(57)【要約】【課題】本発明は、フーリエ変換光学系に関し、特に、物体光と参照光とは同一な光軸にするフーリエ変換光学系に関する。【解決手段】物体側からスペクトル側まで順次に、正の屈折力を持つ第一レンズ群、正の屈折力を持つ第二レンズ群、負の屈折力を持つ第三レンズ群を含む。第一レンズ群は正メニスカスレンズ及び負メニスカスレンズを含む。この二枚のレンズはそれぞれ凹面が相対する。正メニスカスレンズの凸面を物体側に向け、負メニスカスレンズの凸面をスペクトル側に向ける。第二レンズ群は少なくとも一枚の両凸レンズを含む。第三レンズ群は正メニスカスレンズと両凹レンズを含む。正メニスカスレンズは凸面を物体側に向ける。本発明は、フーリエ変換光学系を利用するホログラムメモリのフーリエ変換光学系も提供する。このホログラムメモリフーリエ変換光学系は、前群のフーリエ変換光学系と後群のフーリエ変換光学系を含む。【選択図】図１
2006323345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側からスペクトル側まで順次に、正の屈折力を持つ第一レンズ群と、正の屈折力を持つ第二レンズ群と、負の屈折力を持つ第三レンズ群と、を含み、
前記第一レンズ群は正メニスカスレンズ及び負メニスカスレンズを含み、この二枚のレンズの凹面が相対し、
前記正メニスカスレンズの凸面を物体側に向けるが、前記負メニスカスレンズの凸面をスペクトル側に向け、
前記第二レンズ群は、少なくとも一枚の両凸レンズを含み、
前記第三レンズ群は第二正メニスカスレンズと両凹レンズを含み、
前記第二正メニスカスレンズの凸面を物体側に向け、
ｆ：フーリエ変換光学系の焦点距離、
ｆ２：第二レンズ群の焦点距離、
Ｒ１２Ｆ：第一レンズ群の負メニスカスレンズの凹面の曲率半径、
Ｒ３１Ｆ：第三レンズ群の第二正メニスカスレンズの凸面の曲率半径、
ｄ３２Ｒ：第三レンズ群の両凹レンズのスペクトル側の焦点距離、
とするとき、
０．８＜ｆ２／ｆ＜１．４.．．（１）
−１．３＜Ｒ１２Ｆ／ｆ＜−０．７.．．（２）
０．３５＜Ｒ３１Ｆ／ｆ＜０．７５.．．（３）
０．３＜Ｒ３２Ｒ／ｆ＜０．７.．．（４）
なる条件を満足することを特徴とするフーリエ変換光学系。
【請求項２】
ｎ２：第二レンズ群の材料の屈折率、
ｎ１２：第一レンズ群における負メニスカスレンズの材料の屈折率、
とするとき、
ｎ２＞１.７…（５）
ｎ２−ｎ１２＞０.１３…（６）
なる条件を満足することを特徴とする、請求項１に記載のフーリエ変換光学系。
【請求項３】
前記フーリエ変換光学系は前群のフーリエ変換用レンズとして利用される場合、その物体側面及び前記第一レンズ群の間に光学スプリッタが設置されることを特徴とする、請求項１に記載のフーリエ変換光学系。
【請求項４】
前群のフーリエ変換光学系と、後群の逆フーリエ変換光学系と、を含むホログラムメモリのフーリエ変換光学系において、
前記前群のフーリエ変換光学系は、物体側からスペクトル側まで順次に、正の屈折力を持つ第一レンズ群と、正の屈折力を持つ第二レンズ群と、負の屈折力を持つ第三レンズ群と、を含み、
前記第一レンズ群は正メニスカスレンズ及び負メニスカスレンズを含み、この二枚のレンズの凹面が相対し、
前記第二レンズ群は、少なくとも一枚の両凸レンズを含み、
前記第三レンズ群は第二正メニスカスレンズと両凸レンズを含み、
前記正メニスカスレンズの凸面を物体側に向け、
ｆ：フーリエ変換光学系の焦点距離、
ｆ２：第二レンズ群の焦点距離、
Ｒ１２Ｆ：第一レンズ群の負メニスカスレンズの凹面の曲率半径、
Ｒ３１Ｆ：第三レンズ群の第二正メニスカスレンズの凸面の曲率半径、
ｄ３２Ｒ：第三レンズ群の両凹レンズのスペクトル側の焦点距離、
とするとき、
０．８＜ｆ２／ｆ＜１．４.．．（１）
−１．３＜Ｒ１２Ｆ／ｆ＜−０．７.．．（２）
０．３５＜Ｒ３１Ｆ／ｆ＜０．７５.．．（３）
０．３＜Ｒ３２Ｒ／ｆ＜０．７.．．（４）
なる条件を満足することを特徴とするホログラムメモリのフーリエ変換光学系。
【請求項５】
ｎ２：第二レンズ群の材料の屈折率、
ｎ１２：第一レンズ群における負メニスカスレンズの材料の屈折率、
とするとき、
ｎ２＞１.７…（５）
ｎ２−ｎ１２＞０.１３…（６）
なる条件を満足することを特徴とする、請求項４に記載のホログラムメモリのフーリエ変換光学系。
【請求項６】
前記の後群のフーリエ変換光学系は前記の前群のフーリエ変換光学系が反転されて成す形態になることを特徴とする、請求項６に記載のホログラムメモリのフーリエ変換光学系。
【請求項７】
前群のフーリエ変換光学系の物体側面及び前記第一レンズ群の間に光学スプリッタが設置されるように構成されることを特徴とする、請求項４に記載のホログラムメモリのフーリエ変換光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フーリエ変換光学系（Fourier-transform Optical System）に関し、特に、物体光と参照光とが同一な光軸に形成されるフーリエ変換光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、より大容量及び高速度の読み書きを実現するために、二次元記憶の技術として、磁気記憶、ディスク記憶、半導体記憶などが改善されている。しかし、このような二次元記憶の手段は物理的な極限にまで発展されるので、現在、新世代の三次元記憶の技術が記憶技術の主流として開発されている。三次元記憶の技術であるホログラムメモリは、データの記憶密度が高い、伝送速度が速い、読み出しの時間が短いという優れた点があるので、記憶技術の中心として発展している。一般に、ホログラムメモリ光学系は、フーリエ変換光学系を利用してデータを記憶するように構成される。
