光波電子工学

科目基礎情報

学校 茨城工業高等専門学校 開講年度 令和03年度 (2021年度)
授業科目 光波電子工学
科目番号 0004 科目区分 専門 / 選択
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 専攻科 産業技術システムデザイン工学専攻 電気電子工学コース 対象学年 専1
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 教科書:吉村武晃「光情報工学の基礎」コロナ社
担当教員 弥生 宗男

目的・到達目標

1.光波がもつ時間情報と空間情報の対応関係を理解し説明できること。
2.光波の各種特徴を理解しそれを説明できること。
3.光波の伝搬特性としての回折を理解し理論的に説明できること。
4.光波応用としての光学システムの基本原理を理解し説明できること。
5.光学システムによる画像のフィルタリングや復元・修正方法を学び、説明できること。

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安未到達レベルの目安
光波の時間情報と空間情報光波が持つ時間情報と空間情報の対応関係を理解し説明できる。光波が持つ時間情報と空間情報の対応関係を理解できる。光波が持つ時間情報と空間情報の対応関係を理解できない。
光波の特徴光波の各種特徴を理解しそれを説明できる。光波の各種特徴を理解できる。光波の各種特徴を理解できない。
光波の伝搬特性光波の伝搬特性としての回折を理解し理論的に説明できる。光波の伝搬特性としての回折を理解できる。光波の伝搬特性としての回折を理解できない。
光学システム光波応用としての光学システムの基本原理を理解し説明できる。光波応用としての光学システムの基本原理を理解できる。光波応用としての光学システムの基本原理を理解できない。
光学的画像処理光学システムによる画像のフィルタリングや復元・修正方法を学び、説明できる。光学システムによる画像のフィルタリングや復元・修正方法を理解できる。光学システムによる画像のフィルタリングや復元・修正方法を理解できない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育目標 (B) (ハ) 説明 閉じる
学習・教育目標 (B) (ロ) 説明 閉じる

教育方法等

概要:
レーザーが発明されて以来、光応用分野が電子工学と深くかかかわり合うようになった。レーザー光は電磁波の1つである光波として扱うことができる。この光波が持つ時間情報と空間情報処理能力が光伝送、光情報処理等と結びつき新しい光波電子工学を形成してきた。本講義ではこれらの基本原理について学ぶ。光学システムを使用した製品の開発および製品の動作の基本となる光波について講義する。
授業の進め方と授業内容・方法:
講義中心に授業を進める。
注意点:
これからの情報社会の基盤を担っていく技術として発展している光波電子工学の基礎をすべての学生が身につけておくことを薦める。
講義ノートの内容を見直し、講義に関係する例題・演習問題を解いておくこと。
講義で示した次回予定の部分を予習しておくこと。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 光波と情報 光波が持つ時間情報と空間情報の対応関係を理解する。
2週 平面波、球面波、ガウシアンビーム 平面波、球面波、ガウシアンビームの特徴を理解する。
3週 偏光 光波の偏光特性を理解する。
4週 光波の干渉 コヒーレント光波の偏光と干渉の関係を理解する。
5週 光波の伝搬 開口からの光波の伝搬を回折で表すことを理解する。
6週 フレネル回折とフラウンホーファー回折 近似解としてのフレネル回折とフラウンホーファー回折を理解する。
7週 レンズによる回折 レンズの位相シフト関数を求めその回折特性を理解する。
8週 (中間試験)
2ndQ
9週 光波の記録と再生 光波の振幅と位相情報の記録と再生方法を理解する。
10週 線形光学システムの基本特性 線形性と空間不変性である光学システムを理解する。
11週 光学システムの伝達関数 光学システムの空間周波数特性を示す光学伝達関数を理解する。
12週 画像の劣化と評価 結像作用時の点像応答関数、光学的伝達関数を求めることを理解する。
13週 空間周波数フィルタリング 光情報処理としての空間周波数域フィルタリング基本構成を理解する。
14週 画像の復元・修正 各種フィルタリングによる画像の復元・修正方法を理解する。
15週 (期末試験)
16週 総復習 講義内容全体についての質疑応答を行う。

評価割合

試験発表レポート合計
総合評価割合10000100
基礎的能力0000
専門的能力10000100