光情報処理

科目基礎情報

学校 徳山工業高等専門学校 開講年度 2018
授業科目 光情報処理
科目番号 0052 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 情報電子工学専攻 対象学年 専2
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 Introduction to Fourier Optics (Joseph W. Goodman)
担当教員 原田 徳彦

到達目標

・2次元フーリエ変換の概念を理解し、分析に応用できる。
・光の回折現象を理解し、光学系の設計に応用できる。

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
2次元フーリエ変換2次元フーリエ変換の概念を理解し、分析に応用できる。2次元フーリエ変換の概念を理解している。2次元フーリエ変換の概念を理解していない。
光の回折現象光の回折現象を理解し、光学系の設計に応用できる。光の回折現象を理解している。光の回折現象を理解していない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
レーザ光を用いたコヒーレント映像システムは超並列情報処理として期待される。その物理数学的基礎となるフーリエ変換光学について演習を行いながら理解する。また、様々な空間フィルター応用技術について学ぶ。
授業の進め方・方法:
講義により目的や概要を説明しながら、式の導出過程を演習によって確認させる。
注意点:
授業内容を理解するために、予習復習を必ず行うこと。

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 2次元フーリエ変換の定義 2次元関数の空間周波数による表現法
2週 2次元フーリエ変換の物理的解釈 空間周波数の物理的解釈
3週 フーリエ変換定理 線形定理、相似定理、シフト定理、保存定理、畳込み定理、自己相関
4週 フーリエベッセル変換 円対称関数のフーリエ変換。ベッセル関数
5週 よく利用される関数のフーリエ変換 矩形関数、シンク関数、三角形関数、コム関数、円形関数
6週 線形システム 線形性と重畳積分、時間不変と空間不変
7週 2次元標本化定理 標本化定理の導出と補間法
8週 ヘルムホルツ方程式 単色波の表現、波動方程式
2ndQ
9週 グリーンの定理 グリーンの定理と回折理論
10週 キルヒホフの回折理論 スクリーン開口からの回折波
11週 フレネルとフラウンフォーファ回折 回折波のフレネル近似とフランフォーファ近似
12週 レンズの位相変換作用 球面レンズの近軸近似
13週 空間フィルタと光情報処理 マッチドフィルタ、合成開口レーダ
14週 空間フィルタと光情報処理 計算機合成ホログラム
15週 期末試験 1週から14週までの範囲から出題する。
16週 まとめ 期末試験の解答・解説を行う。

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類分野学習内容学習内容の到達目標到達レベル授業週
基礎的能力数学数学数学複素数の相等を理解し、その加減乗除の計算ができる。4前3
角を弧度法で表現することができる。4前8,前11,前12
三角関数の性質を理解し、グラフをかくことができる。4前8,前11,前12
加法定理および加法定理から導出される公式等を使うことができる。4前8,前11,前12
三角関数を含む簡単な方程式を解くことができる。4前8,前11,前12
三角比を理解し、簡単な場合について、三角比を求めることができる。4前8,前11,前12
一般角の三角関数の値を求めることができる。4前8,前11,前12
ベクトルの定義を理解し、ベクトルの基本的な計算(和・差・定数倍)ができ、大きさを求めることができる。4前8,前9,前10
平面および空間ベクトルの成分表示ができ、成分表示を利用して簡単な計算ができる。4前8,前9,前10
平面および空間ベクトルの内積を求めることができる。4前8,前9,前10
問題を解くために、ベクトルの平行・垂直条件を利用することができる。4前8,前9,前10
空間内の直線・平面・球の方程式を求めることができる(必要に応じてベクトル方程式も扱う)。4前8,前9,前10
簡単な場合について、関数の極限を求めることができる。4前8,前9,前10
微分係数の意味や、導関数の定義を理解し、導関数を求めることができる。4前8,前9,前10
積・商の導関数の公式を用いて、導関数を求めることがができる。4前8,前9,前10
合成関数の導関数を求めることができる。4前8,前9,前10
三角関数・指数関数・対数関数の導関数を求めることができる。4前8,前9,前10
不定積分の定義を理解し、簡単な不定積分を求めることができる。4前3
置換積分および部分積分を用いて、不定積分や定積分を求めることができる。4前3
定積分の定義と微積分の基本定理を理解し、簡単な定積分を求めることができる。4前3
分数関数・無理関数・三角関数・指数関数・対数関数の不定積分・定積分を求めることができる。4前3
自然科学物理波動波の振幅、波長、周期、振動数、速さについて説明できる。4前8
波の重ね合わせの原理について説明できる。4前10
ホイヘンスの原理について説明できる。4前8,前10
波の反射の法則、屈折の法則、および回折について説明できる。4前10
自然光と偏光の違いについて説明できる。4前8
光の反射角、屈折角に関する計算ができる。4前8

評価割合

試験発表相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合10000000100
基礎的能力0000000
専門的能力10000000100
分野横断的能力0000000