CN100516963C - 非对称傅里叶变换光学系统及体全息存储光学系统 - Google Patents

非对称傅里叶变换光学系统及体全息存储光学系统 Download PDF

Info

Publication number
CN100516963C
CN100516963C CNB2005100346496A CN200510034649A CN100516963C CN 100516963 C CN100516963 C CN 100516963C CN B2005100346496 A CNB2005100346496 A CN B2005100346496A CN 200510034649 A CN200510034649 A CN 200510034649A CN 100516963 C CN100516963 C CN 100516963C
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical system
fourier transform
lens
month type
curved month
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CNB2005100346496A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1862306A (zh
Inventor
曾吉勇
金国藩
王民强
严瑛白
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Original Assignee
Tsinghua University
Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University, Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd filed Critical Tsinghua University
Priority to CNB2005100346496A priority Critical patent/CN100516963C/zh
Priority to JP2006126124A priority patent/JP4477598B2/ja
Priority to US11/432,423 priority patent/US7199912B2/en
Publication of CN1862306A publication Critical patent/CN1862306A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100516963C publication Critical patent/CN100516963C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/46—Systems using spatial filters
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372—Lenses
    • G11B7/1374—Objective lenses
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372—Lenses
    • G11B7/1378—Separate aberration correction lenses; Cylindrical lenses to generate astigmatism; Beam expanders
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372—Lenses
    • G11B2007/13727—Compound lenses, i.e. two or more lenses co-operating to perform a function, e.g. compound objective lens including a solid immersion lens, positive and negative lenses either bonded together or with adjustable spacing
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/0065—Recording, reproducing or erasing by using optical interference patterns, e.g. holograms

Abstract

