講座内容

干渉、回折、回折光学素子、および、コンピュータ・ジェネレーテッド・ホログラム

干渉と回折の基礎の習得を行い、さらに回折光学素子(DOE)、および、コンピュータ・ジェネレーテッド・ホログラム(CGH)を理解します。 最初に2つの平面波、または、2つの点光源による干渉現象を数学的に記述します。その数学的記述の簡略化により、さまざまな光干渉計の構成とその動作原理を理解します。続いて、フレネルゾーンとフレネル数の概念を用いて、フレネル回折を理解します。フレネルゾーンプレートの原理をもとにレンズ光学系としての回折光学素子の設計を理解します。これらの理解を基に回折光学素子(Diffractive optical elements:DOEs) とコンピュータ・ジェネレーテッド・ホログラム(Computer-generated holograms: CGHs)の動作原理、および、それらの製作方法と、光学素子としての利用方法について解説します。

学習の成果/学習の目的

  • 2つの平面波、または、2つの点光源による干渉現象、フレネル回折、フラウンホーファー回折、フレネルゾーンプレートを理解する。
  • 様々な2光束干渉現象を記述する数式を理解する。
  • フレネルゾーンとフレネル数の概念を用いて光の回折パターンを定性的に見積もる。
  • フレネルゾーンプレートの集光特性を理解する。
  • 回折の原理を用いてDOEとCGHを理解する。
  • DOE、および、CGHの製作方法、および、光学系におけるそれらの使用法を理解する。
講 師 Tom D. Milster 講座のレベル 入門
対 象 物理的な干渉や回折現象、DOE、HOEの動作の基礎の理解を必要とする技術者、科学者、また、管理者の方々 備考 英語による講義。英語の講義資料。数回の質問休憩では Milster教授への質疑が英語、日本語で可能です。
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フーリエ光学とオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー

本コースはスカラー波の回折と、そのフーリエ理論による取り扱いを学習します。さらに、結像における線型理論と、その光学情報処理への応用を学びます。続いて、干渉計測、分光計測、高速光情報処理、および、オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィへの応用を解説します。

学習の成果/学習の目的

  • 結像系、空間時間現象、光学測定システムを周波数領域とフーリエ変換により記述できる。
  • 回折現象をフーリエ変換、コンボリューション、および、アンギュラースペクトラムの概念により理解し、計算ができる。
  • 線型信号処理における様々な手法を光学測定および光学結像に適用できる。
  • 空間周波数領域、および、時間周波数領域の類似性を理解する。
講 師 谷田貝 豊彦 講座のレベル 大学学部程度
対 象 フーリエ変換、結像における線型理論、ホログラフィー、回折現象の数値計算、高度な干渉縞解析、空間―時間領域信号処理、および、オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィの知識を必要とされるエンジニア、研究者の方々 備考 日本語による講義。日本語の講義資料。
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結晶光学入門

本コースでは、結晶や液晶のような異方性媒質中の光波の伝搬を扱います。この問題の解析には、ベクトルやテンソル(行列)などを避けて通ることはできません。本講座では、このような数学的な道具に慣れることから始め、複屈折や旋光性など結晶光学に固有の現象の解説に進みます。また、結晶光学には屈折率楕円体、屈折率面、光線速度面などの幾何学的な曲面が登場します。これらは本来結晶光学を理解するための道具として導入されたものでありますが、しばしば混乱の元になっています。本講座ではこれらの曲面について相互関係に留意し、できるだけ明快に解説します。最後に応用編として、異方性媒質を含む多層膜の解析法の一つである拡張ジョーンズベクトル法について解説します。これは、液晶表示素子など多層膜構造の偏光特性の解析に有用な方法であります。

