JPS6375719A - フ−リエ変換レンズ - 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】 （産業上の利用分野） この発明はフーリエ変換レンズに関する。

（従来の技術） フーリエ変換レンズは、物体側の情報をフーリエ変換し
て結像するレンズとして知られている。

即ち、フーリエ変換レンズの物体側の焦点面に物体を置
いて、コヒーレントな光で照明すると、物体上の光強度
分布がフーリエ変換されて、像側の焦点面上に結像する
。このようなフーリエ変換レンズはフーリエ変換ホログ
ラムの作成のほか、近来はＩＣ等の製品検査等への利用
が意図されているフーリエ変換レンズによるフーリエ変
換が高い空間周波数まで成立するためには、レンズ系の
焦点距離ｆ、入射角θに対して理想像高りが、ｈ＝ｆ　
−ＳＩＮθであることが必要である。通常の写真レンズ
での歪曲収差は像高ｈ′に対してで表されるが、フーリ
エ変換レンズでは。

で表される。即ち、フーリエ変換レンズでは写真レンズ
に比して、負の歪曲収差を故意に発生させる必要がある
。

また、物体の寸法とスペクトル像の大きさの異なる非対
称なフーリエ変換レンズで、逆にスペクトル像から物体
像を再生する逆フーリエ変換を同一のレンズで行う場合
、このフーリエ変換レンズは１両方向からの光束に対し
て収差を補正する必要がある。

このような、両方向からの光束に対して収差を補正した
レンズ系は例えば持分　昭５４−８３０６号に開示され
ている。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は、物体面が大きくスペクトル面が小さい非対
称で双方向からのフーリエ変換が可能なレンズ系であっ
て、従来よりもより大きなスペクトル面に対しても良好
な性能を持ち、また、物体面およびスペクトル面の両方
に対して、レンズ面からの距離を大きく取れるように改
良されたフーリエ変換レンズの提供を目的とする。

即ち、この発明によるフーリエ変換レンズでは物体側か
らの光束に対しては物体面、すなはち前側焦点面に入射
瞳を設定し、スペクトル側からの光束に対してはスペク
トル面、すなわち後側焦点面に入射瞳を設定する０両方
向からの光束に対して収差が補正され、理想像高はｈ＝
ｆ　−ＳＩＮθの関係を満足する。

（問題点を解決するための手段） 以下、この発明を説明する。

この発明によるフーリエ変換レンズは５群構成のレンズ
系である。

第１群は１枚もしくは２枚のレンズからなり第１面は物
体側に向いた凹面である。この第１群は弱い正または負
のパワー、好ましくは弱い負のパワーを有する。第２群
は２枚の正レンズからなる、第３群は２枚の負レンズか
らなる。第４群は３枚の正レンズからなる。第５群は１
枚もしくは２枚のレンズからなり、最終面は像側に向い
た凹面である。この第５群も弱い正または負のパワー、
好ましくは弱い負のパワーを有する。これら５群は物体
側から順次、上記順序に配列される。

そして、このフーリエ変換レンズは、 ｆ；レンズ系全体の合成焦点距離 ｆ３；第３群の焦、直距離 Ｒ１ｆ　；第１群の第１面の曲率半径 Ｒ５Ｌ　；第５群の最終面の曲率半径 Ｄ２３；第２群と第３群の間の面間距離Ｄ３４；第３群
と第４群の間の面間距離Ｄ５；第５群の最終面から後側
焦点までの距離とするとき、 （イ）　　　−１，１ｆ＜Ｒ１ｆ＜−０，７５ｆ（ロ）
　　　　−１，Ｏｆ＜ｆ３＜−０，６ｆ（ハ）　　＋０
．３　ｆ　＜Ｒ５Ｌ＜　＋　０．６ｆ（ニ）　　０．２
５　ｆ　＜Ｄ２３＋　Ｄ３４　＜０．６　ｆ（ホ）　　
　Ｄ５＜０．６ｆ の５条件を満足する。

