前記第１の凸レンズの焦点距離
ｆ１とを等しくしたことを特徴とするフーリエ変換光学
装置である。
光学装置は、第１の凸レンズと、凹レンズと、前記第１
の凸レンズと凹レンズの合成焦点位置近傍に配置した第
２の凸レンズとから構成されたフーリエ変換光学装置全
体の合成焦点距離をｆｓ、前記第１の凸レンズの焦点距
離をｆ１、前記凹レンズの焦点距離をｆ２、フーリエ変
換光学装置全体のフロントフォーカスとバックフォーカ
スを各々ＦｆとＢｆとすると、入力像の表示媒体は前記
Ｆｆ近傍に配置されており、前記凹レンズと前記第１の
凸レンズの後側焦点との距離ｘはｘ＝｜ｆ２｜−ｆ１・
｜ｆ２｜／ｆｓで与えられ、前記第１の凸レンズと前記
凹レンズの合成焦点位置と前記凹レンズとの距離ＢはＢ
＝ｘ・｜ｆ２｜／（−ｘ＋｜ｆ２｜）で与えられ、前記
第１の凸レンズの像点と前記第１の凸レンズまでの距離
Ｓ１はＳ１＝ｆ１・Ｆｆ／（Ｆｆ−ｆ１）で与えられ、
前記第２の凸レンズの前側焦点と前記凹レンズとの距離
Ｓ’はＳ’＝−（ｄ１＋Ｓ１）・｜ｆ２｜／（ｄ１＋Ｓ
１＋｜ｆ２｜）で与えられ、前記第２の凸レンズの焦点
距離ｆ３はｆ３＝Ｂ−Ｂｆ−Ｓ’で与えられるととも
に、この焦点距離ｆ３と前記第１の凸レンズの焦点距離
ｆ１とを等しくしたことを特徴とするフーリエ変換光学
装置である。
【００２０】さらに、本願の請求項３記載のフーリエ変
換光学装置は、凹凸２枚のレンズを接合してなる第１の
凸レンズと、凹凸２枚のレンズを接合してなる凹レンズ
と、前記第１の凸レンズと凹レンズの合成焦点位置近傍
に配置した前記第１の凸レンズを前後反転して配置した
第２の凸レンズとから構成されたフーリエ変換光学装置
全体の合成焦点距離をｆｓ、前記第１の凸レンズの焦点
距離をｆ１、前記凹レンズの焦点距離をｆ２、フーリエ
変換光学装置全体のフロントフォーカスとバックフォー
カスを各々ＦｆとＢｆとすると、入力像の表示媒体は前
記Ｆｆ近傍に配置されており、前記凹レンズと前記第１
の凸レンズの後側焦点との距離ｘはｘ＝｜ｆ２｜−ｆ１
・｜ｆ２｜／ｆｓで与えられ、前記第１の凸レンズと前
記凹レンズの合成焦点位置と前記凹レンズとの距離Ｂは
Ｂ＝ｘ・｜ｆ２｜／（−ｘ＋｜ｆ２｜）で与えられ、前
記第１の凸レンズの像点と前記第１の凸レンズまでの距
離Ｓ１はＳ１＝ｆ１・Ｆｆ／（Ｆｆ−ｆ１）で与えら
れ、前記第２の凸レンズの前側焦点と前記凹レンズとの
距離Ｓ’はＳ’＝−（ｄ１＋Ｓ１）・｜ｆ２｜／（ｄ１
＋Ｓ１＋｜ｆ２｜）で与えられ、かつ、前記凹レンズの
接合面の曲率半径をｒ５とすると、ｒ５は０．９×ｆ２
＜ｒ５の条件を満足し、前記凹レンズを構成する凹レン
ズと凸レンズの硝材の屈折率を、各々、ｎ４とｎ５とす
ると０．１＜（ｎ４−ｎ５）＜０．３の条件を満足し、
前記第１の凸レンズを構成する凸レンズの接合面以外の
面の曲率半径をｒ１とすると、０．４×ｆ１＜ｒ１＜
０．７５×ｆ１の条件を満足するとともに、前記第１の
凸レンズを構成する凸レンズと凹レンズの硝材の屈折率
を各々ｎ１とｎ２とすると、０．１５＜（ｎ２−ｎ１）
＜０．２５の条件を満足することを特徴とするフーリエ
変換光学装置である。
換光学装置は、凹凸２枚のレンズを接合してなる第１の
凸レンズと、凹凸２枚のレンズを接合してなる凹レンズ
と、前記第１の凸レンズと凹レンズの合成焦点位置近傍
に配置した前記第１の凸レンズを前後反転して配置した
第２の凸レンズとから構成されたフーリエ変換光学装置
全体の合成焦点距離をｆｓ、前記第１の凸レンズの焦点
距離をｆ１、前記凹レンズの焦点距離をｆ２、フーリエ
変換光学装置全体のフロントフォーカスとバックフォー
カスを各々ＦｆとＢｆとすると、入力像の表示媒体は前
記Ｆｆ近傍に配置されており、前記凹レンズと前記第１
の凸レンズの後側焦点との距離ｘはｘ＝｜ｆ２｜−ｆ１
・｜ｆ２｜／ｆｓで与えられ、前記第１の凸レンズと前
記凹レンズの合成焦点位置と前記凹レンズとの距離Ｂは
Ｂ＝ｘ・｜ｆ２｜／（−ｘ＋｜ｆ２｜）で与えられ、前
記第１の凸レンズの像点と前記第１の凸レンズまでの距
離Ｓ１はＳ１＝ｆ１・Ｆｆ／（Ｆｆ−ｆ１）で与えら
れ、前記第２の凸レンズの前側焦点と前記凹レンズとの
距離Ｓ’はＳ’＝−（ｄ１＋Ｓ１）・｜ｆ２｜／（ｄ１
＋Ｓ１＋｜ｆ２｜）で与えられ、かつ、前記凹レンズの
接合面の曲率半径をｒ５とすると、ｒ５は０．９×ｆ２
＜ｒ５の条件を満足し、前記凹レンズを構成する凹レン
ズと凸レンズの硝材の屈折率を、各々、ｎ４とｎ５とす
