JPH0254928B2 - - Google Patents

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JPH0254928B2
JPH0254928B2 JP62325983A JP32598387A JPH0254928B2 JP H0254928 B2 JPH0254928 B2 JP H0254928B2 JP 62325983 A JP62325983 A JP 62325983A JP 32598387 A JP32598387 A JP 32598387A JP H0254928 B2 JPH0254928 B2 JP H0254928B2
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Japan
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JP62325983A
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JPH01166016A (ja
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Katsuyoshi Fujita
Tamiki Takemori
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Hamamatsu Photonics KK
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Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/02094Speckle interferometers, i.e. for detecting changes in speckle pattern
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/02083Interferometers characterised by particular signal processing and presentation
    • G01B9/02084Processing in the Fourier or frequency domain when not imaged in the frequency domain
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2290/00Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
    • G01B2290/10Astronomic interferometers

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は天体スペツクルの観測装置に係わり、
特に二重星の観測に適した天体スペツクル干渉計
リアルタイムモニタに関するものである。
〔従来の技術〕
第5図はKPNO(Kitt Paak National
Observatory)に設置されている天体スペツクル
カメラの断面図である。図中、1,6,10はシ
ヤツタ、2は像面検出マスク、3は対物レンズ、
4は大気分散プリズム、5は波長フイルタ、7は
イメージインテンシフアイア管、8は結像レン
ズ、9はカメラ、11はフイルム、12は望遠鏡
である。なお、他の天体スペツクル干渉で用いる
像の検出光学系も、これと同様なものを使用す
る。
第5図に示す光学系は望遠鏡12のカセグレイ
ン焦点が光学系の対物レンズ3の直前、像面検出
マスク2の位置にくるように、また光学系の方向
と望遠鏡の光軸とが一致するように配置される。
そして像面検出マスク2により焦点が合つている
か否かが判定される。焦点に結ばれた像は顕微鏡
対物レンズ3により中継、拡大される。そして大
気のプリズム効果を補正するために大気分散補正
プリズム4を通す。これは大気の屈折率が層状に
変化していることによる像の歪みを補正するため
であり、層状に屈折率を変化させたプリズムを通
すことにより達成される。波長フイルタ5は10〜
数10nmの幅の狭帯域フイルタとNDフイルタを
結合したもので、波長選択と光量調整用である。
そして、像を拡大し、狭帯域フイルタを用い短時
間に像検出を行うためには、光強度のゲインをか
なりかせがなければならないので、イメージイン
テンシフアイヤ7を使い105程度のゲインを得て
いる。又SN比を向上させるため、カメラ9によ
り短時間の像を数百枚連続して記録する。像を写
真記録する場合は、シヤツタースピードは10〜数
10msとし、現像した各写真1枚ごとに光学的に
フーリエ交換を行い、フーリエ面での平均パワー
スペクトルを多重露光により求める。
上述の写真記録に代えてテレビカメラを用いる
場合には、1/60秒で1画面をA/D変換してフ
レームバツフアメモリ上に書き込み、計算機によ
りフーリエ変換を行い、数百枚のパワースペクト
ルの平均を求める。
また、第6図に示すようにレンズ21を通して
天体スペツクル像をイメージインテンシフアイヤ
22の光電面に結像させてその二次電子像を電気
光学結晶23上に電荷パターンとして記録し、こ
れをレーザ光源24からのレーザ光で読み取り、
光学的にフーリエ変換を行つてカメラ27により
フイルム上に多重露光させて平均パワースペクト
ルを求めるものも提案されている(Optical
Engineering,Vol.17 No.3,May June 1978
pp261〜263参照)。
〔発明が解決すべき問題点〕
しかしながら、第5図に示すものは、数百枚も
の写真処理によるフーリエ変換を行う必要があ
り、またテレビカメラを用いるものは、計算機に
よるフーリエ変換処理を行つているため、平均パ
