(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光干渉装置であって、
シリンドリカルレンズ（２）の１次アレイ（１ａ，１ｂ）であって、１次アレイ（１ａ，１ｂ）は、第１アレイ（１ａ）と第２アレイ（１ｂ）とを含み、第１アレイ（１ａ）は、その入射面および出射面に、シリンドリカル軸が第１の方向（Ｙ）であるシリンドリカルレンズを有し、第２アレイ（１ｂ）は、干渉されるべき光の伝播方向（Ｚ）において、第１アレイ（１ａ）の後段に設けられ、その入射面および出射面に、シリンドリカル軸が第２の方向（Ｘ）であるシリンドリカルレンズを有し、前記伝播方向（Ｚ）と第１の方向（Ｙ）と第２の方向（Ｘ）とは、互いに直交している、シリンドリカルレンズの１次アレイ（１ａ，１ｂ）と、
位相変換手段（４）の２次アレイ（３ａ，３ｂ）であって、前記伝播方向（Ｚ）において、１次アレイ（１ａ，１ｂ）の後段に設けられ、第１アレイ（３ａ）と第２アレイ（３ｂ）とを含み、第１アレイ（３ａ）は、第２の方向（Ｘ）において、干渉されるべき光の位相を変化させ、第２アレイ（３ｂ）は、前記伝播方向（Ｚ）において、第１アレイ（３ａ）の後段に設けられ、第１の方向（Ｙ）において、干渉されるべき光の位相を変化させる、位相変換手段（４）の２次アレイ（３ａ，３ｂ）と、
シリンドリカルレンズ（１０）の３次アレイ（９ａ1，９ａ2）であって、前記伝播方向（Ｚ）において、２次アレイ（３ａ，３ｂ）の後段に設けられ、第１アレイ（９ａ1）と第２アレイ（９ａ2）とを含み、第１アレイ（９ａ1）および第２アレイ（９ａ2）のシリンドリカル軸は、第１の方向（Ｙ）であり、第１アレイ（９ａ1）と第２アレイ（９ａ2）とは、前記伝播方向（Ｚ）において、相互に間隔をあけて配置される、シリンドリカルレンズ（１０）の３次アレイ（９ａ1，９ａ2）と、
位相変換手段（１２）の第１アレイ（１１ａ）であって、３次アレイ（９ａ1，９ａ2）の第１アレイ（９ａ1）と３次アレイ（９ａ1，９ａ2）の第２アレイ（９ａ2）との間に設けられ、第２の方向（Ｘ）において、干渉されるべき光（６）の位相を変化させる、位相変換手段（１２）の第１アレイ（１１ａ）と、
シリンドリカルレンズ（１０）の４次アレイ（９ｂ1，９ｂ2）であって、前記伝播方向（Ｚ）において、３次アレイ（９ａ1，９ａ2）の後段に設けられ、第１アレイ（９ｂ1）と第２アレイ（９ｂ2）とを含み、第１アレイ（９ｂ1）および第２アレイ（９ｂ2）のシリンドリカル軸は、第２の方向（Ｘ）であり、第１アレイ（９ｂ1）と第２アレイ（９ｂ2）とは、前記伝播方向において、相互に間隔をあけて配置される、シリンドリカルレンズ（１０）の４次アレイ（９ｂ1，９ｂ2）と、
位相変換手段（１２）の第２アレイ（１１ｂ）であって、４次アレイ（９ｂ1，９ｂ2）の第１アレイ（９ｂ1）と４次アレイ（９ｂ1，９ｂ2）の第２アレイ（９ｂ2）との間に設けられ、第１の方向（Ｙ）において、干渉されるべき光（６）の位相を変化させる、位相変換手段（１２）の第２アレイ（１１ｂ）と、
第１レンズ手段（５）であって、前記伝播方向（Ｚ）において、１次アレイ（１ａ，１ｂ）と２次アレイ（３ａ，３ｂ）との間に設けられ、干渉されるべき光（６）をフーリエ変換する、第１レンズ手段（５）と、
第２レンズ手段（２２）であって、前記伝播方向（Ｚ）において、２次アレイ（３ａ，３ｂ）と３次アレイ（９ａ1，９ａ2）との間に設けられ、干渉されるべき光（６）をフーリエ変換する、第２レンズ手段（２２）と、
を含む光干渉装置。
【請求項２】
シリンドリカルレンズ（２）の１次アレイ（１ａ，１ｂ）の出射側焦点面は、第１レンズ手段（５）の入射側フーリエ面に相当し、または第１レンズ手段（５）の入射側フーリエ面の近傍に設けられることを特徴とする請求項１記載の光干渉装置。
【請求項３】
シリンドリカルレンズ（１０）の３次および４次アレイ（９ａ1，９ａ2，９ｂ1，９ｂ2）の入射側焦点面は、第２レンズ手段（２２）の出射側フーリエ面に相当し、または第２レンズ手段（２２）の出射側フーリエ面の近傍に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の光干渉装置。
【請求項４】
第１レンズ手段（５）および第２レンズ手段（２２）は、望遠鏡または望遠鏡状構造を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光干渉装置。
【請求項５】
第１レンズ手段（５）および第２レンズ手段（２２）は、テレセントリック系を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光干渉装置。
【請求項６】
第１レンズ手段（５）および第２レンズ手段（２２）は、第１レンズ手段（５）の出射側焦点面および第２レンズ手段（２２）の入射側焦点面が互いに対応する、または同一の領域に設けられるように配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光干渉装置。
【請求項７】
第１レンズ手段（５）および第２レンズ手段（２２）のうちの少なくとも一方は、複数のレンズ（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ；２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ）を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光干渉装置。
【請求項８】
シリンドリカルレンズ（２）の１次アレイ（１ａ，１ｂ）、シリンドリカルレンズ（１０）の３次アレイ（９ａ1，９ａ2）、およびシリンドリカルレンズ（１０）の４次アレイ（９ｂ1，９ｂ2）のうちの少なくとも１つは、第１および第２光学機能境界面を有し、干渉されるべき光（６）の伝播方向（Ｚ）において、相互に間隔をあけ、各境界面上にレンズ要素のアレイが形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光干渉装置。
【請求項９】
干渉されるべき光（６）の伝播方向（Ｚ）における、シリンドリカルレンズ（２）の１次アレイ（１ａ，１ｂ）、シリンドリカルレンズ（１０）の３次アレイ（９ａ1，９ａ2）、およびシリンドリカルレンズ（１０）の４次アレイ（９ｂ1，９ｂ2）のうちの少なくとも１つの第１および第２光学機能境界面間の距離は、第１および第２光学機能境界面のうちの少なくとも一方のレンズ要素の焦点距離（ｆ1）に相当することを特徴とする請求項８記載の光干渉装置。
【請求項１０】
位相変換手段（４）の２次アレイ（３ａ，３ｂ）の異なる位相変換手段（４）を介して通過して入射される干渉されるべき光（６）の一部は、位相変換手段（４）において相互に異なる位相変換を受けることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光干渉装置。
【請求項１１】
位相変換手段（１２）の第１および第２アレイ（１１ａ，１１ｂ）の異なる位相変換手段（１２）を介して通過して入射される干渉されるべき光（６）の一部は、位相変換手段（１２）において相互に異なる位相変換を受けることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光干渉装置。
【請求項１２】