本发明涉及一种非对称傅里叶变换光学系统，其从物面到频谱面，包括一具有负光焦度的第一透镜组及一具有正光焦度的第二透镜组，其中，该第一透镜组由二个凹面相对的一第一弯月型负透镜及一第二弯月型负透镜组成，该第一弯月型负透镜的凸面朝向物面，第二弯月型负透镜的凸面朝向频谱面；该第二透镜组由一个正透镜组成，其朝向物面的一透镜表面为凸面。该非对称傅里叶变换光学系统的结构较紧凑像质较佳，其正向光路及逆向光路均满足正弦条件且达到衍射受限要求。本发明还提供一采用上述非对称傅里叶变换光学系统的体全息存储光学系统。

Description

非对称傅里叶变换光学系统及体全息存储光学系统
【技术领域】
本发明涉及一种傅里叶变换全息摄像的记录、再现用的傅里叶变换光学系统。
【背景技术】
目前，作为三维存储技术的体全息存储技术，由于其具有数据存储密度大、传输速率高及读出时间短等优点，已成为存储技术发展的重点。在体全息存储系统中，一般采用傅里叶变换光学系统存取数据。
典型的体全息存储光学系统，其包括一前组傅里叶变换镜头及一后组逆傅里叶变换镜头两个镜头系统；输入面，一般为空间光调制器(Spatial LightModulator，SLM)，置于前组傅里叶变换镜头的前焦面上，平行光入射到输入面，衍射光经前组傅里叶变换镜头成像在其后焦面上，后焦面也称为频谱面，为记录介质；而该频谱面置于后组逆傅里叶变换镜头的前焦面上，频谱面的频谱像经后组逆傅里叶变换镜头成像在其后焦面上，后焦面也称输出面，一般为CCD(Charg-coupled Device)或CMOS(Complementary-Metal-OxideSemiconductor Transistor)。
在体全息存储光学系统中，前组傅里叶变换镜头与后组逆傅里叶变换镜头可采用不同的两个镜头系统；也可采用同一个镜头系统，该镜头系统的正向光路结构作为前组傅里叶变换镜头，其逆向光路结构作为后组逆傅里叶变换镜头，该逆向光路结构为其正向光路结构的翻转。
傅里叶变换镜头对衍射光成像的特点，决定了镜头需满足以下设计要求：(1)对两对物像共轭位置控制像差；第一对物像共轭位置：物在无穷远，光阑在前焦面，像在后焦面；第二对物像共轭位置：物在前焦面，光阑在后焦面上，像在无穷远处。(2)平行于光轴出射的主光线满足正弦条件；(3)消除各种单色像差，达到衍射受限。
为使系统结构紧凑及高密度信息存储，要求傅里叶变换镜头具有较短的焦距；为提高存储密度，要求增大物面并减小衍射光成像面大小，即要求采用非对称结构的傅里叶变换光学系统。
然而，目前的非对称傅里叶变换镜头一般采用非对称的5片以上球面透镜结构形式，其难以满足体全息存储技术对傅里叶变换镜头的结构紧凑化之需求。
有鉴于此，有必要提供一种非对称傅里叶变换光学系统及采用该非对称傅里叶变换光学系统的体全息存储光学系统，其可具有结构较紧凑像质较佳等优点。
【发明内容】
下面将以若干实施例说明一种非对称傅里叶变换光学系统及采用该非对称傅里叶变换光学系统的体全息存储光学系统，其可具有结构较紧凑像质较佳等优点。
为实现以上内容，提供一种非对称傅里叶变换光学系统，其从物面到频谱面，包括一具有负光焦度的第一透镜组及一具有正光焦度的第二透镜组，其中，该第一透镜组由二个凹面相对的一第一弯月型负透镜及一第二弯月型负透镜组成，该第一弯月型负透镜的凸面朝向物面，该第二弯月型负透镜的凸面朝向频谱面；该第二透镜组由一正透镜组成，该正透镜的朝向物面的一透镜表面为凸面。
为一方面保证满足正弦条件，另一方面有利于球差及轴外像差校正，该非对称傅里叶变换光学系统应满足约束条件(1)～(3)：
0.1＜R1R/f＜0.4……(1)
-0.4＜R2F/f＜-0.1……(2)
0.1＜d12/f＜0.3……(3)
式中，f：非对称傅里叶变换光学系统的焦距；
R1R：第一弯月型负透镜的凹面曲率半径；
R2F：第二弯月型负透镜的凹面曲率半径；
d12：第一弯月型负透镜与第二弯月型负透镜之间光轴上的空气间隔，也即第一弯月型负透镜与第二弯月型负透镜相对的两个凹面的光轴上的间距；
其中，当R1R大于条件(1)的上限时，正向光路的球差和正弦差向负方向过分增大，逆向光路的轴外像差增大。当R1R小于条件(1)的下限时，产生与上述相反的现象。
当R2F大于条件(2)的上限时，正向光路的球差、正弦差向正方向增大，逆向光路的轴外像差增大。当R2F小于条件(2)的下限时，产生与上述相反的现象。
从上述可知，利用R1R及R2F的变化，可以校正正向光路的球差和正弦差，当R1R和R2F在条件(1)和(2)范围以外任意改变时，正向光路的球差和正弦差很容易校正，而逆向光路的轴外像差向负或正方向过分增大，此时校正很困难。当R1R和R2F满足条件(1)及(2)时，逆向光路的轴外像差可以校正。
当d12大于条件(3)的上限时，正向光路的球差正方向增大，同时正弦差负方向增大，因此球差与正弦差的分散太大而导致校正困难，并且逆向光路的轴外像差也难以校正。当d12小于条件(3)的下限时，产生与上述大于条件(3)的上限时的相反的现象。d12两侧的曲率半径R1R和R2F在条件(1)和(2)的限制下，将d12减小至大于条件(3)的下限时，有利于逆向光路结构使具有较小数值孔径较大视场角的光线通过。
因此，该非对称傅里叶变换光学系统满足约束条件(1)～(3)时，其正向光路具有较大数值孔径及较小视场角，其逆向光路具有较小数值孔径及较大视场角。