【０００３】
代表的なホログラムメモリ光学系としては、前群のフーリエ変換レンズシステム及び後群の逆フーリエ変換レンズシステムを含む。ここで、一般に空間光変調器（Spatial Light Modulator, SLM）は物体側面として前群のフーリエ変換レンズの前焦点面に設置される。平行の光はこの物体側面に入射して回折され、回折された光はこの前群のフーリエ変換レンズを透過してその後焦点面に結像される。この後焦点面はスペクトル側も呼ばれ、記憶媒体として機能する。このスペクトル側は後群の逆フーリエ変換レンズの前焦点面に設けられ、このスペクトル面によりなる像は後群の逆フーリエ変換レンズを透過してその後焦点面に結像される。この後焦点面も射出面と呼ばれ、一般にＣＣＤ（Charge-couple Device）又はＣＭＯＳ（Complementary-Metal-Oxide Semiconductor Transisitor）が採用される。
【０００４】
ホログラムメモリ光学系において、前群のフーリエ変換レンズ及び後群の逆フーリエレンズとしてはそれぞれ異なるレンズシステムでも、同一のレンズシステムでもよい。同一のレンズシステムを利用する場合、このレンズシステムは、正方向での光路構成が前群のフーリエ変換レンズとされ、その逆の方向での光路が後群のフーリエ変換レンズとされるように構成される。この逆の方向での光路はこの正方向での光路が反転されて成す形態になる。
【０００５】
回折光はフーリエレンズを透過して結像される特性から考えて、レンズの設置は次の条件を満足しなければならない。（１）二対の物像の共役な位置に対して収差を調整する。物を無限遠の場所に置いた場合、第一対の物像の共役な位置に対して、絞りが前焦点面、像が後焦点面に形成されるように構成される。第二対の物像の共役な位置に対して、物を前焦点面に置いた場合、絞りが後焦点面に、像が無限の遠い場所に形成されるように構成される。（２）光軸に平行に射出される主たる光は、正弦条件に満足する。（３）各種の単色の収差を除去し、回折の動作を制限する。
【０００６】
全システムをコンパクト化し、高密度の情報記憶が行われるために、フーリエ変換レンズは短い焦点距離を有する必要があり、また、記憶密度を高めて物体面積を増加し、像面積を減少するために、フーリエ変換光学系を採用しなければならない。
【０００７】
しかし、従来の非対称フーリエ変換レンズにおいては、一般に五枚以上の球面単レンズが利用され、また、物体光及び参照光を同一な光軸としてホログラムメモリ光学系を簡単に作成するため、さらに二枚の拡散シートをそれぞれ物体側面の両側に設置されるようにしている。このようなホログラムは物体光及び参照光が非同軸のホログラムと比べて、レンズの光透過の孔径が一倍程度に増加するので、フーリエ変換レンズの表面の湾曲程度に制限され、設計し難くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、コンパクトに構成できて、物体光及び参照光が同一な光軸になり、画質が優れたフーリエ変換光学系を提供することが必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するために、フーリエ変換光学系は、物体側からスペクトル側まで順次に、正の屈折力を持つ第一レンズ群と、正の屈折力を持つ第二レンズ群と、負の屈折力を持つ第三レンズ群と、を含む。ここで、前記第一レンズ群は第一正メニスカスレンズ及び第一負メニスカスレンズを含む。この二枚のレンズはそれぞれ凹面が相対する。前記第一正メニスカスレンズは凸面を物体側に向けるが、前記第一負メニスカスレンズは凸面をスペクトル側に向ける。前記第二レンズ群は、少なくとも一枚の両凸レンズを含む。前記第三レンズ群は第二正メニスカスレンズと両凹レンズを含む。前記第二正メニスカスレンズは凸面を物体側に向ける。
【００１０】
屈折力を合理的に分配し、球面収差、正弦条件不満足量（ＯＳＣ）、軸外収差を良好に校正するために、前記フーリエ変換光学系は次の式１〜式４を満足する。
０．８＜ｆ２／ｆ＜１．４.．．（１）
−１．３＜Ｒ１２Ｆ／ｆ＜−０．７.．．（２）
０．３５＜Ｒ３１Ｆ／ｆ＜０．７５.．．（３）
０．３＜Ｒ３２Ｒ／ｆ＜０．７.．．（４）
ここで、
ｆ：フーリエ変換光学系の焦点距離、
ｆ２：第二レンズ群の焦点距離、
Ｒ１２Ｆ：第一レンズ群の第一負メニスカスレンズの凹面の曲率半径、
Ｒ３１Ｆ：第三レンズ群の第二正メニスカスレンズの凸面の曲率半径、
ｄ３２Ｒ：第三レンズ群の両凹レンズのスペクトル側の焦点距離、
とする。
【００１１】
ここで、ｆ２が式１の最大値により大きい場合、前記第二レンズ群に分担された正の屈折力が小さ過ぎるので、逆の方向での光路の軸上収差は校正し難くなる。ｆ２は式１の最小値より小さい場合、前記第二レンズ群に分担された正の屈折力が大き過ぎるので、レンズの表面が非常に湾曲され、球面収差及び正弦条件不満足量は校正し難くなる。