装置はレンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイ（３７）を有し、レンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイ（３７）を介して、シリンドリカルレンズ（１０）の３次および４次アレイ（９ａ1，９ａ2，９ｂ1，９ｂ2）を介して通過して入射される光が少なくとも部分的に通過して入射することが可能であり、干渉されるべき光（６）の伝播方向（Ｚ）において、レンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイ（３７）の前段、またはレンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイ（３７）の近傍に、干渉されるべき光（６）の複数の強度極大（４８）を生じ得るように、レンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイ（３７）が装置に設けられ、または装置が構成されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光干渉装置。
【請求項１３】
装置はさらなるレンズ手段（２４）を有し、シリンドリカルレンズ（１０）の４次アレイ（９ｂ1，９ｂ2）とレンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイ（３７）との間に設けられることを特徴とする請求項１２記載の光干渉装置。
【請求項１４】
シリンドリカルレンズ（１０）の４次アレイ（９ｂ1，９ｂ2）の出射側焦点面は、さらなるレンズ手段（２４）の入射側焦点面もしくはフーリエ面に相当し、またはさらなるレンズ手段（２４）の入射側焦点面もしくはフーリエ面の近傍に設けられることを特徴とする請求項１３記載の光干渉装置。
【請求項１５】
装置は位相変換手段のさらなる少なくとも１つのアレイ（３８）を有し、干渉されるべき光（６）の伝播方向（Ｚ）において、レンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイ（３７）の前段もしくは後段、またはレンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイ（３７）の近傍に設けられることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の光干渉装置。
【請求項１６】
装置はレンズ手段（２３，３９）を有し、干渉されるべき光（６）の伝播方向（Ｚ）において、シリンドリカルレンズ（１０）の４次アレイ（９ｂ1，９ｂ2）の後段、またはレンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイ（３７）の後段に設けられることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光干渉装置。
【請求項１７】
装置は望遠鏡（３５）を有し、干渉されるべき光（６）の伝播方向（Ｚ）において、シリンドリカルレンズ（１０）の４次アレイ（９ｂ1，９ｂ2）の後段、またはレンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイ（３７）の後段に設けられることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の光干渉装置。
【請求項１８】
レンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイ（３７）のレンズ手段は、シリンドリカルレンズとして形成されることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の光干渉装置。
【請求項１９】
位相変換手段（４）の２次アレイ（３ａ，３ｂ）、ならびに位相変換手段（１２）の第１および第２アレイ（１１ａ，１１ｂ）のうちの１または複数の位相変換手段（４，１２）は、電気光学変調器もしくは音響光学変調器として、または液晶変調器として形成されることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の光干渉装置。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の光干渉装置を含む光ビーム回折装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の光ビーム回折装置を含むレーザテレビジョン。
【請求項２２】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の光干渉装置を含むデータ格納装置。
【請求項２３】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の光干渉装置を含むコミュテータ。
【請求項２４】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の光干渉装置を使用して、光（６）を干渉させる方法であって、
光（６）をシリンドリカルレンズ（２）の１次アレイ（１ａ，１ｂ）を介して少なくとも部分的に通過させて入射させ、
第１レンズ手段（５）を介して光（６）を通過させて、シリンドリカルレンズ（２）の１次アレイ（１ａ，１ｂ）の各シリンドリカルレンズ（２）を通過した光（６）をフーリエ変換し、
位相変換手段（４）の２次アレイ（３ａ，３ｂ）を介して光（６）を通過させて、フーリエ変換された光（６）の位相を少なくとも部分的な範囲で変え、
第２レンズ手段（２２）を介して光（６）を通過させて、位相変換手段（４）の２次アレイ（３ａ，３ｂ）の各位相変換手段（４）を通過した光（６）をフーリエ変換し、
干渉されるべき光（６）の伝播方向（Ｚ）において、シリンドリカルレンズ（１０）の３次および４次アレイ（９ａ1，９ａ2，９ｂ1，９ｂ2）の前段に、干渉されるべき光（６）の複数の強度極大（１７）を生じさせ、
シリンドリカルレンズ（１０）の３次および４次アレイ（９ａ1，９ａ2，９ｂ1，９ｂ2）に設けられた、位相変換手段（１２）の第１および第２アレイ（１１ａ，１１ｂ）を介して光（６）を少なくとも部分的に通過させて、光（６）の位相を少なくとも部分的な範囲で変えることを特徴とする、光（６）を干渉させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光干渉装置、その利用、および光干渉方法に関する。
【０００２】