优选的，为较好的校正场曲，该非对称傅里叶变换光学系统还应满足约束条件(4)～(5)：
n3＞1.7……(4)
n3-n2＞0.15……(5)
式中，n2：第二弯月型负透镜的材料折射率；
n3：第二透镜组材料折射率；
其中，当第二透镜组材料折射率n3小于条件(4)的下限，并且与第一透镜组中凸面朝向频谱面的第二弯月型负透镜材料折射率n2之差小于条件(5)的下限时，逆向光路的场曲较难校正。当第二透镜组材料折射率n3满足条件(4)，并且与第一透镜组中凸面朝向频谱面的第二弯月型负透镜材料折射率n2之差满足条件(5)时，也有利于各种像差的校正。
更优选的，为保证系统合理的光焦度分配，该非对称傅里叶变换光学系统进一步满足约束条件(6)：
0.55＜f3/f＜0.9……(6)
式中，f3：第二透镜组的焦距；
其中，当第二透镜组的焦距f3大于条件(6)的上限，第二透镜组分担的正光焦度过小，逆向光路的轴外像差较难校正；当第二透镜组的焦距f3小于条件(6)的下限，第二透镜组分担的正光焦度过大，透镜表面弯曲过大，球差及正弦差较难校正。
优选的，所述正透镜为一双凸正透镜。
优选的，所述非对称傅里叶变换光学系统还包括一置于该第一透镜组物侧的具有正光焦度的第三透镜组。
更优选的，所述第三透镜组为一弯月型正透镜，该弯月型正透镜的朝向该物面的一透镜表面为凸面。
以及，提供一种体全息存储光学系统，其包括一前组傅里叶变换光学系统及一后组逆傅里叶变换光学系统，该前组傅里叶变换光学系统，其从物面到频谱面，包括一具有负光焦度的第一透镜组及一具有正光焦度的第二透镜组，其中，该第一透镜组由二个凹面相对的一第一弯月型负透镜及一第二弯月型负透镜组成，该第一弯月型负透镜的凸面朝向物面，该第二弯月型负透镜的凸面朝向频谱面；该第二透镜组由一正透镜组成，该正透镜的朝向物面的一透镜表面为凸面。
为一方面保证满足正弦条件，另一方面有利于球差及轴外像差校正，该前组傅里叶变换光学系统应满足约束条件(1)～(3)：
0.1＜R1R/f＜0.4……(1)
-0.4＜R2F/f＜-0.1……(2)
0.1＜d12/f＜0.3……(3)
式中，f：前组傅里叶变换光学系统的焦距；
R1R：第一弯月型负透镜的凹面曲率半径；
R2F：第二弯月型负透镜的凹面曲率半径；
d12：第一弯月型负透镜与第二弯月型负透镜之间光轴上的空气间隔，也即第一弯月型负透镜与第二弯月型负透镜相对的两个凹面的光轴上的间距；
优选的，为较好的校正场曲，该前组傅里叶变换光学系统还应满足约束条件(4)～(5)：
n3＞1.7……(4)
n3-n2＞0.15……(5)
式中，n2：第二弯月型负透镜的材料折射率；
n3：第二透镜组材料折射率；
更优选的，为保证系统合理的光焦度分配，该前组傅里叶变换光学系统进一步满足约束条件(6)：
0.55＜f3/f＜0.9……(6)
式中，f3：第二透镜组的焦距；
优选的，所述正透镜为一双凸正透镜。
优选的，所述前组傅里叶变换光学系统还包括一置于该第一透镜组物侧的具有正光焦度的第三透镜组。
更优选的，所述第三透镜组为一弯月型正透镜，该弯月型正透镜的朝向该物面的一透镜表面为凸面。
优选的，所述后组逆傅里叶变换光学系统为该前组傅里叶变换光学系统的翻转结构。
相对于现有技术，本技术方案所提供的非对称傅里叶变换光学系统，其结构较紧凑，且该光学系统之正向光路具有较大数值孔径及较小视场角，其逆向光路具有较小数值孔径及较大视场角；正向光路及逆向光路之球差、轴外像差及场曲等各种单色像差均能被较好的校正；因此，该非对称傅里叶变换光学系统之正向光路可用作傅里叶变换，逆向光路可用作逆傅里叶变换；其可满足体全息存储对结构紧凑像质较佳的非对称傅里叶变换光学系统之需求。
【附图说明】
图1是本发明第一实施例非对称傅里叶变换光学系统之结构示意图。
图2是本发明第一实施例非对称傅里叶变换光学系统的正向光路正弦差。
图3是本发明第一实施例非对称傅里叶变换光学系统的正向光路光程差。
图4是本发明第一实施例非对称傅里叶变换光学系统的逆向光路正弦差。
图5是本发明第一实施例非对称傅里叶变换光学系统的逆向光路光程差。
图6是本发明第二实施例非对称傅里叶变换光学系统之结构示意图。
图7是本发明第二实施例非对称傅里叶变换光学系统的正向光路正弦差。
图8是本发明第二实施例非对称傅里叶变换光学系统的正向光路光程差。
图9是本发明第二实施例非对称傅里叶变换光学系统的逆向光路正弦差。
图10是本发明第二实施例非对称傅里叶变换光学系统的逆向光路光程差。
图11是本发明第三实施例非对称傅里叶变换光学系统之结构示意图。
图12是本发明第三实施例非对称傅里叶变换光学系统的正向光路正弦差。
图13是本发明第三实施例非对称傅里叶变换光学系统的正向光路光程差。
图14是本发明第三实施例非对称傅里叶变换光学系统的逆向光路正弦差。
图15是本发明第三实施例非对称傅里叶变换光学系统的逆向光路光程差。
图16是本发明第四实施例非对称傅里叶变换光学系统之结构示意图。
图17是本发明第四实施例非对称傅里叶变换光学系统的正向光路正弦差。
图18是本发明第四实施例非对称傅里叶变换光学系统的正向光路光程差。