【００１２】
また、Ｒ１２Ｆが式２の最大値より大きい場合、球面収差が正の方向に増加し過ぎ、像面湾曲が逆の方向に増加する。Ｒ１２Ｆが式２の最小値より小さい場合、球面収差が負の方向に増加し過ぎ、像面湾曲が正の方向に増加する。
【００１３】
Ｒ３１Ｆが式３の範囲に設定される場合、第三レンズ群における前記第二正メニスカスレンズの凸面は、正の方向での光路又は逆の方向での光路における球面収差又は正弦条件不満足量に対してほとんど作用しない。Ｒ３１Ｆが式３の最大値より大きい場合、正の方向での光路における球面収差及び正弦条件不満足量は正の方向に増加し過ぎ、逆の方向での光路における球面収差及び正弦条件不満足量は負の方向に増加し過ぎるが、正の方向での光路及び逆の方向での光路における像面湾曲は正の方向に増加し過ぎる。Ｒ３１Ｆが式３の最小値より小さい場合、正の方向での光路における球面収差及び正弦条件不満足量は負の方向に増加し過ぎ、逆の方向での光路における球面収差及び正弦条件不満足量は正の方向に増加し過ぎるが、正の方向での光路及び逆の方向での光路における像面湾曲は負の方向に増加し過ぎる。
【００１４】
Ｒ３２Ｒが式４の範囲に設定される場合、第三レンズ群における前記両凹レンズの凹面が正の方向での光路又は逆の方向での光路における球面収差又は正弦条件不満足量に対してほとんど作用しない。Ｒ３２Ｒが式４の最大値より大きい場合、正の方向での光路における球面収差及び正弦条件不満足量は正の方向に増加し過ぎ、逆の方向での光路における球面収差は正の方向に増加し過ぎるが、正弦条件不満足量は負の方向に増加し過ぎ、且つ、正の方向での光路及び逆の方向での光路における像面湾曲は正の方向に増加し過ぎる。Ｒ３２Ｒが式４の最小値より小さい場合、正の方向での光路における球面収差及び正弦条件不満足量は負の方向に増加し過ぎ、逆の方向での光路における球面収差は負の方向に増加し過ぎるが、正弦条件不満足量は正の方向に増加し過ぎ、且つ、正の方向での光路及び逆の方向での光路における像面湾曲は負の方向に増加し過ぎる。
【００１５】
従って、前記フーリエ変換光学系が式１〜式４を満足する時、正の方向での光路において大開口数及び小画角を形成するが、その逆の方向での光路おいて小開口数及び大画角を形成する。
【００１６】
像面湾曲を良好に校正するために、前記フーリエ変換光学系はさらに式５及び式６を満足することが好ましい。
ｎ２＞１.７…（５）
ｎ２−ｎ１２＞０.１３…（６）
ここで、
ｎ２：第二レンズ群の材料の屈折率、
ｎ１２：第一レンズ群における第一負メニスカスレンズの材料の屈折率、
とする。
【００１７】
ここで、第二レンズ群の材料の屈折率ｎ２は式５の最小値より小さく、第一レンズ群における、凸面をスペクトル側に向けた第一負メニスカスレンズの材料の屈折率ｎ１２との差が式６の最小値より小さい場合、逆の方向での光路において像面湾曲が校正し難くなる。第二レンズ群の材料の屈折率ｎ２が式５を満足し、第一レンズ群における、凸面をスペクトル側に向けた第一負メニスカスレンズの材料の屈折率ｎ１２との差が式６の最大値より大きい場合、各種の収差を校正することが有利になる。
【００１８】
なお、本発明に係るホログラムメモリ光学系は、前群のフーリエ変換光学系と、後群の逆フーリエ変換光学系と、を含む。この前群のフーリエ変換光学系は、物体側からスペクトル側まで順次に、正の屈折力を持つ第一レンズ群と、正の屈折力を持つ第二レンズ群と、負の屈折力を持つ第三レンズ群と、を含む。ここで、前記第一レンズ群は第一正メニスカスレンズ及び第一負メニスカスレンズを含む。この二枚のレンズはそれぞれ凹面が相対する。前記第二レンズ群は、少なくとも一枚の両凸レンズを含む。前記第三レンズ群は第二正メニスカスレンズと両凸レンズを含む。前記第二正メニスカスレンズは凸面を物体側に向ける。また、前記フーリエ変換光学系は次の式１〜式４を満足する。
０．８＜ｆ２／ｆ＜１．４.．．（１）
−１．３＜Ｒ１２Ｆ／ｆ＜−０．７.．．（２）
０．３５＜Ｒ３１Ｆ／ｆ＜０．７５.．．（３）
０．３＜Ｒ３２Ｒ／ｆ＜０．７.．．（４）
ここで、
ｆ：フーリエ変換光学系の焦点距離、
ｆ２：第二レンズ群の焦点距離、
Ｒ１２Ｆ：第一レンズ群の第一負メニスカスレンズの凹面の曲率半径、
Ｒ３１Ｆ：第三レンズ群の第二正メニスカスレンズの凸面の曲率半径、
ｄ３２Ｒ：第三レンズ群の両凹レンズがスペクトル側に向ける焦点距離、
とする。
【発明の効果】
【００１９】
従来技術と比べて、本発明に係るフーリエ変換光学系は、コンパクトして構成され、正方向での光路に大きい開口数及び小さい画角が形成され、その逆の光路に小さい開口数及び大きい画角が形成されるので、正方向での光路及びその逆の光路において球面収差、軸外収差、像面湾曲などの単色の収差を良好に校正することができる。また、物体光及び参照光が同一な光軸に形成される場合、前記フーリエ交換用光学系により、良好な画質が得られる。従って、前記のフーリエ変換光学系において、正方向での光路にフーリエ変換が行われ、その逆の方向での光路に逆フーリエ変換が行われるので、物体光及び参照光が同一な光軸に形成されるホログラムメモリに適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参考して本発明の最良の形態について詳しく説明する。