定義：干渉されるべき光の拡散方向において、光の中間的拡散方向とは、特に、光がまったく平らな波でないとき、または少なくとも部分的に発散するときを意味する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書冒頭において述べた方式の装置は、特許文献１から知られる。これに記載される装置の場合、位相変換手段の第１アレイは、レンズ手段の第１アレイの後段のそれに近接したところ、特に、ほぼその出射側焦点面に設けられる。さらにまた、第２位相変換手段が、レンズ手段の第２アレイの後段のそれに近接したところ、特に、ほぼその入射側焦点面に設けられる。両凸レンズとして形成されるレンズ手段の第１アレイによって、第１位相変換手段平面の強度分布の位相変換手段の第２アレイの平面へのフーリエ変換が行われる。かかる装置によって、光線は非常に速やかに、比較的大きな角度で偏向させることが可能であり、これは、位相変換によってレンズ手段に対して横に容易にシフトされるレンズ手段の第２アレイの前段に強度極大が生じるからである。このシフトは、レンズ手段に対して非常に近接するので、大きな角度の回折を生じさせる。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６３４１１３６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる装置の場合、たとえば半導体レーザのような広帯域のレーザ光源を利用することができないという欠点がある。これは、レンズ手段の第１アレイによる位相変換手段の第１アレイの面への像形成は、利用される光の波長に依存するからである。半導体レーザの場合などのように、明らかに互いに異なった波長の光の場合、第２位相変換手段の面に変換された、互いに異なる波長についての強度分布は、それぞれ異なったところに強度極大を有し、したがって、それぞれ異なった波長についての光の回折はそれぞれ異なった方向に行われる。
【０００６】
本発明の基礎にある課題は、冒頭で述べた方式の、より効果的に構成された装置を提供することである。さらにまた、その装置の利用および光を干渉させるための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、光干渉装置であって、
干渉されるべき光を少なくとも部分的に通過させることが可能なレンズ手段の第１アレイと、
光の位相を変えることが可能である位相変換手段の第１アレイであって、レンズ手段の第１アレイの各レンズ手段を通過して入射される第１アレイと、
位相変換手段の第１アレイを通過して入射される光を、少なくとも部分的に入射させることが可能であるレンズ手段の第２アレイであって、レンズ手段の第２アレイは、干渉されるべき光の拡散方向において、レンズ手段の第２アレイの前段、またはレンズ手段の第２アレイの領域に、干渉されるべき光の複数の強度極大が生じ得るように該装置に設けられる第２アレイと、
レンズ手段の第１アレイとレンズ手段の第２アレイとの間に設けられる第１レンズ手段とを有する光干渉装置において、
位相変換手段の第１アレイは、干渉されるべき光の拡散方向において、第１レンズ手段の後段に設けられることを特徴とする光干渉装置である。
【０００８】
本発明において、第２レンズ手段を有し、該レンズ手段は、第１レンズ手段とレンズ手段の第２アレイとの間に設けられ、位相変換手段の第１アレイは、第１レンズ手段と第２レンズ手段との間に設けられることを特徴とする。
【０００９】
本発明において、第１レンズ手段および／または第２レンズ手段は、干渉されるべき光がフーリエ変換可能であるように装置に設けられることを特徴とする。
【００１０】
本発明において、位相変換手段の第１アレイは、第１レンズ手段の出射側フーリエ面もしくはその領域および／または第２レンズ手段の入射側フーリエ面もしくはその領域に設けられることを特徴とする。
【００１１】
本発明において、レンズ手段の第１アレイの出射側焦点面は、第１レンズ手段の入射側フーリエ面に相当し、または第１レンズ手段の入射側フーリエ面の領域に設けられることを特徴とする。
【００１２】
本発明において、レンズ手段の第２アレイの入射側焦点面は、第２レンズ手段の出射側フーリエ面に相当し、または第２レンズ手段の出射側フーリエ面の領域に設けられることを特徴とする。
【００１３】
本発明において、第１レンズ手段および第２レンズ手段は、望遠鏡または望遠鏡状構造を形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明において、第１レンズ手段および第２レンズ手段は、テレセントリック系を形成することを特徴とする。
【００１５】
本発明において、第１レンズ手段および第２レンズ手段は、第１レンズ手段の出射側焦点面および第２レンズ手段の入射側焦点面が互いに対応する、または同一の領域に設けられるように配置されることを特徴とする。
【００１６】
本発明において、第１レンズ手段および／または第２レンズ手段は、複数のレンズを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明において、レンズ手段の第１アレイおよび／またはレンズ手段の第２アレイは、第１および第２光学機能境界面を示し、干渉されるべき光の拡散方向において、相互に間隔をあけ、各境界面上にレンズ要素のアレイが形成されることを特徴とする。
【００１８】
本発明において、干渉されるべき光の拡散方向における、レンズ手段の第１アレイおよび／またはレンズ手段の第２アレイの第１および第２光学機能境界面間の距離は、第１および／または第２光学機能境界面のレンズ要素の焦点距離に相当することを特徴とする。
【００１９】
本発明において、装置は位相変換手段の第２アレイを有し、該第２アレイは、干渉されるべき光の拡散方向において、レンズ手段の第２アレイの前段もしくは後段、またはレンズ手段の第２アレイの領域に設けられることを特徴とする。
【００２０】
本発明において、位相変換手段の第１および／または第２アレイの異なる位相変換手段を介して通過して入射される干渉されるべき光の一部は、位相変換手段において相互に異なる位相変換を受けることを特徴とする。
【００２１】
本発明において、位相変換手段の第１アレイは、干渉されるべき光の拡散方向において、レンズ手段の第１アレイの両光学機能境界面間に設けられ、かつ／または位相変換手段の第２アレイは、干渉されるべき光の拡散方向において、レンズ手段の第２アレイの両光学機能境界面間に設けられることを特徴とする。
【００２２】
本発明において、装置はレンズ手段のさらなる１つのアレイを少なくとも有し、該さらなるアレイを介して、レンズ手段の第２アレイを介して通過して入射される光が少なくとも部分的に通過して入射することが可能であり、干渉されるべき光の拡散方向において、レンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイの前段、またはレンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイの領域に、干渉されるべき光の複数の強度極大を生じ得るように、レンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイが装置に設けられ、または装置が構成されることを特徴とする。
【００２３】
本発明において、装置はさらなるレンズ手段を有し、レンズ手段の第２アレイとレンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイとの間に設けられることを特徴とする。
【００２４】
本発明において、レンズ手段の第２アレイの出射側焦点面は、さらなるレンズ手段の入射側焦点面もしくはフーリエ面に相当し、またはさらなるレンズ手段の入射側焦点面もしくはフーリエ面の領域に設けられることを特徴とする。
【００２５】
本発明において、装置は位相変換手段のさらなる少なくとも１つのアレイを有し、干渉されるべき光の拡散方向において、レンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイの前段もしくは後段、またはレンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイの領域に設けられることを特徴とする。