图19是本发明第四实施例非对称傅里叶变换光学系统的逆向光路正弦差。
图20是本发明第四实施例非对称傅里叶变换光学系统的逆向光路光程差。
【具体实施方式】
下面结合附图将对本发明实施例作进一步的详细说明。
第一实施例
如图1所示，一非对称傅里叶变换光学系统10，从物面11到频谱面15数起，包括具有负光焦度的第一透镜组及具有较大正光焦度的第二透镜组。其中，第一透镜组由二片凹面相对的一弯月型负透镜12及一弯月型负透镜13组成，该弯月型负透镜12的凸面朝向物面11，弯月型负透镜13的凸面朝向频谱面15；第二透镜组由一双凸正透镜14组成。该非对称傅里叶变换光学系统10的焦距f＝50mm，物侧入射光线(正向光路)的F数F/#＝2.78，视场角2ω＝5.72°，频谱面15侧入射光线(逆向光路)的F数F/#＝10，视场角2ω＝20.72°，波长λ＝0.532μm。该非对称傅里叶变换光学系统10的结构参数详见表1；其中R为从物侧数起各透镜表面的曲率半径，d为从物侧数起各透镜表面的光轴上间距，n为从物侧数起各透镜的对应波长λ＝0.532μm的折射率。
为一方面保证满足正弦条件，另一方面有利于球差及轴外像差校正，该非对称傅里叶变换光学系统10应满足以下约束条件：
0.1＜R1R/f＜0.4……(1)
-0.4＜R2F/f＜-0.1……(2)
0.1＜d12/f＜0.3……(3)
本实施例中，R1R＝R3＝13.82753mm；R2F＝R4＝-11.80158mm；d12＝d3＝6.772233mm；其满足条件(1)～(3)。
优选的，为较好的校正场曲，该非对称傅里叶变换光学系统10还应满足以下约束条件：
n3＞1.7……(4)
n3-n2＞0.15……(5)
本实施例中，n3＝1.764309；n2＝1.517591；其满足条件(4)～(5)。
更优选的，为保证系统合理的光焦度分配，该非对称傅里叶变换光学系统10进一步应满足约束条件(6)：
0.55＜f3/f＜0.9……(6)
本实施例中，f3/f＝0.70；其满足条件(6)。
图2、图3分别为正向光路正弦差和光程差；图4、图5分别为逆向光路正弦差及光程差。从图2及图4可以看到无论是正向光路还是逆向光路正弦差都很小，满足正弦条件。从图3及图5可以看到无论是正向光路还是逆向光路光程差都很小，达到衍射受限要求。
表1
  表面符号   R(mm)   d(mm)   n
  1(光栏)   无穷大   20
  2   19.91359   10.90953   1.764309(n<sub>1</sub>)
  3   13.82753   6.772233
  4   -11.80158   4.945526   1.517591(n<sub>2</sub>)
  5   -15.41247   3.34252
  6   55.93577   10.90911   1.764309(n<sub>3</sub>)
  7   -46.68527   45.32936
由上可知，该非对称傅里叶变换光学系统10之正向光路及逆向光路同时满足正弦条件，且达到衍射受限要求。因此，其正向光路可作傅里叶变换，其逆向光路可作逆傅里叶变换；且该非对称傅里叶变换光学系统10之正向光路结构及逆向光路结构可分别用作一体全息存储光学系统的前组傅里叶变换光学系统及后组逆傅里叶变换光学系统。
第二实施例
如图6所示，一非对称傅里叶变换光学系统20，从物面21到频谱面25数起，包括具有负光焦度的第一透镜组及具有较大正光焦度的第二透镜组。其中，第一透镜组由二片凹面相对的一弯月型负透镜22及一弯月型负透镜23组成，该弯月型负透镜22的凸面朝向物面21，弯月型负透镜23的凸面朝向频谱面25；第二透镜组由一双凸正透镜24组成。该非对称傅里叶变换光学系统20的焦距f＝55mm，物侧入射光线(正向光路)的F数F/#＝2.75，视场角2ω＝5.2°，频谱面侧入射光线(逆向光路)的F数F/#＝11，视场角2ω＝21°，波长λ＝0.532μm。该非对称傅里叶变换光学系统20的结构参数详见表2；其中，R为从物侧数起各透镜表面的曲率半径，d为从物侧数起各透镜表面的光轴上间距，n为从物侧数起各透镜的对应波长λ＝0.532μm的折射率。
为一方面保证满足正弦条件，另一方面有利于球差及轴外像差校正，该非对称傅里叶变换光学系统20应满足以下约束条件：
0.1＜R1R/f＜0.4……(1)
-0.4＜R2F/f＜-0.1……(2)
0.1＜d12/f＜0.3……(3)
本实施例中，R1R＝R3＝15.08361mm；R2F＝＝R4＝-12.9065mm；d12＝d3＝7.469536mm；其满足条件(1)～(3)。
优选的，为较好的校正场曲，该非对称傅里叶变换光学系统20还应满足以下约束条件：
n3＞1.7……(4)
n3-n2＞0.15……(5)
本实施例中，n3＝1.764309；n2＝1.507225；其满足条件(4)～(5)。
更优选的，为保证系统合理的光焦度分配，该非对称傅里叶变换光学系统20进一步应满足约束条件(6)：
0.55＜f3/f＜0.9……(6)
