KR0123192B1

KR0123192B1 - 푸리에 변환렌즈 및 광정보처리장치

Info

Publication number: KR0123192B1
Application number: KR1019920017787A
Authority: KR
Inventors: 칸지 니시이; 마사미 이또; 아쯔시 후꾸이
Original assignee: 다니이 아끼오; 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1992-09-29
Publication date: 1997-11-22
Also published as: DE69210345D1; US5526191A; JPH0588079A; EP0535564B1; KR930006514A; EP0535564A1; DE69210345T2; US5383056A

Abstract

본 발명은, 광정보처리장치의 소형화를 도모하기 위하여, 앞쪽초점면과 뒤쪽초점면간의 거리를 단축한 푸리에 변환렌즈 또는 렌즈길이를 단축한 푸리에 변환렌즈 및 푸리에 변환광학계의 도중에 반환점을 형성한 광정보처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한 것으로서, 그 구성에 있어서, 물체쪽으로부터 차례로 전방그룹 G1이 정의파워를 가지고 중간그룹 G2가 부의파워를 가지고 후방그룹 G3이 정의파워를 가지도록 광학계를 배치함으로써, 앞쪽초점면 H와 뒤쪽초점면 Ha사이의 거리를 초점거리의 2배보다 짧게 할 수 있다. 따라서, 상기 푸리에 변환렌즈를 사용함으로써 광로길이가 단축되어, 광정보처리장치의 소형화를 실현할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

푸리에 변환렌즈 및 광정보처리장치

제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 푸리에 변환렌즈의 구성을 도시한 단면도.

제2도는 푸리에 변환광학계에 있어서의 동공의 결상과 물체의 결상의 설명도.

제3a도는 상기 제1실시예의 물체의 결상에 관한 구면수차를 도시한 특성도.

제3b도는 상기 제1실시예의 물체의 결상에 관한 비점수차를 도시한 특성도.

제4a도는 상기 제1실시예의 동공의 결상에 관한 구면수차를 도시한 특성도.

제4b도는 상기 제1실시예의 동공의 결상에 관한 비점수차를 도시한 특성도.

제5도는 본 발명의 제2실시예에 의한 푸리에 변환렌즈의 구성을 도시한 단면도.

제6도는 본 발명의 제3실시예에 의한 광정보처리장치의 구성도.

제7도는 본 발명의 제3실시예에 의한 광정보처리장치의 푸리에 변환광학계의 구성도.

제8도는 종래의 광정보처리장치의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

G1 : 정파워의 전방그룹 G2 : 부파워의 중간그룹

G3 : 정파워의 후방그룹 3 : 평행평판

11 : 제1액정디스플레이 12 : 반도체레이저

14 : 제1렌즈 15 : 제1미러

16 : 제2렌즈 17 : 제2액정디스플레이

본 발명은, 로보트 등의 시각인식장치에 있어서, 화상처리 또는 화상인식을 광학적으로 행하는 광정보처리장치 및 이에 사용되는 렌즈에 관한 것이다.

화상처리 또는 화상인식기술에 대해서, 최근, 한층 더 많은 화소수를 한층 더 고속으로 처리하는 일이 요구되고 있다. 그래서, 광의 고속병렬연산기능을 활용함으로써 상기의 요구에 부응하는 광정보처리장치의 개발이 활발히 진행되고 있다.

이하, 도면을 참조하면서, 종래의 광정보처리장치의 일예로서, 일본국 특원소 63-287016호에 기재된 광정보처리장치에 대해서 설명한다.

제8도는, 종래의 광정보처리장치의 구성을 표시한 것이다. 제8도에서, (20)은 TV 카메라이고, (21)은 TV카메라(20)에 의해 촬상된 화상을 표시하는 제1액정디스플레이이고, (22)는 반도체레이저이고, (23)은 반도체레이저(22)로부터의 광을 평행광화하는 콜리메이터렌즈이고, (24)는 제1렌즈이고, 제1액정디스플레이(21)은 상기 제1렌즈(24)의 앞쪽초점면에 배치되어 있다. (25)는 제2액정디스플레이이고 제1렌즈(24)의 뒤쪽초점면에 배치되어 있다.