【００２６】
本発明において、装置はレンズ手段を有し、干渉されるべき光の拡散方向において、レンズ手段の第２アレイの後段、またはレンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイの後段に設けられることを特徴とする。
【００２７】
本発明において、装置は望遠鏡を有し、干渉されるべき光の拡散方向において、レンズ手段の第２アレイの後段、またはレンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイの後段に設けられることを特徴とする。
【００２８】
本発明において、レンズ手段の第１アレイのレンズ手段、および／またはレンズ手段の第２アレイのレンズ手段、および／またはレンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイのレンズ手段は、シリンドリカルレンズとして形成されることを特徴とする。
【００２９】
本発明において、レンズ手段の第１アレイ、および／またはレンズ手段の第２アレイ、および／またはレンズ手段のさらなる少なくとも１つのアレイの、第１および第２光学機能境界面上に設けられるレンズ要素の軸線は、相互に直交もしくは平行に設けられることを特徴とする。
【００３０】
本発明において、レンズ手段のアレイのうちの１または複数、および／または位相変換手段のアレイのうちの１または複数、および／またはレンズ手段のうちの１または複数は、一体的な光学素子として形成されることを特徴とする。
【００３１】
本発明において、レンズ手段のアレイのうちの１または複数のレンズ手段は、測地レンズとして形成されることを特徴とする。
【００３２】
本発明において、位相変換手段のアレイのうちの１または複数の位相変換手段は、電気光学変調器もしくは音響光学変調器として、または液晶変調器として形成されることを特徴とする。
【００３３】
本発明は、装置は光ビーム回折装置として使用されることを特徴とする上述の光干渉装置の使用である。
【００３４】
本発明において、装置は、レーザテレビジョンの分野において使用されることを特徴とする。
【００３５】
本発明において、装置は、データ格納の分野において使用されることを特徴とする。
本発明は、装置はコミュテータとして使用されることを特徴とする上述の光干渉装置の使用である。
【００３６】
本発明は、特に、上述の光干渉装置を使用して、光を干渉させる方法であって、
光をレンズ手段の第１アレイを介して少なくとも部分的に通過させて入射させ、
レンズ手段の第１アレイの各レンズ手段を介して通過して入射される光の位相を少なくとも部分的な範囲で変え、
干渉されるべき光の拡散方向において、レンズ手段の第２アレイの前段に、干渉されるべき光の複数の強度極大を生じさせ、
光を少なくとも部分的に、レンズ手段の第２アレイを介して通過させて入射させる方法において、
光をレンズ手段の第１アレイに入射させ通過させた後、フーリエ変換する第１レンズ手段を通過させて入射させて、
フーリエ変換された光の位相を少なくとも部分的な範囲で変えることを特徴とする光を干渉させる方法である。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に従えば、これは、装置については、請求項１の特徴を有する、冒頭にて述べた方式の装置によって達成され、その利用については、請求項２０〜２３に従った利用によって達成され、方法については、請求項２４に従った方法によって達成される。従属請求項は本発明の好ましい実施形態に相当する。
【００３８】
本発明に従う装置は、特に、非常に速やかに、たとえば１０-10秒の範囲において行うことが可能である、分解能の高い光の回折を行うことが可能である。それによって、たとえば光学式データ格納およびレーザテレビジョンの分野など、多様な用途が生まれる。
【００３９】
請求項１に従えば、位相変換手段の第１アレイは、干渉されるべき光の拡散方向において、第１レンズ手段の後段に設けられる。この場合、かかる装置は、第１レンズ手段との間に設けられる第２レンズ手段であって、第１レンズ手段と第２レンズ手段との間に第１位相変換手段が設けられる第２レンズ手段を有することが可能となる。特に、第１と第２レンズ手段によって、干渉させられるべき光のフーリエ変換が２回行われる。この場合、第１位相変換手段アレイは、実質的に、第１レンズ手段の出射側フーリエ面の範囲内および第２レンズ手段の入射側フーリエ面の範囲内に設けられる。これによって、たとえば、半導体レーザなどの帯域幅の比較的大きなレーザ光源の利用も可能となる。
【００４０】
本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照して、以下に記載される好適な実施形態によって明確になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
図中、より説明を分かりやすくするために、デカルト座標系が記載されている。
図１〜図４に図示された光を干渉させるための装置の実施形態は、第１レンズ手段２のアレイ１を有する。このレンズ手段２においては、Ｙ方向に向けられた軸を有する、Ｘ方向に順に並んで設けられたシリンドリカルレンズとすることができる。このシリンドリカルレンズは、両凸レンズまたは平凸レンズとして形成することが可能である。さらにまた、それぞれ互いに対応する平凸レンズが形成される２つの基板を設けることが可能である。シリンドリカルレンズの代わりに球面レンズを利用することも可能である。
【００４２】
本発明に従う装置の図１〜図４に図示された実施形態は、さらにまた、位相変換手段４の第１アレイ３を有する。位相変換手段４は、Ｘ方向に順に並んで設けられる。図示された実施形態において、位相変換手段４の数は、レンズ手段２の数に対応する。位相変換手段４は、レンズ手段２の出射側焦点面に設けられ、したがって、光の拡散方向Ｚにおいて、レンズ手段２のそれぞれが、位相変換手段４のそれぞれと一列に並ぶ。Ｘ方向におけるレンズ手段２のそれぞれの幅、または位相変換手段４のそれぞれの幅は、図１においては、参照符号Ｐ1が付されている。レンズ手段２の第１アレイ１のＸ方向における幅は、同様にＮ1Ｐ1であって、この場合、Ｎ1はレンズ手段２の数である。
【００４３】
位相変換手段４は、たとえば電気光学変調器として、音響光学変調器として、または液晶変調器として形成することが可能である。
【００４４】
位相変換手段４の第１アレイ３の後段の光の拡散方向Ｚに、フーリエ変換要素として機能する第１レンズ手段５が設けられる。この第１レンズ手段５は、図示された実施形態においては、両凸レンズとして形成される。第１アレイ１のレンズ手段２の焦点面とフーリエ変換要素として機能するレンズ手段５との間の間隔は、レンズ手段５の焦点距離に相当する。レンズ手段２の第１アレイ１と第１レンズ手段５との間の距離も、Ｆ＋ｆ1となり、ｆ1は第１アレイ１のレンズ手段２の焦点距離である。
【００４５】
装置上にＺ方向に生じる光は、参照符号６が付されている。この光は、たとえば、正確にＺ方向に伝播する平面波として形成することが可能である。しかしながら、レンズ手段２の第１アレイ１に、異なる方向からの１つまたは複数の波が生じる可能性もある。