学習の成果/学習の目的

  • 異方性媒質に対するマクスウェル方程式の扱いに慣れる。
  • 複屈折や旋光性など結晶光学に固有の現象を理解する。
  • 結晶の異方性と伝搬方向が与えられたとき、固有偏光と屈折率を計算できる。
  • 屈折率楕円体、屈折率面、光線速度面を用いて、結晶中の光波の伝搬を直感的にイメージできるようになる。
  • 偏光プリズムや偏光フィルターなどの構造や動作原理を理解する。
  • 異方性媒質を含む多層膜の偏光特性を拡張ジョーンズベクトル法で計算し、結果を理解する。
講 師 黒田 和男 講座のレベル 大学学部程度
対 象 結晶や液晶などの異方性媒質を扱うエンジニア、研究者の方々 備考 日本語による講義。日本語の講義資料。
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ホログラフィー入門:計算機ホログラムとディジタルホログラフィー

本コースでは、ホログラムの記録および再生プロセスの原理、および、その応用について解説します。計算機ホログラム、および、ディジタルホログラフィは、ホログラムの記録、再生がそれぞれ計算機上行われる場合に相当します。これらは、近年、先端的な光学測定、および、加工技術の領域において、ますます重要性が増しています。コース前半では、ホログラフィーにおける種々の重要なテクニックについて解説します。コース後半では、実際的な応用例を多数紹介します。

学習の成果/学習の目的

  • ホログラフィー、計算機ホログラムとディジタルホログラフィーの概念を習得する。
  • ホログラフィー、計算機ホログラムとディジタルホログラフィーの応用例を理解する。
  • ホログラフィー、計算機ホログラムとディジタルホログラフィーを将来的なプロジェクトに応用できるようになる。
講 師 早崎 芳夫 講座のレベル 大学学部程度
対 象 光を空間的、および、時間的に制御することに興味をお持ちのエンジニア、研究者、専門職の方々 備考 日本語による講義。日本語の講義資料。
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照明工学入門

本コースでは、最初に照明、非結像光学素子、および、光源について説明します。次に照明設計の理論と照明系のモデル化について解説します。設計理論の解説においては、同一物理量における放射量と測光量での単位の違い、エタンデュとその保存、スキュー不変量とその光学システムにおける保存を扱います。照明系のモデル化の解説においては、高効率・高精度な解析のための様々なテクニック:モンテカルロ光線追跡とサンプリング、SNRを考慮したRoseモデルに基づく、伝達効率解析と照度分布解析必要なサンプリング数の決定法、光学素子表面の特性、および、光源特性に重点を置きます。続いて、主要な光学素子(反射ミラー、フレネルレンズ、光伝導パイプ、およびそれらのハイブリッド光学素子)、光学システム(照明ライト、LCDバックライト、プロジェクション光学系、太陽光集光素子)、そして、光学系最適化、公差解析、迷光解析についても講義を行います。

学習の成果/学習の目的

  • エタンデュとスキュー不変量の保存に基づき、照明光学系設計における本質的な限界を理解する。
  • 反射ミラー、フレネルレンズ、光伝導パイプなどの照明光学系に使われる基本的な光素子について理解をする。
  • ソフトウエアによる光源のシミュレーションを実施するのに必要な知識を得る。
  • ソフトウエアによる光源のシミュレーションおよび設計を実施するのに必要な知識を得る。
  • 非結像光学系における集光、および、エッジ光線の原理を理解する。
  • 照明光学系の応用例、照明器具、ディスプレイ、集光器を理解する。
  • 最適化、公差解析、迷光解析を実施するのに必要な知識を得る。
講 師 R.John Koshel 講座のレベル 入門
対 象 照明工学の基礎が必要な技術者、科学者、および、管理者の方々 備考 英語による講義。英語の講義資料。数回の質問休憩では Koshel教授への質疑が英語、日本語で可能です。
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光学収差と像評価

この講座では、(「幾何光学と光学系レイアウト」の講座内容である)光学システム設計のファーストオーダーでの取扱いよりさらに進んで、収差が結像光学系の特性に与える影響について学習します。光学材料の分散特性を元に、光学系の色収差に関して解説します。さらに、色消しの薄肉レンズを設計法を解説します。波面収差、光線収差の概念を先ずご紹介し、3次収差の各項について議論します。レイファン、ウェーブファン及びスポットダイアグラムについてもご紹介します。収差がある場合の結像光学系の焦点近傍での特性について学習します。結像特性評価のための種々の評価関数を理解し、さらに、収差がそれらの評価関数に与える影響について検討を行います。受講者には英語の講座資料と、日本語版テキスト「フィールドガイド幾何光学」(グリービンキャンプ著)をご提供致します。

