2024年 大学院理工学研究科 シラバス - 電子工学専攻
設置情報
| 科目名 | 光工学特論 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 電子工学専攻 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 吉川・山口 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 水曜3 水曜6 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | J33A J36B |
| クラス | |||
概要
| 学修到達目標 | フーリエ級数やフーリエ変換はひろく工学で利用されている．本講では，開口の遠方での光振幅が開口のフーリエ変換で表されることを示し，その応用として計算機合成ホログラムをプログラムにより生成できることを目標とする． |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
対面授業として実施する．講義を中心とし，必要に応じて実習を行なう |
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準備学習（予習・ 復習等）の内容・ 受講のための 予備知識 |
フーリエ級数やフーリエ変換を理解するための三角関数や級数，行列などの知識とプログラミングについての基礎的な知識． |
授業計画
| 第1回 | 光学とフーリエ変換 | 【事前学修】連続関数のフーリエ級数およびフーリエ変換積分について事前に調べておく 【事後学修】いくつかの関数についてフーリエ係数を求めてみる | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
|---|---|---|---|
| 第2回 | フーリエ級数とフーリエ変換／離散フーリエ変換と逆変換 | 【事前学修】テキストにより講義内容を予習する 【事後学修】テキストにあるプログラムなどによりFFTを実行して結果を確認する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第3回 | 高速フーリエ変換と逆変換 | 【事前学修】波の回折と干渉について復習する． 【事後学修】出題された演習問題を解き，Octaveを用いてシミュレーションを行う． | 【事前学修】１時間 【事後学修】３時間 |
| 第4回 | ２次元フーリエ変換と画像処理への応用 | 【事前学修】前週の講義内容について復習し，不明な点があれば質問できるよう準備する． 【事後学修】出題された演習問題を解き，Octaveを用いてシミュレーションを行う． | 【事前学修】１時間 【事後学修】３時間 |
| 第5回 | 開口による回折の計算／フランフォッファー回折 | 【事前学修】テキストにより講義内容を予習する 【事後学修】複数の画像について，畳込みおよび相関をフーリエ変換により求める | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第6回 | 畳込み積分とフーリエ変換／相関とフーリエ変換 | 【事前学修】テキストにより講義内容を予習する 【事後学修】任意のシステムについてインパルス応答とシステムの応答を求める | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第7回 | 線形シフト不変システムとシステムの応答 | 【事前学修】テキストにより講義内容を予習する 【事後学修】ホログラムの記録と再生の原理式を復習する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第8回 | ホログラムの原理と種類 | 【事前学修】テキストにより講義内容を予習する 【事後学修】フーリエ変換ホログラムとレンズレスフーリエ変換ホログラムの相違を復習する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第9回 | 種々の光学ホログラム | 【事前学修】テキストにより講義内容を予習する 【事後学修】各ホログラムの特徴を整理する | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
| 第10回 | 計算機合成ホログラムの原理と種類 | 【事前学修】計算機合成ホログラムの計算式について復習する．Octaveの使い方を確認する． 【事後学修】出題された演習問題を解き，Octaveを用いてシミュレーションを行う． | 【事前学修】１時間 【事後学修】３時間 |
| 第11回 | フーリエ変換型計算機合成ホログラム | 【事前学修】計算機合成ホログラムの計算式について復習する．Octaveの使い方を確認する． 【事後学修】出題された演習問題を解き，Octaveを用いてシミュレーションを行う． | 【事前学修】１時間 【事後学修】３時間 |
| 第12回 | ホログラフィックステレオグラムとキノフォーム | 【事前学修】光波の伝搬計算について復習する．Octaveの使い方を確認する． 【事後学修】出題された演習問題を解き，Octaveを用いてシミュレーションを行う． | 【事前学修】１時間 【事後学修】３時間 |
| 第13回 | ３次元物体の計算機合成ホログラム | 【事前学修】デジタルホログラフィ用の画像を用意する．Octaveの使い方を確認する． 【事後学修】出題された演習問題を解き，Octaveを用いてシミュレーションを行う． | 【事前学修】１時間 【事後学修】３時間 |
| 第14回 | 音響光学偏向器とフーリエ変換／ホログラフィックプリンタ／ホログラフィックテレビジョン | 【事前学修】デジタルホログラフィ用の画像を用意する．Octaveの使い方を確認する． 【事後学修】出題された演習問題を解き，Octaveを用いてシミュレーションを行う． | 【事前学修】１時間 【事後学修】３時間 |
| 第15回 | レポート課題の説明 | 【事前学修】フーリエ変換ホログラムについて復習しておく 【事後学修】最終レポートの作成及び提出 | 【事前学修】２時間 【事後学修】２時間 |
その他
| 教科書 |
『特になし』
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| 参考資料コメント 及び 資料（技術論文等） |
P. ハリハラン 『ホログラフィの原理』 オプトロニクス社 2004年 第1版
谷田貝豊彦 『光とフーリエ変換』 朝倉書店 1992年 第1版
早崎芳夫 『ディジタルホログラフィ』 朝倉書店 2016年 第1版
吉川浩 『Javaで学ぶ数値計算』 科学技術出版 2000年 第1版
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| 成績評価の方法 及び基準 |
プログラミングにより画像データに対してフーリエ変換を行うなどの実習およびレポート． |
| 質問への対応 | 講義時および電子メールで対応 |
| 研究室又は 連絡先 |
船橋校舎2号館224号室 yoshikawa.hiroshi@nihon-u.ac.jp http://yylab.ce.cst.nihon-u.ac.jp/~hiroshi/index-j.html |
| オフィスアワー |
金曜 船橋 12:20 ～ 13:30 ２号館2階224号室・吉川
木曜 船橋 12:00 ～ 13:00 ２号館2階224号室・山口
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| 学生への メッセージ |
話を聞くだけの講義ではなく，実際にコンピュータを操作してフーリエ変換の基礎と応用を身に付けてもらいます． |