目次
第1章 光学の基礎
1.1 光と電磁波
1.2 点光源と光線
1.3 波面
1.3.1 平面波
1.3.2 球面波
1.3.3 波面の変換
1.4 幾何光学と物理光学
1.5 幾何光学の基礎
1.5.1 反射の法則
1.5.2 屈折の法則
1.5.3 全反射
1.5.4 レンズによる結像
1.6 身近な光学系
1.6.1 眼の光学系
1.6.2 望遠鏡の光学系
1.6.3 顕微鏡の光学系
1.6.4 カメラの光学系
1.6.5 プロジェクタの光学系
第2章 幾何光学
2.1 フェルマの原理
2.1.1 反射の法則の導出
2.1.2 屈折の法則の導出
2.2 結像の概念
2.2.1 共役な関係
2.2.2 ガウス光学
2.3 結像のパラメータ
2.3.1 焦点距離
2.3.2 主要点
2.3.3 絞りと瞳
2.3.4 明るさ
2.3.5 像倍率
2.4 球面による結像
2.4.1 球面による屈折
2.4.2 球面による反射
2.5 合成結像系
2.5.1 焦点距離
2.5.2像倍率
2.6 レンズによる結像
2.6.1 球面レンズによる屈折
2.6.2 薄レンズ近似
2.6.3 レンズのベンディング
2.6.4 レンズの組合せ
2.7 焦点深度と物体深度
2.7.1 焦点深度
2.7.2 物体深度
2.8 簡単な光学系
2.8.1 テレセントリック系
2.8.2 望遠鏡系
第3章 幾何光学的な結像と収差論
3.1 波長分散と色収差
3.1.1 波長分散
3.1.2 平均分散とアッベ数
3.1.3 分散式
3.1.4 色収差
3.1.5 色消しレンズ(アクロマートレンズ)
3.1.6 アポクロマートレンズ
3.2単色収差
3.2.1 色収差と単色収差
3.2.2 収差の表し方
3.2.3 波面収差と光線収差の関係
3.2.4 ザイデルの5収差
3.3 収差の補正方法
3.3.1 正弦条件
3.3.2 ハーシェルの条件
3.3.3 ペッツバルの条件
3.3.4 正像条件
3.3.5 まとめ
第4章 波動光学
4.1 光波の振幅と強度
4.1.1 振幅の複素表示
4.1.2 強度
4.1.3 平面波
4.1.4 球面波
4.2 分散
4.2.1 材料分散と構造分散
4.2.2 群速度と群遅延
4.3 干渉
4.3.1 二つの波の干渉
4.3.2 干渉の応用
4.3.3 干渉計
4.4 回折
4.4.1 ホイヘンスの原理
4.4.2 回折積分
4.4.3 フレネル回折
4.4.4 フラウンホーファ回折
4.5 偏光
4.5.1 直線偏光と円偏光
4.5.2 p偏光とs偏光
4.5.3 偏光の表現方法
4.5.4 部分偏光
4.5.5 偏光デバイス
4.5.6 複屈折
4.5.7 透過率と反射率
第5章 波動光学的な結像とフーリエ光学
5.1解像限界
5.1.1 レイリの分解能
5.2 レンズによる結像
5.2.1 レンズの位相変換作用
5.2.2 レンズを透過する光波の振幅
5.3 レンズのフーリエ変換作用
5.3.1 空間フィルタリング
5.3.2 畳み込み
5.3.3 相関
5.3.4 標本化定理
5.4 光学伝達関数と結像
5.4.1 瞳関数
5.4.2 点像分布関数
5.4.3 伝達関数とインパルス応答
5.4.4 光学伝達関数
5.4.5 波動光学的結像
5.4.6 アッベの結像理論
5.4.7 ストレール比とマレシャルの評価基準
5.5 超解像技術
5.5.1 アポタイゼーションフィルタ
5.5.2 超解像フィルタ
5.5.3 遮光体
5.5.4 位相シフトマスク
第6章 レーザ光学
6.1 マクスウェルの方程式
6.2. 波動方程式
6.2.1 静電磁界の波動方程式
6.2.2 平面波の伝搬
6.3. ガウシアンビーム
6.3.1 ヘルムホルツ方程式
6.3.2 ガウシアンビームの伝搬
6.3.3 ガウシアンビームの特徴
6.3.4 ビーム品質
6.4 コヒーレンス
6.4.1 時間的コヒーレンス
第7章 光学設計の手法
7.1光線行列
7.1.1 薄レンズの屈折
7.1.2 一様媒質中の移行
7.1.3 薄レンズによる光線の伝搬
7.1.4 平面の屈折
7.1.5 球面の屈折
7.1.6 厚いレンズによる屈折
7.1.7 球面鏡による反射
7.1.8 アイコナル方程式と光線方程式
7.1.9 分布屈折率型レンズ
7.1.10 まとめ
7.2 屈折光学系の設計
7.2.1 移行過程
7.2.2 屈折過程
7.2.3 近軸光線追跡との関係
7.2.4 メリジオナル光線の追跡
7.2.5 光線収差から波面収差の導出
7.3 回折光学系の設計
7.3.1計算機ホログラム
7.3.2 回折光学素子
7.3.3 色収差
7.3.4 応用
7.4 レーザ光学系
7.4.1 レンズによるビームの伝搬
7.4.2 幾何光学との関係
7.5 波動光学的な解析手法
7.5.1 スポットダイヤグラム
7.5.2 光学伝達関数の計算方法
7.6 レンズ設計の手順
7.6.1 レンズ設計の流れ
7.6.2 必要なパラメータ
7.6.3 光線追跡の手順
第8章 マイクロオプティックスと実装
8.1 マイクロレンズ
8.1.1 モールドレンズ
8.1.2 分布屈折率型レンズ
8.1.3 フレネルレンズ
8.1.4 回折型レンズ
8.2 半導体レーザ
8.2.1 発光原理
8.2.2 エッジエミッタ
8.2.3 発振モード
8.2.4 面発光レーザ
8.3 外部光変調器
8.4 光アイソレータ
8.5 光ファイバ
8.5.1 構造
8.5.2 導波モード
8.5.3 パラメータ
8.5.4 伝送損失
8.6 光アンプ
8.7 フォトダイオード
8.8 波長多重技術
8.8.1 多層膜フィルタ
8.8.2 ファイバグレーティング
8.8.3 アレイ光導波路
8.9 実装技術
8.9.1 接続損失
8.9.2 パッシブアライメント
8.9.3 アクティブアライメント
8.9.4 結像光学系
8.10 実際の光学系
8.10.1 走査光学系
8.10.2 光ディスク
8.10.3 ステッパ
付録
I.三角関数
II. ベクトルと行列
III. 微分と積分
IV. ベクトル解析
V. 複素関数の演算
VI. フーリエ変換