ワースペクトルを求めるのに多大の時間が必要で
あり、また、第6図に示すものも、写真処理によ
つているために多大の時間を要してしまい、何れ
もリアルタイム処理ができないという欠点があつ
た。
本発明は、時間のかかる多数のフーリエ変換を
実時間で行い、求めた二重星の平均パワースペク
トルをレフアレンス星の平均パワースペクトルで
除算することにより、解像度のよい二重星の規格
化した平均パワースペクトル像を得ることができ
る天体スペツクル干渉計リアルタイムモニタを提
供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
そのために本発明の天体スペツクル干渉計リア
ルタイムモニタは、望遠鏡の結像面に受光面を配
置したテレビカメラからの出力を静止画とするた
めの第1の手段、第1の手段より出力された画像
を記憶し、インコヒーレント像をコヒーレント像
に変換し、画像のフーリエ変換パターンを出力す
る第2の手段、第2の手段より得られたパワース
ペクトルを加算するための第3の手段、第1、第
2、第3の手段を制御して第3の手段の出力を取
り込むと共に、第1、第2、第3の手段よりあら
かじめ取り込んだレフアレンス星の平均パワース
ペクトルで除算する第4の手段とを備えたことを
特徴とする。
〔作用〕
本発明は、望遠鏡の結像面に受光面を配置した
テレビカメラで撮像した像をフレームメモリに順
次取り込んで静止画とし、この静止画を空間光変
調管に記憶させると共に、レーザ光で読み出して
インコヒーレント像をコヒーレント像に変換し、
コヒーレント像を光学的にフーリエ変換してパワ
ースペクトルを求め、これを各静止画についてフ
レームメモリ上で加算して蓄積し、あらかじめ取
り込んだレフアレンス星の平均パワースペクトル
で除算することにより二重星の規格化した平均パ
ワースペクトルをリアルタイムでモニタすること
ができる。
〔実施例〕
以下、実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明による天体スペツクル干渉計リ
アルタイムモニタの構成を示すブロツク図、第2
図は第1図における光学系を示す図、第3図は二
重星の平均パワースペクトル、レフアレンス星の
平均パワースペクトル、二重星の規格化した平均
パワースペクトルを示す写真である。図中、31
は望遠鏡に取り付けたテレビカメラ、32はフレ
ームメモリ、33は入力用モニタ、34は光学
系、35はスクリーン、36はCCDカメラ、3
7は加算用フレームメモリ、38は計算機、39
は表示装置、41,47はレンズ、42は空間光
変調管、43はレーザ光源、44,49は偏光
子、45は対物レンズ、46,51はアパーチ
ヤ、48はミラー、50はハーフミラー、52は
フーリエ変換レンズ、53は検光子である。
望遠鏡に取り付けたテレビカメラ31により撮
像された二重星像は、フレームメモリ32に入力
され、静止画としてモニタ33に表示される。静
止画は光学系34にフオーカスされて後述するよ
うに光学的に処理され、そのフーリエ変換像がス
クリーン35に投影され、これをCCDカメラ3
6により撮像してフレームメモリ37に書き込ま
れる。フレームメモリ37へは望遠鏡に取り付け
たテレビカメラ31により順次撮像された二重星
像のフーリエ変換像が書き込まれて加算され、蓄
積される。第3図イはCCDカメラ36で撮影し
加算して求めた二重星の平均パワースペクトルで
ある。但し、図中の中央の黒い部分は0次光をカ
ツトした影である。こうして一定回数加算して求
めた平均パワースペクトルは計算機38へ転送
し、予め同様にして求めた第3図ロに示すような
レフアレンス星の平均パワースペクトルにより除
算すると、第3図ハに示すように、明確に縞間
隔、及びその方向を判別することができる。この
結果二重星の間隔、方位を表示装置39に表示す
る。
この二重星の規格化について説明すると、星の
実際の二次元強度分布をi0(x,y)、大気ゆらぎ
の時間変動を無視できる短時間の大気ゆらぎと望
遠鏡の両方を含めた結像系の伝達関数をs(x,
y)とすると、像の強度分布i(x,y)は i(x,y)=i0(x,y)*s(x,y) …(1) で表される。なお、*はコンボルーシヨンを表
す。(1)式をフーリエ変換すると、 I(u,v)=I0(u,v)・S(u,v) …(2) が得られる。そこで、多数枚の星の写真について
フーリエ変換を施し、平均パワースペクトルを求
めると、 <|I(u,v)|2> =|I0(u,v)|2<|S(u,v)|2> …(3) となる。なお<…>は集合平均を表す。
次に観測したい星の近くに点光源と考えること
のできる星(i0(x,y)=δ(x,y))がある場
合、(3)式と同様に短時間の連続した星像をフーリ
エ変換して平均パワースペクトルを求めると、 <|I′(u,v)|2> =<|S′(u,v)|2> …(4) となる。もしSとS′が統計的に同等であると考え
られる場合(実際には観測したい星とレフアレン
スとなる星が近くにあり、2つの星の観測が数分
から数十分以内で連続して行われる時)には、 <|S|2>=<|S′|2> であり、(3)、(4)式から |I0(u,v)|2 =<|I(u,v)|2>/<|I′(u,v)|2
> が得られる。
次に、光学系34を第2図により詳細に説明す
る。
モニタ33に表示された静止画像は、レンズ4
1により後述する空間光変調管42の光電面に結
像され、その出力面側の電気光学結晶には二次電
子像に応じた電荷パターンが形成される。一方、
レーザ光源43からのレーザ光は、光量調整用偏
光子44を通して光量調整され、対物レンズ4
5、アパーチヤ46、レンズ47で平行光にさ
れ、読み出し光としてミラー48、偏光子49に
より直線偏光成分が選択され、ハーフミラー50
を介して空間光変調管42に照射される。読み出
し光は、空間光変調管の電気光学結晶に形成され