【００２１】
（実施例１）
図１に示すように、フーリエ変換光学系１０は、ホログラムメモリ光学系におけるフーリエ変換光学系の前群のフーリエ変換レンズとして、物体側１１からスペクトル側１５まで順次に、正の屈折力を持つ第一レンズ群１２と、正の屈折力を持つ第二レンズ群１３と、負の屈折力１４を持つ第三レンズ群１４と、を含む。この第一レンズ群１２はそれぞれ凹面が相対するように配置される正メニスカスレンズ１２１と負メニスカスレンズ１２２とからなる。前記正メニスカスレンズ１２１は凸面を物体側に向けるが、前記負メニスカスレンズ１２２は凸面をスペクトル側に向ける。前記第二レンズ群１３は、二枚の両凸レンズ１３１、１３２よりなる。前記第三レンズ群１４は正メニスカスレンズ１４１及び両凹レンズ１４２を含む。前記正メニスカスレンズ１４１は凸面を物体側面に向ける。前記のフーリエ変換光学系１０はホログラムメモリ光学系における前群のフーリエ変換レンズとして利用される場合、さらにその物体側面１１及び第一レンズ群１２の間に光学スプリッタ１６を設置するように構成される。
【００２２】
前記のフーリエ変換光学系１０は、焦点距離をｆ＝３３ｍｍ、物体光について、正方向での光路において、FナンバーをF／＃＝１．７、画角を２ω＝５．２°とするが、逆の方向での光路において、FナンバーをF／＃＝１１、画角を２ω＝３３．８°、波長をλ＝０．５３２μｍとする。参照光の光路の空間において、開口数を０.０８７５、物体の高さを１７．５ｍｍにする。前記のフーリエ変換光学系１０の構成についてのパラメーターは表１に示される。ここで、Ｒは物体側から順次に数えた各レンズ面（表１中、「番号」の列に番号を順次付してある、以下表２〜４についても同様）の曲率半径、ｄは物体側から順次に数えた各レンズ面の光軸上距離、ｎは物体側から順次に数えた各レンズの波長λ＝０．５３２μｍに対する屈折率とする。
【００２３】
屈折力を合理的に分配し、球面収差、正弦条件不満足量、軸外収差を良好に校正するために、前記フーリエ変換光学系１０は次の式１〜式４を満足する。
０．８＜ｆ２／ｆ＜１．４.．．（１）
−１．３＜Ｒ１２Ｆ／ｆ＜−０．７.．．（２）
０．３５＜Ｒ３１Ｆ／ｆ＜０．７５.．．（３）
０．３＜Ｒ３２Ｒ／ｆ＜０．７.．．（４）
ここで、
ｆ：フーリエ変換光学系１０の焦点距離、
ｆ２：第二レンズ群１３の焦点距離、
Ｒ１２Ｆ：第一レンズ群１２の負メニスカスレンズ１２２の凹面の曲率半径、
Ｒ３１Ｆ：第三レンズ群１４の正メニスカスレンズ１４１の凸面の曲率半径、
ｄ３２Ｒ：第三レンズ群１４の両凹レンズ１４２がスペクトル側１５に向ける焦点距離、
とする。
【００２４】
ここで、前記の式１〜式３を満足して、ｆ＝３３ｍｍ、ｆ２／ｆ＝１．２４、Ｒ１２Ｆ／ｆ＝−１．１９、Ｒ３１Ｆ／ｆ＝０．５９、Ｒ３２Ｒ／ｆ＝０．５０とする。
【００２５】
像面湾曲を良好に校正するために、前記のフーリエ変換光学系１０は、次の条件を満足する。
ｎ２＞１.７…（５）
ｎ２−ｎ１２＞０.１３…（６）
ここで、
ｎ２：第二レンズ群１３の材料の屈折率、
ｎ１２：第一レンズ群１２における負メニスカスレンズの材料の屈折率、
とする。
【００２６】
本実施例においては、ｎ２＝１．７６４３０９４５、ｎ１２＝０．１４７８６６５４とするので、前記の式５及び６を満足する。
【００２７】
図２及び図３はそれぞれ正方向での光路における正弦条件不満足量及び光路差長を示すが、図４及び図５はそれぞれ逆の方向での光路における正弦条件不満足量及び光路差長を示す。図２及び図４から、正方向での光路でも逆の方向での光路でも、正弦条件不満足量がともに小さく、正弦条件を満足することがわかる。図３及び図５から、正方向での光路でも逆の方向での光路でも、光路差長がともに小さく、回折制限のための要求を満足する。
【００２８】
【表１】
2006323345.tif 000003
【００２９】
上述のように、前記のフーリエ変換光学系１０において、正方向での光路及び逆の方向での光路はともに正弦条件を満足し、回折制限の要求を満足する。従って、この正方向での光路に対してフーリエ変換を行い、その逆の方向での往路に対して逆フーリエ変換を行う。これらの正方向での光路及びその逆の方向での光路は、ホログラムメモリ光学系１０に、それぞれ前群のフーリエ変換光学系及び後群の逆フーリエ変換光学系として利用される。
【００３０】
（実施例２）
図６に示すように、フーリエ変換光学系２０は、ホログラムメモリ光学系におけるフーリエ変換光学系の前群のフーリエ変換レンズとして、物体側２１からスペクトル側２５まで順次に、正の屈折力を持つ第一レンズ群２２と、正の屈折力を持つ第二レンズ群２３と、負の屈折力を持つ第三レンズ群２４と、を含む。この第一レンズ群２２はそれぞれ凹面が相対するように設置された正メニスカスレンズ２２１と負メニスカスレンズ２２２とからなる。前記正メニスカスレンズ２２１は凸面を物体側に向けるが、前記負メニスカスレンズ２２２は凸面をスペクトル側に向ける。前記第二レンズ群２３は、二枚の両凸レンズ２３１、２３２よりなる。前記第三レンズ群２４は正メニスカスレンズ２４１及び両凹レンズ２４２を含む。前記正メニスカスレンズ２４１は凸面を物体側面に向ける。前記のフーリエ変換光学系２０は、焦点距離をｆ＝３０ｍｍ、物体光について、正方向での光路において、FナンバーをF／＃＝１．６７、画角を２ω＝５．７２°とするが、逆の方向での光路において、FナンバーをF／＃＝１０、画角を２ω＝３４°、波長をλ＝０．５３２μｍとする。参照光の光路の空間において、開口数を０.０８７５、物体の高さを１７．５ｍｍにする。前記のフーリエ変換光学系１０の構成についてのパラメーターは表２に示される。ここで、Ｒは物体側から順次に数えた各レンズ面の曲率半径、ｄは物体側から順次に数えた各レンズ面の光軸上距離、ｎは物体側から順次に数えた各レンズの波長λ＝０．５３２μｍに対する屈折率とする。
