JPS60126606A - ブレ−ズド型ホログラフイツクレンズ - Google Patents
ブレ−ズド型ホログラフイツクレンズInfo
- Publication number
- JPS60126606A JPS60126606A JP23576183A JP23576183A JPS60126606A JP S60126606 A JPS60126606 A JP S60126606A JP 23576183 A JP23576183 A JP 23576183A JP 23576183 A JP23576183 A JP 23576183A JP S60126606 A JPS60126606 A JP S60126606A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- spherical aberration
- blazed
- light
- holographic
- 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.)
- Pending
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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
- G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/32—Holograms used as optical elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
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。
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
本発明は、光軸の傾きに対して収差変動が少なく、かつ
回折効率のよいブレーズド型ホログラフィックレンズに
関するものである。
回折効率のよいブレーズド型ホログラフィックレンズに
関するものである。
従来例の構成とその問題点
近年、成形レンズが発展し、多くの分野でプラスチック
レンズや成形ガラスレンズが実用化されている。その中
で、ホログラフィックレンズが検削されてきた。従来、
ホログラフィックレンズは、一点から出た光と参照光の
干渉でつくられる。従って、記録した時の参照光と同一
の光で照射すると、光を回折限界まで収束できる。しか
し、この光が少しずれると極めて大きな収差を発生する
。
レンズや成形ガラスレンズが実用化されている。その中
で、ホログラフィックレンズが検削されてきた。従来、
ホログラフィックレンズは、一点から出た光と参照光の
干渉でつくられる。従って、記録した時の参照光と同一
の光で照射すると、光を回折限界まで収束できる。しか
し、この光が少しずれると極めて大きな収差を発生する
。
第１図に、Ｎ、 Ａ、 ＝０．４５のホログラフィック
レンズの収差の様子を示す。第１図（ａ）はレンズが傾
いていない時であり、光は回折限界まで収束される。こ
れに対し第１図（ｂ） ｕレンズが約１°煩いた時であ
り、収差は１０λ（λ＝光の波長）程度になる。このよ
うにホログラフィックレンズはレンズが傾くと非常に収
差が大きい。
レンズの収差の様子を示す。第１図（ａ）はレンズが傾
いていない時であり、光は回折限界まで収束される。こ
れに対し第１図（ｂ） ｕレンズが約１°煩いた時であ
り、収差は１０λ（λ＝光の波長）程度になる。このよ
うにホログラフィックレンズはレンズが傾くと非常に収
差が大きい。
また、最近では回折効率を上げる目的で、位相型グレー
ティングで断面が鋸歯状となるブレーズド型ホログラフ
ィックレンズも開発されている。
ティングで断面が鋸歯状となるブレーズド型ホログラフ
ィックレンズも開発されている。
第２図にその断面を示す。このレンズは溝深さが入射光
に２πの位相差を与える深さになっている。
に２πの位相差を与える深さになっている。
また、溝間隔は焦点までの光路差が２πとなるようにし
ている。この溝間隔は第１図のホログラフインクレンズ
と同一である。さらに、鋸歯状波の部分は、一般のフレ
ネルレンズと同様に１枚の凸または凹しンズを上記溝間
隔で切っていったものであるが、溝間隔の小さい部分で
は、完全な鋸歯状波であっても収差に大きな影響を与え
ない。このブレーズド型ホログラフィックレンズは２個
のレンズ作用を持っている。即ち鋸歯状波の各々がレン
ズであり、さらに溝間隔で決まるレンズが第１図のホロ
グラフィックレンズと同様に存在する〔従来のこの種の
レンズは、前述したように回折効率を上げるための研究
が主であり、収差に関してもレンズが傾かない場合の収
