| 研究領域 | 散乱・揺らぎ場の包括的理解と透視の科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05579
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
村上 尚史 北海道大学, 工学研究院, 講師 (80450188)
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| 研究期間 (年度) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
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| キーワード | 補償光学 / コロナグラフ / 光波面制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
光波の揺らぎは、その光が伝搬した媒質の揺らぎを記憶している。揺らぎを取り除き、その背後にある物体を「透視」するためには、いかに高い精度で揺らぎを測定・補正できるかが鍵となる。我々が提案する誤差拡散揺らぎ補正法は、滑らかな画像をドットで表現するハーフトーン処理を応用することで、位相制御精度の高くない波面補正デバイスでも、大局的に滑らかな補正を目指す技術である。その応用として、系外惑星（太陽以外の恒星がもつ惑星）の観測が挙げられ、究極的には地球に似た惑星における生命の痕跡の探査が期待される。さらに、汎用の波面センサーに導入することで、光学デバイス評価や医療診断など多岐にわたる応用も期待される。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題の目的は、散乱・揺らぎ場の高精度な補正を目指し、新たに提案した誤差拡散揺らぎ補正法（ハーフトーン処理を光波面制御に応用する手法）の原理実証を行うとともに、さまざまな応用展開を目指した研究開発を推進することである。
2022年度の実施項目は以下の通りである。2021年度に試作した、系外惑星探査を目指したコロナグラフ光デバイス（12分割位相マスク）に対して、室内シミュレータにおいて誤差拡散揺らぎ補正を導入したダークホール制御試験を行った。ダークホール制御とは、コロナグラフで除去できない恒星残留スペックル光（観測装置内の光学収差等に起因）を、光波面揺らぎ制御によりさらに除去する技術である。室内試験の結果、恒星モデル光のスペックル強度レベルを、広い領域にわたり1.5E-6（制御前）から 2.2E-7（制御後）に低減した。今後は、性能を制限する要因について調査することで、恒星モデル光強度レベルのさらなる低減を目指していきたい。
誤差拡散揺らぎ補正法の他の応用展開として、渦コロナグラフを利用した汎用波面センサーの開発を推進した。これは、コロナグラフの原理により平面波成分を除去することで、光波の揺らぎ成分のみを高感度に測定することを目指した手法である。本手法に誤差拡散揺らぎ補正法を導入できれば、揺らぎ計測感度をさらに向上できると期待している。2022年度は、渦コロナグラフ波面センサーの室内試験機において、低次の波面揺らぎ（傾斜およびデフォーカス）を入射させ、その出力電場を計測した。その結果、計算機シミュレーションと似た出力電場を得ることができた。さらに、本波面センサーへの導入などを目指し、2偏光多波長揺らぎセンシング法の開発も併せて行った。光学系のアライメントや測定ノイズの考察などを行うことにより、波面揺らぎの2偏光2波長同時センシングの原理実証に成功した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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