【００３１】
屈折力を合理的に分配し、球面収差、正弦条件不満足量、軸外収差を良好に校正するために、前記フーリエ変換光学系１０は次の式１〜式４を満足する。
０．８＜ｆ２／ｆ＜１．４.．．（１）
−１．３＜Ｒ１２Ｆ／ｆ＜−０．７.．．（２）
０．３５＜Ｒ３１Ｆ／ｆ＜０．７５.．．（３）
０．３＜Ｒ３２Ｒ／ｆ＜０．７.．．（４）
ここで、
ｆ：フーリエ変換光学系２０の焦点距離、
ｆ２：第二レンズ群２３の焦点距離、
Ｒ１２Ｆ：第一レンズ群２２の負メニスカスレンズ２２２の凹面の曲率半径、
Ｒ３１Ｆ：第三レンズ群２４の正メニスカスレンズ２２１の凸面の曲率半径、
ｄ３２Ｒ：第三レンズ群２４の両凹レンズ２４２がスペクトル側に向ける焦点距離、
とする。
【００３２】
ここで、ｆ＝３０ｍｍ、ｆ２／ｆ＝１．１４、Ｒ１２Ｆ／ｆ＝−１．０９、Ｒ３１Ｆ／ｆ＝０．６５、Ｒ３２Ｒ／ｆ＝０．５０とするので、前記の式１〜式３を満足する。
【００３３】
像面湾曲を良好に校正するために、前記のフーリエ変換光学系１０は、次の条件を満足する。
ｎ２＞１.７…（５）
ｎ２−ｎ１２＞０.１３…（６）
ここで、
ｎ２：第二レンズ群２３の材料の屈折率、
ｎ１２：第一レンズ群２２における負メニスカスレンズ２２２の材料の屈折率、
とする。
【００３４】
ここで、ｎ２＝１．７６４３０９４５、ｎ１２＝０．１４７８６６５４とするので、前記の式５及び６を満足する。
【００３５】
図７及び図８はそれぞれ正方向での光路における正弦条件不満足量及び光路差長を示すが、図９及び図１０はそれぞれ逆の方向での光路における正弦条件不満足量及び光路差長を示す。図７及び図９から、正方向での光路でも逆の方向での光路でも、正弦条件不満足量がともに小さく、正弦条件を満足することがわかる。図８及び図１０から、正方向での光路でも逆の方向での光路でも、光路差長がともに小さく、回折制限のための要求を満足する。
【００３６】
【表２】
2006323345.tif 000004
【００３７】
上述のように、前記のフーリエ変換光学系２０において、正方向での光路及び逆の方向での光路はともに正弦条件を満足し、回折制限の要求を満足する。従って、この正方向での光路に対してフーリエ変換を行い、その逆の方向での往路に対して逆フーリエ変換を行う。これらの正方向での光路及びその逆の方向での光路は、ホログラムメモリ光学系において、それぞれ前群のフーリエ変換光学系及び後群の逆フーリエ変換光学系として利用される。
【００３８】
（実施例３）
図６に示すように、フーリエ変換光学系３０は、ホログラムメモリ光学系におけるフーリエ変換光学系の前群のフーリエ変換レンズとして、物体側３１からスペクトル側３５まで順次に、正の屈折力を持つ第一レンズ群３２と、正の屈折力を持つ第二レンズ群３３と、負の屈折力を持つ第三レンズ群３４と、を含む。この第一レンズ群３２は正メニスカスレンズ３２１と負メニスカスレンズ３２２とからなる。この二枚のレンズはそれぞれ凹面が相対する。前記正メニスカスレンズ３２１は凸面を物体側に向けるが、前記負メニスカスレンズ３２２は凸面をスペクトル側に向ける。前記第二レンズ群３３は、二枚の両凸レンズ３３１、３３２よりなる。前記第三レンズ群３４は正メニスカスレンズ３４１及び両凹レンズ３４２を含む。前記正メニスカスレンズ３４１は凸面を物体側面に向ける。前記のフーリエ変換光学系３０はホログラムメモリ光学系における前群のフーリエ変換レンズとして利用される場合、さらにその物体側面３１及び第一レンズ群３２の間に光学スプリッタ３６が設置されるように構成される。
【００３９】
前記のフーリエ変換光学系３０は、焦点距離をｆ＝４４ｍｍ、物体光について、正方向での光路において、FナンバーをF／＃＝２．２、画角を２ω＝５．２°とするが、逆の方向での光路において、FナンバーをF／＃＝１１、画角を２ω＝２５．６°、波長をλ＝０．５３２μｍとする。参照光の光路の空間において、開口数を０.０８７５、物体の高さを１７．５ｍｍにする。前記のフーリエ変換光学系３０の構成についてのパラメーターは表３に示される。ここで、Ｒは物体側から順次に数えた各レンズ面の曲率半径、ｄは物体側から順次に数えた各レンズ面の光軸上距離、ｎは物体側から順次に数えた各レンズの波長λ＝０．５３２μｍに対する屈折率とする。
【００４０】
屈折力を合理的に分配し、球面収差、正弦条件不満足量、軸外収差を良好に校正するために、前記フーリエ変換光学系１０は次の式１〜式４を満足する。
０．８＜ｆ２／ｆ＜１．４.．．（１）
−１．３＜Ｒ１２Ｆ／ｆ＜−０．７.．．（２）
０．３５＜Ｒ３１Ｆ／ｆ＜０．７５.．．（３）