(26)은 복수의 표준패턴에 대해서 제2액정디스플레이상의 각 화소를 샘플링점으로서 미리계산된 푸리에 변환계산기 홀로그램의 데이터, 즉 제2액정디스플레이(25)의 각 화소마다의 투과율에 대응하는 인가전압의 데이터를 기록한 리드온리메모리(이하 ROM라고칭함), (27)은 제2렌즈이며 앞쪽초점면에 제2액정디스플레이(25)가 배치되어 있다. (28)은 제2렌즈(27)의 뒤쪽초점면에 배치된 광검출기이다.

이상과 같이 구성된 종래장치에 대해서, 이하 그 동작을 설명한다. 먼저, TV 카메라(20)에 대상물체가 촬상되면, 그 화상이 제1액정디스플레이(21)상에 표시된다. 이 제1액정디스플레이(21)은 콜리메이터렌즈(23)에 의해 평행광화된 반도체레이저(22)로부터의 코히어런트광에 의해 조사된다.

이 제1액정디스플레이(21)은 제1렌즈(24)의 앞쪽초점면에 배치되어 있으므로, 제1렌즈(24)의 뒤쪽초점면 즉, 제2액정디스플레이(25)상에 대상물체의 제1렌즈(24)에 의해 광학적으로 변환된 푸리에 변환상이 형성된다. 이때, 제2액정디스플레이(25)에는, 광학적필터로서 특정의 표준패턴의 푸리에 변환상이, ROM(26)에 기록된 데이터가 입력신호로 되어 제2액정디스플레이(25)의 각 화소마다 투과율을 공간적으로 변조함으로써, 푸리에 변환계산기홀로그램의 형태로 표시된다.

따라서, 제1액정디스플레이(21)상에 표시된 대상물체의 입력상을 제1렌즈(24)에 의해 광학적으로 변환한 푸리에 변환상과, 특정의 표준패턴에 대해서 미리 계산된 푸리에 변환상이 제2액정디스플레이(25)상에서 중첩된다.

또, 이 제2액정디스플레이(25)는 제2렌즈(27)의 앞쪽초점면에 배치되어 있으므로, 대상물체와 특정의 표준패턴의 2개의 푸리에 변환상이 일치하였을때, 즉 양자가 동일물체일때, 제2렌즈(27)의 뒤쪽초점면에 휘점이 발생하고, 광검출기(28)에서 검출된다. 이와 같이 해서, 제2액정디스플레이(25)상에 표시된 계산기홀로그램에 의한 광학적필터가, 조합필터(matched filter)로서 작용하는 광학적화상처리가 실행된다.

그러나 상기와 같은 구성에서는, 이하의 이유에 의해 광로길이가 길게되어 장치가 대형화한다고 하는 문제점을 가지고 있었다. 즉, 반도체레이저(22)의 파장을 λ, 제1액정디스플레이(21)의 화소피치를 P로 하고, 제2액정디스플레이(25)에 표시되어 있는 푸리에 변환상의 직경을 D로 하면, 제1렌즈(24)의 초점거리 f는,로 주어진다. 따라서, P=50㎛로 하고, λ=0.8㎛, D=60mm로 하면, f=3125mm의 렌즈를 필요로 한다.

따라서, 제8도에 표시한 바와 같이 제1액정디스플레이(21)과 제2액정디스플레이(25)간의 거리는, 로 극히 길게 된다고 하는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기 문제점에 비추어, 앞쪽초점면과 뒤쪽초점면간의 거리를 단축한 푸리에 변환렌즈, 렌즈길이를 단축한 푸리에 변환렌즈 및 푸리에 변환광학계의 도중에 반환점을 형성하므로서 소형화를 도모한 광정보처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 제1실시예에 의한 푸리에 변환렌즈는, 물체쪽으로부터 차례로 전방그룹이 정의파워를 가지고, 중간그룹이 부의파워를 가지고 후방그룹이 정의파워를 가지도록 배치하고, 앞쪽초점면과 뒤쪽초점면간의 거리를 초점거리의 2배보다 짧게 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 푸리에 변환렌즈이다.

또, 본 발명의 제2실시예에 의한 푸리에 변환렌즈는, 무한초점의 그룹과 유한초점의 후방그룹사이에 굴절율이 1보다 큰 매질을 배치한 푸리에 변환렌즈이다.