本实施例中，f3/f＝0.69；其满足条件(6)。
图7、图8分别为正向光路正弦差和光程差；图9、图10分别为逆向光路正弦差及光程差。从图7及图9可以看到无论是正向光路还是逆向光路正弦差都很小，满足正弦条件。从图8及图10可以看到无论是正向光路还是逆向光路光程差都很小，达到衍射受限要求。
表2
表面符号 R(mm) d(mm) n
  1(光栏)   无穷大   20.69028
  2   22.17936   12.50001   1.764309(n<sub>1</sub>)
  3   15.08361   7.469536
  4   -12.9065   5.32697   1.507225(n<sub>2</sub>)
  5   -16.91654   3.838513
  6   63.07369   12.50001   1.764309(n<sub>3</sub>)
  7   -48.4945   49.93956
由上可知，该非对称傅里叶变换光学系统20之正向光路及逆向光路同时满足正弦条件，且达到衍射受限要求。因此，其正向光路结构可作傅里叶变换，其逆向光路结构可作逆傅里叶变换；且该非对称傅里叶变换光学系统20之正向光路结构及逆向光路结构可分别用作一体全息存储光学系统的前组傅里叶变换光学系统及后组逆傅里叶变换光学系统。
第三实施例
如图11所示，一非对称傅里叶变换光学系统30，从物面31到频谱面35数起，包括具有负光焦度的第一透镜组、具有较大正光焦度的第二透镜组、及置于第一透镜组物侧的具有较小正光焦度的第三透镜组。其中，第一透镜组由二片凹面相对的一弯月型负透镜32及一弯月型负透镜33组成，弯月型负透镜32的凸面朝向物面31，弯月型负透镜33的凸面朝向频谱面35；第二透镜组由一双凸正透镜34组成；第三透镜组由一弯月型正透镜36组成，该弯月型正透镜36的朝向物面31的一透镜表面为凸面。该非对称傅里叶变换光学系统30的焦距f＝40mm，物侧入射光线(正向光路)的F数F/#＝2.25，视场角2ω＝5.72°，频谱面侧入射光线(逆向光路)的F数F/#＝10，视场角2ω＝26°，波长λ＝0.532μm。该非对称傅里叶变换光学系统30的结构参数详见表3；其中，R为从物侧数起各透镜表面的曲率半径，d为从物侧数起各透镜表面的光轴上间距，n为从物侧数起各透镜的对应波长λ＝0.532μm的折射率。
为一方面保证满足正弦条件，另一方面有利于球差及轴外像差校正，该非对称傅里叶变换光学系统30满足以下约束条件：
0.1＜R1R/f＜0.4……(1)
-0.4＜R2F/f＜-0.1……(2)
0.1＜d12/f＜0.3……(3)
本实施例中，R1R＝R5＝9.369214mm；R2F＝R6＝-12.32391mm；d12＝d5＝7.182503mm；其满足条件(1)～(3)。
优选的，为较好的校正场曲，该非对称傅里叶变换光学系统30还应满足以下约束条件：
n3＞1.7……(4)
n3-n2＞0.15……(5)
本实施例中，n3＝1.764309；n2＝1.551456；其满足条件(4)～(5)。
更优选的，为保证系统合理的光焦度分配，该非对称傅里叶变换光学系统30进一步应满足约束条件(6)：
0.55＜f3/f＜0.9……(6)
本实施例中，f3/f＝0.76；其满足条件(6)。
图12、图13分别为正向光路正弦差及光程差；图14、图15分别为逆向光路正弦差及光程差。从图12及图14可以看到无论是正向光路还是逆向光路正弦差都很小，满足正弦条件。从图13及图15可以看到无论是正向光路还是逆向光路光程差都很小，达到衍射受限要求。
表3
  表面符号   R(mm)   d(mm)   n
  1(光栏)   无穷大   20.599
  2   26.42918   2.798674   1.679589(n<sub>4</sub>)
  3   48.42548   0.2726902
  4   14.69828   8.862436   1.764309(n<sub>1</sub>)
  5   9.369214   7.182503
  6   -12.32391   4.65212   1.551456(n<sub>2</sub>)
  7   -16.24008   1.752739
  8   26.78252   9.005193   1.764309(n<sub>3</sub>)
  9   -150.1444   20.01926
由上可知，该傅里叶变换光学系统30之正向光路及逆向光路同时满足正弦条件，且达到衍射受限要求。因此，其正向光路可作傅里叶变换，其逆向光路可作逆傅里叶变换；且该非对称傅里叶变换光学系统30之正向光路结构及逆向光路结构可分别用作一体全息存储光学系统的前组傅里叶变换光学系统及后组逆傅里叶变换光学系统。
第四实施例
