שם הקורס: עבוד אופטי של נתונים ומערכות הדמייה, Imaging systems and optical signal processing.
מורה: פרופ' דוד מנדלוביץ', 0545614101, mend@eng.tau.ac.il
עוזר הוראה: עמרי ברלב, 0544425667, Omribarlev@gmail.com
תואר ראשון ושני: סמסטר חורף, שעות: 4 ש"ס, משקל: 3.5.
דרישות קדם: אופטיקה קלאסית (0512-4660).
אופן הלימוד: 3 שעות הרצאה ושעת תרגול.
תכנית הוראה:
נושא
שבוע
רקע לקשר בין הדמיה לעבוד אות אופטי, ההסטוריה של תורת העקיפה, משוואת העקיפה, עקרון הויגנס-פרנל, נוסחת הלמהולץ - קירכהוף, פונקצית תמסורת של מערכת אופטית
1
חזרה על התמרת פוריה: דגש לדו מימדי, התמרת בסל - פוריה, הגדרת פונקצית דלתה, תכונות של התמרת פוריה, התמרת פוריה בקואורדינטות פולריות
2
אופטיקת פוריה: הספקטרום הזויתי, התקדמות במרחב החופשי, משפט הדגימה הדו מימדי, קיבולת מידע של תמונה. קירובים שלאינטגרל העקיפה: קרוב פרנל, קרוב פרנהופר
3
אופטיקת פוריה דוגמאות: מפתח מלבני, מפתח עגול, סריג סינוסי אמפליטודה ופאזה, סריג ריבועי, חישוב דפרקציית פרנל, הדמיית טלבוט, עדשה
4
התמרת פוריה מבוססת עדשה, הדמייה במערכת הארה מונוכרומטית, אנליזה של מערכות קוהרנטיות בעזרת אופרטורים, מבוא למערכות הדמייה, אור קוהרנטי ואור לא קוהרנטי
5
מערכות הדמייה: תגובת התדר במערכת הדמייה קוהרנטית ולא קוהרנטית, CTF, OTF, MTF, אברציות והשפעתן על תגובת התדר, מפתח מנחית, השוואה בין מערכת הדמייה קוהרנטית ללא קוהרנטית, הבחנה בין נקודות
6
רזולוציה וסופר רזולוציה: SW Product, מידע מוקדם והשימוש בו להגדלת הרזולוציה, דוגמאות, עומק מוקד ועומק שדה, רזולוציה תלת מימדית
7
עיצוב חזית גל: פילם, מאפנן אור מרחבי, Deformable Mirror SLM, Multiple Quantum Well SLM, מאפנן אקוסטו אופטי, רכיבים מבוססים אופטיקה דיפרקטיבית
8
עיבוד נתונים אופטי I: תחילת התחום, מערכות עיבוד קוהרנטיות ולא קוהרנטיות, קונבולוציה ללא תנועה, מערכת עיבוד אות אנאמורפית, מערכות Van Der Lugt ו- Join Transform Correlator
9
עיבוד נתונים אופטי II: מסננת מתואמת, קורלטור מלין, פיתוח להרמוניות סיבוביות, SDF לזיהוי ושיחזור תמונה, עיבוד נתונים בעזרת תא אקוסטו אופטי
10
הולוגרפיה I: יסודות ההולוגרפיה, הולוגרמת גבור, הולוגרמת Leith & Upatnieks, הולוגרפיה תלת מימדית, עדשה הולוגרפית, הולוגרמת קשת בענן
11
הולוגרפיה II: הולוגרמה ממוחשבת, שיטת עקיפת פאזה, קינופורם והולוגרמת פאזה, הולוגרמה באור לא קוהרנטי מרחבית, התמרת פוריה באור לא קוהרנטי, שימושים להולוגרפיה
12
נושאים נוספים (אם ישאר זמן): עיבוד אות זמני אופטי - עיבוד אופטי בעולם התקשורת, רקע בסיבים אופטיים, סיבי בראג לעיבוד אות, עיצוב ועיבוד פולס אולטרא קצר, מפצה דיספרסיה, הולוגרפיה ספקטרלית
13
נושאים נוספים (אם ישאר זמן): אופטיקה סטטיסטית - סוגי קוהרנטיות, Power Spectral Density, משפט Wiener Khinchin, עוצמה הדדית, אור קוהרנטי חלקית, מקורות אור לא נקודתיים, מעבר אור קוהרנטי חלקית במערכת אופטית, תאורית Van Cittert Zernike
14
דרישות הקורס: חובה להגיש 10 תרגילי בית ו 3 תרגילי MATLAB.
הרכב הציון: 80% מבחן סופי, 20% תרגילי בית.
ספרי קורס:
- רשימות המרצה באתר הקורס
- J. W. Goodman, "Introduction to Fourier Optics," 3rd edition, Robert and Company Publishes, 2005.
- B. E. A. Saleh and M. C. Teich, "Fundamentals of Photonics," Wiley Interscience, 2007.
- M. Born and E. Wolf, "Principles of Optics," 7th edition, Cambridge University Press, 1999.
Course name: Imaging systems and optical signal processing.
Course number: 0512-4603
Instructor: Prof. Mendlovic David, ,0545614101mend@eng.tau.ac.il.
Teaching assistant: Omri Barlev, 0544425667, omribarlev@Gmail.com
B.Sc. and M.Sc.: sem. 1 , 4 weekly hours, weight: 3.5.
Prerequisites: classical optics (0512-4660).
Lectures: 1 session/week, 3 hours. Recitations: 1 session/week, 1 hour.
Curriculum:
#
Subject
1
Fundamentals of physical and geometrical optics. Maxwell and wave equations. Monochromatic light, rays and wavefronts, polarization, coherence.
2
Coherent light beams, thin amplitude and phase optical elements. Thin paraxial lens.
3
Free space light propagation as linear system. Helmholtz and parabolic equations. Angular spectrum. Two-dimensional Fourier transform and convolution.
4
Kirchhoff scalar diffraction integral, Fresnel and Fraunhofer diffraction, far field, diffraction gratings.
5
Coherent optical signal processing. Analogue 2D Fourier transforming property of thin lenses, 1-f, 2-f and 4-f optical modules. Optical spatial filtering, spatial invariance, differentiation filters, image addition and subtraction, phase contrast, image enhancement.
6
Optical correlator, matched filters and pattern recognition.
7
Holography, digital holography, computer generated holograms (CGH). spatial filters
8
Synthesis of optical spatial filters. Spatial light modulators (SLM) and dynamic optical elements.
9
Imaging property of a paraxial thin lens. Aberrations, transmittance, pupil function and point spread function (PSF). Paraxial analysis of an optical imaging systems in coherent, partially coherent and non-coherent light.
10
Resolution and contrast of coherent and non-coherent imaging systems. Modulation transfer function (MTF) of an imaging optical system.
11
Review of principles and applications.
Requirements: 10 home assignments, and 3 MATLAB exercises.
Grading: homework 20%, final exam 80%.
Books:
- Lecture notes.
- J. W. Goodman, "Introduction to Fourier Optics," 3rd edition, Robert and Company Publishes, 2005.
- B. E. A. Saleh and M. C. Teich, "Fundamentals of Photonics," Wiley Interscience, 2007.
- M. Born and E. Wolf, "Principles of Optics," 7th edition, Cambridge University Press, 1999.