【００４６】
光６は、レンズ手段２の第１アレイ１を通過した後、その焦点面において、複数のＸ方向に互いに離間された複数の部分光ビームに分割され、それらの部分光ビームは、そのＸ方向における広がりが、各位相変換手段４の幅よりも小さいビームくびれを有する。したがって、部分光ビームの位相変換手段４の通過が保証される。フーリエ変換要素として機能する第１レンズ手段５のアレイＺ方向における出射側焦点面に、干渉されるべき光の、複数の、Ｘ方向に互いに間隔をあけた強度の極大値が生じる。図１において、第１レンズ手段５の出射側焦点面に、それぞれ対応する強度の最大値を有する部分光ビーム７，８が図示されている。
【００４７】
図１〜図４に図示された、かかる装置の実施形態は、さらにまた、レンズ手段１０の第２アレイ９、および位相変換手段１２の第２アレイ１１を有している。その場合、レンズ手段１０の第２アレイ９は、それぞれのレンズ要素１５，１６上の２つの基板１３，１４によって２段階構成をなし、平凸シリンドリカルレンズとして形成される。両凸レンズまたは凹凸シリンドリカルレンズとして形成することも可能である。異なる基板１３，１４上のＺ方向におけるシリンドリカルレンズ１５，１６の距離は、光の拡散方向Ｚにおける第２基板１４上のそれの焦点距離ｆ2に相当してもよい。レンズ手段１０の第２アレイ９は、ただ１つの基板を有してもよく、その場合、シリンドリカルレンズは、両凸レンズ、または平凸レンズ、または凹凸レンズとして形成することが可能である。
【００４８】
図１〜図４に従う実施形態において、２つの基板１３，１４には、互いにＺ方向において間隔が設けられている。それらの間には、位相変換手段１２の第２アレイ１１が設けられている。また、位相変換手段１２の第２アレイ１１は、レンズ手段１０の第２アレイ９の前段または後段に設けてもよい。
【００４９】
このレンズ手段１０の場合、Ｙ方向に向けられる軸線を有する、Ｘ方向において順に並んで設けられるシリンドリカルレンズとすることも可能である。
【００５０】
図示された実施形態において、位相変換手段１２の数は、レンズ手段１０の数に相当する。位相変換手段１２は、光の拡散方向Ｚにおいて、レンズ手段１０のそれぞれが位相変換手段１２と列になるように設けられる。レンズ手段１０のそれぞれ、または、位相変換手段１２のそれぞれのＸ方向における幅は、図１においては、参照符号Ｐ2が付されている。したがって、レンズ手段１０の第２アレイ９のＸ方向における幅は、Ｎ2Ｐ2であり、この場合Ｎ2は、第２アレイ９のレンズ手段１０の数である。
【００５１】
フーリエ変換要素として機能する第１レンズ手段５を介して入射する強度極大の光が、Ｚ方向において、レンズ手段１０の第２アレイの少し前に生じる。この強度極大の光と第２アレイとの間の距離は、第１基板１３上のレンズ要素１５の焦点距離にほぼ相当してもよく、またはそれよりもいくらか小さくてもよく、または大きくてもよい。
【００５２】
図２〜図４において、同じ部分については図１と同じ参照符号が付されている。図２から明らかなように、入射光６として平らにＺ方向に伝播する波と、活性化されない位相変換手段４，１２の第１および第２アレイ３，１１の場合、強度極大１７は、レンズ手段１０の第２アレイ９のレンズ手段１０のレンズ要素１５，１６の頂点の前に拡散方向Ｚにおいて一列に設けられ、したがって、光は、概略的に図示された波面１８がＸ方向に平行である、Ｚ方向において平らな波として第２アレイ９を離れる。位相変換手段４，１２は活性化されないので、光はフラウンホーファ領域においては回折されず、さらにまたＺ方向正の方向に伝播される。
【００５３】
図３において、第１位相変換手段４は、電気光学変調器として形成され活性化される。位相変換手段４の後段には、図３においては、たとえば電気光学変調器に設けられる電位Ｕが示されている。図３において左最外縁に設けられた変調器には、電位が与えられず、右最外縁に設けられた変調器には比較的大きな電位が与えられる。これら両縁間に設けられた変調器は、左から右に段階的に電位が増大していく。
【００５４】
さらにまた、図３において、電位Ｕλ/2が記されているが、これは変調器によって生じる半波長λ分の光の電位に相当する。変調器として形成される位相変換手段４に印加される電位は、Ｕλ/2よりも小さいことを示しており、したがって、位相変換手段４によって作用する位相変化はλ／２よりも小さい。
【００５５】
位相変換手段４に印加される電位は、アレイ３から光がＺ方向に対してある角度で出射する干渉効果に基づいて作用する。それに対応して、図に従えば、第１レンズ手段５によって、強度極大１８は、図２に記された状態に対して左方に変位し、したがってそれはもはやレンズ要素１５の頂点と一列にならない。この相対的に小さな変位によって、第２アレイ９のレンズ手段１０の大きさが小さいために、または焦点距離が小さいために、レンズ手段１０の第２アレイから出射する光とＺ方向との間に比較的大きな角φが生じる。もっとも、出射する光の波面の順に隣接する各部は、位相差δｌ＝（δφ／２π）λを有する（図３参照）。この位相差δｌによって、光の各部分間の構造的干渉が生じる一定の方向においてのみ光がレンズ手段１０の第２アレイ９から出射することができることになる。この状態は、格子の出口のところに似ている。
【００５６】
図４に示された状態の場合、さらに、位相変換手段１２の第２アレイ１１も活性化される。ここで、最大電位Ｕは右縁にあり、最低電位は左縁にある。これによって誘導される位相シフトによって、出射する光の波面の隣接する各部分は、同じ位相を示すことになり、したがって出射する光を任意の方向に回折させることができる。
【００５７】
図５〜図７は、電気光学変調器として実施される位相変換手段４，１２のアレイ３，１１の実施形態の１つを示す。図５に従う実施形態の場合、図５における変調器の後段側には、共通電極１９が設けられ、前段側には複数の電極２０が設けられている。電場はそれらの間にＹ方向に形成される。
【００５８】
図６に従う実施形態の場合、Ｘ方向外側の面上であって、２つの変調器要素間に、それぞれ電極２１が設けられる。電場は、これらの電極間にＸ方向に形成される。
【００５９】
図７に従う実施形態は、電極２０はＺ方向に順に移動させて設けられていることを除いて、図５の実施形態に相当する。
【００６０】
図８〜図１２および図１４〜図１６において、図１〜図４と同じ部分は同じ参照符号が付されている。同じ参照符号が付された部分は、図１〜図４と同じまたは似た方法で装置に設けられ、同じまたは似た機能を果たすことができる。
【００６１】
図８に従う装置の実施形態の場合、位相変換手段４の第１アレイ３は、レンズ手段２の第１アレイ１の領域に設けられるのではなく、フーリエ変換要素として機能する第１レンズ手段５の出射側焦点面に設けられる。かかる装置は、フーリエ変換要素として機能する第２レンズ手段２２を有し、かかるレンズ手段２２は、図１〜図４に従う実施形態における第１レンズ手段５と同じ距離をレンズ手段１０の第２アレイ９に対して有している。位相変換手段４の第１アレイ３は、第２レンズ手段２２の入射側焦点面に設けられる。
【００６２】