如图16所示，一非对称傅里叶变换光学系统40，从物面41到频谱面45数起，包括具有负光焦度的第一透镜组、具有较大正光焦度的第二透镜组、及置于第一透镜组物侧的具有较小正光焦度的第三透镜组。其中，第一透镜组由二片凹面相对的一弯月型负透镜42及一弯月型负透镜43组成，弯月型负透镜42的凸面朝向物面41，弯月型负透镜43的凸面朝向频谱面45；第二透镜组由一片正透镜44组成，该正透镜44的朝向物面41的一透镜表面为凸面；第三透镜组由一弯月型正透镜46组成，该弯月型正透镜46的朝向物面41的一透镜表面为凸面。该非对称傅里叶变换光学系统40的焦距f＝44mm，物侧入射光线(正向光路)的F数F/#＝2.2，视场角2ω＝5.2°，频谱面侧入射光线(逆向光路)的F数F/#＝11，视场角2ω＝25.6°，波长λ＝0.532μm。该非对称傅里叶变换光学系统40的结构参数详见表4；其中，R为从物侧数起各透镜表面的曲率半径，d为从物侧数起各透镜表面的光轴上间距，n为从物侧数起各透镜的对应波长λ＝0.532μm的折射率。
为一方面保证满足正弦条件，另一方面有利于球差及轴外像差校正，该非对称傅里叶变换光学系统40满足以下约束条件：
0.1＜R1R/f＜0.4……(1)
-0.4＜R2F/f＜-0.1……(2)
0.1＜d12/f＜0.3……(3)
本实施例中，R1R＝R5＝10.06888mm；R2F＝R6＝-14.21065mm；d12＝d5＝5.2516mm；其满足条件(1)～(3)。
优选的，为较好的校正场曲，该非对称傅里叶变换光学系统40还应满足以下约束条件：
n3＞1.7……(4)
n3-n2＞0.15……(5)
本实施例中，n3＝1.764309；n2＝1.551456；其满足条件(4)～(5)。
更优选的，为保证系统合理的光焦度分配，该非对称傅里叶变换光学系统40进一步应满足约束条件(6)：
0.55＜f3/f＜0.9……(6)
本实施例中，f3/f＝0.84；其满足条件(6)。
图17、图18分别为正向光路正弦差及光程差；图19、图20分别为逆向光路正弦差及光程差。从图17及图19可以看到无论是正向光路还是逆向光路正弦差都很小，满足正弦条件。从图18及图20可以看到无论是正向光路还是逆向光路光程差都很小，达到衍射受限要求。
表4
  表面符号   R(mm)   d(mm)   n
  1(光栏)   无穷大   30.000
  2   30.68794   3.2984   1.679589(n<sub>4</sub>)
  3   68.36457   0.3000
  4   16.10705   10.000   1.764309(n<sub>1</sub>)
  5   10.06888   5.2516
  6   -14.21065   3.4300   1.551456(n<sub>2</sub>)
  7   -16.87054   6.4544
  8   24.26414   10.0000   1.764309(n<sub>3</sub>)
  9   137.9904   17.7704
由上可知，该傅里叶变换光学系统40之正向光路及逆向光路同时满足正弦条件，且达到衍射受限要求。因此，其正向光路可作傅里叶变换，其逆向光路可作逆傅里叶变换；且该非对称傅里叶变换光学系统40之正向光路结构及逆向光路结构可分别用作一体全息存储光学系统的前组傅里叶变换光学系统及后组逆傅里叶变换光学系统。
另外，表5是以上4个实施例对应的光学特性，包括孔径(F/#)、视场角(2ω)、系统焦距f，以及与前面每个条件式对应的数值。
表5
Figure C20051003464900171
另外，对于第一、第二、第三及第四实施例中的各个非对称傅里叶变换光学系统，可采用其正向光路结构与逆向光路结构的不同组合以组成一体全息存储光学系统：如采用第二实施例非对称傅里叶变换光学系统之正向光路结构作为前组傅里叶变换光学系统，且采用第一实施例非对称傅里叶变换光学系统之逆向光路结构作为其后组逆傅里叶变换光学系统；或采用第四实施例非对称傅里叶变换光学系统之正向光路结构作为前组傅里叶变换光学系统，且采用第三实施例非对称傅里叶变换光学系统之逆向光路结构作为后组逆傅里叶变换光学系统等组合。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，如适当变更非对称傅里叶变换光学系统的结构参数，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (11)

1. 一种非对称傅里叶变换光学系统，其从物面到频谱面，包括一具有负光焦度的第一透镜组及一具有正光焦度的第二透镜组，其中，该第一透镜组由二个凹面相对的一第一弯月型负透镜及一第二弯月型负透镜组成，该第一弯月型负透镜的凸面朝向物面，该第二弯月型负透镜的凸面朝向频谱面；该第二透镜组由一双凸正透镜组成；该非对称傅里叶变换光学系统满足约束条件(1)～(3)：
0.1＜R1R/f＜0.4……(1)
-0.4＜R2F/f＜-0.1……(2)
0.1＜d12/f＜0.3……(3)
式中，f：非对称傅里叶变换光学系统的焦距；
R1R：第一弯月型负透镜的凹面曲率半径；
R2F：第二弯月型负透镜的凹面曲率半径；
d12：第一弯月型负透镜与第二弯月型负透镜之间光轴上空气间隔。
