光工学

科目名[英文名]
光工学 [Optical Engineering]
区分	工学部専門科目等	選択必修		単位数	2
対象学科等		対象年次	3～4	開講時期	前学期
授業形態	前学期	時間割番号	023529
責任教員 [ローマ字表記]
梅田倫弘 [UMEDA Norihiro]
所属	感染症未来疫学研究センター	研究室		メールアドレス

概要

光を応用した工学技術について興味を喚起することを目的とする。そのために、光に関連する自然現象を学問的に理解し、人工光であるレーザーの原理とその応用及び各種の光学機器の動作原理を理解できる基礎知識の修得を目指す。具体的には、ロボットや各種産業機械における光センサーや光計測システムを理解する上で必要な光・レーザに関連する基礎的知識を教授するとともに、最先端光技術を紹介し、本分野の広がりの理解を試みたい。

到達基準

１）光の性質について理解し、身の回りの光学に関する自然現象や光学機器に興味を持つこと。
２）光を使った情報機器の動作原理を理解し、他者に説明できること。
３）光学技術を使った計測や様々な光応用に興味を持ち、大学院に進学して世界で活躍できる能力を身に付けること

授業内容

月日　　題目内容
１回目　　　オリエンテーション本講義を履修する前に、光に関する基礎知識を確認するとともに、身近な光学現象を紹介する。
２回目　　　第１章　光学の基礎身近な光学現象について概観した後、光の基礎的性質及び反射屈折、光路長、全反射の概念を学ぶ。
３回目　　　第２章　プリズムとレンズ、レンズによる結像幾何光学で理解できるプリズム、レンズの基礎について学び、レンズを応用した光学機器の結像を理解する。
４回目　　　　第３章　光の干渉光を波動として考えたときの基本知識を整理し、干渉現象を理解する。
５回目　　　　第４章　光の回折光の波動現象の一つである回折について基本式を解説し、身近な回折現象を体験する。
６回目　　　第５章　偏光光の偏光について基礎を理解し、偏光素子や反射による偏光を学習する。また、偏光素子を用いた身の回りの偏光現象を観察する。
７回目　　　　これまでのまとめと中間試験範囲：１〜６章
８回目　　　　第６章　レーザーの基礎発振現象についてまとめ、それを光に拡張したレーザーについてそのメカニズムを理解する。
９回目　　　　第７章　レーザーの実際代表的なレーザー装置を理解するとともに、レーザーカタログの記載項目を理解できるようにする。
１０回目　　　第８章　光検出器代表的な光検出器として、半導体センサー、光電子増倍管を取り上げ、その原理、性能、扱い方を理解する。
１１回目　　　第９章　カメラ・顕微鏡身近な光学機器であるカメラの構成、動作原理を理解し、使用する上での留意点をまとめるとともに、生物学、医療分野等で利用されている顕微鏡について原理、性能等を理解する。
１２回目　　　第１０章　光情報機器情報処理機器に利用されている光学機器の原理、性能等を紹介し、その限界を明らかにする。
１３回目　　　　第１１章　光応用計測各種レーザー応用計測法の原理、性能等を明らかにする。
１４回目　　　第１２章　最新光科学〜近接場光学顕微鏡の原理・プラズモン太陽電池光の回折限界を超える分解能を持つ近接場光学顕微鏡の原理を理解する。また、自然エネルギーを活用できる太陽電池の基本原理と最新研究成果を紹介する。
１５回目　　　これまでのまとめと最終試験範囲：７〜１２章

履修条件・関連項目

機械電子工学１、物理学基礎および電磁気学を履修していることが望ましい。

テキスト・教科書

テキスト：「光工学」（梅田倫弘著）生協で販売中

参考書

光学入門、大津元一・田所利康（朝倉書店）
光工学、羽根一博（コロナ社）

成績評価の方法

◎単位認定の方法：出席を80％以上した上で、宿題点20点および中間試験、最終試験各40点の合計100点で90点以上はＳ、80点〜89点はＡ、70点〜79点はＢ、60点〜69点はＣ
◎宿題：提出は次回講義の終了後（締切厳守）
◎過去の成績分布比率　Ｓ：13％　Ａ：23.1％　Ｂ：32.4％　Ｃ：17.6％　Ｄ：13.9％

教員から一言

光および光技術は、我々の生活に当たり前のように使われている。これらを理解することは、今後の人生を歩む上で潤いを増すことであろう。

キーワード

波動光学、干渉／回折、レーザー、光検出器、カメラ、顕微鏡、情報機器、光応用計測、近接場光学顕微鏡、プラズモン

オフィスアワー

メールによる質問を受け付けます。

備考１

備考２

参照ホームページ

http://www.tuat.ac.jp/~umedalab

開講言語

日本語

語学学習科目

更新日付

2018/10/18 16:20:12