第１レンズ手段５の入射側焦点面は、レンズ手段２の第１アレイ１の出射側焦点面と一致する。図８において、たとえば両凸レンズとして実施される第１レンズ手段５の対応する焦点距離は、Ｆ1で示される。第１レンズ手段５の出射側焦点面は、第２レンズ手段２２の入射側焦点面と一致する。図８においては、たとえば両凸レンズとして実施される第２レンズ手段２２の対応する焦点距離は、Ｆ2で示されている。焦点距離Ｆ1とＦ2は、同じであってもよく、または互いに異なってもよい。
【００６３】
２次元の、第１レンズ手段５の入射側焦点面にある、干渉されるべき光の強度分布は、第１レンズ手段によってフーリエ変換される。第１レンズ手段５の入射側焦点面は、対象物面としても、対象物面における強度分布は対象物としてみることも可能である。入射側強度分布のフーリエ変換は、第１レンズ手段５の出射側焦点面で行われる。この出射側焦点面は、フーリエ変換要素として機能する第１レンズ手段５のフーリエ面に相当する。第１レンズ５によって、第１レンズ手段５の入射側焦点面における空間的強度分布が、フーリエ面における角度分布に変換される。これは、Ｚ方向に関して、入射側焦点面または対象物面において同じ角度を示す部分光ビームが、フーリエ面において同じ箇所で重なり合うことを意味している。
【００６４】
フーリエ面における対象物のフーリエ変換は、第２レンズ手段２２によってもう一度フーリエ変換され、したがって、第２レンズ手段２２の出射側焦点面において、対象物の２度のフーリエ変換があり、したがって、対象物の像を示すことができる２次元強度分布がある。第２レンズ手段２２の出射側焦点面は像面として表すことも可能である。
【００６５】
位相変換手段４の第１アレイ３は、図８に従う実施形態の場合、フーリエ面に正確に位置しており、したがって、位相変換手段４は、フーリエ変換の位相に直接的影響を及ぼすことができる。フーリエ変換が角度分布としてみなされるときには、位相変換手段４が、フーリエ変換の少なくとも個々の部分領域の拡散方向Ｚに対する角度を変えることが可能である。しかしながら、第２レンズ手段２２の出射側焦点面に生じる強度分布に対する干渉が適切にされる。
【００６６】
フーリエ面における位相変換手段４の第１アレイ３をこのように配置することによって、干渉されるべき光について、たとえば、半導体レーザなどのような、比較的広帯域のレーザ光源の利用を可能にする。これは、レンズ手段５，２２による２度のフーリエ変換とフーリエ面における位相干渉とによって、レンズ手段１０の第２アレイ９の前段における強度極大１７の、干渉されるべき光の波長には依存しない、または依存しても許容範囲内である正確な位置決めを保証することができることに基づいてもいる。
レンズ手段５および／またはレンズ手段２２は、個々の両凸レンズとしてではなく、複数のレンズとして形成することが可能である。たとえば、互いに近接して並んで設けられる２つのレンズを利用することが可能である。このように順に並んで設けられるレンズは、フーリエ変換に関して、シングルレンズと同じ機能を果たすことが可能である。また、よく知られているように、レンズを二重にすることによって、像欠陥を回避することが可能である。
【００６７】
また、代わりに、レンズ手段を構成する各両凸レンズを、互いの間隔が、それらの焦点距離よりもいくらか小さい２つの同じレンズで代用することも可能であり、そのように追加してもよい。そうすることによって、フーリエ変換を行うことが可能なレンズシステムであって、フーリエ面が互いに近接した、すなわち、各レンズに直接隣接したレンズシステムが提供される。かかるレンズシステムについて、以下において、図１０を参照して、詳細に説明する。
【００６８】
図９Ａおよび図９Ｂに従う実施形態は、２回のフーリエ変換に関して、図８に従う実施形態に相当する。
【００６９】
しかしながら、図９Ａおよび図９Ｂに従う実施形態の場合、レンズ手段の２つの第１アレイ１ａ，１ｂが設けられている。レンズ手段の第１アレイ１ａ，１ｂの図９Ａおよび図９Ｂ左のアレイ１ａは、その入射面とその出射面にそれぞれ１つのシリンドリカルレンズアレイを有し、それらシリンドリカルレンズの軸線はＸ方向に延びている。
【００７０】
さらにまた、図９Ａおよび図９Ｂに従う実施形態の場合、レンズ手段の４つの第２アレイ９ａ1，９ａ2，９ｂ1，９ｂ2が設けられている。レンズ手段の第２アレイ９ａ1，９ａ2，９ｂ1，９ｂ2の内、図９Ａおよび図９Ｂ左のアレイ９ａ1，９ａ2は、２つの互いに間隔をあけて設けられた光学的に機能する面上に、それぞれシリンドリカルレンズアレイがあり、それらシリンドリカルレンズの軸線はＹ方向に延びる。レンズ手段の第２アレイ９ａ1，９ａ2，９ｂ1，９ｂ2の内、図９Ａおよび図９Ｂ右のアレイ９ｂ1，９ｂ2は、２つの互いに間隔をあけて設けられた光学的に機能する面上に、それぞれシリンドリカルレンズアレイがあり、それらシリンドリカルレンズの軸線はＸ方向に延びる。
【００７１】
さらにまた、図９Ａおよび図９Ｂに従う実施形態の場合、位相変換手段の２つの第１アレイ３ａ，３ｂも設けられている。位相変換手段の第１アレイ３ａ，３ｂの内、図９Ａおよび図９Ｂ左のアレイ３ａは、干渉されるべき光の位相を、Ｘ方向に関して変えることが可能である。位相変換手段の第１アレイ３ａ，３ｂの内、図９Ａおよび図９Ｂ右のアレイ３ｂは、干渉されるべき光の位相を、Ｙ方向に関して変えることが可能である。
【００７２】
さらにまた、図９Ａおよび図９Ｂに従う実施形態の場合、位相変換手段の２つの第２アレイ１１ａ，１１ｂも設けられている。位相変換手段の第１アレイ１１ａ，１１ｂの内、図９Ａおよび図９Ｂ左のアレイ１１ａは、干渉されるべき光の位相を、Ｘ方向に関して変えることが可能である。位相変換手段の第１アレイ１１ａ，１１ｂの内、図９Ａおよび図９Ｂ右のアレイ１１ｂは、干渉されるべき光の位相を、Ｙ方向に関して変えることが可能である。
【００７３】
レンズ手段の第２アレイ９ａ1と第２アレイ９ａ2との間およびレンズ手段の第２アレイ９ｂ1と第２アレイ９ｂ2との間に、位相変換手段の第２アレイ１１ａ，１１ｂのそれぞれが設けられている。これらの態様は、図１０に従う実施例と関連させて、もう一度詳細に説明する。
【００７４】
図９Ａおよび図９Ｂに従う実施形態における各光学構成部品の配置は、レンズ手段５，２２によって、Ｘ方向に関して２回のフーリエ変換を、Ｙ方向に関して２回のフーリエ変換を行うことが可能であるように選択される。第１レンズ手段５とレンズ手段の第１アレイ１ａ，１ｂとの間の距離はレンズ手段５の焦点距離Ｆに正確に一致するのではなく、左アレイ１ａについてはＦ＋Δｘ、右アレイ１ｂについてはＦ−Δｙとなる。さらにまた、第２レンズ手段２２とレンズ手段の第２アレイ９ａ1，９ａ2，９ｂ1，９ｂ2との間の距離はレンズ手段２２の焦点距離Ｆに正確に一致するのではなく、アレイ９ａ1についてはＦ−Δｘ、アレイ９ｂ1についてはＦ＋Δｙとなる。この場合、ΔｘおよびΔｙはＦよりも小さい。
【００７５】
図１０に従う実施形態は、フーリエ変換に関しては、図８、図９Ａ、図９Ｂに従う実施形態に相当する。
【００７６】
