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Development of wide-field and fast wavefront sensor of adaptive optics system for monitoring of solar system planets

Research Project

Project/Area Number 19H01941
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 16010:Astronomy-related
Research InstitutionOkayama University of Science

Principal Investigator

Watanabe Makoto  岡山理科大学, 理学部, 准教授 (10450181)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥11,830,000 (Direct Cost: ¥9,100,000、Indirect Cost: ¥2,730,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Keywords光赤外線天文学 / 補償光学 / 波面センサ / 惑星観測
Outline of Research at the Start

地上からの惑星観測では地球大気のゆらぎによって惑星からの光の波面が乱され解像度が劣化し、高解像度のデータが取れない。我々はこれまで大気ゆらぎをリアルタイムに補正して高い解像度で惑星観測を行うための補償光学装置を開発してきたが、現状では惑星像全体を十分な解像度に補正するには惑星像上における波面測定点の間隔が密でなく、かつ測定点数が不十分であり、大気ゆらぎの時間変化に十分に追従するには補正速度も不十分である。そこで今回補償光学装置の波面センサの視野を惑星像全体をカバーできるよう、これまでの約3倍に広視野化し、かつセンサのデータ取得速度を約3倍に高速化することで、補償光学装置の補正性能を向上させる。

Outline of Final Research Achievements

We are developing a new wide-field and fast wavefront sensor of our multi-conjugate adaptive optics (MCAO) system for monitoring of the solar system planets. The new wavefront sensor has a three times wider field of view and three times faster data acquisition speed than those of the current sensor. It can take the entire image of the planet at once, and therefore could increase the number of data points for wavefront measurements in field and arrange them more densely. It also enables the system to correct wavefront fast enough to follow variation in atmospheric turbulence. This upgrade would improve the correction performance of our MCAO system largely. We are going to do the closed-loop tests of this MCAO system in laboratory and the test observations on the telescope.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

惑星の大気構造の生成メカニズムの解明には惑星を高解像度でモニター観測する必要があるが、地上観測では地球大気のゆらぎによって惑星からの光の波面が乱され解像度が劣化し、必要なデータが取れないという問題がある。本研究で開発している惑星観測用補償光学装置によって、0.4秒角という探査機にほぼ匹敵するほど高い解像度で、惑星全体の大気の運動を連続的かつ高い観測効率でモニター観測可能となる。また、本研究で提案する広視野波面センサによる多層共役補償光学系は同じく広がった観察対象である生物細胞や網膜観察の顕微鏡用補償光学装置への応用も期待できる。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Development of multi-conjugate adaptive optics system for monitoring of solar system planets2020

    • Author(s)
      Watanabe Makoto、Oya Shin、Goda Shuhei、Nakamoto Jumpei、Teraji Keisuke、Ishikoso Hiroaki、Morisada Shouta、Kamakari Hiroshi R.、Mizukose Fuka、Yamane Hiromasa、Sagisaka Kanta、Yokoyama Masaru、Kawabata Koji S.
    • Journal Title

      Proceedings of the SPIE

      Volume: 11448 Pages: 298-298

    • DOI

      10.1117/12.2561196

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] MASSとDIMMによる大気揺らぎ高度プロファイル計測2022

    • Author(s)
      渡邉 誠
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第42回年次大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 惑星モニター観測用MCAOの波面センサの広視野化・高速化計画2021

    • Author(s)
      渡邉 誠
    • Organizer
      第15回補償光学研究開発のための情報交換会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of multi-conjugate adaptive optics system for monitoring of solar system planets2020

    • Author(s)
      Makoto Watanabe, Shin Oya, Shuhei Goda, Jumpei Nakamoto, Keisuke Teraji, Hiroaki Ishikoso, Shouta Morisada, Hiroshi R. Kamakari, Fuka Mizukose, Hiromasa Yamane, Kanta Sagisaka, Masaru Yokoyama, Koji S. Kawabata
    • Organizer
      SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation 2020 (Online)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 惑星観測用補償光学系の開発の進捗状況(4)2019

    • Author(s)
      渡邉誠, 寺地慶祐, 石社裕章, 水小瀬ふうか, 山根大昌, 大屋真, 川端弘治
    • Organizer
      日本天文学会2019年春季年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 惑星モニター観測用MCAOの開発の進捗状況:実験室における閉ループ試験について2019

    • Author(s)
      渡邉誠
    • Organizer
      第13回「補償光学研究開発のための情報交換会」
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 惑星モニター観測用MCAOにおける波面測定用表面模様の配置に対する補正性能の見積方法2019

    • Author(s)
      寺地慶祐
    • Organizer
      第13回「補償光学研究開発のための情報交換会」
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 惑星モニター観測用MCAOにおける最小平均二乗誤差推定による波面再構築と波面測定誤差の影響2019

    • Author(s)
      石社裕章
    • Organizer
      第13回「補償光学研究開発のための情報交換会」
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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