（作　　用） 以下の説明に於いては、物体側から入射しスペクトル面
にスペクトル像を形成する方向を正方向、スペクトル面
側から入射し、物体像を再生する方向を逆方向とよぶ。

条件（イ）は、（ロ）とともに正方向の球面収差、正弦
条件を補正し、逆方向のメリディオナル像面を補正する
ために必要な条件である。また、（ロ）の条件によりペ
ッツバール和が補正不足となるので、（イ）、（ハ）の
条件によりペッツバール和を下げている。（イ）の上限
値を越えると、正方向において高次の球面収差、コマ収
差を発生し、逆方向のメリディオナル像面を補正過剰に
してしまう。また、（イ）の下限値を越えると正方向の
球面収差が補正困雅となり、逆方向の非点収差が補正不
足となる。

条件（ロ）は、（イ）とともに上記収差を補正するが、
また（ハ）、（ホ）とともに逆方向の球面収差、正弦条
件、非点収差を補正する条件で、（ロ）の上限値を越え
ると正方向では高次の球面収差、コマ収差を発生し、逆
方向では５強い外向性コマ収差を発生してしまう。また
、下限値を越えると正方向では球面収差が補正困難とな
り、逆方向では、球面収差、内向性コマ収差の補性不足
となる。

条件（ハ）は（ホ）を満足した状態で、ペッツバール和
、逆方向の球面収差を補正′する条件で、（ハ）の上限
値を越えると、前記収差が補正不足となり、これを他の
面で補った場合、正方向では高次の球面収差、コマ収差
を発生し、逆方向では外向性コマ収差を発生してしまう
。下限値を越えると収差補正された状態で、レンズ系最
終面とスペクトル面との間の距離を確保できなくなる。

条件（ニ）の上限値を越えると物体面とレンズ系第１面
の距離を確保できなくなり、下限値を越えると逆方向の
光束の主光線が、第２群、第４群を通る高さが低くなり
、ｆ−３ＩＮｅの歪曲特性と正方向の球面収差を同時に
補正することが困難となる。

条件（ホ）の上限値を越えると（ハ）の条件で効果的に
収差補正することが、困難になる。

上記５条件の範囲内では、各面の曲率半径を大きく取れ
るため、高次収差の発生を少なくして、高い性能を得る
ことができる。

（実　施　例） 以下、具体的な実施例を３例あげる。各実施例において
、ｒｉは物体側から数えて１番目のレンズ面の曲率半径
を示し、ｄｉは物体側から数えてｊ番目のレンズ面間距
離を示す、また、ｎは各レンズの屈折率を示す、使用°
コヒーレント光の波長入は６３２．８Ｐｍである。

実施例１ この実施例のレンズ構成は第１図に示すように９枚構成
であり、ｆ　＝１００、正方向の入射光束のＦ＝１．９
５、画角ｗ＝２°５２′、逆方向の入射光束のＦ＝１０
、画角ｗ＝１４°５３′である。

ｉ　　　　　　　　　　ｒｉ　　　　　　　　ｄｉ　　
　　　　　　ｎｌ　　　　　　　−９１，７３６３，２
５１，６１８２４２−１４２，２８３６，１３ ３３７５，０４９７，８０１，８０２０２４−５８８，
９１６０，６５ ５８５，６０３７，８０１，８０２０２６２１０，６３
８１９，４２ ７３４２，０６８３，２５１，５２９４５８６９，７５
０１２，０２ ９−１０４，３１０３，２５１，５２９４５１０１９３
，６４２１！］、３８ １１　　　　−８１８．０６６　　　　７．８０　　１
．８０２０２１２　　　　−１２４．０２１　　　　　
０．６５１３　　　　１８５．３８３　　　　７．８０
　　１．８０２０２１／Ｉ　　　　　−５８１，６２３
０，６５１５８５，３４５７，８０１，８０２０２１６
１７８，８１１２５，２６ １７６５，２４７１４，９６１，６１８２４１８４２，
７５４ この例では、　Ｒ１ｆ＝ｒｌ、Ｒ５Ｌ＝ｒ１８　、Ｄ２
３＝ｄ６、Ｄ３４ミｄｌＯである。また、Ｄ５即ち第１
８面とスペクトル面Ｓ２とのあいだの距離は、３９．６
６　＝０．３９６６・ｆ、第１面と物体面Ｓ１との間の
距離は３９．３５　＝０．３９３５・ｆである。さらに
、第１．第３、第５群の焦点距離ｆ】、　ｆ３．　ｆ５
は、それぞれ、　−４２８，２，−６２，９８、−２６
８，９４である。また、Ｄ２３＋０３４＝３８．８＝０
．３８８　ｆである。