또, 본 발명의 제3실시예에 의한 광정보처리장치는, 무한초점의 제1렌즈와 유한초점의 제2렌즈사이에 반사경을 배치하여 푸리에 변환광학계를 구성하고, 제1공간광변조소자와, 제2공간광변조소자를 구비하고, 또한 상기 푸리에 변환광학계의 앞쪽초점면에 입력상을 표시하는 제1공간광변조소자를 배치하는 동시에, 상기 푸리에 변환광학계의 뒤쪽초점면에 계산기홀로그램 또는 공간필터를 표시하는 제2공간광변조소자를 배치한 것을 특징으로 하는 광정보처리장치이다.

본 발명의 제1실시예에 의한 푸리에 변환렌즈는, 상기한 앞쪽초점면과 뒤쪽초점면간의 거리를 그 초점거리의 2배보다 짧게되도록 구성함으로써, 제1공간광변조소자와 제2공간광변조소자간의 거리를 단축할 수 있어, 광정보처리장치의 광로길이단축을 실현할 수 있다.

본 발명의 제2실시예에 의한 푸리에 변환렌즈는, 상기한 무한초점의 그룹과 유한초점의 그룹사이에 굴절율이 1보다 큰 매질을 배치함으로써 렌즈길이를 단축할 수 있어, 광정보처리장치의 광로길이단축을 실현할 수 있다.

본 발명의 제3실시예에 의한 광정보처리장치는, 상기한 무한초점의 제1렌즈와, 유한초점의 제2렌즈사이에 반사경을 배치함으로써, 반환점광학계를 구성하는 일이 가능하게 되어, 광정보처리장치의 소형화를 도모할 수 있다.

이하 본 발명의 제1실시예에 의한 푸리에 변환렌즈에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

제1도는, 본 발명의 제1실시예에 의한 푸리에 변환렌즈의 구성을 도시한 단면도이다. 제1도에서, (L1)은 양 볼록렌즈이고, (L2)는 양 오목렌즈이고, 양 볼록렌즈(L1)과 양 오목렌즈(L2)는 맞붙임렌즈를 구성하고 있다. (L3)과 (L4)는, 모두 부의 메니스커스렌즈이며, (L5)와 (L6)은, 모두 정의 메니스커스렌즈이다.

이들(L1)부터 (L6)의 6매의 렌즈는, 양 볼록렌즈(L1)과 양 오목렌즈(L2)에 의해 정의파워를 가진 전방그룹(G1)을 구성하고, 부의 메니커스렌즈(L3)과 (L4)에 의해 부의파워를 가진 중간그룹(G2)를 구성하고, 정의 메니스커스렌즈(L5)와 (L6)에 의해 정의 후방그룹(G3)을 구성하고 있다. 제1표에 초점거리 f를 100mm로 정규화하였을때의 렌즈데이터를 표시한다.

이상과 같이, 본 실시예에서는, 정파워그룹, 부파워그룹, 정파워그룹의 3그룹으로 구성되어 있다. 그결과, 제1도에 도시한 바와 같이, 앞쪽초점면 H와 뒤쪽초점면 Ha의 위치관계는 통상적인 단일의 렌즈와 역전하고, 뒤쪽초점면 Ha가 물체면쪽으로 위치하고 있다. 이에 의해서 앞쪽초점 Ff 및 뒤쪽초점 Bf의 대폭적 단축이 가능하게 되어있다.

본 실시예의 경우, Ff=0.11f, Bf=0.43f에서, 렌즈전체길이 L1=0.71f의 관계에 있다. 따라서, 앞쪽초점면 H와 뒤쪽초점면 Ha간의 거리는 1.25f로 된다.

다음에, 본 실시예의 푸리에 변환렌즈의 성능을 제2표, 제3표, 제2도, 제3도, 제4도를 사용해서 설명한다. 제2도는, 푸리에 변환광학계에서 물체의 결상과 동공의 결상을 도시한 도면이다. 제2표는, 물체의 결상, 즉, 물체면에서 회절되는 회절광선중에서 서로 평행하지 않는 광선다발의 결상에 관한 자이델수차(Seidel aberration)계수표를 표시하고 있다.