差を小さくするといったものが多い。これは第１図のホ
ログラフィックレンズについても言える。
ている。この溝間隔は第１図のホログラフインクレンズ
と同一である。さらに、鋸歯状波の部分は、一般のフレ
ネルレンズと同様に１枚の凸または凹しンズを上記溝間
隔で切っていったものであるが、溝間隔の小さい部分で
は、完全な鋸歯状波であっても収差に大きな影響を与え
ない。このブレーズド型ホログラフィックレンズは２個
のレンズ作用を持っている。即ち鋸歯状波の各々がレン
ズであり、さらに溝間隔で決まるレンズが第１図のホロ
グラフィックレンズと同様に存在する〔従来のこの種の
レンズは、前述したように回折効率を上げるための研究
が主であり、収差に関してもレンズが傾かない場合の収
差を小さくするといったものが多い。これは第１図のホ
ログラフィックレンズについても言える。
発明の目的
本発明の目的は、第２図に示すようなブレーズド型ホロ
グラフィックレンズでレンズの傾きに対して収差変動の
小さいレンズを提供することである。
グラフィックレンズでレンズの傾きに対して収差変動の
小さいレンズを提供することである。
発明の構成
本発明のブレーズド型ホログラフィックレンズは、鋸歯
状波状レンズの曲面を４次式以上の偶関数で与えレンズ
の中周入射光に対しマイナスの球面収差を与えるように
し、更にｎ番目の鋸歯状波状の溝のピッチの変化を４次
式以上の偶関＃！！ｆ（ｘ）のサンプル値ｆ（ｎ）とし
レンズの少くとも１箇所以上でマイナスの球面収差をも
つようにし、また合成レンズの最外周光に対してほぼ零
の球面収差を与えるようにしたものであり、レンズの傾
きによる収差変動の少ないレンズが得られる。
状波状レンズの曲面を４次式以上の偶関数で与えレンズ
の中周入射光に対しマイナスの球面収差を与えるように
し、更にｎ番目の鋸歯状波状の溝のピッチの変化を４次
式以上の偶関＃！！ｆ（ｘ）のサンプル値ｆ（ｎ）とし
レンズの少くとも１箇所以上でマイナスの球面収差をも
つようにし、また合成レンズの最外周光に対してほぼ零
の球面収差を与えるようにしたものであり、レンズの傾
きによる収差変動の少ないレンズが得られる。
実施例の説明
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する□ 第３図を基にブレーズド型ホログラフィックレンズを球
面収差から直感的に設計した一実施例につき述べる。第
３図において、３１はブレーズド型ホログラフィックレ
ンズの１個の鋸歯状部分である。今、レンズの中心線３
２がら高さｈの平行入射光線３３の面３１への入射角を
α、出射角をβとし、出射光線３４とレンズ中心線３２
との交角をθとすると、これらの間には、 ｎ ｓｉｎ ａ ：＝ｓｉｎβ β＝α十〇 の関係が成立する。
説明する□ 第３図を基にブレーズド型ホログラフィックレンズを球
面収差から直感的に設計した一実施例につき述べる。第
３図において、３１はブレーズド型ホログラフィックレ
ンズの１個の鋸歯状部分である。今、レンズの中心線３
２がら高さｈの平行入射光線３３の面３１への入射角を
α、出射角をβとし、出射光線３４とレンズ中心線３２
との交角をθとすると、これらの間には、 ｎ ｓｉｎ ａ ：＝ｓｉｎβ β＝α十〇 の関係が成立する。
これらより
を得る。
（１）式より、高さｈのところを通る光の球面収差を従
来の光学レンズの設計からの類推で傾きに強いであろう
と予想される値に決めれば、その部分の一歯状波の傾斜
を与えうる。種々の検討の結果、第４図に示すようにレ
ンズ４１の中周部を通る光４２は焦点面でマイナスの球
面収差とし、最外周部を通る光４３に対して球面収差が
再びほぼ零となるように選ぶと傾きに強いことが分かっ
た。
来の光学レンズの設計からの類推で傾きに強いであろう
と予想される値に決めれば、その部分の一歯状波の傾斜
を与えうる。種々の検討の結果、第４図に示すようにレ
ンズ４１の中周部を通る光４２は焦点面でマイナスの球
面収差とし、最外周部を通る光４３に対して球面収差が
再びほぼ零となるように選ぶと傾きに強いことが分かっ
た。
なお、鋸歯状波部分は本実施例では（１）式で与えたが
、これはレンズ全体としては４次式以上の偶関数で一般
に与えられ、この方が計算機による計算が容易である。
、これはレンズ全体としては４次式以上の偶関数で一般
に与えられ、この方が計算機による計算が容易である。
ただ、鋸歯状波部分のピッチが小さいため、実際のレン
ズでは、機械的な加工時に曲線部を直線近似しても実際
上は問題を生じない。本実施例では、レンズ中周部分を
通る光の球面収差を２λ（λ：１波長）とした。なお、
４次式以上の関数で近似する時、次数が無限でないため
曲面が多数の小さな極大・極小を持つことがあるが、こ
れは数式上のことであり、本発明はそのような場合も包
含する。
ズでは、機械的な加工時に曲線部を直線近似しても実際