2.如权利要求1所述的非对称傅里叶变换光学系统，其特征在于所述非对称傅里叶变换光学系统满足约束条件(4)～(5)：
n3＞1.7……(4)
n3-n2＞0.15……(5)
式中，n2：第二弯月型负透镜的材料折射率；
n3：第二透镜组材料折射率。
3.如权利要求1所述的非对称傅里叶变换光学系统，其特征在于所述非对称傅里叶变换光学系统满足约束条件(6)：
0.55＜f3/f＜0.9……(6)
式中，f3：第二透镜组的焦距。
4.如权利要求1～3任意一项所述的非对称傅里叶变换光学系统，其特征在于所述非对称傅里叶变换光学系统还包括一置于该第一透镜组物侧的具有正光焦度的第三透镜组。
5.如权利要求4所述的非对称傅里叶变换光学系统，其特征在于所述第三透镜组为一弯月型正透镜，该弯月型正透镜的朝向该物面的一透镜表面为凸面。
6.一种体全息存储光学系统，其包括一前组傅里叶变换光学系统及一后组逆傅里叶变换光学系统；该前组傅里叶变换光学系统，其从物面到频谱面，包括一具有负光焦度的第一透镜组及一具有正光焦度的第二透镜组，其中，该第一透镜组由二个凹面相对的一第一弯月型负透镜及一第二弯月型负透镜组成，该第一弯月型负透镜的凸面朝向物面，该第二弯月型负透镜的凸面朝向频谱面；该第二透镜组由一双凸正透镜组成；该前组傅里叶变换光学系统满足约束条件(1)～(3)：
0.1＜R1R/f＜0.4……(1)
-0.4＜R2F/f＜-0.1……(2)
0.1＜d12/f＜0.3……(3)
式中，f：前组傅里叶变换光学系统的焦距；
R1R：第一弯月型负透镜的凹面曲率半径；
R2F：第二弯月型负透镜的凹面曲率半径；
d12：第一弯月型负透镜与第二弯月型负透镜之间光轴上空气间隔。
7.如权利要求6所述的体全息存储光学系统，其特征在于所述前组傅里叶变换光学系统满足约束条件(4)～(5)：
n3＞1.7……(4)
n3-n2＞0.15……(5)
式中，n2：第二弯月型负透镜的材料折射率；
n3：第二透镜组材料折射率。
8.如权利要求6所述的体全息存储光学系统，其特征在于所述前组傅里叶变换光学系统满足约束条件(6)：
0.55＜f3/f＜0.9……(6)
式中，f3：第二透镜组的焦距。
9.如权利要求6所述的体全息存储光学系统，其特征在于所述前组傅里叶变换光学系统还包括一置于该第一透镜组物侧的具有正光焦度的第三透镜组。
10.如权利要求9所述的体全息存储光学系统，其特征在于所述第三透镜组为一弯月型正透镜，该弯月型正透镜的朝向该物面的一透镜表面为凸面。
11.如权利要求6～10任意一项所述的体全息存储光学系统，其特征在于所述后组逆傅里叶变换光学系统为该前组傅里叶变换光学系统的翻转结构。
CNB2005100346496A 2005-05-13 2005-05-13 非对称傅里叶变换光学系统及体全息存储光学系统 Active CN100516963C (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100346496A CN100516963C (zh) 2005-05-13 2005-05-13 非对称傅里叶变换光学系统及体全息存储光学系统
JP2006126124A JP4477598B2 (ja) 2005-05-13 2006-04-28 非対称フーリエ変換光学系及びホログラムメモリ光学系
US11/432,423 US7199912B2 (en) 2005-05-13 2006-05-10 Fourier transform lens system and holographic storage system using same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100346496A CN100516963C (zh) 2005-05-13 2005-05-13 非对称傅里叶变换光学系统及体全息存储光学系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1862306A CN1862306A (zh) 2006-11-15
CN100516963C true CN100516963C (zh) 2009-07-22

Family

ID=37389774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100346496A Active CN100516963C (zh) 2005-05-13 2005-05-13 非对称傅里叶变换光学系统及体全息存储光学系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7199912B2 (zh)
JP (1) JP4477598B2 (zh)
CN (1) CN100516963C (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008102500A (ja) * 2006-09-19 2008-05-01 Fujinon Corp 撮像レンズ及びこれを備えたカメラ装置
