幾何光学・波動光学・レーザー光学の基礎

１．幾何光学の基礎
　　1-1.反射と屈折
　　　　1-1-1.反射・屈折の法則（Ｓｎｅｌｌ’ｓ　Ｌａｗ）
　　　　1-1-2.プリズムと最小偏角
　　　　1-1-3.球面の屈折と反射
　　1-2.近軸計算
　　　　1-2-1.近軸追跡
　　　　1-2-2.近軸追跡（手計算）
　　　　1-2-3.マトリクス光学
　　　　1-2-4.主要点
　　　　1-2-5.結像関係
　　　　1-2-6.横倍率・縦倍率・角倍率
　　　　1-2-7.ラグランジュ・ヘルムホルツの式
　　　　1-2-8近軸追跡で焦点距離を求めるには？
　　1-3.一般光線追跡
　　　　1-3-1.Ｓｋｅｗ光線の追跡
　　　　1-3-2.移行公式
　　　　1-3.3.光線屈折式（３次元に拡張したＳｎｅｌｌの法則）
　　　　1-3-4.Ｓｋｅｗ光線追跡（Ｄ．Ｐ．Ｆｅｄｅｒ式）
　　1-4.収差（Ｓｅｉｄｅｌの５収差）
　　　　1-4-1.軸上収差　　球面収差・軸上色収差
　　　　1-4.2軸外収差　　非点収差・像面湾曲・歪曲・コマ収差・倍率色収差
　　　　1-4-4.３次収差係数
　　　　1-4-5.アプラナティックな共役点（面）
　　　　1-4-6.正弦条件
　　　　1-4-7.ＮＡとＦｎｏ．
　　　　1-4-8.３次収差の吟味
　　　　1-4-9.非点収差の追跡公式
　　　　1-4-10.非点収差の追跡式（メリジオナル像点）
　　　　1-4-11.非点収差の追跡式（サジタル像点）
　　1-5.非球面
　　　　1-5-1.古典的な非球面（楕円面・双曲面・放物面）
　　　　1-5-2.共軸回転非球面　
　　1-6.色収差
　　　　1-6-1.色収差　軸上色収差・倍率色収差
　　　　1-6-2.色消し
　　1-7.プラスチック光学系
　　　　1-7-1.プラスチック屈折光学系　
　　　　1-7-2.プラスチック反射光学系
　　1-8.スポットダイヤグラム
　　　　1-8-1.スポットダイヤグラム　　単一評価量・２乗平均
　　　　1-8-2.幾何光学ＯＴＦ
　　1-9.Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ光学系
　　　　1-9-1.シャインプルーフ光学系の原理
　　　　1-9-2.眼光学分野での事例
　　1-10.その他
　　　　1-10-1.光学系のリレー
　　　　1-10-2.有限・無限
　　　　1-10-3.広角・望遠
　　　　1-10-4.入射瞳・射出瞳（瞳近軸追跡）
　　　　1-10-5.実像・虚像（レンズ・ミラー）
　　　　1-10-6.焦点深度・被写界深度
　　　　1-10-7.設計ツール
　　　　1-10-8.収差図・光路図
　　　　1-10-9.許容差
　　　　1-10-10.光学系性能評価
　　　　1-10-11.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
　　2-1.波動
　　　　2-1-1.平面波・球面波・円筒波
　　　　2-1-2.Ｍａｘｗｅｌの方程式
　　　　2-1-3.Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚの方程式
　　　　2-1-4.近軸（Ｐａｒａｘｉａｌ）へルムホルツ方程式
　　　　2-1-5.波動方程式
　　　　2-1-6.波動の重ね合わせ
　　　　2-1-7.波の複素表示
　　2-2.干渉
　　　　2-2-1.光波合成の原理
　　　　2-2-2.平面波と平面波の干渉・平面波と球面波・球面波と球面波
　　　　2-2-3.波面分割法による干渉
　　　　2-2-4.振幅分割法
　　　　2-2-5.多重干渉
　　　　2-2-6.ヘテロダイン干渉計
　　　　2-2-7.干渉計と波面計測
　　　　2-2-8.マイケルソン干渉計
　　　　2-2-9.マッハツェンダー干渉計
　　　　2-2-10.反射率・透過率
　　　　2-2-11.反射防止膜
　　　　2-2-12.Ｎewton ring
　　2-3.回折
　　　　2-3-1.点像強度分布
　　　　2-3-2.回折積分
　　　　2-3-3.フラウンホーファー回折とエアリーディスク
　　　　2-3-4.円形開口での回折パターン
　　　　2-3-5.理想レンズのＭＴＦ：軸上・軸外
　　　　2-3-6.解像力
　　2-4.偏光
　　　　2-4-1.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
　　　　2-4-2.偏光子・位相版
　　　　2-4-3.複屈折
　　　　2-4-4.反射・屈折
　　　　2-4-5.フレネル係数・ブリュスター角
　　　　2-4-6.ブラッグ回折
　　2-5.波面収差
　　　　2-5-1.波面収差と補正量
　　　　2-5-2.波面収差
　　　　2-5-3.波面収差を横収差から求める
　　　　2-5-4.Ｚｅｒｎｉｋ多項式　　
　　　　2-5-5.波面収差とＺｅｒｎｉｋｅ係数　
　　　　2-5-6.波面収差の多項式展開
　　　　2-5-7.波面収差と３次収差
　　　　2-5-8.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
　　3-1.物理光学・量子光学も勉強しよう（レーザー光学を中心に）
　　3-2.レーザービーム（ガウスビーム）
　　3-3.波動方程式
　　3-4.ガウスビーム（複素振幅）
　　3-5.ガウスビーム（半径と波面）
　　3-6.レイリー領域とビーム径
　　3-7.Ｍ２因子
　　3-8.光ファイバー
　　3-9.ビームエクスパンダー　ケプラー型とガリレオ型
　　3-10.半導体レーザーの非点隔差
　　3-11.ビーム整形
　　3-12.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）
　　4-1.ＯＣＴ
　　　　4-1-1.前眼部（隅角）断層像・網膜断層像・眼軸長
　　　　4-1-2.ＯＣＴの原理
　　　　4-1-3.ＯＣＴ光学系の方式
　　　　4-1-4.タイムドメイン・スペクトラルドメイン・スエプトソース
　　　　4-1-5.深さ方向解像度は波長とスペクトル幅できまる
　　　　4-1-6.高精細化へのアプローチ
　　　　4-1-7.Adaptive Optics技術の導入
　　　　4-1-8.ＡＯ（Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃｓ）　　
　　　　4-1-9.ＡＯ（Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃｓ）ＯＣＴ
　　　　4-1-10.ＡＯ－ＯＣＴによる個々の視細胞を見る
　　4-2.　眼の波面収差を測る
　　　　4-2-1.ハルトマンシャック波面センサーの原理
　　　　4-2-2.OPD－Scanの方法（ｓｋｉａｓｃｏｐｙ　検影法）方式
　　　　4-2-3.波面収差の算出
　　　　4-2-4.Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式展開
　　4-3.ＬＡＳＩＫ
　　　　4-3-1.レーザーを使った眼科での治療
　　　　4-3-2.エキシマレーザー角膜屈折矯正光学系
　　　　4-3-3.ＡｒＦエキシマレーザー
　　　　4-3-4.エキシマレーザーアブレーション
　　　　4-3-5.手術除去量
　　　　4-3-6.《閑話休題》角膜( Cornea )の断面
　　　　4-3-7.ＬＡＳＩＫ(レーシック）
　５．まとめ