０．３＜Ｒ３２Ｒ／ｆ＜０．７.．．（４）
ここで、
ｆ：フーリエ変換光学系３０の焦点距離、
ｆ２：第二レンズ群３３の焦点距離、
Ｒ１２Ｆ：第一レンズ群３２の負メニスカスレンズ３２２の凹面の曲率半径、
Ｒ３１Ｆ：第三レンズ群３４の正メニスカスレンズ３４１の凸面の曲率半径、
ｄ３２Ｒ：第三レンズ群３４の両凹レンズがスペクトル側に向ける焦点距離、
とする。
【００４１】
本実施例においては、ｆ＝４４ｍｍ、ｆ２／ｆ＝１．１１、Ｒ１２Ｆ／ｆ＝−０．０９、Ｒ３１Ｆ／ｆ＝０．６４、Ｒ３２Ｒ／ｆ＝０．５２とするので、前記の式１〜式３を満足する。
【００４２】
像面湾曲を良好に校正するために、前記のフーリエ変換光学系３０は、次の条件を満足する。
ｎ２＞１.７…（５）
ｎ２−ｎ１２＞０.１３…（６）
ここで、
ｎ２：第二レンズ群３３の材料の屈折率、
ｎ１２：第一レンズ群３２における負メニスカスレンズ３２２の材料の屈折率、
とする。
【００４３】
本実施例においては、ｎ２＝１．７６４３０９４５、ｎ１２＝０．１４７８６６５４とするので、前記の式５及び式６を満足する。
【００４４】
図１２及び図１３はそれぞれ正方向での光路における正弦条件不満足量及び光路差長を示すが、図１４及び図１５はそれぞれ逆の方向での光路における正弦条件不満足量及び光路差長を示す。図１２及び図１４から、正方向での光路でも逆の方向での光路でも、正弦条件不満足量がともに小さく、正弦条件を満足することがわかる。図１３及び図１５から、正方向での光路でも逆の方向での光路でも、光路差長がともに小さく、回折制限のための要求を満足する。
【００４５】
【表３】
2006323345.tif 000005
【００４６】
上述のように、前記のフーリエ変換光学系３０において、正方向での光路及び逆の方向での光路はともに正弦条件を満足し、回折制限の要求を満足する。従って、この正方向での光路に対してフーリエ変換を行い、その逆の方向での往路に対して逆フーリエ変換を行う。これらの正方向での光路及びその逆の方向での光路は、ホログラムメモリ光学系において、それぞれ前群のフーリエ変換光学系及び後群の逆フーリエ変換光学系として利用される。
【００４７】
（実施例４）
図１６に示すように、フーリエ変換光学系４０は、ホログラムメモリ光学系におけるフーリエ変換光学系の前群のフーリエ変換レンズとして、物体側４１からスペクトル側４５まで順次に、正の屈折力を持つ第一レンズ群４２と、正の屈折力を持つ第二レンズ群４３と、負の屈折力を持つ第三レンズ群４４と、を含む。この第一レンズ群４２は正メニスカスレンズ４２１と負メニスカスレンズ４２２とからなる。この二枚のレンズはそれぞれ凹面が相対する。前記正メニスカスレンズ４２１は凸面を物体側に向けるが、前記負メニスカスレンズ４２２は凸面をスペクトル側に向ける。前記第二レンズ群４３は、二枚の両凸レンズ４３１、４３２よりなる。前記第三レンズ群４４は正メニスカスレンズ４４１及び両凹レンズ４４２を含む。前記正メニスカスレンズ４４１は凸面を物体側面に向ける。前記のフーリエ変換光学系４０は、焦点距離をｆ＝４０ｍｍ、物体光について、正方向での光路において、FナンバーをF／＃＝２．２５、画角を２ω＝５．７２°とするが、逆の方向での光路において、FナンバーをF／＃＝１０、画角を２ω＝２６°、波長をλ＝０．５３２μｍとする。参照光の光路の空間において、開口数を０.０８７５、物体の高さを１７．５ｍｍにする。前記のフーリエ変換光学系４０の構成についてのパラメーターは表４に示される。ここで、Ｒは物体側から、順次に数えた各レンズ面の曲率半径、ｄは物体側から、順次に数えた各レンズ面の光軸上距離、ｎは物体側から、順次に数えた各レンズの波長λ＝０．５３２μｍに対する屈折率とする。
【００４８】
屈折力を合理的に分配し、球面収差、正弦条件不満足量、軸外収差を良好に校正するために、前記フーリエ変換光学系１０は次の式１〜式４を満足する。
０．８＜ｆ２／ｆ＜１．４.．．（１）
−１．３＜Ｒ１２Ｆ／ｆ＜−０．７.．．（２）
０．３５＜Ｒ３１Ｆ／ｆ＜０．７５.．．（３）
０．３＜Ｒ３２Ｒ／ｆ＜０．７.．．（４）
ここで、
ｆ：フーリエ変換光学系４０の焦点距離、
ｆ２：第二レンズ群４３の焦点距離、
Ｒ１２Ｆ：第一レンズ群４２の負メニスカスレンズ４２２の凹面の曲率半径、
Ｒ３１Ｆ：第三レンズ群４４の正メニスカスレンズ４２１の凸面の曲率半径、
ｄ３２Ｒ：第三レンズ群４４の両凹レンズ４４２がスペクトル側に向ける焦点距離、
とする。
【００４９】
ここで、ｆ＝４０ｍｍ、ｆ２／ｆ＝１．０４、Ｒ１２Ｆ／ｆ＝−０．９４、Ｒ３１Ｆ／ｆ＝０．６３、Ｒ３２Ｒ／ｆ＝０．５１とするので、前記の式１〜式３を満足する。
【００５０】
像面湾曲を良好に校正するために、前記のフーリエ変換光学系４０は、次の条件を満足する。
ｎ２＞１.７…（５）
ｎ２−ｎ１２＞０.１３…（６）
ここで、
ｎ２：第二レンズ群４３の材料の屈折率、
ｎ１２：第一レンズ群４２における負メニスカスレンズ４２２の材料の屈折率、
とする。
【００５１】
ここで、ｎ２＝１．７６４３０９４５、ｎ１２＝０．１４７８６６５４とするので、前記の式５及び６を満足する。
【００５２】