US8374068B2 (en) * 2008-02-29 2013-02-12 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Focusing and imaging compatible objective lenses for pixel-based and/or bit-based optical data recording and retrieval
CN103823303B (zh) * 2014-03-04 2016-03-09 中国科学院光电研究院 一种精细傅里叶成像装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4189214A (en) * 1974-01-31 1980-02-19 Canon Kabushiki Kaisha Fourier transform lens system
JPH0588079A (ja) * 1991-09-30 1993-04-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd フ−リエ変換レンズおよび光情報処理装置
KR100258804B1 (ko) 1997-12-29 2000-06-15 전주범 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 디스크형 저장 장치
US6163391A (en) 1998-07-10 2000-12-19 Lucent Technologies Inc. Method and apparatus for holographic data storage
US6700686B2 (en) 2001-10-17 2004-03-02 Inphase Technologies, Inc. System and method for holographic storage
CN100370313C (zh) * 2005-05-20 2008-02-20 清华大学 傅里叶变换光学系统及体全息存储傅里叶变换光学系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
体全息存储系统中的傅里叶变换透镜设计. 冀艳峰，何树荣，何庆生，邬敏贤，金国藩.光学技术，第30卷第1期. 2004
体全息存储系统中的傅里叶变换透镜设计. 冀艳峰，何树荣，何庆生，邬敏贤，金国藩.光学技术，第30卷第1期. 2004 *

Also Published As

Publication number Publication date
US7199912B2 (en) 2007-04-03
JP4477598B2 (ja) 2010-06-09
US20060256416A1 (en) 2006-11-16
JP2006317934A (ja) 2006-11-24
CN1862306A (zh) 2006-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100370313C (zh) 傅里叶变换光学系统及体全息存储傅里叶变换光学系统
CN202119965U (zh) 摄影用光学镜片组
CN100565269C (zh) 广角镜头
CN100578280C (zh) 光学装置
CN103364930B (zh) 成像装置
CN101644827B (zh) 变焦透镜系统
CN103309025B (zh) 变焦镜头和包括该变焦镜头的拍摄设备
CN202661702U (zh) 成像光学系统镜组
CN101021608A (zh) 可变焦距透镜系统和图像捕获设备
US4449791A (en) Three-group zoom lens
CN102401984A (zh) 远摄镜头系统
CN109116531B (zh) 一种变焦镜头
CN103309026A (zh) 鱼眼镜头系统以及包括所述鱼眼镜头系统的拍摄设备
CN103513408A (zh) 变焦镜头和成像装置
CN110333595A (zh) 一种成像透镜系统
CN101988984A (zh) 自动对焦镜头模块
CN106324799A (zh) 取像镜片系统、取像装置及电子装置
CN100516963C (zh) 非对称傅里叶变换光学系统及体全息存储光学系统
CN1959455B (zh) 变焦透镜光学系统
JPH07306360A (ja) 可変焦点距離レンズ
CN103688206B (zh) 成像镜头和相机模块
CN100538429C (zh) 成像物镜
CN101409079A (zh) 用于共孔径全息存储系统的透镜系统
CN102053344A (zh) 变焦镜头模块
CN108196355A (zh) 光学定焦镜头

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant