光学設計の基礎知識と光学設計プログラムの演習

第1講 幾何光学と光線追跡

• 光学系のパラメータ
  • 主要点
  • 像倍率
  • 絞りと瞳、
• 近軸光線とガウス光学
  • 結像式
  • 光線行列と光線追跡
• 収差
  • 色収差と色消しレンズ
  • ザイデルの収差
• 演習問題

第2講 波動光学的な結像

• 干渉と回折
  • 干渉縞
  • 干渉計
  • 回折積分
  • フレネル回折
  • フラウンホーファ回折
• レンズとフーリエ変換
  • 光学におけるフーリエ変換
  • 空間周波数
• 光学伝達関数と結像
  • 瞳関数
  • 点像分布関数
  • MTF
• 演習問題

第3講 光学設計演習

• 光学設計プログラムの使い方
  • データの入力方法
  • 光路図
• 単レンズの設計と評価
  • レンズのベンディング
  • 色収差の評価
• 収差図とスポットダイヤグラム
  • 収差図の見方
  • 波動光学的な評価
• 色消しレンズの設計と評価
  • アクロマートレンズの設計
  • アポクロマートレンズの評価
• 演習問題

講座のポイント

　近年、デジタルカメラや光ディスクなどの普及により、光学機器はたいへん身近なものになっており、これらの産業の裾野は広がりつつあります。一方、光学教育は、高校や大学でほとんど行われなくなり、多くの方は基礎知識を学ぶ機会がありません。この講座では、高校レベルの知識を前提に光学設計の基本的なことを解説し、さらに光学設計プログラムを用いて簡単な光学系を設計します。 　まず、光学設計を行うために必要な幾何光学と波動光学の基礎について学習します。幾何光学においては、光学系のパラメータの定義、近軸の光線追跡、色収差とザイデルの収差について、わかりやすく解説します。 　波動光学においては、干渉と回折の原理、フーリエ変換と等価なフラウンホーファ回折とレンズの関係、光学伝達関数 (OTF) やMTFによる結像の評価について学びます。最後に、これらの知識を活用し、フリーの光学設計プログラムによって簡単な光学系を設計・評価します。 　この講座を受講することにより、簡単な光学系を自分で設計できるようになります。また、複雑な光学系においても、その仕様書を作成したり、試作した光学系の評価ができるようになります。 　この講座は、光学設計の基礎を学びたい方、これから光学設計を始めたい方、光学系の発注や評価などの仕事に携わっている方、光学系の特許関係の仕事に携わっている方々などに最適です。

スケジュール