図１７及び図１８はそれぞれ正方向での光路における正弦条件不満足量及び光路差長を示すが、図１９及び図１０はそれぞれ逆の方向での光路における正弦条件不満足量及び光路差長を示す。図１７及び図１９から、正方向での光路でも逆の方向での光路でも、正弦条件不満足量がともに小さく、正弦条件を満足することがわかる。図１８及び図２０から、正方向での光路でも逆の方向での光路でも、正弦条件不満足量がともに小さく、回折制限のための要求を満足する。
【００５３】
【表４】
2006323345.tif 000006
【００５４】
上述のように、前記のフーリエ変換光学系４０において、正方向での光路及び逆の方向での光路はともに正弦条件を満足し、回折制限の要求を満足する。従って、この正方向での光路に対してフーリエ変換を行い、その逆の方向での往路に対して逆フーリエ変換を行う。これらの正方向での光路及びその逆の方向での光路は、ホログラムメモリ光学系において、それぞれ前群のフーリエ変換光学系及び後群の逆フーリエ変換光学系として利用される。
【００５５】
表５は前記の四つの実施例に対応する光学特性として、Ｆナンバー（Ｆ／＃）、画角（２ω）、参照光路の物体空間の開口数（ＮＡ）、物体の高さ、焦点距離ｆ、並びに、前記の複数の式に対応する数値を示す。
【００５６】
【表５】
2006323345.tif 000007
【００５７】
なお、前記実施例１、実施例２、実施例３、実施例４における各フーリエ変換光学系について、それぞれ正方向での光路と逆の方向での光路とは不同に形成するようにホログラムメモリ光学系を構成すればよい。即ち、実施例１のフーリエ変換光学系における正方向での光路が前群のフーリエ変換光学系とし、実施例２のフーリエ変換光学系における逆の方向での光路が後群のフーリエ変換光学系とする組合せ、又は、実施例３のフーリエ変換光学系における正方向での光路が前群のフーリエ変換光学系とし、実施例４のフーリエ変換光学系における逆の方向での光路が後群のフーリエ変換光学系とする組合せにしてもよい。
【００５８】
本発明にかかるフーリエ変換光学系において、第二レンズ群の焦点距離ｆ２が式１の最大値より大きい場合、前記第二レンズ群に分担された正の屈折力が小さ過ぎるので、逆の方向での光路の軸上収差は校正し難くなる。ｆ２が式１の最小値より小さい場合、前記第二レンズ群に分担された正の屈折力が大き過ぎるので、レンズの表面が非常に湾曲され、球面収差及び正弦条件不満足量が校正し難くなる。
【００５９】
また、Ｒ１２Ｆが式２の最大値より大きい場合、球面収差が正の方向に増加し過ぎ、逆の方向での光路に向ける像面湾曲が負の方向に増加し過ぎる。Ｒ１２Ｆが式２の最小値より小さい場合、球面収差が負の方向に増加し過ぎ、逆の方向での光路に向ける像面湾曲が正の方向に増加し過ぎる。
【００６０】
Ｒ３１Ｆが式３の範囲に設定される場合、第三レンズ群における前記第二正メニスカスレンズの凸面が正の方向での光路又は逆の方向での光路における球面収差又は正弦条件不満足量に対してほとんど作用しない。Ｒ３１Ｆが式３の最大値より大きい場合、正の方向での光路における球面収差及び正弦条件不満足量は正の方向に増加し過ぎ、逆の方向での光路における球面収差及び正弦条件不満足量は負の方向に増加し過ぎるが、正の方向での光路及び逆の方向での光路における像面湾曲は正の方向に増加し過ぎる。Ｒ３１Ｆが式３の最小値より小さい場合、正の方向での光路における球面収差及び正弦条件不満足量は負の方向に増加し過ぎ、逆の方向での光路における球面収差及び正弦条件不満足量は正の方向に増加し過ぎるが、正の方向での光路及び逆の方向での光路における像面湾曲は負の方向に増加し過ぎる。
【００６１】
Ｒ３２Ｒが式４の範囲に設定される場合、第三レンズ群における前記両凹レンズのスペクトル面へ凹面が正の方向での光路又は逆の方向での光路における球面収差又は正弦条件不満足量に対してほとんど作用しない。Ｒ３２Ｒが式４の最大値より大きい場合、正の方向での光路における球面収差及び正弦条件不満足量が正の方向に増加し過ぎ、逆の方向での光路における球面収差は正の方向に増加し過ぎるが、正弦条件不満足量は負の方向に増加し過ぎ、且つ、正の方向での光路及び逆の方向での光路における像面湾曲は正の方向に増加し過ぎる。Ｒ３２Ｒが式４の最小値より小さい場合、正の方向での光路における球面収差及び正弦条件不満足量は負の方向に増加し過ぎ、逆の方向での光路における球面収差は負の方向に増加し過ぎるが、正弦条件不満足量は正の方向に増加し過ぎ、且つ、正の方向での光路及び逆の方向での光路における像面湾曲は負の方向に増加し過ぎる。
【００６２】
従って、前記フーリエ変換光学系が式１〜式４を満足する時、正の方向での光路において大開口数及び小画角を形成するが、その逆の方向での光路おいて小開口数及び大画角を形成する。
【００６３】
像面湾曲を良好に校正するために、前記フーリエ変換光学系はさらに式５及び式６を満足することが好ましい。
ｎ２＞１.７…（５）
ｎ２−ｎ１２＞０.１３…（６）
ここで、
ｎ２：第二レンズ群の材料の屈折率、
ｎ１２：第一レンズ群における負メニスカスレンズの材料の屈折率、
とする。
【００６４】
ここで、第二レンズ群の材料の屈折率ｎ２が式５の最小値より小さく、第一レンズ群における、凸面をスペクトル側に向けた第一負メニスカスレンズの材料の屈折率ｎ１２との差が式６の最小値より小さい場合、逆の方向での光路において像面湾曲が校正し難くなる。第二レンズ群の材料の屈折率ｎ２が式５を満足し、第一レンズ群における、凸面をスペクトル側に向けた負メニスカスレンズの材料の屈折率ｎ１２との差が式（６）の最大値より大きい場合、各種の収差を校正することが有利になる。