또, 제3표는 동공의 결상, 즉, 물체면에서 회절되는 회절광선중에서 서로 평행한 광선다발의 결상에 관한 자이델수차계수표를 표시하고 있다. 제3도(a),(b)는, 물체의 결상에 있어서의 구면수차 및 비점수차를 각각 표시하고, 또 제4도(a),(b)는 동공의 결상에 있어서의 구면수차 및 비점수차를 각각 표시한다.

먼저, 제2도를 사용해서 푸리에 변환렌즈에 필요한 성능을 설명한다.도면중의 (1)은 제1푸리에 변환렌즈, (2)는 제2푸리에 변환렌즈를 각각 표시하고 있다. 또, 도면중의 실선은 물체의 결상 즉, 물체면에서 회절되는 회절광선중에서 서로 평행하지 않은 광선다발의 결상을 표시하고 있으며, 절선은 동공의 결상 즉, 물체면에서 회절되는 회절광선중에서 서로 평행인 광선다발의 결상을 표시하고 있다.

다음에, 제2표는 본 실시예의 푸리에 변환렌즈의 물체의 결상에 있어서의 3차수차계수 즉, 자이델수차계수를 f=1mm로 정규화해서 표시한다.

제2표에 표시한 바와 같이, 본 실시예의 푸리에 변환렌즈는, 물체의 결상에 대해서 푸리에 변환렌즈가 충족해야할 조건, Ⅰ=Ⅱ=Ⅲ=P=0 및 V=-1을 대체로 완전하게 만족하고 있다. 또, 제3도에 본 실시예의 푸리에 변환렌즈의 물체의 결상에 관한 수차도를 표시한다.

다음에, 제3표는 본 실시예의 푸리에 변환렌즈의 동공의 결상에 있어서의 3차수차계수, 즉, 자이델수차계수를 f=1mm로 정규화해서 표시한다.

제3표에 표시한 바와 같이, 본 실시예의 푸리에 변환렌즈는, 동공의 결상에 대해서 푸리에 변환렌즈가 충족해야할 조건, Ⅰ=Ⅱ=Ⅲ=P=0 및 V=-1중, 구면수차계수 Ⅰ 및 코마수차계수 Ⅱ를 제외하고, 대체로 완전하게 만족하고 있다.

그런데, 구면수차계수 Ⅰ 및 코마수차계수 Ⅱ에 대해서는, 널리 알려진 바와 같이 높은 F치 렌즈에 대해서는 영향은 작다. 본 실시예의 푸리에 변환렌즈의 경우, 물체면에 놓아두는 액정디스플레이의 화소피치 P의 레이저의 파장 λ를 각각, P=50㎛, λ=0.8㎛로 높으면 동공의 결상에 관여하는 회절광의 회절각은 sin(λ/P)=0.92°이다. 따라서, 실효 F치=1/sin(0.92°)/2=31로 되고, 제4도에 표시한 수차도면으로도 알 수 있는 바와 같이, 결상성능은 문제없다.

이상과 같이 본 실시예에 의하면, 푸리에 변환렌즈로서의 성능을 만족하고, 또한, 정파워그룹, 부파워그룹, 정파워그룹의 3그룹으로 구성함으로써, 제1도에 도시한 바와 같이, 앞쪽초점면 H와 뒤쪽초점면 Ha의 위치관계는 통상적인 단일렌즈와는 역전하고, 뒤쪽초점면 Ha를 물체면쪽으로 위치시킬 수 있다.

이에 의해 앞쪽초점면 H와 뒤쪽초점면 Ha간의 거리를 1.25f와 종래의 2f와 비교해서 약 60%로 대폭적으로 단축하는 것이 가능하게 되고, 본 실시예의 푸리에 변환렌즈를 사용함으로써, 광정보처리장치의 대표적인 소형화가 가능하게 된다.

다음에, 본 발명의 제2실시예에 의한 푸리에 변환렌즈에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 제5도는, 본 실시예의 구성을 도시한 단면도이다. 제5도에서, (L1)은 양 볼록렌즈이고, (L2)는 양 오목렌즈이다. 양 볼록렌즈(L1)과 양 오목렌즈(L2)는 맞붙임렌즈를 구성하고 있다. (L3)과 (L4)는, 모두 부의 메니스커스렌즈이며, (L5)와 (L6)은, 모두 정의 메니스커스렌즈이다.