図８、図９Ａ、図９Ｂに従う実施形態と異なり、図１０に従う実施形態の場合、レンズ手段５，２２はレンズ群として実施される。特に、レンズ手段５は、それぞれ４つのレンズ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ；２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを有する。これらのレンズ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ；２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、それぞれ順に直接並んだ５ａ，５ｂ；５ｃ，５ｄ；２２ａ，２２ｂ；２２ｃ，２２ｄの組となっている。これらの組によって、各レンズに対向する同じ箇所における結像欠陥が回避される。さらにまた、２組のレンズはそれぞれ比較的互いに離れて設けられ、すなわち、たとえばレンズ５ａ，５ｂはレンズ５ｃ，５ｄから離れている。レンズ組５ａ，５ｂとレンズ組５ｃ，５ｄとの間の距離は、レンズ手段５のフーリエ面が、レンズ手段５，２２の外側であって、レンズ手段５に近接して設けられるように選択される。これについては以下においてもう一度詳細に説明する。
【００７７】
さらにまた、図１０にはレーザ４８が示されている。このレーザから出射される光は、２つのミラー４９，５０を介して光学エキスパンション５１に反射される。この光学エキスパンションは、レーザ４８のレーザビームを、たとえば係数６だけ延ばすことができる。光学エキスパンション５１に続いて、光は、たとえば２５ｍｍの円形状開口を有するアパーチャ絞り５２を通り、レンズ手段の４つのアレイ（１ａ1，１ａ2，１ｂ1，１ｂ2）に入射する。これらのアレイ（１ａ1，１ａ2，１ｂ1，１ｂ2）は、図９Ａおよび図９Ｂに従う実施形態の第２アレイ９ａ1，９ａ2，９ｂ1，９ｂ2に似て形成される。図１０に従う実施形態の場合、アレイ１ａ1，１ａ2は、複数のシリンドリカルレンズを有し、これらのシリンドリカルレンズの軸線は、Ｘ方向に延びる。光の拡散方向においてそれに続くアレイ１ｂ1，１ｂ2には、複数のシリンドリカルレンズが設けられ、それらの軸線はＹ方向に延びる。
【００７８】
レンズ手段５の入射側フーリエ面は、たとえばアレイ１ｂ1に設けられる。レンズ５ａ，５ｂを通過した後、光は、レンズ５ｃ，５ｄ上のミラー５３，５４によって反射される。レンズ５ｄの出射面に続いて、位相変換手段の２つの第１アレイ３ａ，３ｂの一方がある。これらのアレイ３ａは、Ｘ方向に関して光の位相を変えることが可能である。位相変換手段の２つの第１アレイ３ａ，３ｂの該一方と、位相変換手段の２つの第１アレイ３ａ，３ｂの他方との間にλ／２板（二分の一波長板）５５が設けられ、これは光の極性を９０°回転させることが可能である。なぜなら位相変換手段アレイは極性依存性とすることが可能であるからである。位相変換手段の２つの第１アレイ３ａ，３ｂの該他方アレイ３ｂは、Ｙ方向に関して、光の位相を変更可能である。レンズ５の出射側フーリエ面は、たとえばλ／２板５５に設けられる。
【００７９】
λ／２板５５には、第２レンズ手段２２の入射側フーリエ面も設けられ、これは、光の拡散方向においてアレイ３ｂに続く。レンズ手段５の場合のように、レンズ手段２２の場合、光は、レンズ２２ａ，２２ｂを通過した後、レンズ２２ｃ，２２ｄ上の２つのミラー５６，５７によって反射する。レンズ手段２２に続いて、レンズ手段の第２アレイ９ａ1，９ａ2，９ｂ1，９ｂ2と、位相変換手段の第２アレイ１１ａ，１１ｂがあり、これらは、図９Ａおよび図９Ｂに従う実施形態におけるように実施される。この場合、アレイ９ａ1，９ａ2には複数のシリンドリカルレンズが設けられ、該シリンドリカルレンズの軸線は、Ｘ方向に延びる。光の拡散方向においてそれに続くアレイ９ｂ1，９ｂ2には、複数のシリンドリカルレンズが設けられ、該シリンドリカルレンズの軸線は、Ｙ方向に延びる。レンズ手段の第２アレイ９ａ1と第２アレイ９ａ2との間およびレンズ手段の第２アレイ９ｂ1と第２アレイ９ｂ2との間には、位相変換手段の第２アレイ１１ａ，１１ｂの一方がそれぞれ設けられている。さらにまた、アレイ９ｂ1，９ｂ2間には、λ／２板５８が設けられ、該λ／２板５８は光の極性を９０°回転させる。レンズ手段２２の出射側フーリエ面は、このλ／２板５８に設けられる。
【００８０】
レンズ手段５，２２による２回のフーリエ変換によって、Ｘ方向に関して、アレイ１ｂ2の出射面の領域にある対象物面から、アレイ９ｂ1の出射面の領域に設けられる像面に結像される。レンズ手段５，２２による２回のフーリエ変換によって、Ｙ方向に関して、アレイ１ａ2の出射面の領域にある対象物面から、アレイ９ａ1の出射面の領域に設けられる像面に結像される。
【００８１】
さらなるアパーチャ絞り５９を通過した後、光は光学減衰器６０に到達し、該光学減衰器は、干渉される光ビーム６１の直径をたとえば係数６で減衰させることができる。光学減衰器６０から出射した光ビームは、本発明に従う装置によって、たとえば±１０°まで回折させることができる。
【００８２】
比較的大きな回折が所望されるとき、または、比較的高い分解能が所望されるときには、２またはそれ以上の装置を順に並べて配置される。
【００８３】
図１１に従う装置は、さらなるレンズ手段２３を有し、該レンズ手段２３は、レンズ手段１０の第２アレイ９の後段に設けられ、入射光を作動面に集光させることができる。この作動面には、たとえば、レーザテレビジョン用投影面または光学データ格納用記憶媒体が配置される。本発明に従う装置の分解能は、両アレイ１，９におけるレンズ手段２，１０の数Ｎ1とＮ2との積となる。
【００８４】
図１２は、レンズ手段２の第１アレイ１もレンズ手段１０の第２アレイ９も２段方式で実施される構成を示す。この場合、たとえば、第１基板上のレンズ要素のシリンダ軸線は、第２基板上のレンズ要素のシリンダ軸線に垂直に設けることが可能である。さらにまた、一方基板上にシングルシリンドリカルレンズのみを設けることも可能であり、その場合、他方基板上にはシリンドリカルレンズアレイが設けられる。
【００８５】
図１３は、一体的光学物としてのかかる装置の構成を示す。導波層を有する基板２５上には、位相変換手段の第１および第２アレイ２６，３０が、たとえば電気光学変調器として形成される。レンズ手段の第１および第２アレイ２７，２９は、レンズ手段として、測地レンズを有する。フーリエ変換要素として機能する第１レンズ手段２８も測地レンズとして形成される。
【００８６】
図１４は、レンズ手段の第１および第２アレイ３１，３４上に互いに交差するシリンドリカルレンズを有する装置の斜視図である。特に、アレイ３１，３４のそれぞれの入射面上にＹ方向シリンドリカルレンズ軸線が延び、アレイ３１，３４のそれぞれの出射面上にＸ方向シリンドリカルレンズ軸線が延びる。位相変換手段のアレイ３２，３３は変調器の２次元配置として形成される。
【００８７】
図１５に従う実施形態は、図１〜図４に従う実施形態とは異なって、レンズ手段１０の第２アレイ９の後段に、光ビームをその横断面に関して小さくするために、望遠鏡３５が設けられている。
【００８８】
図１６に従う実施形態は、図１１に従う装置のように、さらなるレンズ手段２４を有し、該レンズ手段２４は、レンズ手段１０の第２アレイ９の後段に設けられている。図１１に従う実施形態と異なって、図１６に従う実施形態の場合、レンズ手段２４の焦点面の後段にそれに近接してレンズ手段の第３アレイ３７が設けられ、このアレイは、第１および／または第２アレイ１，９と同様に形成することが可能である。さらにまた、この領域に位相変換手段の第３アレイ３８も設けられ、かかるアレイも第１および／または第２アレイ３，１１と同様に形成することが可能である。さらにまた、位相変換手段の第１アレイ３に隣接して、位相変換手段のさらなるアレイ３６を設けることも可能であり、かかるアレイは、個々の位相変換手段を通過して入射する光の強度に影響を及ぼすことが可能である。さらにまた、レンズ手段の第３アレイ３７の後段に、出射する光の集光領域４０への集光に寄与することができるさらなるレンズ手段を任意に設けてもよい。
