自分のやっている研究の紹介。 「光情報」の分野を紹介してと言われたので、プログラム関連はありません。 英語ヘッたぴでごめんなさい。 Introduction of my study. Because it is said that I have to introduce a field of infomation optics, this slide is not detail of programming. I'm sorry that I cannot understand English and this slide is wild.

1. 補償光学を用いた太陽観測 Observe the Sun Using Adaptive Optics

2. 太陽観測
・天体望遠鏡にて観測(Using astronomical telescope)
太陽 Sun
補償装置
Astronomical telescope

3. 太陽観測
・観測像に劣化が生じる(Deterioration occurs)
太陽 Sun
補償装置
Astronomical telescope
観測像 Observation image

4. 太陽観測
・観測像に劣化が生じる(Deterioration occurs)
太陽 Sun
補償装置 Astronomical telescope
観測像
Observation image
大気（Atmosphere）

5. 太陽観測
・回折限界を満たす観測像が欲しい
(Image which meets diffraction limited lens)
太陽 Sun
補償装置
Astronomical telescope
観測像
Observation image
大気（Atmosphere）

6. 太陽観測
・観測像の劣化の回復を行う→補償光学
(Recovery of the deterioration is Adaprive Optics)
大気（Atmosphere）
太陽 Sun
補償装置 Astronomical telescope
補償装置
AO Device
観測像
Observation image
補正像
Correction image

7. 補償光学
補償光学の流れ（Proccess of Adaptive Optics）
Telescope
Deformable
mirror
Wild wave front
Corrected
wave front
Control System
AO System
Wave front
Sensor
Observation machine

8. 補償光学
補償光学の流れ（Proccess of Adaptive Optics）
乱れた波面を測定
Mesure disorder
Telescope
Deformable
mirror
Wild wave front
Corrected
wave front
Control System
AO System
Wave front
Sensor
Observation machine

9. 補償光学
補償光学の流れ（Proccess of Adaptive Optics）
乱れた波面を測定
Mesure disorder
可変形鏡を変形
Deform a mirror
Telescope
Deformable
mirror
Wild wave front
Corrected
wave front
Control System
AO System
Wave front
Sensor
Observation machine

10. 補償光学
補償光学の流れ（Proccess of Adaptive Optics）
乱れた波面を測定
Mesure disorder
可変形鏡を変形
Deform a mirror
補正された像を観測
Gain a image
Telescope
Deformable
mirror
Wild wave front
Corrected
wave front
Control System
AO System
Wave front
Sensor
Observation machine

11. 補償光学
補償光学の流れ（Proccess of Adaptive Optics）
乱れた波面を測定
Mesure disorder
可変形鏡を変形
Deform a mirror
補正された像を観測
Gain a image
Telescope
Deformable
mirror
Wild wave front
Corrected
wave front
Control System
AO System
Wave front
Sensor
Observation machine

12. 装置概略
太陽観測用AO装置概略図（AO system image）
可変形鏡
Deformable Mirror
波面補償制御
Wave fronts Control
観測カメラ
Observation camera
波面センサ
Wave fronts
Sensor
望 遠 鏡か らの 光
Tip-tilt鏡
Tip-tilt mirror
Light from telescope
Tip-tilt制御
Tip-tilt control
位置ずれ検出カメラ
Position detection camera

13. 可変形鏡
・鏡面の裏に格子状のアクチュエータ
電圧をかけることで凹凸に鏡面が変化
Mirror surface changes by voltage
可変形鏡イメージ
Deformable mirror image

14. 可変形鏡
・鏡面の裏に格子状のアクチュエータ
電圧をかけることで凹凸に鏡面が変化
Mirror surface changes by voltage
・波面センサからの画像で付与する電圧を計算 Voltage is calculated with image from Wave fronts sensor
可変形鏡イメージ
Deformable mirror image

15. 波面センサ
・ シャック-ハルトマンの波面センサを利用
Use Shack-Hartmann wave fronts sensor
・多くのレンズの結像位置から波面の形状を計算
Wave fronts surface is calculated by micro lens array

16. 波面センサ
・ シャック-ハルトマンの波面センサを利用
Use Shack-Hartmann wave fronts sensor
・多くのレンズの結像位置から波面の形状を計算
Wave fronts surface is calculated by micro lens array
乱れた波面
Wild wave fronts
通常の波面
Normal wave fronts

17. 画像補正
波面センサー観測像
Wave fronts sensor image
基準像
基準像
Standard image
対象像
Object image
対象像
rx, y ix, y
N
a
b
         


 
N
x
N
y
d a b i x a y b r x y
1 1
, ,
1
相互相関 ,
Cross-correlation

18. 画像補正
・ 計算した波面をゼルニケ多項式で復元
Show zernike multinomial expression
     

J
j
x y a jZ j r
1
 , , ：係数
Coefficient
a j ：極座標
Polar coordinates
r, 
ゼルニケ多項式による波面
Wave fronts form zernike multinomial expression

19. 画像補正
・ 可変型鏡に与える電圧値の計算
Calculation voltage for deformable mirror
各サブイメージの位置 (xk, yk) での偏微分 計算
 
 
 
k k xk yk 
x
Z r
a
x
x y J j
j
j
x y
,
, ,
, 1 

 



 
 
 
 
k k xk yk 
y
Z r
a
y
x y J j
j
j
x y ,
, ,
, 1 

 



 
(2k)-列ベクトル
2k - column vector
J-列ベクトル
J – collumn vector
(2k)×J - 行列
2k × J - matrix
g Wa
波面センサーで計測される位置ずれ

20. 画像補正
・ 補償光学を用いた太陽の観測
Observation the Sun using AO
AO非使用時
Without AO
AO使用時
With AO

21. 顕微鏡への応用
・太陽の観測から細胞の観測へ
Cell observation
・観測像の劣化要因の共通点
Common points of Deterioration
大気のゆらぎ
⇔細胞壁、葉緑体
A
B
観測される細胞像
Cell image

22. おわり