上は問題を生じない。本実施例では、レンズ中周部分を
通る光の球面収差を２λ（λ：１波長）とした。なお、
４次式以上の関数で近似する時、次数が無限でないため
曲面が多数の小さな極大・極小を持つことがあるが、こ
れは数式上のことであり、本発明はそのような場合も包
含する。
次に、鋸歯状波の溝のピッチにつき述べる。この溝ピッ
チにより決まるレンズは第１図に示した従来のホログラ
フィックレンズと同一である。このレンズは第１図で説
明したように、レンズが傾くと大きな収差を発生する。
チにより決まるレンズは第１図に示した従来のホログラ
フィックレンズと同一である。このレンズは第１図で説
明したように、レンズが傾くと大きな収差を発生する。
この種のレンズを傾きに強くするには、基本的に第３図
で示したレンズの補正と同様であり、レンズの中周部分
を通る光がマイナスの球面収差を持つようにする。ただ
第３図の場合に比較しその箇所を内周側に少しずらした
方がよい。また２箇所でマイナスの球面収差を持つよう
にすると更に良いものが得られる。
で示したレンズの補正と同様であり、レンズの中周部分
を通る光がマイナスの球面収差を持つようにする。ただ
第３図の場合に比較しその箇所を内周側に少しずらした
方がよい。また２箇所でマイナスの球面収差を持つよう
にすると更に良いものが得られる。
このようなｎ番目のピッチは４次式以上の偶関数ｆ（Ｘ
）のサンプル値ｆ（ｎ）で与えられる。最外周を通る光
に対しては、通常零の球面収差を持つようにするが、鋸
歯状波レンズで決まるレンズの最外周を通る光に対する
収差を約λ持たせ、これを打ち消す形にこのホログラフ
インクレンズの溝ピッチを決めることもある。
）のサンプル値ｆ（ｎ）で与えられる。最外周を通る光
に対しては、通常零の球面収差を持つようにするが、鋸
歯状波レンズで決まるレンズの最外周を通る光に対する
収差を約λ持たせ、これを打ち消す形にこのホログラフ
インクレンズの溝ピッチを決めることもある。
このようにして作ったレンズは、レンズが±１０傾いて
も収差が６λ以下となり、大幅に収差が改善される。
も収差が６λ以下となり、大幅に収差が改善される。
第６図は、ブレーズド型ホログラフィックレンズの他の
一実施例を示すものであり、更にレンズの傾きに対して
強いレンズを提供する。即ち、第５図のブレーズド型ホ
ログラフィックレンズは、鋸歯状波レンズ３１のある面
の反対側を球面の凹レンズ５１にしたものである。ブレ
ーズド型ホログラフィックレンズの収差補正を正面入射
光に対し、この凹レンズとの合成光に対し前述と同様に
行なえば、前述の実施例の場合より更にレンズが傾いた
場合の収差を改善できる。実施したものでは、レンズが
±１°傾いた時収差が３λ以下のものが得られた。また
第６図のレンズはほぼ直線と球面で出来ているため作り
易い。原理的には、この凹レンズ部分を非球面とすれば
史に改善が期待できる。
一実施例を示すものであり、更にレンズの傾きに対して
強いレンズを提供する。即ち、第５図のブレーズド型ホ
ログラフィックレンズは、鋸歯状波レンズ３１のある面
の反対側を球面の凹レンズ５１にしたものである。ブレ
ーズド型ホログラフィックレンズの収差補正を正面入射
光に対し、この凹レンズとの合成光に対し前述と同様に
行なえば、前述の実施例の場合より更にレンズが傾いた
場合の収差を改善できる。実施したものでは、レンズが
±１°傾いた時収差が３λ以下のものが得られた。また
第６図のレンズはほぼ直線と球面で出来ているため作り
易い。原理的には、この凹レンズ部分を非球面とすれば
史に改善が期待できる。
第６図はブレーズド型ホログラフィックレンズの他の一
実施例を示すものであり、第５図の凹レンズ６１部分を
ブレーズド化したものである。鋸歯状波ピッチは、純粋
な光の干渉で作る場合よりも粗くしている。この場合、
第６図とほぼ同一の性能が得られるが、レンズの厚みが
全域にわたっ舌はぼ一定のため、プラスチックで成形す
る時、冷却時の収縮が一定であり、作り易い。
実施例を示すものであり、第５図の凹レンズ６１部分を
ブレーズド化したものである。鋸歯状波ピッチは、純粋
な光の干渉で作る場合よりも粗くしている。この場合、
第６図とほぼ同一の性能が得られるが、レンズの厚みが
全域にわたっ舌はぼ一定のため、プラスチックで成形す
る時、冷却時の収縮が一定であり、作り易い。
発明の効果
以上の説明から明らかなように、本発明はブレーズド型
ホログラフィックレンズをレンズの傾キに強いように収
差補正しており、実用上極めて有用なものである。
ホログラフィックレンズをレンズの傾キに強いように収
差補正しており、実用上極めて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
第１図（−）、（坤は従来のホログラフィックレンズの