ると０．１＜（ｎ４−ｎ５）＜０．３の条件を満足し、
前記第１の凸レンズを構成する凸レンズの接合面以外の
面の曲率半径をｒ１とすると、０．４×ｆ１＜ｒ１＜
０．７５×ｆ１の条件を満足するとともに、前記第１の
凸レンズを構成する凸レンズと凹レンズの硝材の屈折率
を各々ｎ１とｎ２とすると、０．１５＜（ｎ２−ｎ１）
＜０．２５の条件を満足することを特徴とするフーリエ
変換光学装置である。
【００２１】
【作用】本願の請求項１記載のフーリエ変換光学装置
は、第１の凸レンズと、凹レンズと、前記第１の凸レン
ズと凹レンズの合成焦点位置近傍に配置した第２の凸レ
ンズとから構成し、入力像の表示媒体をＦｆ近傍に配置
することで、光路長を短縮できるという作用効果を奏す
るものである。
は、第１の凸レンズと、凹レンズと、前記第１の凸レン
ズと凹レンズの合成焦点位置近傍に配置した第２の凸レ
ンズとから構成し、入力像の表示媒体をＦｆ近傍に配置
することで、光路長を短縮できるという作用効果を奏す
るものである。
【００２２】また、本願の請求項２記載のフーリエ変換
光学装置は、第１の凸レンズと、凹レンズと、前記第１
の凸レンズと凹レンズの合成焦点位置近傍に配置した第
２の凸レンズとから構成し、入力像の表示媒体をＦｆ近
傍に配置することで、光路長を短縮するとともに、第１
の凸レンズと第２の凸レンズの焦点距離を等しくするこ
とで、光学系のコストダウンを可能としたものである。
光学装置は、第１の凸レンズと、凹レンズと、前記第１
の凸レンズと凹レンズの合成焦点位置近傍に配置した第
２の凸レンズとから構成し、入力像の表示媒体をＦｆ近
傍に配置することで、光路長を短縮するとともに、第１
の凸レンズと第２の凸レンズの焦点距離を等しくするこ
とで、光学系のコストダウンを可能としたものである。
【００２３】さらに、本願の請求項３記載のフーリエ変
換光学装置は、凹凸２枚のレンズを接合してなる第１の
凸レンズと、凹凸２枚のレンズを接合してなる凹レンズ
と、前記第１の凸レンズと凹レンズの合成焦点位置近傍
に配置した前記第１の凸レンズを前後反転して配置した
第２の凸レンズとから構成し、入力像の表示媒体をＦｆ
近傍に配置することで、光路長の短縮を図るとともに良
好な結像特性を得られるという作用効果を奏するもので
ある。
換光学装置は、凹凸２枚のレンズを接合してなる第１の
凸レンズと、凹凸２枚のレンズを接合してなる凹レンズ
と、前記第１の凸レンズと凹レンズの合成焦点位置近傍
に配置した前記第１の凸レンズを前後反転して配置した
第２の凸レンズとから構成し、入力像の表示媒体をＦｆ
近傍に配置することで、光路長の短縮を図るとともに良
好な結像特性を得られるという作用効果を奏するもので
ある。
【００２４】
【実施例】以下、本願の請求項１記載のフーリエ変換光
学装置について、図面を参照しながら説明する。
学装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】図１は本願の請求項１記載のフーリエ変換
光学装置の一実施例の側面図である。
光学装置の一実施例の側面図である。
【００２６】図１において、１は入力像の表示媒体であ
る第１の空間光変調素子、２は焦点距離ｆ１の第１の凸
レンズ、３は焦点距離ｆ２の凹レンズ、４は焦点距離ｆ
３の第２の凸レンズ、５はホログラムの表示媒体である
第２の空間光変調素子を各々示している。
る第１の空間光変調素子、２は焦点距離ｆ１の第１の凸
レンズ、３は焦点距離ｆ２の凹レンズ、４は焦点距離ｆ
３の第２の凸レンズ、５はホログラムの表示媒体である
第２の空間光変調素子を各々示している。
【００２７】図中、Ｆｆはフロントフォーカス、すなわ
ち、第１の空間光変調素子１と第１の凸レンズ２の距離
を示すものである。ｄ１は第１の凸レンズ２と凹レンズ
３との距離、ｄ２は凹レンズ３と第２の凸レンズ４との
距離を各々示し、Ｂｆはバックフォーカス、すなわち、
第２の凸レンズ４と第２の空間光変調素子５との距離を
示している。また、実線は瞳の結像を、破線は物体の結
像を各々示している。
ち、第１の空間光変調素子１と第１の凸レンズ２の距離
を示すものである。ｄ１は第１の凸レンズ２と凹レンズ
３との距離、ｄ２は凹レンズ３と第２の凸レンズ４との
距離を各々示し、Ｂｆはバックフォーカス、すなわち、
第２の凸レンズ４と第２の空間光変調素子５との距離を
示している。また、実線は瞳の結像を、破線は物体の結
像を各々示している。
【００２８】ここでは、光情報処理システムにおけるフ
ーリエ変換光学装置の機能を次の様に考える。まず、フ
ーリエ変換光学装置に要求される第１の基本機能は、瞳
の良好な結像、換言すれば位相情報の保存つまり平面波
が平面波として伝達されることを保証することである。
ーリエ変換光学装置の機能を次の様に考える。まず、フ
ーリエ変換光学装置に要求される第１の基本機能は、瞳
の良好な結像、換言すれば位相情報の保存つまり平面波
が平面波として伝達されることを保証することである。
【００２９】また、第２の基本機能は物体の結像、換言
すれば振幅情報の保存つまり点が点として伝達されるこ
とを保証することである。
すれば振幅情報の保存つまり点が点として伝達されるこ
とを保証することである。
【００３０】そこで、瞳の結像機能と、物体の結像機能
を担うレンズを以下のように設定し、役割分担する。
を担うレンズを以下のように設定し、役割分担する。
【００３１】まず、瞳の結像機能は第１の凸レンズ２
と、凹レンズ３と、第２の凸レンズ４の３つのレンズで
果たすこととする。特に、第１の凸レンズ２と凹レンズ
３とで、一般にテレフォト系と呼ばれるサブレンズシス
テムを構成しＢｆの短縮を図る。また、第２の凸レンズ
４を位相補償レンズとすることで、平面波が平面波とし
て伝達されることを保証する。
と、凹レンズ３と、第２の凸レンズ４の３つのレンズで
果たすこととする。特に、第１の凸レンズ２と凹レンズ
３とで、一般にテレフォト系と呼ばれるサブレンズシス
テムを構成しＢｆの短縮を図る。また、第２の凸レンズ
４を位相補償レンズとすることで、平面波が平面波とし
て伝達されることを保証する。
【００３２】一方、物体の結像は凹レンズ３と第２の凸
レンズ４によって、逆テレフォト系を構成しＦｆの短縮
を図る。また、第１の凸レンズ２と凹レンズ３と第２の
凸レンズ４とで、第１の空間光変調素子１上の物点に対
するアフォーカル系を構成する。なお、このアフォーカ
ル系を構成することと、瞳の結像における第２の凸レン
ズ４の位相補償とは同一の設計条件で実現できる。
レンズ４によって、逆テレフォト系を構成しＦｆの短縮
を図る。また、第１の凸レンズ２と凹レンズ３と第２の
凸レンズ４とで、第１の空間光変調素子１上の物点に対
するアフォーカル系を構成する。なお、このアフォーカ
ル系を構成することと、瞳の結像における第２の凸レン
ズ４の位相補償とは同一の設計条件で実現できる。
【００３３】所望の合成焦点距離をｆｓとした時、各レ
ンズの焦点距離ｆ１〜ｆ３、および、エアーギャップｄ
１、ｄ２、Ｆｆ、Ｂｆの関係は、図２と図３に基づいて
近似的に以下のように与えられる。
ンズの焦点距離ｆ１〜ｆ３、および、エアーギャップｄ
１、ｄ２、Ｆｆ、Ｂｆの関係は、図２と図３に基づいて
近似的に以下のように与えられる。
【００３４】図２は瞳の結像を示した図である。第２の
凸レンズ４は、焦点位置である第２の空間光変調素子の
近傍に置かれるので、合成焦点距離ｆｓに及ぼす影響は
小さいと考えられる。そこで、図２に示したように合成
焦点距離ｆｓを第１の凸レンズ２と凹レンズ３の合成焦
点距離と考える。
凸レンズ４は、焦点位置である第２の空間光変調素子の
近傍に置かれるので、合成焦点距離ｆｓに及ぼす影響は
小さいと考えられる。そこで、図２に示したように合成
焦点距離ｆｓを第１の凸レンズ２と凹レンズ３の合成焦
点距離と考える。
【００３５】図２においては、図１と同一機能を有する
ものは同一番号を付している。また、Ｂは凹レンズ３と
焦点までの距離、ｘは凹レンズ３と第１の凸レンズ２の
後側焦点との距離、ｈは第１の凸レンズ２における光線
高、ｈ’は凹レンズ３における光線高を各々示してい
る。
ものは同一番号を付している。また、Ｂは凹レンズ３と
焦点までの距離、ｘは凹レンズ３と第１の凸レンズ２の
後側焦点との距離、ｈは第１の凸レンズ２における光線
高、ｈ’は凹レンズ３における光線高を各々示してい
る。
【００３６】さて、光線の傾角の関係から、 ｈ／ｆｓ＝ｈ’／Ｂ ・・・（１ａ） ｈ／ｆ１＝ｈ’／ｘ ・・・（１ｂ） が成り立つので、式（１）が導かれる。
【００３７】 Ｂ＝ｈ’ｆｓ／ｈ＝ｘｆｓ／ｆ１ ・・・（１） 一方、凹レンズ３のレンズ公式から、 −１／ｘ＋１／Ｂ＝−１／｜ｆ２｜ ・・・（２） が成り立つので、式（１）を式（２）に代入すること