【００８９】
レンズ手段の第３アレイ３７と位相変換手段の第３アレイ３８によって、２つの順に配設された装置について図１０を用いてすでに説明したように、回折または回折の分解能を高めることが可能である。以下の説明においては、簡略化のために、レンズ手段の第１アレイ１と位相変換手段の第１アレイ３とは、第１段として、レンズ手段の第２アレイ９と位相変換手段の第２アレイ１１とは第２段として、レンズ手段の第３アレイ３７と位相変換手段の第３アレイ３８とは、第３段として記載されている。
【００９０】
たとえば、レンズ手段の第１アレイ１は、開口数ＮＡ＝０．０１であって、ピッチが０．５ｍｍである１０のレンズを有することが可能である。フーリエレンズとして機能する第１レンズ手段５は、焦点距離を０．５ｍとすることが可能である。レンズ手段の第２アレイ９は、開口数ＮＡ＝０．１であって、ピッチが０．５ｍｍである１０のレンズを有することが可能である。フーリエレンズとして機能する第２レンズ手段２４は、焦点距離を０．０５ｍとすることが可能である。レンズ手段の第３アレイ３７は、開口数ＮＡ＝０．１であって、ピッチが０．５ｍｍである１０のレンズを有することが可能である。
【００９１】
たとえば、波長０．５μｍ、直径５ｍｍの平面波として形成される、第１段に入射する光ビームは、第１段を介して、拡散差１ｍｒａｄの１０の平面波に分割される。第２段の出射部には、拡散差１０ｍｒａｄの１０の平面波がある。第３段がこれらの平面波を再び捉え、従って、第３段の出射部にて、直径５ｍｍ、回折限界ダイバージェンス０．１ｍｒａｄの光ビームが出射する。光ビームを回折することが可能である領域は、１００ｍｒａｄに達する。この領域において分解される拡散方向の数は１０００である。さらなる第３段によって、したがって、一方では最大回折角が高くすることが可能であり、かつ／または他方では回折分解能を高くすることが可能である。
【００９２】
本発明に従えば、さらに回折角を大きくし、かつ／または分解能を高めるために、３段以上にすることも可能である。
【００９３】
さらにまた、段の数を多くすることによって、位相変換手段のアレイの制御信号についてのＳ／Ｎ比に対する要件を低下させることが可能である。たとえば、多段装置の場合、１つの段を２つの段で置き換えることも可能である。１つの段において、１００の異なる回折角間で切替えを行う場合、Ｓ／Ｎ比は１００：１としなければならない。しかしながら、これを２段に分割すれば、各段において１０の異なる回折角間での切替えが必要となり、したがって、必要なＳ／Ｎ比は１０：１に低下される。
【００９４】
図１６に従う実施形態の場合においても、図８、図９Ａ、図９Ｂ、図１０に従う実施形態と同様に、たとえば第１段および／または第２段および／または第３段において、少なくとも２つの、フーリエ変換要素として機能するレンズ手段を、レンズ手段の各アレイ間に設けることも可能であり、その場合、これらのレンズ手段の共通のフーリエ面の領域には、少なくとも１つの、位相変換手段のアレイを設けることが可能である。図８、図９Ａ、図９Ｂ、図１０から明らかなフーリエ変換要素として機能するレンズ手段の配置は、３段よりも多い場合でも可能である。
【００９５】
図１６に従う装置の場合、強度極大４８の間隔は、レンズ手段の第３アレイ３７の前段にて変更することが可能である。この方法においては、装置からの焦点領域４０の距離は変更することが可能である。したがって、たとえば、大容量のデータ格納または３次元レーザテレビジョンを可能とすることができる。
【００９６】
たとえば図８にある装置のように、本発明に従う２つの装置を順に設けることも可能であり、その場合、一方装置に対して他方装置は９０°回転されている。したがって、光６の干渉または回折がまずＸ方向において可能となり、次いで、Ｙ方向において可能となる。
【００９７】
さらにまた、１つの平面波の代わりに、異なる方向からの複数の平面波を、本発明に従う装置に入射させ、互いに独立して干渉させることも可能である。
【００９８】
図１７は、双方向コミュテータとして、または、２つの複数チャンネルの光学データ伝送路間の双方向結合器としての利用を示す。電気光学変調器または各チャンネル４２，４６の強度干渉のためのポッケルセルは、参照符号４１が付されている。本発明に従う装置の適切な実施形態は、参照符号４４が付されている。装置４４への、または、各チャンネル４２，４６への光のカップリングは、レンズ手段４３，４５を介して行われる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】光干渉装置を示す概略図である。
【図２】装置から出た光の概略的に描かれた波面とともに図１に従う装置を示す概略図である。
【図３】動作中の位相変換手段の第１アレイを有する図２に従う図である。
【図４】動作中の位相変換手段の第１および第２アレイを有する図２に従う図である。
【図５】位相変換手段のアレイの第１実施形態を示す概略図である。
【図６】位相変換手段のアレイの第２実施形態を示す概略図である。
【図７】位相変換手段のアレイの第３実施形態を示す概略図である。
【図８】装置から出た光の概略的に描かれた波面とともに本発明に従う装置の第１実施形態を示す概略図である。
【図９Ａ】本発明に従う装置の第２実施形態を示す概略図である。
【図９Ｂ】図９Ａに従う第２実施形態を９０°回転させた図である。
【図１０】本発明に従う装置の第３実施形態を示す概略図である。
【図１１】光干渉装置の他の実施形態を示す概略図である。
【図１２】光干渉装置の他の実施形態を示す概略図である。
【図１３】光干渉装置の他の実施形態を示す概略図である。
【図１４】光干渉装置の他の実施形態を示す概略図である。
【図１５】光干渉装置の他の実施形態を示す概略図である。
【図１６】光干渉装置の他の実施形態を示す概略図である。
【図１７】２つの光伝送路を結合するための構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１００】
１，１ａ，１ｂ，１ａ1，１ａ2，１ｂ1，１ｂ2  レンズ手段の第１アレイ
２  レンズ手段
３，３ａ，３ｂ  位相変換手段の第１アレイ
４  位相変換手段
５  第１レンズ手段
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ  レンズ
６  光
９，９ａ，９ｂ，９ａ1，９ａ2，９ｂ1，９ｂ2  レンズ手段の第２アレイ
１０  レンズ手段
１１，１１ａ，１１ｂ  位相変換手段の第２アレイ
１２  位相変換手段
２２  第２レンズ手段
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ  レンズ
２３  レンズ手段
２４  さらなるレンズ手段
３５  望遠鏡
３７  レンズ手段の第３アレイ
３８  位相変換手段の第３アレイ
３９  さらなるレンズ手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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