【００６５】
本発明にかかるフーリエ変換光学系及びホログラムメモリのフーリエ変換光学系は、物体光及び参照光が同一な軸にあるホログラムメモリ光学系にだけ適用されるものではなく、普通の物体光及び参照光が異なる光軸にあるホログラムメモリ光学系に利用することができ、良好な画質も得られる。
【００６６】
従来技術と比べて、本発明に係るフーリエ変換光学系は、コンパクトに構成され、正方向での光路に大きい開口数及び小さい画角が形成され、その逆の光路に小さい開口数及び大きい画角が形成されるので、正方向での光路及びその逆の光路において球面収差、軸外収差、像面湾曲などの単色の収差を良好に校正することができる。また、物体光及び参照光が同一な光軸に形成される場合、前記フーリエ交換用光学系により、良好な画質が得られる。従って、前記のフーリエ変換光学系において、正方向での光路にフーリエ変換が行われ、その逆の方向での光路に逆フーリエ変換が行われるので、物体光及び参照光が同一な光軸に形成されるホログラムメモリに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施例１に係る、フーリエ変換光学系の模式図である。
【図２】本発明の実施例１に係る、フーリエ変換光学系における正方向での正弦条件不満足量である。
【図３】本発明の実施例１に係る、フーリエ変換光学系における正方向での光路差長である。
【図４】本発明の実施例１に係る、フーリエ変換光学系における逆方向での正弦条件不満足量である。
【図５】本発明の実施例１に係る、フーリエ変換光学系における逆方向での光路差長である。
【図６】本発明の実施例２に係る、フーリエ変換光学系の模式図である。
【図７】本発明の実施例２に係る、フーリエ変換光学系における正方向での正弦条件不満足量である。
【図８】本発明の実施例２に係る、フーリエ変換光学系における正方向での光路差長である。
【図９】本発明の実施例２に係る、フーリエ変換光学系における逆方向での正弦条件不満足量である。
【図１０】本発明の実施例２に係る、フーリエ変換光学系における逆方向での光路差長である。
【図１１】本発明の実施例３に係る、フーリエ変換光学系の模式図である。
【図１２】本発明の実施例３に係る、フーリエ変換光学系における正方向での正弦条件不満足量である。
【図１３】本発明の実施例３に係る、フーリエ変換光学系における正方向での光路差長である。
【図１４】本発明の実施例３に係る、フーリエ変換光学系における逆方向での正弦条件不満足量である。
【図１５】本発明の実施例３に係る、フーリエ変換光学系における逆方向での光路差長である。
【図１６】本発明の実施例４に係る、フーリエ変換光学系の模式図である。
【図１７】本発明の実施例４に係る、フーリエ変換光学系における正方向での正弦条件不満足量である。
【図１８】本発明の実施例４に係る、フーリエ変換光学系における正方向での光路差長である。
【図１９】本発明の実施例４に係る、フーリエ変換光学系における逆方向での正弦条件不満足量である。
【図２０】本発明の実施例４に係る、フーリエ変換光学系における逆方向での光路差長である。
【符号の説明】
【００６８】
１０、２０、３０、４０  フーリエ変換光学系
１１、２１、３１、４１  物体側
１２、２２、３２、４２  第一レンズ群
１２２、２２２、３２２、４２２  負メニスカスレンズ
１２１、２２１、３２１、４２１  正メニスカスレンズ
１３、２３、３３、４３  第二レンズ群
１３１、２３１、３３１、４３１  凹レンズ
１３２、２３２、３３２、４３２  凹レンズ
１４、２４、３４、４４  第三レンズ群
１４１、２４１、３４１、４４１  正メニスカスレンズ
１４２、２４２、３４２、４４２  凹レンズ
１５、２５、３５、４５  スペクトル面
１６、２６、３６、４６  光学スプリッタ
【図１】
2006323345.tif 000008
【図２】
2006323345.tif 000009
【図３】
2006323345.tif 000010
【図４】
2006323345.tif 000011
【図５】
2006323345.tif 000012
【図６】
2006323345.tif 000013
【図７】
2006323345.tif 000014
【図８】
2006323345.tif 000015
【図９】
2006323345.tif 000016
【図１０】
2006323345.tif 000017
【図１１】
2006323345.tif 000018
【図１２】
2006323345.tif 000019
【図１３】
2006323345.tif 000020
【図１４】
2006323345.tif 000021
【図１５】
2006323345.tif 000022
【図１６】
2006323345.tif 000023
【図１７】
2006323345.tif 000024
【図１８】
2006323345.tif 000025
【図１９】
2006323345.tif 000026
【図２０】
2006323345.tif 000027