で、 −１／ｘ＋ｆ１／ｘｆｓ＝（ｆ１／ｆｓ−１）／ｘ＝−１／｜ｆ２｜ が得られるので、ｘとｄ１は以下のごとく与えられる ｘ＝｜ｆ２｜−ｆ１｜ｆ２｜／ｆｓ ・・・（３） ｄ１＝ｆ１−ｘ ・・・（４） また、式（２）を変形すると、 １／Ｂ＝−１／｜ｆ２｜＋１／ｘ＝（−ｘ＋｜ｆ２｜）／（ｘ・ｆ２） より、式（５）によってＢが与えられる。
で、 −１／ｘ＋ｆ１／ｘｆｓ＝（ｆ１／ｆｓ−１）／ｘ＝−１／｜ｆ２｜ が得られるので、ｘとｄ１は以下のごとく与えられる ｘ＝｜ｆ２｜−ｆ１｜ｆ２｜／ｆｓ ・・・（３） ｄ１＝ｆ１−ｘ ・・・（４） また、式（２）を変形すると、 １／Ｂ＝−１／｜ｆ２｜＋１／ｘ＝（−ｘ＋｜ｆ２｜）／（ｘ・ｆ２） より、式（５）によってＢが与えられる。
【００３８】 Ｂ＝（ｘ・｜ｆ２｜）／（−ｘ＋｜ｆ２｜） ・・・（５） 次に、図３に示した物体の結像を用いて諸量の関係を与
える。図中の番号については、図１、図２と同一機能の
ものについては同一符号を付している。
える。図中の番号については、図１、図２と同一機能の
ものについては同一符号を付している。
【００３９】Ｓ１は、物点を第１空間光変調素子１とし
た時の第１の凸レンズ２の像点と第１の凸レンズ２まで
の距離を示す。またＳ’は第２の凸レンズ４の前側焦点
と凹レンズ３との距離を示す。
た時の第１の凸レンズ２の像点と第１の凸レンズ２まで
の距離を示す。またＳ’は第２の凸レンズ４の前側焦点
と凹レンズ３との距離を示す。
【００４０】さて、第１の凸レンズ２に関するレンズ公
式 １／Ｆｆ＋１／Ｓ１＝１／ｆ１ を変形して、Ｓ１は式（６）で与えられる。
式 １／Ｆｆ＋１／Ｓ１＝１／ｆ１ を変形して、Ｓ１は式（６）で与えられる。
【００４１】 Ｓ１＝（ｆ１・Ｆｆ）／（Ｆｆ−ｆ１） ・・・（６） 次に、凹レンズ３に関するレンズ公式 １／（ｄ１＋Ｓ１）＋１／Ｓ’＝−１／｜ｆ２｜ を変形して、Ｓ’は式（７）で与えられる。
【００４２】 Ｓ’＝−｛（ｄ１＋Ｓ１）｜ｆ２｜｝／（ｄ１＋Ｓ１＋｜ｆ２｜） ・・・（７） 最後に、第２の凸レンズ４の焦点距離ｆ３は、アフォー
カルの条件から ｆ３＝（Ｂ−Ｂｆ）−Ｓ’ ・・・（８） で与えられる。
カルの条件から ｆ３＝（Ｂ−Ｂｆ）−Ｓ’ ・・・（８） で与えられる。
【００４３】以上の関係から、請求項１記載のフーリエ
変換光学装置は次の手順で設計できる。 １．合成焦点距離ｆｓ、第１の凸レンズ２の焦点距離ｆ
１、凹レンズ３の焦点距離ｆ２、フロントフォーカスＦ
ｆ、バックフォーカスＢｆとを与える。 ２．凹レンズ３と第１の凸レンズ２の後側焦点との距離
ｘを式（３）から求める ３．この凹レンズ３と第１の凸レンズ２の後側焦点との
距離ｘを用いて、式（４）から第１の凸レンズ２と凹レ
ンズ３との距離ｄ１を式（５）からＢを求める。 ４．次に、第２の凸レンズ４における結像関係、すなわ
ち、アフォーカルの条件を示す式（８）からｆ３が与え
られる。
変換光学装置は次の手順で設計できる。 １．合成焦点距離ｆｓ、第１の凸レンズ２の焦点距離ｆ
１、凹レンズ３の焦点距離ｆ２、フロントフォーカスＦ
ｆ、バックフォーカスＢｆとを与える。 ２．凹レンズ３と第１の凸レンズ２の後側焦点との距離
ｘを式（３）から求める ３．この凹レンズ３と第１の凸レンズ２の後側焦点との
距離ｘを用いて、式（４）から第１の凸レンズ２と凹レ
ンズ３との距離ｄ１を式（５）からＢを求める。 ４．次に、第２の凸レンズ４における結像関係、すなわ
ち、アフォーカルの条件を示す式（８）からｆ３が与え
られる。
【００４４】上記した関係を用いて実際に計算したフー
リエ変換光学装置の諸元を（表１）と（表２）に示す。
リエ変換光学装置の諸元を（表１）と（表２）に示す。
【００４５】（表１）は空間光変調素子の特性などから
決まる設定入力値を示し、（表２）は上記の関係を用い
て計算した諸量である。
決まる設定入力値を示し、（表２）は上記の関係を用い
て計算した諸量である。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】以上の計算の結果、レンズ系の全長はｄ１
＋ｄ２＝１２３９ｍｍで与えられる。これに、バックフ
ォーカスＢｆとフロントフォーカスＦｆを足し合わせた
フーリエ変換光学装置の全長は１３３９ｍｍとなる。
＋ｄ２＝１２３９ｍｍで与えられる。これに、バックフ
ォーカスＢｆとフロントフォーカスＦｆを足し合わせた
フーリエ変換光学装置の全長は１３３９ｍｍとなる。
【００４９】従って、従来例の６２５０ｍｍと比較し
て、実に約２１．４％にまで光学系の全長を短縮できる
と言う、顕著な作用効果を奏する。
て、実に約２１．４％にまで光学系の全長を短縮できる
と言う、顕著な作用効果を奏する。
【００５０】次に本願の請求項２記載の発明の一実施例
について（表３）と（表４）を用いて説明する。
について（表３）と（表４）を用いて説明する。
【００５１】なお、本実施例におけるフーリエ変換光学
装置の諸元は、以下の手順で導出される。 ｓｔｅｐ（１）：合成焦点距離ｆｓ、凹レンズ３の焦点
距離ｆ２、フロントフォーカスＦｆ、バックフォーカス
Ｂｆとを与える。 ｓｔｅｐ（２）：第１の凸レンズ２の焦点距離ｆ１を初
期値ｆ１ｓで与える。 ｓｔｅｐ（３）：凹レンズ３と第１の凸レンズ２の後側
焦点との距離ｘを式（３）から求める ｓｔｅｐ（４）：この凹レンズ３と第１の凸レンズ２の
後側焦点との距離ｘを用いて、式（４）から第１の凸レ
ンズ２と凹レンズ３との距離ｄ１を、式（５）からＢを
求める。 ｓｔｅｐ（５）：次に、第２の凸レンズ４における結像
関係、すなわち、アフォーカルの条件を示す式（８）か
らｆ３を求める。 ｓｔｅｐ（６）：第１の凸レンズ２の焦点距離ｆ１と第
２の凸レンズ４の焦点距離ｆ３を比較してｆ１＝ｆ３に
なれば終了し、そうでなければ次のｓｔｅｐへ進む。 ｓｔｅｐ（７）：第１の凸レンズ２の焦点距離ｆ１を△
ｆ１だけ増加させて、ｓｔｅｐ（３）へ戻る このような手順で計算されたフーリエ変換光学装置の諸
元を（表４）に示す。なお、本実施例における設定入力
値は、（表４）に記載した。
装置の諸元は、以下の手順で導出される。 ｓｔｅｐ（１）：合成焦点距離ｆｓ、凹レンズ３の焦点
距離ｆ２、フロントフォーカスＦｆ、バックフォーカス
Ｂｆとを与える。 ｓｔｅｐ（２）：第１の凸レンズ２の焦点距離ｆ１を初
期値ｆ１ｓで与える。 ｓｔｅｐ（３）：凹レンズ３と第１の凸レンズ２の後側
焦点との距離ｘを式（３）から求める ｓｔｅｐ（４）：この凹レンズ３と第１の凸レンズ２の
後側焦点との距離ｘを用いて、式（４）から第１の凸レ
ンズ２と凹レンズ３との距離ｄ１を、式（５）からＢを
求める。 ｓｔｅｐ（５）：次に、第２の凸レンズ４における結像
関係、すなわち、アフォーカルの条件を示す式（８）か
らｆ３を求める。 ｓｔｅｐ（６）：第１の凸レンズ２の焦点距離ｆ１と第
２の凸レンズ４の焦点距離ｆ３を比較してｆ１＝ｆ３に
なれば終了し、そうでなければ次のｓｔｅｐへ進む。 ｓｔｅｐ（７）：第１の凸レンズ２の焦点距離ｆ１を△
ｆ１だけ増加させて、ｓｔｅｐ（３）へ戻る このような手順で計算されたフーリエ変換光学装置の諸
元を（表４）に示す。なお、本実施例における設定入力
値は、（表４）に記載した。
【００５２】
【表３】
【００５３】
【表４】
【００５４】以上の計算の結果、レンズ系の全長はｄ１
＋ｄ２＝１１８２ｍｍで与えられる。これにバックフォ
ーカスＢｆとフロントフォーカスＦｆを足し合わせたフ
ーリエ変換光学装置の全長は１２８２ｍｍとなる。
＋ｄ２＝１１８２ｍｍで与えられる。これにバックフォ
ーカスＢｆとフロントフォーカスＦｆを足し合わせたフ
ーリエ変換光学装置の全長は１２８２ｍｍとなる。
【００５５】従って、従来例の６２５０ｍｍと比較し
て、約２０．５％にまで全長を大幅に短縮できる。
て、約２０．５％にまで全長を大幅に短縮できる。
【００５６】さらに、本願の請求項１記載のフーリエ変
換光学装置と比較して、第１の凸レンズ２と第２の凸レ
ンズ４の焦点距離を等しくしたことにより、レンズの共
用化を行えるという作用効果も奏することができる。
換光学装置と比較して、第１の凸レンズ２と第２の凸レ
ンズ４の焦点距離を等しくしたことにより、レンズの共
用化を行えるという作用効果も奏することができる。
【００５７】次に、本願の請求項３記載のフーリエ変換
光学装置の一実施例について図４に基づいて説明する。
図中の番号は、図１〜図３と同一機能のものは同じ番号
を付している。
光学装置の一実施例について図４に基づいて説明する。
図中の番号は、図１〜図３と同一機能のものは同じ番号
を付している。
【００５８】２１は凸レンズであり第１の凸レンズ２の
第１面と第２面、および、第２の凸レンズ４の第２面と
第３面を構成しているレンズである。２２はメニスカス
レンズであり、第１の凸レンズ２では第２面と第３面を
構成し凹レンズとして機能する。
第１面と第２面、および、第２の凸レンズ４の第２面と
第３面を構成しているレンズである。２２はメニスカス
レンズであり、第１の凸レンズ２では第２面と第３面を
構成し凹レンズとして機能する。
【００５９】また、このメニスカスレンズ２２は第２の
凸レンズ４では第１面と第２面を構成し、凹レンズとし
て機能する。なお、第１の凸レンズ２と第２の凸レンズ
４は同一のレンズであり、凸レンズ２１とメニスカスレ
ンズ２２を接合したレンズである。
凸レンズ４では第１面と第２面を構成し、凹レンズとし
て機能する。なお、第１の凸レンズ２と第２の凸レンズ
４は同一のレンズであり、凸レンズ２１とメニスカスレ
ンズ２２を接合したレンズである。
【００６０】３１は凹レンズであり、凹レンズ３の第１
面と第２面を構成する。３２はメニスカスレンズであ
り、凹レンズ３の第２面と第３面を構成し凹レンズとし
て機能する。また、凹レンズ３は凹レンズ３１とメニス
カスレンズ３２を接合したレンズである。
面と第２面を構成する。３２はメニスカスレンズであ
り、凹レンズ３の第２面と第３面を構成し凹レンズとし
て機能する。また、凹レンズ３は凹レンズ３１とメニス
カスレンズ３２を接合したレンズである。
【００６１】また、第１の凸レンズ２、凹レンズ３、お
よび、第２の凸レンズ４の焦点距離、などの諸元は、本
願の請求項２記載のフーリエ変換光学装置の一実施例の
おけるｓｔｅｐ（１）〜ｓｔｅｐ（７）に基づいて設計
手順により与えられている。
よび、第２の凸レンズ４の焦点距離、などの諸元は、本
願の請求項２記載のフーリエ変換光学装置の一実施例の
おけるｓｔｅｐ（１）〜ｓｔｅｐ（７）に基づいて設計
手順により与えられている。
【００６２】次に、本実施例における具体的なレンズ構
成を（表５）に示す。なお、波長は６８０ｎｍとする。
成を（表５）に示す。なお、波長は６８０ｎｍとする。
【００６３】
【表５】
【００６４】次に、（表５）に示したフーリエ変換光学
装置の結像特性としてＭＴＦを図５と図６に示す。
装置の結像特性としてＭＴＦを図５と図６に示す。
【００６５】図５は、図１に実線で図示した瞳の結像特
性を評価したもので、フーリエ変換光学装置の左側から
平行光を入射させた時のＭＴＦを図示したものである。
性を評価したもので、フーリエ変換光学装置の左側から
平行光を入射させた時のＭＴＦを図示したものである。
【００６６】一方、図６は図１において破線で示した物
体の結像特性を評価したもので、フーリエ変換光学装置
の右側から平行光を入射させた時のＭＴＦを図示したも
のである。
体の結像特性を評価したもので、フーリエ変換光学装置
の右側から平行光を入射させた時のＭＴＦを図示したも
のである。
【００６７】図５と図６における横軸は空間周波数（Ｌ
ｐ／ｍｍ）を示しており、番号１は軸上光線を、番号２
は最大画角の光線、番号３は最大画角の７０％の画角の
光線を示している。
ｐ／ｍｍ）を示しており、番号１は軸上光線を、番号２
は最大画角の光線、番号３は最大画角の７０％の画角の
光線を示している。
【００６８】また、Ｓはサジタル面を、Ｔはタンゼンシ
ャル面を各々示している。ここで、最大画角はフリーエ
変換像の光軸からの像高を３０ｍｍとしたのでａｒｃｔ
ａｎ（３０／３１２５）＝０．５５ｄｅｇとした。
ャル面を各々示している。ここで、最大画角はフリーエ
変換像の光軸からの像高を３０ｍｍとしたのでａｒｃｔ
ａｎ（３０／３１２５）＝０．５５ｄｅｇとした。
【００６９】図５と図６に示したＭＴＦから、空間光変
調素子の画素ピッチ５０μｍから求められ空間周波数１
０Ｌｐ／ｍｍでは瞳の結像、物体の結像ともに充分な結
像特性が得られたことが分かる。
調素子の画素ピッチ５０μｍから求められ空間周波数１
０Ｌｐ／ｍｍでは瞳の結像、物体の結像ともに充分な結
像特性が得られたことが分かる。
【００７０】ここで、図４に示したフーリエ変換光学装
置における各レンズの結像特性に及ぼす影響について述
べる。
置における各レンズの結像特性に及ぼす影響について述
べる。
【００７１】まず瞳の結像に対しては、第２凸レンズ４
は焦点面近傍に配置されているため、ほとんど影響しな
い。従って、光線高の大きい第１の凸レンズ２で球面収
差を除去し、凹レンズ３でコマ収差と非点収差を除去す
る必要がある。
は焦点面近傍に配置されているため、ほとんど影響しな
い。従って、光線高の大きい第１の凸レンズ２で球面収
差を除去し、凹レンズ３でコマ収差と非点収差を除去す
る必要がある。
【００７２】一方、物体の結像に対しては第１の凸レン
ズ２は焦点面近傍に位置するため、ほとんど影響を及ぼ
すことはない。従って、光線高の大きい第２の凸レンズ
４で球面収差を除去し、凹レンズ３でコマ収差と非点収
差を除去する必要がある。
ズ２は焦点面近傍に位置するため、ほとんど影響を及ぼ
すことはない。従って、光線高の大きい第２の凸レンズ
４で球面収差を除去し、凹レンズ３でコマ収差と非点収
差を除去する必要がある。
【００７３】以上の検討の結果から本願の請求項３に記
載した以下の条件が得られる。まず、凹レンズ３におけ
るコマ収差と非点収差の低減のためには、 ０．９×ｆ２ ＜ ｒ５ ・・・ 条件（１） ０．１ ＜ （ｎ４−ｎ５） ＜ ０．３ ・・・ 条件（２） また、第１の凸レンズ２における球面収差の低減の条件
として、 ０．４×ｆ１ ＜ ｒ１ ＜ ０．７５×ｆ１ ・・・ 条件（３） ０．１５ ＜ （ｎ２−ｎ１） ＜ ０．２５ ・・・ 条件（４） を満足する必要がある。
載した以下の条件が得られる。まず、凹レンズ３におけ
るコマ収差と非点収差の低減のためには、 ０．９×ｆ２ ＜ ｒ５ ・・・ 条件（１） ０．１ ＜ （ｎ４−ｎ５） ＜ ０．３ ・・・ 条件（２） また、第１の凸レンズ２における球面収差の低減の条件
として、 ０．４×ｆ１ ＜ ｒ１ ＜ ０．７５×ｆ１ ・・・ 条件（３） ０．１５ ＜ （ｎ２−ｎ１） ＜ ０．２５ ・・・ 条件（４） を満足する必要がある。
【００７４】ここで、ｒ５は凹レンズ３の接合面の曲率
半径であり、ｎ４とｎ５は各々、凹レンズ３を構成する
凹レンズ３１と凸レンズ３２の硝材の屈折率であり、ｒ
１は第１の凸レンズ２を構成する凸レンズ２１の接合面
以外の面の曲率半径であり、ｎ１とｎ２は各々、第１の
凸レンズ２と第２の凸レンズ４を構成する凸レンズ２１
と凹レンズ２２の硝材の屈折率を示している。
半径であり、ｎ４とｎ５は各々、凹レンズ３を構成する
凹レンズ３１と凸レンズ３２の硝材の屈折率であり、ｒ
１は第１の凸レンズ２を構成する凸レンズ２１の接合面
以外の面の曲率半径であり、ｎ１とｎ２は各々、第１の
凸レンズ２と第２の凸レンズ４を構成する凸レンズ２１
と凹レンズ２２の硝材の屈折率を示している。
【００７５】
【発明の効果】以上のように本願の請求項１記載のフー
リエ変換光学装置によれば、第１の凸レンズと、凹レン
ズと、前記第１の凸レンズと凹レンズの合成焦点位置近
傍に配置した第２の凸レンズとから構成し、入力像の表
示媒体をＦｆ近傍に配置することで、光路長を短縮でき
る。
リエ変換光学装置によれば、第１の凸レンズと、凹レン
ズと、前記第１の凸レンズと凹レンズの合成焦点位置近
傍に配置した第２の凸レンズとから構成し、入力像の表
示媒体をＦｆ近傍に配置することで、光路長を短縮でき
る。
【００７６】また、本願の請求項２記載のフーリエ変換
光学装置によれば、第１の凸レンズと、凹レンズと、前
記第１の凸レンズと凹レンズの合成焦点位置近傍に配置
した第２の凸レンズとから構成し、入力像の表示媒体を
Ｆｆ近傍に配置することで、光路長を短縮するととも
に、第１の凸レンズと第２の凸レンズの焦点距離を等し
くすることで、光学系のコストダウンを可能とできる。
光学装置によれば、第１の凸レンズと、凹レンズと、前
記第１の凸レンズと凹レンズの合成焦点位置近傍に配置
した第２の凸レンズとから構成し、入力像の表示媒体を
Ｆｆ近傍に配置することで、光路長を短縮するととも
に、第１の凸レンズと第２の凸レンズの焦点距離を等し
くすることで、光学系のコストダウンを可能とできる。
【００７７】さらに、本願の請求項３記載のフーリエ変
換光学装置によれば、凹凸２枚のレンズを接合してなる
第１の凸レンズと、凹凸２枚のレンズを接合してなる凹
レンズと、前記第１の凸レンズと凹レンズの合成焦点位
置近傍に配置した前記第１の凸レンズを前後反転して配
置した第２の凸レンズとから構成し、入力像の表示媒体
をＦｆ近傍に配置することで、光路長の短縮を図るとと
もに良好な結像特性を得ることができる。
換光学装置によれば、凹凸２枚のレンズを接合してなる
第１の凸レンズと、凹凸２枚のレンズを接合してなる凹
レンズと、前記第１の凸レンズと凹レンズの合成焦点位
置近傍に配置した前記第１の凸レンズを前後反転して配
置した第２の凸レンズとから構成し、入力像の表示媒体
をＦｆ近傍に配置することで、光路長の短縮を図るとと
もに良好な結像特性を得ることができる。
【図１】本願の請求項１記載のフーリエ変換光学装置の
一実施例の構成を示す構成図
一実施例の構成を示す構成図
【図２】同実施例に於ける瞳の結像関係を示す説明図