実施例　２ この実施例は、第２図に示すようにレンズ１１枚構成で
あり、従ってＲ１ｆ＝ｒｌ、Ｒ５Ｌ＝ｒ２２．Ｄ２３＝
ｄ８、Ｄ３４＝ｄ１２である。ｆ＝１００、正方向の入
射光束のＦ＝１．５５両角ド３°４９二逆方向の入射光
束のＦ＝７．５．画角Ｗ＝１８°５０′である。

ｉ　　　　　　　　　　ｒｉ　　　　　　　　ｄｉ　　
　　　　ｎｌ　　　　　−８７，５１４２，３３１，５
２９４５２６４６，９５８１，００ ３ｏｏｌｏ、００　　１．８０２０２ ４　　　　　　−１６０．７８７　　　２．２７５　　
　　３６２．５６９　　８．００　　１．８０２０２６
　　　　　　−８４０．４９６　　　０．６７７　　　
　　　　９３．７６５　　　８．００　　　１．８０２
０２８　　　　　　２１８．５６２　　１７．０７９　
　　　　　３０２．３１９　　　３．３３　　　１．５
２９４５１０　　　　　　８０．７８９　　１２．３３
１１　　　　　−１２２．１９５　　　３．３３　　　
１．５２９４５１２　　　　　　３１１．０８７　　１
７．８６１３　　　　　−８２１．０１９　　　８．０
０　　　１．８０２０２１４　　　　　−１３１．５１
９　　　０．６７１５　　　　　　２４０．５５１　　
　　ｇ、００　　　１．８０２０２１６　　　　　−９
５６．９６４　　　０．６７１７　　　　　１００．５
８２　　　８．００　　　１．８０２０２１ｇ　　　　
　　　１７１．１３９　　２３．６９１９　　　　　　
６８．９９０　　１０．００　　　１．８２９４２２０
　　　　　１６５．１７６　　　４．１２２１　　　　
　　２２２．１４７　　　３．３３　　　１．５２９４
５２２　　　　　　　４５．３４９ 物体面Ｓ１と第１面との間の距離は４０．７＝０．４０
７・ｆ、第２２面とスペクトル面との間の距離すなわち
Ｄ５＝４０．２４＝０．４０２４・ｆである。また、第
１、第３、第５群の焦点距離ｆｌ、　ｆ３．ｆ５は、そ
れぞれ−６１８，４゜−８９，４５，−１２０７，１で
ある。　Ｄ２３＋Ｄ３４＝３４．９３＝０．３４９３・
ｆである。

実施例　３ この実施例も、第２図に示すようにレンズ１１枚構成で
あり、従ってＲ１ｆ＝ｒｌ、Ｒ５Ｌ＝ｒ２２　、　Ｄ２
３＝ｄ８、Ｄ３４＝ｄ１２である。ｆ　＝１００、正方
向の入射光束のＦ＝１、５５．画角ｗ＝２”５２？逆方
向の入射光束のＦ＝１０、両角ｗ＝１８’５０’である
。

