幾何光学・波動光学・レーザー光学の基礎

幾何光学で結像を中心とした基礎を、波動光学の分野で干渉・回折を、レーザー光学で量子光学の一端を学び、光学の基礎を身につけていただく内容です。 　いまさら聞きにくいことや、今後の光学を学ぶ上でのアプローチにつなげたい。

1. 幾何光学の基礎
   1. 反射と屈折
      1. 反射・屈折の法則 (Snell’s Law)
      2. プリズムと最小偏角
      3. 球面の屈折と反射
   2. 近軸計算
      1. 近軸追跡
      2. 近軸追跡 (手計算)
      3. マトリクス光学
      4. 主要点
      5. 結像関係
      6. 横倍率・縦倍率・角倍率
      7. ラグランジュ・ヘルムホルツの式
      8. 近軸追跡で焦点距離を求めるには?
   3. 一般光線追跡
      1. Skew光線の追跡
      2. 移行公式
      3. 光線屈折式 (3次元に拡張したSnellの法則)
      4. Skew光線追跡 (D.P.Feder式)
   4. 収差 (Seidelの5収差)
      1. 軸上収差 球面収差・軸上色収差
      2. 軸外収差 非点収差・像面湾曲・歪曲・コマ収差・倍率色収差
         1. 次収差係数
      3. アプラナティックな共役点 (面)
      4. 正弦条件
      5. NAとFno.
         1. 次収差の吟味
      6. 非点収差の追跡公式
      7. 非点収差の追跡式 (メリジオナル像点)
      8. 非点収差の追跡式 (サジタル像点)
   5. 非球面
      1. 古典的な非球面 (楕円面・双曲面・放物面)
      2. 共軸回転非球面
   6. 色収差
      1. 色収差 軸上色収差・倍率色収差
      2. 色消し
   7. プラスチック光学系
      1. プラスチック屈折光学系
      2. プラスチック反射光学系
   8. スポットダイヤグラム
      1. スポットダイヤグラム 単一評価量・2乗平均
      2. 幾何光学OTF
   9. Scheimpflug光学系
      1. シャインプルーフ光学系の原理
      2. 眼光学分野での事例
   10. その他
       1. 光学系のリレー
       2. 有限・無限
       3. 広角・望遠
       4. 入射瞳・射出瞳 (瞳近軸追跡)
       5. 実像・虚像 (レンズ・ミラー)
       6. 焦点深度・被写界深度
       7. 設計ツール
       8. 収差図・光路図
       9. 許容差
       10. 光学系性能評価
       11. 光学系の調整方法
           • 参考書:幾何光学を中心に、光学入門など
2. 波動光学の基礎
   1. 波動
      1. 平面波・球面波・円筒波
      2. Maxwelの方程式
      3. Helmholtzの方程式
      4. 近軸 (Paraxial) へルムホルツ方程式
      5. 波動方程式
      6. 波動の重ね合わせ
      7. 波の複素表示
   2. 干渉
      1. 光波合成の原理
      2. 平面波と平面波の干渉・平面波と球面波・球面波と球面波
      3. 波面分割法による干渉
      4. 振幅分割法
      5. 多重干渉
      6. ヘテロダイン干渉計
      7. 干渉計と波面計測
      8. マイケルソン干渉計
      9. マッハツェンダー干渉計
      10. 反射率・透過率
      11. 反射防止膜
      12. Newton ring
   3. 回折
      1. 点像強度分布
      2. 回折積分
      3. フラウンホーファー回折とエアリーディスク
      4. 円形開口での回折パターン
      5. 理想レンズのMTF:軸上・軸外
      6. 解像力
   4. 偏光
      1. 円偏光・線偏光・リターダンス・1/4波長板・1/2波長板・光アイソレータ
      2. 偏光子・位相版
      3. 複屈折
      4. 反射・屈折
      5. フレネル係数・ブリュスター角
      6. ブラッグ回折
   5. 波面収差
      1. 波面収差と補正量
      2. 波面収差
      3. 波面収差を横収差から求める
      4. Zernik多項式
      5. 波面収差とZernike係数
      6. 波面収差の多項式展開
      7. 波面収差と3次収差
      8. 波面収差と光線収差
         • 参考書 : 波動光学を中心に
3. レーザー光学の基礎
   1. 物理光学・量子光学も勉強しよう (レーザー光学を中心に)
   2. レーザービーム (ガウスビーム)
   3. 波動方程式
   4. ガウスビーム (複素振幅)
   5. ガウスビーム (半径と波面)
   6. レイリー領域とビーム径
   7. M2因子
   8. 光ファイバー
   9. ビームエクスパンダー ケプラー型とガリレオ型
   10. 半導体レーザーの非点隔差
   11. ビーム整形
   12. ビームホモジナイザー
       • 参考書:レーザー光学や量子光学の一端も
4. トピックス (眼光学を中心に)
   1. OCT
      1. 前眼部 (隅角) 断層像・網膜断層像・眼軸長
      2. OCTの原理
      3. OCT光学系の方式
      4. タイムドメイン・スペクトラルドメイン・スエプトソース
      5. 深さ方向解像度は波長とスペクトル幅できまる
      6. 高精細化へのアプローチ
      7. Adaptive Optics技術の導入
      8. AO (Adaptive Optics)
      9. AO (Adaptive Optics) OCT
      10. AO-OCTによる個々の視細胞を見る
   2. 眼の波面収差を測る
      1. ハルトマンシャック波面センサーの原理
      2. OPD-Scanの方法 (skiascopy 検影法) 方式
      3. 波面収差の算出
      4. Zernike多項式展開
   3. LASIK
      1. レーザーを使った眼科での治療
      2. エキシマレーザー角膜屈折矯正光学系
      3. ArFエキシマレーザー
      4. エキシマレーザーアブレーション
      5. 手術除去量
      6. 《閑話休題》角膜 ( Cornea ) の断面
      7. LASIK (レーシック)
5. まとめ
• 質疑応答・名刺交換・個別相談