이들 (L1)부터 (L6)의 6매의 렌즈는, 양 볼록렌즈(L1)과 양 오목렌즈(L2)에 의해 정의파워를 가진 전방그룹(G1)을 구성하고, 부의 메니스커스렌즈(L3)와 (L4)에 의해 부의파워를 가진 중간그룹(G2)를 구성하고, 정의 메니스커스렌즈(L5)와 (L6)에 의해 정의 후방그룹(G3)을 구성하고 있다. 또, (3)은 평행평판이며, 중간그룹(G2)와 후방그룹(G3)의 사이에 배치되어 있다. 제4표는 초점거리 f를 100mm로 정규화하였을때의 렌즈데이터를 표시한다.

제1표에 표시한 본 발명의 제1실시예에 의한 푸리에 변환렌즈의 렌즈데이터와 상위한 것은, 평행평판을 배치한 점이다. 따라서, 8면과 9면의 곡률반경이 무한대로 되어있고, 제1표의 8면∼11면이 제4표의 10면∼13면에 대응한다. 그 결과, 제1표에서는 7면과 8면과의 면간격을 15.43mm의 공기간격으로 한 것이, 제4표 즉, 본 실시예에서는 7면과 8면과의 면간격을 0.43mm의 공기간격으로 하고, 8면과 9면의 면간격을 7.69mm의 굴절을 1.81981의 매질로 하고, 또 9면과 10면의 면간격을 1mm의 공기간격으로 하고 있다. 즉, 7면부터 9면을 공기길이로 환산하면, 제1표의 7면과 8면과의 면간격의 15.43mm로 완전히 마찬가지로 된다.

본 실시예의 푸리에 변환렌즈에 있어서는, 중간그룹(G2)의 사출면인 7면의 사출각은 약 0.02°로 대체로 평행광으로서 사출하고 있으며, 정파워의 전방그룹(G1)과 부파워의 중간그룹(G2)이 무한초점계를 구성하고 있다. 따라서, 평행평판(3)을 중간그룹(G2)의 뒤에 배치하여도 공기환산길이가 동등하지 않으면, 앞쪽초점 Ff, 뒤쪽초점 Bf 및 수차는 제1표에 표시한 렌즈와 동등하게 된다. 단, 렌즈길이 L1는 0.64f로 된다.

이상과 같이 본 실시예에 의하면, 푸리에 변환렌즈의 특성을 만족하고, 정파워그룹, 부파워그룹, 정파워그룹의 3그룹으로 구성된다. 또한, 정파워의 정방그룹과 부파워의 중간그룹으로 구성한 무한초점계와 정파워의 후방그룹사이에 굴절율이 1보다 큰 매질로 구성된 평행평판(3)을 배치함으로써, 본 발명의 제1실시예에 의한 푸리에 변환렌즈에 비해서 본 실시예는 렌즈길이를 약 10% 단축할 수 있어, 광정보처리장치를 소형화할 수 있음은 물론이다.

또, 본 발명의 제3실시예에 의한 광정보처리장치에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 제6도는, 본 실시예의 구성을 도시한 도면이다. (10)은 TV 카메라이고, (11)은 제1의 액정디스플레이이며 TV 카메라(10)에 의해 쵤영된 입력상을 표시하는 공간광변조소자이다.

(12)는 반도체레이저이고, (13)은 반도체레이저(12)로부터의 사출광을 평행광화하는 콜리메이터이고, (14)는 무한초점의 제1렌즈이다. (15)는 제1미러이고, (16)은 제2렌즈이고, 제1렌즈(14)와 제1미러(15) 및 제2렌즈(16)에 의해 제1푸리에 변환광학계를 구성하고 있다.

(17)은 제2액정디스플레이이며, 제1푸리에 변환광학계의 뒤쪽초점위치에 배치되어 있다. (18)은 제3렌즈이고, (19)는 제2미러이고, (20)은 무한초점의 제4렌즈이고, 제3렌즈(18)과 제2미러(19) 및 제4렌즈(20)은 제2푸리에 변환광학계를 구성하고 있다. 이 제2푸리에 변환광학계의 앞쪽초점면에 제2액정디스플레이(17)이 배치되어 있다. (21)은 CCD이며 제2푸리에 변환광학계의 뒤쪽초점에 배치되어 있다. (22)는 메모리이고, 제2액정디스플레이(17)에 표시하는 계산기홀로그램등의 공간필터의 데이터를 기억하고 있다.