特性を定性的に示す図、第２図はブレーズド型ホログラ
フィックレンズの一例を示す図、第３図はブレーズド型
ホログラフィックレンズの鋸歯状レンズ部の収差および
収差補正の簡単で直感的な方法を示す図、第４図は本発
明のブレーズド型ホログラフィックレンズの球面収差の
様子を定性的に示す図、第６図、第６図は本発明の他の
実施例を示す図である。 ３１．６１・・・・・・鋸歯状波ブレーズド型レンズ、
６１・・・・・・凹レンズ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 第２図 第３図 第５図 第６図 １
特性を定性的に示す図、第２図はブレーズド型ホログラ
フィックレンズの一例を示す図、第３図はブレーズド型
ホログラフィックレンズの鋸歯状レンズ部の収差および
収差補正の簡単で直感的な方法を示す図、第４図は本発
明のブレーズド型ホログラフィックレンズの球面収差の
様子を定性的に示す図、第６図、第６図は本発明の他の
実施例を示す図である。 ３１．６１・・・・・・鋸歯状波ブレーズド型レンズ、
６１・・・・・・凹レンズ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 第２図 第３図 第５図 第６図 １
Claims (1)
- （１）鋸歯状波状し／ズの曲面を４次式以上の偶関数で
与えレンズの中周入射光に対しマイナスの球面収差を与
えるようにし、更にｎ番目の鋸歯状波状の溝ビヅチの変
化を４次式以上の偶関数ｆ （：ｃ）のザングル値ｆ（
ｎ）としレンズの少くとも１箇所以上でマイナスの球面
収差を持つようにし、また前記２個のレンズ部の合成レ
ンズの最外周光に対してほぼ零の球面収差を与えるよう
にしたこと全特徴とするブレーズド型ホログラフィック
レンズ。 （→ 鋸歯状波状レンズの各々の曲面を直線で近似した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のブレーズ
ド型ホログラフィックレンズ。 （■ 鋸歯状波状レンズのある面と反対側の面を凹レン
ズとしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
ブレーズド型ホログラフィックレンズ。 （→ 凹レンズ面をブレーズド化ホログラフィックレン
ズとしたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
ブレーズド型ホログラフインクレンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23576183A JPS60126606A (ja) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | ブレ−ズド型ホログラフイツクレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23576183A JPS60126606A (ja) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | ブレ−ズド型ホログラフイツクレンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60126606A true JPS60126606A (ja) | 1985-07-06 |
Family
ID=16990841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23576183A Pending JPS60126606A (ja) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | ブレ−ズド型ホログラフイツクレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60126606A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06225344A (ja) * | 1992-10-14 | 1994-08-12 | Tomohiko Hattori | 時分割ヘッドトラッキング式立体テレビ |
-
1983
- 1983-12-14 JP JP23576183A patent/JPS60126606A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06225344A (ja) * | 1992-10-14 | 1994-08-12 | Tomohiko Hattori | 時分割ヘッドトラッキング式立体テレビ |
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