た電荷パターンに応じて偏光状態が変化し、その
反射光はアパーチヤ51を通つてフーリエ変換レ
ンズ52により光学的にフーリエ変換され、検光
子53を通してフーリエ変換像が前述のスクリー
ン35上に投影される。こうしてスクリーン上に
パワースペクトルが得られる。
次に第4図により空間光変調管の基本的な構成
と動作を説明する。第4図において、61は入力
光学像、62は結像レンズ、63は光電面、64
はマイクロチヤンネルプレート、65は二次電子
捕集電極、66は電気光学結晶、67はコヒーレ
ント光、68は読み出し光学像である。
空間光変調42の光電面63にレンズ62を介
して入射した光学像61は光電子像に変換され
る。その光電子像はマイクロチヤンネルプレート
64で増倍された後、結晶66の表面に電荷パタ
ーンを形成する。この電荷パターンに応じて結晶
66を横切る電界が変化し、ポツケルス効果によ
つて結晶66の屈折率が変化する。ここで直線偏
光の光67を結晶66に照射すると、電荷蓄積面
からの反射光は偏光状態が変化し、検光子53を
通過させると入力光学像61の光強度に対応した
光強度を持つ光学出力像68が得られ、インコヒ
ーレント像をコヒーレント像に変換することがで
きます。なお、この空間光変調管42は、結晶6
6が非常に高い電気抵抗値を有しているので結晶
表面の電荷分布を数日以上保持することができる
記憶機能を有している。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、従来、非常に時
間のかかつた多量のフーリエ変換をリアルタイム
で行うことができると共に、レフアレンス星によ
る除算を行うことにより二重星等の観測を短時間
で行い、しかも解像度のよい規格化した平均パワ
ースペクトル像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による天体スペツクル干渉計リ
アルタイムモニタの構成を示すブロツク図、第2
図は第1図における光学系を示す図、第3図イは
二重星の平均パワースペクトルを示す写真、第3
図ロはレフアレンス星の平均パワースペクトルを
示す写真、第3図ハは二重星の規格化した平均パ
ワースペクトルを示す写真、第4図は空間光変調
管の構成を示す図、第5図はKPNOに設置され
ている天体スペツクルカメラの断面図、第6図は
従来の天体スペツクル観測装置を示す図である。 31…望遠鏡に取り付けたテレビカメラ、32
…フレームメモリ、33…入力用モニタ、34…
光学系、35…スクリーン、36…CCDカメラ、
37…加算用フレームメモリ、38…計算機、3
9…表示装置、42…空間光変調管、43はレー
ザ光源、52はフーリエ変換レンンズ、53はス
クリーン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 望遠鏡の結像面に受光面を配置したテレビカ
    メラからの出力を静止画とするための第1の手
    段、第1の手段より出力された画像を記憶し、イ
    ンコヒーレント像をコヒーレント像に変換し、画
    像のフーリエ変換パターンを出力する第2の手
    段、第2の手段より得られたパワースペクトルを
    加算するための第3の手段、第1、第2、第3の
    手段を制御して第3の手段の出力を取り込むと共
    に、第1、第2、第3の手段よりあらかじめ取り
    込んだレフアレンス星の平均パワースペクトルで
    除算する第4の手段とを備えた天体スペツクル干
    渉計リアルタイムモニタ。 2 第2の手段によるリアルタイムフーリエ変換
    は空間光変調管を用いて行う特許請求の範囲第1
    項記載の天体スペツクル干渉計リアルタイムモニ
    タ。
JP62325983A 1987-12-22 1987-12-22 天体スペックル干渉計リアルタイムモニタ Granted JPH01166016A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62325983A JPH01166016A (ja) 1987-12-22 1987-12-22 天体スペックル干渉計リアルタイムモニタ
US07/257,674 US4913549A (en) 1987-12-22 1988-10-14 Method and apparatus for realtime-monitoring astronomical object with speckle interferometry

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62325983A JPH01166016A (ja) 1987-12-22 1987-12-22 天体スペックル干渉計リアルタイムモニタ

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Publication Number Publication Date
JPH01166016A JPH01166016A (ja) 1989-06-29
JPH0254928B2 true JPH0254928B2 (ja) 1990-11-26

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JP62325983A Granted JPH01166016A (ja) 1987-12-22 1987-12-22 天体スペックル干渉計リアルタイムモニタ

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JPH01166016A (ja) 1989-06-29
US4913549A (en) 1990-04-03

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