또, 제7도는 제1의 푸리에 변환광학계의 구성을 표시한 도면이다. 즉, 제1렌즈(14), 제1미러(15) 및 제2렌즈(16)의 구성을 도시한 도면이다. 제1렌즈(14)는, 양 볼록렌즈(L141), 양 오목렌즈(L142)로 이루어진 정파워그룹(G11)과, 부의 메니스커스렌즈(L143), 부의 메니스커스렌즈(144)로 이루어진 부파워그룹(G12)로 구성된 무한초점의 렌즈이다.

제1미러(15)는, 제1렌즈(14)의 뒤쪽에 배치되어 있으며, 광로를 반사하고 있다. 제2렌즈(16)은, 정의 메니스커스렌즈(L161), 정의 메니스커스렌즈(L162)로 구성되어 있다. 제2액정디스플레이(17)은, 제1렌즈(14)와 제2렌즈(16)의 합성초점위치에 배치되어 있다. 즉, 제6도에서 도시한 (111)과 (112)의 합이 제1렌즈(14)와 제2렌즈(16)의 합성초점거리 f1과 동등하다.

또, 제3렌즈(18), 제2미러(19), 제4렌즈(20)으로 이루어진 제2푸리에 변환광학계에 있어서도, 제6도의 (121)과 (122)의 합이 제3렌즈(18)과 제4렌즈(20)의 합성초점거리 f2와 동등하게 되도록 구성되어 있다.

본 실시예에 있어서의 제1렌즈(14)의 렌즈데이터를 제5표에 표시한다. 여기서, 렌즈데이터는 제1푸리에 변환광학계의 합성초점거리 f1이 f1=100mm로 되는 값을 사용하고 있다.

또, 제6표는 본 실시예에 의한 제2렌즈(16)의 렌즈데이터를 표시한다. 여기서, 렌즈데이터는 제1푸리에 변환광학계의 합성초점거리 f1이 f1=100mm로 되는 값을 사용하고 있다.

이상과 같이 구성된 광정보처리장치의 동작에 대해서, 이하 설명한다. 먼저, TV 카메라(10)에 의해 대상물체가 촬상되면, 그 화상이 제1액정디스플레이(11)상에 표시된다.

이 제1액정디스플레이(11)은 콜리메이터렌즈(13)에 의해 평행광화된 반도체레이저(12)로부터의 코히어렌트광에 의해 조사된다. 이 제1액정디스플레이(11)은 제1렌즈(14)와 제2렌즈(16)이 구성하는 제1푸리에 변환광학계의 앞쪽초점면에 배치되어 있으므로, 제1푸리에 변환광학계의 뒤쪽초점면 즉, 제2액정디스플레이(17)상에 대상물체의 제1렌즈(14)와 제2렌즈(16)에 의해 광학적으로 변환된 푸리에 변환상이 형성된다.

이때, 제2액정디스플레이(17)에는, 공간필터로서 특정의 참조패턴의 푸리에 변환상이, 메모리(22)에 기록된 데이터가 입력신호로 되어 제2액정디스플레이(17)의 각화소마다 투과율을 공간적으로 변조하므로써, 푸리에 변환계산기홀로그램의 형태로 표시된다.

따라서, 제1의 액정디스플레이(11)상에 표시된 대상물체의 입력상을 제1렌즈(14)와 제2렌즈(16)에 의해 광학적으로 변환한 푸리에 변환상과, 특정의 참조패턴에 대해서 미리 계산된 푸리에 변환상이 제2액정디스플레이(17)상에서 중첩된다.

또, 이 제2액정디스플레이(17)을 제2푸리에 변환광학계의 앞쪽초점면에 배치되어 있으므로, 대상물체와 특정의 참조패턴의 2개의 푸리에 변환상이 일치하였을때, 즉 양자가 동일물체일때, 제2푸리에 변환광학계의 뒤쪽초점면에 휘점이 발생하고, 광검출기(28)에서 검출된다. 이와 같이 해서, 제2액정디스플레이(17)상에 표시된 계산기홀로그램에 의한 광학적필터가, 조합필터로서 작용하는 광학적화상처리가 실행된다.