学習の成果/学習の目的

  • 色収差とその原因を理解する。
  • 色消しの薄肉レンズを設計する。
  • レイファン、ウェーブファンの概念を理解する。
  • 3次収差の各項を理解する:球面収差、コマ、非点収差、像面湾曲および歪曲収差。
  • 各収差に関して、レイファン、ウェーブファンをグラフ化する。
  • 各収差のスポットダイアグラムを描写する。
  • 収差がある場合の焦点近傍での光学系の特性を理解し、最適な像面位置を決定する。
  • 結像特性評価のための種々の評価関数を理解する。
講 師 John E. Greivenkamp Yuzuru Takashima 講座のレベル 入門
対 象 光学システムによって形成されたイメージの品質に対する収差の影響を理解する必要がある、エンジニア、研究者の方々。光学システム設計のファーストオーダーでの取扱いをある程度理解されていることを前提としています。 備考 テキストブック代金を含みます。講義は英語で行います。日本語の講義資料をご提供致します。数回の質問休憩では Greivenkamp教授への質疑が英語、日本語で可能です。
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光学設計入門:CODE Vではじめの一歩

この講座は、光学収差の知識(「幾何光学と光学系レイアウト」および「収差論と像評価」、の講座内容)を、レンズ設計の数々の具体的な手法に結びつけることによって、受講者の皆様が光学システム設計に必要とされる最初の知識を得ることを目的とします。レンズの形状や、個々のレンズエレメントの配置は、収差量と密接に関連しています。この関連を具体的に理解することにより、光学系の最適設計解を見通し良く求めることが可能になります。それらの設計解をもとに、光学設計ソフトウエアにより自動設計を行うことにより、さらなる最適化が効率良く可能となります。
これらの知識は、レンズ設計だけでなく、日常業務として光学系を構築する必要のある技術者、研究者の方々にもとても有用です。なぜなら、この知識を利用して、カタログレンズから最適な光学素子を選択し、それらを最適配置することにより、高性能かつ低価格な光学系を短期間に構築することが可能となるからです。本講座では、まず、光学システム設計の一般的な手順を解説します。その後、3次の光学収差とレンズのパラメータとの関係を解説します。加えて受講者のみなさまに実際にレンズ設計ソフトCODE Vを使って実地にレンズ設計を体験していただきます。

学習の成果/学習の目的

  • 光学設計の手順を理解する。
  • 3次収差:球面収差、コマ、非点収差、像面湾曲および歪曲収差とレンズパラメータの関係について理解する。
  • 各3次収差を補正する方法について理解する。
  • カタログレンズを用いて高性能な光学系を設計する手法を理解する。
  • CODE Vを使って自動設計のみに頼らないレンズ設計を行う。
講 師 Yuzuru Takashima 講座のレベル 入門
対 象 レンズ設計手法の基礎、および、それらの原理を収差の補正に応用する方法の理解を必要とされるエンジニア、研究者、管理者の方々、また、特に、カタログレンズを用いて高性能な光学システムを構築する必要のあるエンジニア、研究者の方々。本講座に加えて、「光学系レイアウト」および「光学収差と像評価」を同時に受講されるとさらに理解が深まり効果的ですのでお勧めします。 備考 講義は日本語もしくは英語で行います。英語の講義資料をご提供致します。
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幾何光学と光学系レイアウト

この講座では、結像光学システムがどのように機能するかを理解する上で必要となる原理及び背景について学習します。光学的結像システムは、ガウスの主要点によってまたは近軸光線追跡によって容易に計算することができます。これらの原理は、複数のコンポーネントシステムのレイアウト設計や解析にも拡張できます。この講座では薄肉レンズを用いた結像系と薄肉レンズシステム、絞りと瞳、アフォーカルシステム、及び放射伝達に関するトピックを学習します。光学システムの例を数多く取り上げてご説明します。必要とされるコンポーネントやそれらのレイアウトを決定するプロセスによって、光学システムのファーストオーダーのレイアウトに到達し、またそれを理解するための 簡単な手法を学習します。このプロセスによって、所期のサイズの像を所期の位置に形成することができます。光学システム設計の実用面に特に重点を置きます。受講者には英語の講座資料と、日本語版テキスト「フィールドガイド幾何光学」(グリービンキャンプ著)をご提供致します。

学習の成果/学習の目的

  • 倍率、物体-像間距離、焦点距離等を含む機器の要求仕様を決定する。
  • 光路を図示し、簡単な光線追跡を実施する。
  • 回折現象、肉眼やスループット限界によって光学システムに課された性能上の限界を記述する。
  • 複数コンポーネントシステムの結像特性を予測する。
  • 各エレメントの必要径を決定する。
  • レイアウトの原理を望遠鏡、顕微鏡、拡大鏡、フィールドレンズ、リレーレンズ、ズームレンズ、アフォーカル系等さまざまな光学装置に応用する。
  • 光学システムの設計及びレイアウトのプロセスを理解する。
講 師 John E.Greivenkamp 講座のレベル 入門
対 象 この講座は光学システムを使用する必要のある方、または設計する必要のある方で、光学システムによる画像形成の原理を理解しようとされる方でしたら、どなたでも受講頂けます。光学に関する知識は不要で、簡単な数式(代数、幾何、三角法)のみを用います。コース終了時には、これらの技法を用いた、比較的洗練された光学システムの設計と解析が可能になります。 備考 テキストブック代金を含みます。講義は英語です。英文及び日本語での講義資料をご提供致します。質疑応答は日本語で行います。
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光学設計特論:そのアートとサイエンス

本コースは“アート&サイエンス”の学問としてのレンズ設計に役立つ設計手法と設計のための種々の洞察を学んでいただきます。最初に収差論の復習を行い、続いてレンズ設計における最新のトピックスを光線追跡プログラムを用いて解説します。本コースにより、最新のレンズ設計における種々の設計手法を学んでいただけます。

学習の成果/学習の目的

  • レンズ面自体に起因する、また、他のレンズ面に寄与による高次収差の影響を理解する。
  • 瞳面収差とその影響について理解する。
  • 最新の色収差補正の方法について理解する。
  • 非対称光学系の基本設計について理解する。
  • 反射光学系の設計の基礎を理解する。
  • 非球面、および、自由曲面の効果的な利用方法について理解する。
  • レンズ設計における実用的な公差解析について理解する。
  • レンズ設計のアートとしての側面について理解する。
講 師 Jose Sasain 講座のレベル 入門〜中級
対 象 光学設計理解する必要がある、エンジニア、研究者の方々。 備考 英語による講義。英語の講義資料。数回の質問休憩では Sasian教授への質疑が英語、日本語で可能です。
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光センシングと光計測のための時空間縞解析入門

本コースでは干渉計測や縞解析法の基礎を学びます。また、光計測や光センシングの原理の理解に役立つ通信理論について解説します。光計測において時間と空間の類似性がいかに重要な役割を演じるかを示します。そのために時間キャリア周波数を用いた位相シフト法と空間キャリア周波数を用いたフーリエ変換法の原理と両者の利害得失を対比的に説明します。また、これらの位相情報を用いた光計測に不可欠な位相アンラップアルゴリズムについて紹介します。最後に白色干渉計測やスペクトル干渉計測とそのための干渉縞解析法を解説します。

学習の成果/学習の目的

  • 代表的な干渉計と干渉計測の原理を理解する。
  • 通信理論が光計測や光センシングに果たす役割を知る。
  • 時間キャリア周波数と空間キャリア周波数を用いた光計測法の原理を理解する。
  • 位相シフト縞解析法とフーリエ変換縞解析法の原理と特徴の違いを理解する。
  • 位相アンラップの要点とそのための代表的アルゴリズムを知る。
  • 白色干渉計測やスペクトル干渉計測の原理を理解する。
講 師 武田 光夫 講座のレベル 入門。大学の学部レベルの数学と物理学の知識を前提にする。
対 象 光応用計測や光センシング技術に興味をお持ちのエンジニア、研究者の方々 備考 日本語による講義。日本語の講義資料。
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偏光入門と偏光計測への応用

本コースは、偏光と基礎とその偏光計測への応用について学習します。 前半は、偏光とはからはじめて偏光素子、ポアンカレ球、ジョーンズ行列、ストークス・パラメータ、ミュラー行列について簡単な数学を交えながら説明します。後半は、ストークス偏光計、複屈折計測法、特に、光弾性光変調器、液晶素子、および、光ヘテロダイン法を利用した複屈折マッピング計測装置、分光ミュラー行列偏光計およびエリプソメータについて解説します。

学習の成果/学習の目的

  • 基本的な偏光素子である偏光板、1/4波長・1/2波長位相差板、円位相差板、偏光解消板の機能を理解する。
  • ジョーンズベクトル、ストークス・パラメータおよびミュラー行列を取り扱うことが出来る。
  • 複屈折イメージング、ストークス偏光計、ミューラー行列偏光計、エリプソメータを理解する。
講 師 大谷 幸利 講座のレベル 入門
対 象 偏光の入門、偏光計測に興味をお持ちのエンジニア、研究者の方々 備考 日本語による講義。日本語の講義資料。
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Synopsys社によるセミナー高効率照明光学系の設計

高効率な照明光学系の設計には、光線の均一性、光源からの光の伝達効率、カラーミキシングを最大化するとともに、光学系のサイズを最小とすることが要求されます。本コースでは、ライトパイプ、レンズアレイ、多面反射光学素子、エッジ光線のコントロールに特化した照明素子、および、積分球などの照明光学素子において、これらの設計におけるトレードオフの検討と解析を行います。この検討・解析は、理論、および、ソフトウエアパッケージ(LightTools)の両方を用いて行います。コースは、まず、測光学の基礎的な概念、光束の伝播、エタンデュ等、を学習します。続いて、照明光学系の特性を評価、記述するための最新の指標、Color Quality Scale (CQS) やGamut Area Index (GAI)を学習します。参加者の皆様には、コースにおいて使用するスライド(英文)をご提供します。

学習の成果/学習の目的

  • 照度、 放射照度 および 輝度の違いを理解する。
  • 照明光学系の仕様をもとに光源の輝度を計算する。
  • 積分球による輝度の変化を理解する。
  • ケーラー照明法とアッベ照明法の違いを理解する。
  • エッジ光線のコントロールに特化した照明素子と従来の2次曲面反射ミラーにおける光線密度の均一性の差異を理解する。
  • 均一な照度分布を得るためのライトパイプ、レンズアレイ、多面反射光学素子を設計。
  • 均一な照度分布を得るためのレンズアレイを設計できるようになる。
  • 照明設計ソフトエアによる、照明光学系設計、解析、および、最適化の手法を概観する。
  • CIE x、y、 CIE U’、 V’ および Correlated Color Temperature(CCT)といった、従来からの色表示・測定方法と、最新の色表示・測定方法(CQS (Color Quality Scale) およびGamut Area Index (GAI))の違いを理解する。
講 師 Jake Jacobsen 講座のレベル 入門〜中級
対 象 照明光学系設計に従事する方、および、照明光学系の設計者とコミュニケートする必要のある方。光学の基礎についてある程度学習したことのある方。 備考 講義は英語で行います。英語の講義資料をご提供致します。数回の質問休憩ではDr. Jacobsenへの質疑が英語、日本語で可能です。
「満席」となりましたので、お申し込みを締め切らせていただきました。



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TEL: 028-689-7074  sc2014@opt.utsunomiya-u.ac.jp 各種お問い合わせ