【図３】同実施例に於ける物体の結像関係を示す説明図
【図４】本願の請求項３記載のフーリエ変換レンズの一
実施例の構成を示す側面図
実施例の構成を示す側面図
【図５】同実施例における瞳の結像特性を示すＭＴＦ特
性図
性図
【図６】同実施例における物体の結像特性を示すＭＴＦ
特性図
特性図
【図７】従来の光情報処理装置の構成図
１ 第１の空間光変調素子 ２ 第１の凸レンズ ３ 凹レンズ ４ 第２の凸レンズ ５ 第２の空間光変調素子
フロントページの続き (72)発明者 福井 厚司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−107942（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−88079（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−210139（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04 G03H 1/00 - 5/00 G02B 27/46
Claims (3)
- 【請求項１】第１の凸レンズと、凹レンズと、前記第１
の凸レンズと凹レンズの合成焦点位置近傍に配置した第
２の凸レンズから構成されたフーリエ変換光学装置であ
って、 前記フーリエ変換光学装置の合成焦点距離をｆｓ、前記
第１の凸レンズの焦点距離をｆ１、前記凹レンズの焦点
距離をｆ２、フーリエ変換光学装置全体のフロントフォ
ーカスとバックフォーカスを各々ＦｆとＢｆとした時、入力像の表示媒体は前記Ｆｆ近傍に配置されており、 前記凹レンズと前記第１の凸レンズの後側焦点との距離
ｘは ｘ＝｜ｆ２｜−ｆ１・｜ｆ２｜／ｆｓ で与えられ前記第１の凸レンズと前記凹レンズの合成焦
点位置と前記凹レンズとの距離Ｂは Ｂ＝ｘ・｜ｆ２｜／（−ｘ＋｜ｆ２｜） で与えられ、 前記第１の凸レンズの像点と前記第１の凸レンズまでの
距離Ｓ１は Ｓ１＝ｆ１・Ｆｆ／（Ｆｆ−ｆ１） で与えられ、 前記第２の凸レンズの前側焦点と前記凹レンズとの距離
Ｓ’は Ｓ’＝−（ｄ１＋Ｓ１）・｜ｆ２｜／（ｄ１＋Ｓ１＋｜
ｆ２｜） で与えられ、 前記第２の凸レンズの焦点距離ｆ３は ｆ３＝Ｂ−Ｂｆ−Ｓ’ で与えられることを特徴とするフーリエ変換光学装置。 - 【請求項２】第２の凸レンズの焦点距離ｆ３と第１の凸
レンズの焦点距離ｆ１とを等しくしたことを特徴とする
請求項１記載のフーリエ変換光学装置。 - 【請求項３】凹凸２枚のレンズを接合してなる第１の凸
レンズと、凹凸２枚のレンズを接合してなる凹レンズ
と、前記第１の凸レンズと凹レンズの合成焦点位置近傍
に配置した前記第１の凸レンズを前後反転して配置した
第２の凸レンズとから構成されたフーリエ変換光学装置
であって、 前記フーリエ変換光学装置の合成焦点距離をｆｓ、前記
第１の凸レンズの焦点距離をｆ１、前記凹レンズの焦点
距離をｆ２、フーリエ変換光学装置全体のフロントフォ
ーカスとバックフォーカスを各々ＦｆとＢｆとする時、入力像の表示媒体は前記Ｆｆ近傍に配置されており、 前記凹レンズと前記第１の凸レンズの後側焦点との距離
ｘは ｘ＝｜ｆ２｜−ｆ１・｜ｆ２｜／ｆｓ で与えられ、 前記第１の凸レンズと前記凹レンズの合成焦点位置と前
記凹レンズとの距離Ｂは Ｂ＝ｘ・｜ｆ２｜／（−ｘ＋｜ｆ２｜） で与えられ、 前記第１の凸レンズの像点と前記第１の凸レンズまでの
距離Ｓ１は Ｓ１＝ｆ１・Ｆｆ／（Ｆｆ−ｆ１） で与えられ、 前記第２の凸レンズの前側焦点と前記凹レンズとの距離
Ｓ’は Ｓ’＝−（ｄ１＋Ｓ１）・｜ｆ２｜／（ｄ１＋Ｓ１＋｜
ｆ２｜） で与えられ、 かつ前記凹レンズの接合面の曲率半径をｒ５とする時、
ｒ５は ０．９×ｆ２＜ｒ５ であり、前記凹レンズを構成する凹レンズと凸レンズの
硝材の屈折率を、各々、ｎ４とｎ５とすると ０．１＜（ｎ４−ｎ５）＜０．３ の条件を満足し、前記第１の凸レンズを構成する凸レン
ズの接合面以外の面の曲率半径をｒ１とすると、 ０．４×ｆ１＜ｒ１＜０．７５×ｆ１ の条件を満足するとともに、前記第１の凸レンズを構成
する凸レンズと凹レンズの硝材の屈折率を各々ｎ１とｎ
２とすると、 ０．１５＜（ｎ２−ｎ１）＜０．２５ の条件を満足することを特徴とするフーリエ変換光学装
置。
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