広視野多天体補償光学のトモグラフィック推定の開発と実証

宽视场多目标自适应光学断层成像估计的开发和演示

• 批准号: 15J02510
• 负责人: 大野 良人
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J02510/
• 关键词: 天文学; 補償光学; 多天体補償光学; トモグラフィ; 大気揺らぎ; RAVEN; トモグラフィー; 大気ゆらぎ

本研究では、広視野多天体補償光学に必要なトモグラフィック推定手法に関する研究を行っており、特に私が開発した新しいトモグラフィック推定手法である「複タイムステップトモグラフィック推定」の開発と実証を進めている。多天体補償光学は地球大気のゆらぎによって引き起こされる光の乱れの影響を補正する補償光学を、広い視野内の複数の天体方向に同時に適用する次世代の補償光学システムである。この多天体補償光学を実現するためには、複数の明るいガイド星から情報から、大気ゆらぎによる位相乱れを高さごとに推定するトモグラフィック推定が重要な技術となる。私が開発した「複タイムステップトモグラフィック推定」は、大気ゆらぎが風によって時間ともに移動しているとみなせることを利用して、複数のタイムステップでの測定値を同時に用いることで情報を増やし、トモグラフィック推定による推定精度を向上させる手法である。まず、昨年度は手法の開発と数値シミュレーションによる評価を行い、本手法によって補正性能が大幅に向上することを示した。また、2014年・2015年にハワイにあるすばる望遠鏡で行われた多天体補償光学の試験装置である「RAVEN」オンスカイ試験観測で、本手法の性能評価を行った。2016年度は4月よリフランス・LAMに長期滞在し、Carlos Correia氏と共同研究を進めた。RAVEN試験観測で得られたデータの解析を進め、 マウナケア山頂での大気揺らぎプロファイルの推定を行い、多天体補償光学の補償性能について詳細な評価を行 つた。特に大気ゆらぎプロファイルの推定結果からはマウナケア山頂では地表付近の揺らぎ成分の寄与が大きく、 広視野の補償光学に向いた観測値であることが確認された。また、将来超大型望遠鏡での多天体補償光学に必要となる制御計算の高速化に向けたアルゴリズムの評価も進めた。

在这项研究中，我正在研究宽场多表面自适应光学所需的层析成像估计技术，尤其是我正在开发和展示新的层析成像估计技术“多步层学估计”。多表面适应光学器件是下一代适应光学系统，同时应用适应光学器件来补偿在广阔视野中，在多个天体中，地球大气中的波动引起的光扰动的影响。为了实现这一多表面自适应光学元件，层析成像估计值是一项重要技术，它估计了由每个高度在每个高度上的大气波动引起的相位干扰，这是来自多个明亮指南恒星的信息，这是一项重要技术。我开发的“多时间步骤层析成像估计”是一种技术，该技术使用以下事实：空气波动可以被认为是由于风的两次移动，并且同时在多个时间步骤中使用测量来提高信息并使用层学估计提高估计的准确性。首先，去年，我们开发了一种方法，并使用数值模拟对其进行了评估，这表明该方法显着提高了校正性能。此外，该方法的性能评估是在2014年和2015年对乌鸦（Raven）的天上测试观察结果，这是一种多表面自适应光学测试设备，该测试设备是在夏威夷的Subaru望远镜上进行的。 2016年，我在Lam呆了很长时间，并与Carlos Correia进行了联合研究。分析了从Raven测试观测值获得的数据，并在Mauna Kea峰会上估算了空气波动概况，并对多表面自适应光学的补偿性能进行了详细的评估。特别是，大气波动曲线的估计结果证实，在Mauna Kea峰值表面附近波动组件的贡献很大，并且观察值适用于广泛的视野适应光学元件。此外，对旨在加速控制计算的算法评估将来需要多表面适应光学元件所需的控制计算。

项目成果

Maunakea site characterization with RAVEN

使用 RAVEN 描述莫纳克亚遗址特征

• 发表时间: 2017
• 作者: Yoshito H. Ono;Masayuki Akiyama;Shin Oya;Olivier Lardiere;David R. Andersen;Carlos Correia;Kate Jackson;and Colin Bradley;Yoshito Ono;Yoshito Ono
• 通讯作者: Yoshito Ono

Multi time-step wavefront reconstruction for tomographic adaptive-optics systems

断层摄影自适应光学系统的多时间步长波前重建

• DOI: 10.1364/josaa.33.000726
• 发表时间: 2016
• 期刊: Journal of the Optical Society of America A
• 作者: Yoshito H. Ono;Masayuki Akiyama;Shin Oya;Olivier Lardiere;David R. Andersen;Carlos Correia;Kate Jackson;and Colin Bradley
• 通讯作者: and Colin Bradley

Development of multi time-step tomographic reconstruction with RAVEN

使用 RAVEN 开发多时间步长断层扫描重建

• 发表时间: 2015
• 作者: Y. H. Ono;M. Akiyama;S. Oya;O;Lardiere
• 通讯作者: Lardiere

National Research Council Canada/University of Victoria(カナダ)

加拿大国家研究委员会/维多利亚大学（加拿大）

University of Victoria/National Research Council Canada(Canada)

维多利亚大学/加拿大国家研究委员会（加拿大）