이상과 같이, 본 실시예에 있어서, 무한초점의 제1렌즈(14)와, 유한초점의 제2렌즈(16)사이에 제1미러(15)를 배치해서 제1푸리에 변환광학계를 구성하고, 또, 무한초점의 제3렌즈(18)과, 유한초점의 제4렌즈(20)사이에 제1미러(19)를 배치해서 제2푸리에 변환광학계를 구성함으로써, 무한초점계내에 반환광학계를 구성하는 일이 가능하게 된다.

이와 같이, 무한초점계내에서 반환점을 형성하는 일은 유한초점계내에서 반환점을 형성하는 경우와 비교해서 광학계의 조정을 크게 용이하게 한다. 따라서, 예를들면, 3차원적인 반환점을 푸리에 변환광학계의 도중에 용이하게 형성할 수 있고, 종래와 비교해서 광정보처리장치의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 제2실시예에 의한 푸리에 변환렌즈에서 무한초점의 그룹과 유한초점의 그룹사이에 굴절율이 1보다 큰 매질을 평행평판을 배치하는 구성을 하였으나, 예를들면 실리콘오일등의 매질을 사용하는 것도 가능하다.

이상과 같이 본 발명의 제1실시예에 의한 푸리에 변환렌즈는, 물체쪽으로부터 차례로 전방그룹이 정의파워를 가지고, 중간그룹이 부의파워를 가지고 후방그룹이 정의파워 배치를 가지도록 배치함으로써, 앞쪽초점면과 뒤쪽초점면간의 거리를 초점거리의 2배보다 짧게할 수 있다. 따라서, 이 푸리에 변환렌즈를 사용함으로써, 제1공간광변조소자와 제2공간광변조소자간의 거리를 단축할 수 있어, 광정보처리장치의 광로길이 단축을 실현할 수 있다.

또, 본 발명의 제2실시예에 의한 푸리에 변환렌즈는, 물체쪽으로부터 차례로 전방그룹이 정의파워를 가지고 중간그룹이 부의파워를 가지고 후방그룹이 정의파워를 가지도록 배치하고, 전방그룹과 중간그룹에 의해 무한초점의 그룹을 구성하고, 이 무한초점의 그룹과 유한초점의 후방그룹사이에 굴절율이 1보다 큰 매질을 배치함으로써, 렌즈길이를 단축할 수 있다. 따라서, 이 푸리에 변환렌즈를 사용함으로써, 광정보처리장치의 광로길이단축을 실현할 수 있다.

또, 본 발명의 제3실시예에 의한 광정보처리장치는, 무한초점의 제1렌즈와, 유한초점의 제2렌즈와의 사이에 미러를 배치해서 푸리에 변환광학계를 구성함으로써, 반환점을 푸리에 변환광학계의 도중에 형성하는 것이 가능하게 되어, 광정보처리장치의 소형화를 도모할 수 있다.

Claims

콜리메이터렌즈를 개재하여 평행광으로 조사되는 물체쪽으로부터 차례로 전방그룹이 정의파워를 가지고 중간그룹이 부의파워를 가지고 후방그룹이 정의파워를 가지도록 배치하고, 상기 전방그룹과 상기 중간그룹에 의해 무한초점의 그룹을 구성하고, 또한 상기 무한초점의 그룹(afocal group)과 유한초점의 후방그룹 사이에 단일의 평행평판을 배치한 것을 특징으로 하는 푸리에 변환렌즈.
광원과, 이 광원으로부터 발생된 광을 평행광으로 변환하는 콜리메이터렌즈와, 정의파워를 가진 렌즈그룹과 부의파워를 가진 렌즈그룹으로 구성된 무한초점의 제1렌즈와, 유한초점의 제2렌즈와, 이 제1렌즈와 제2렌즈사이에 배치한 반사경으로 이루어진 푸리에 변환광학계와, 입력상을 표시하는 제1공간 광변조소자와, 계산기홀로그램 또는 공간필터를 표시하는 제2공간 광변조소자를 구비하고, 또한, 상기 푸리에 변환광학계의 앞쪽초점면에 상기 제1공간 광변조소자를 배치함과 동시에, 상기 푸리에 변환광학계의 뒤쪽초점면에 상기 제2공간 광변조소자를 배치한 것을 특징으로 하는 광정보처리장치.