Goodmanだけじゃない!【フーリエ光学】おすすめ参考書

こんにちは、unogram管理人のうのちゅ〜です。

今回は、【フーリエ光学】について学べるおすすめ参考書を紹介していきます。

フーリエ光学とは、通信理論をはじめとする工学の多くの分野で取り入れられている考え方を光学に適用した光学の1つのカテゴリーです。光学的なフーリエ変換は波動光学の基礎理論においても頻繁に登場し、基礎・応用の両方において、光学におけるフーリエ変換の扱いについて理解しておくことは非常に重要です。

そんなフーリエ光学ですが、光学の基礎的な教科書でしばしば登場するものの、フーリエ光学について詳細に扱う優良な書籍は多くありません。また、光学に特化していないフーリエ変換・フーリエ解析に関する書籍は、光学への適用のためにはいささか力不足です。そこで今回は、名著”Introduction to Fourier Optics”(J. W. Goodman著、日本語訳版「フーリエ光学」)を筆頭に、フーリエ光学に特化したおすすめ書籍を主に紹介していきます。

それでは見ていきましょう!



Goodmanだけじゃない!【フーリエ光学】おすすめ参考書3選

Introduction to Fourier Optics(第4版) / J. W. Goodman著

著者情報J. W. Goodman著
発売日2017/5
内容回折やイメージング、光情報処理、ホログラフィー、光通信への応用に焦点を当て、フーリエ光学の基礎と応用について詳細に解説。
1. Introduction
2. Analysis of Two-Dimensional Signals and Systems
3. Foundations of Scalar Diffraction Theory
4. Fresnel and Fraunhofer Diffraction
5. Wave-Optics Analysis of Coherent Optical Systems
6. Frequency Analysis of Optical Imaging Systems
7. Wavefront Modulation
8. Analog Optical Information Processing
9. Holography
(参考:Introduction to Fourier Optics, Second Edition)
ポイントフーリエ光学・統計光学の大家であるJ. W. Goodmanによる、「フーリエ光学」を語る上では外せない書籍。洋書ではあるものの、ぜひ手元に置きたい1冊
・黒田和男東大名誉教授も、原著に対してこの分野では「非常にすぐれた教科書であるため, 他に選択の余地がない」と述べる名著。(参考:黒田和男「教科書あれこれ」

フーリエ光学(第3版)/ J. W. Goodman 著, 尾崎義治 朝倉利光 訳

著者情報J. W. Goodman 著
尾崎義治/朝倉利光 訳
発売日2012/10
内容Introduction to Fourier Opticsの日本語訳書籍。
・残念ながら2020年12月現在、絶版のようです…
ポイント



光とフーリエ変換 / 谷田貝豊彦

著者情報谷田貝豊彦
発売日2012/9
内容1. 光と波動
2. 干渉と回折
3. フーリエ変換とコンボリューション
4. 線形システム
5. 高速フーリエ変換
6. フーリエ光学
7. 光コンピューティングと画像処理
8. 解析信号とヒルベルト変換
9. 干渉と分光
ポイントフーリエ光学とそれに至る前提知識(光学、フーリエ変換、線形システム等)を過不足なく記述
伊藤一良教授(大阪大学)による書評(「光学」, 1993)では、「独学で光学と光情報処理に関する一通りの理解を得ようとする方々にとって, フーリエ変換を基礎にした簡潔な記述を主体としている本書は, 重宝な入門書」と評されている。なお、この書評では上述のGoodmanの著作との比較もなされており、興味深い。
手軽に入手可能な「フーリエ光学」特化の書籍としては最適の一冊と思われる。

その他のおすすめ

その他にも、フーリエ光学への理解が必須となる「光情報」「ホログラフィ」系の書籍においても比較的詳細に解説されている場合が多いです。これらの分野への応用を前提にフーリエ光学を学びたい方は基礎と応用が両方学べるためおすすめです。以下に一例を示します。

ホログラフィ入門 コンピュータを利用した3次元映像・3次元計測

著者情報伊藤 智義/千葉大学大学院工学研究院 教授(刊行時)
下馬場 朋禄/千葉大学大学院工学研究院准教授(刊行時)
発売日2017/8
内容第一章 光波とホログラフィの基礎
第二章 電子ホログラフィと3次元映像
第三章 回折
第四章 デジタルホログラフィと3次元計測
第五章 ホログラフィの応用事例
ポイント・コンピュータ技術に基盤をおくホログラフィ(計算機合成ホログラフィ, CGH)を中心に解説。その課程でフーリエ光学等の回折についても解説。
・図が豊富・表現が専門的過ぎないため、初学者におすすめ。
・簡単なプログラム例も記載されており、実装にも役立つ。

詳しくは、計算機合成ホログラフィの初学者に最適!「ホログラフィ入門」にて紹介しているので、気になる方はこちらもチェックしてみてください。



まとめ ー Goodmanがファーストチョイスだが…

今回は、【フーリエ光学】について学べるおすすめ参考書を紹介してきました。

おすすめのチョイスとしては、

  • 洋書でも問題なければ「Introduction to Fourier Optics」
  • 和書でフーリエ光学をしっかり学びたい場合は「光とフーリエ変換」
  • 光情報処理やホログラフィへの応用に生かしたい場合は「ホログラフィ入門」

といった感じが良いのではないかと思います。

英文での記述に抵抗がなければGoodman著「Introduction to Fourier Optics」の右に出るものはないでしょう。一方で、谷田貝豊彦著「光とフーリエ変換」も和書におけるファーストチョイスと言える内容になっているのではないかと思います。ご自身の好みに合わせて選んでみてください。