ｉ　　　　　　　　　ｒｉ　　　　　　　　ｄｉ　　　
　　　　　ｎｌ　　　　　　−８１，２９６２，３３１
，５１５０９２１１３８，１３４１，００ ３１６８３゜１９１　　６．６６　　１．７９８８５４
　　　　−１８８．９９１　　　　０．１３５　　　　
　３２７．２７７　　　　６，６６　　　　１．７９８
８５６　　　　−９９７．０９４　　　　０．６７７　
　　　　　９５．３６３　　　　８．００　　　　１．
７９８８５８　　　　　１９９．４２２　　　１５．１
４９　　　　　２９０．１１５　　　　３．３３　　　
　１．５１５０９１０　　　８０．８９５　　１２．３
３１１　　　−１３０．４５４　　　　３．３３　　　
　１．５１５０９１２　　　　２９０．０１７　　　１
５．６４１３　　　−７５５．４７２　　　　８．００
　　　　１．７り８８５１４　　　−１３３．８４６　
　　　０．６７１５　　　　２３４．３８９　　　　６
．６６　　　　１．７９８８５１６　　　−６７６．３
１２　　　　０．６７１７　　　　１０３．６５３　　
　　６．６６　　　　１．７９８８５１８　　　　１８
０．６３１　　　２３．４１１９　　　　　７０．０７
７　　　１０．００　　　　１．８３９５６２０　　　
　１５８．５２６　　　　５．０９２１　　　　２４１
．１４６　　　　３．３３　　　　１．５１５０９２２
　　　　　４６．９６６ 物体面Ｓ１と第１而との間の距離は４７．２３　＝０．
４７２３・ｆ、第２２面とスペクトル面との間の距離す
なわちＤ５＝４３．９５＝０．４３９５φｆである。ま
た、第１．第３、第５群の焦点距離ｆｌ、　ｆ３．ｆ５
は、それぞれ−５２６、８９６，−９４，１１１８，−
１４３８，８４７１である。なお、第１図、第２図にお
いて符号１０．２０．３０．４０．５０．はそれぞれ第
１．第２．第３．第４．第５群をしめす。

第３図ないし第８図に、収差図を示す６第３図及び第４
図は実施例　１の収差図、第５図及び第６図は実施例　
２の収差図、第７図及び第８図は実施例　３の収差図で
ある。

（発明の効果） 以上、本発明によれば新規なフーリエ変換レンズを提供
できる。このレンズ系は、従来よりもより大きなスペク
トル面に対しても良好な性能を持ち、また、物体面およ
びスペクトル面の両方に対して、レンズ面からの距離が
おおきい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明のレンズ構成をしめす図、第
３図ないし第８図は、収差図である。 １０、、、第１群、　２０．、、第２群、３０．、、第
３群。 ４０、、、第４群、５０．、。第５群 ＼□′ 傭　］　図 莞Ｚ図 ＃Ｊｂ図 （富力色イテ１１の正方向９ 軸１のｍ１１７差 偶　４図 （英カ七伊１１の′＆力１′１） 魂す図 （実力セイク１２の正方向） 第０図 （実）上側Ｚの逆方向ｐ 傭７図 （実兇例づの正方向）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １枚もしくは２枚のレンズからなり第１面が物体側に向
   いた凹面である第１群と、２枚の正レンズからなる第２
   群と、２枚の負レンズからなる第３群と、３枚の正レン
   ズからなる第４群と、１枚もしくは２枚のレンズからな
   り最終面が像側に向いた凹面である第５群とを、物体側
   から上記順序に配列してなる、５群構成のレンズ系であ
   って、ｆ；レンズ系全体の合成焦点距離 ｆ３；第３群の焦点距離 Ｒ１ｆ；第１群の第１面の曲率半径 Ｒ５Ｌ；第５群の最終面の曲率半径 Ｄ２３；第２群と第３群の間の面間距離 Ｄ３４；第３群と第４群の間の面間距離 Ｄ５；第５群の最終面から後側焦点までの距離とすると
   き、 （イ）−１．１ｆ＜Ｒ１ｆ＜−０．７５ｆ （ロ）−１．０ｆ＜ｆ３＜−０．６ｆ （ハ）＋０．３ｆ＜Ｒ５Ｌ＜＋０．６ｆ （ニ）０．２５ｆ＜Ｄ２３＋Ｄ３４＜０．６ｆ（ホ）Ｄ
   ５＜０．６ｆ の５条件を満足することを特徴とする、フーリエ変換レ
   ンズ。