新技術、新製品を語ろう

[1] ガラクマ（管理人） - 2006/09/23 17:53

　はっきり言って。古いものには興味はあるのですが、さほど新製品には興味はありません。
・・っと言っていると、時々「すげ〜。こんなのいつできたの？」と、時代の進み具合ににびっくりすることがあります。

　そのような、新製品。新技術。詳しくないものどおし語り合いましょう。通りすがりの方からの情報もいただけるかも。

[2] ガラクマ（管理人） - 2006/09/23 18:00

　自己レスですが。最近、一番びっくりしたのは、ボーダフォンの携帯を星空に向けると、向けた方向の星図が表示され、星座とか星の名前がわかるヤツです。

　そんでもって、ネットでいろいろ探してみました。さすがアメリカ。子供のおもちゃから、大人も満足しそうな高級品まで、すでに売られております。
これを、望遠鏡のファインダー代わりにつけると、ビクセンのスターブックも真っ青ってなものでしょうか。

（子供向け）　　　http://www.donkihote.com/hobbies/15254267.asp
（大人向け？）
http://www.skymall.com/shopping/detail.htm?pid=102154494&c=&v=&cm_sp=Recommend-_-YMAL-_-ProductPage102154494

[3] 原 - 2006/09/23 23:05

最新号？の月刊サイエンスで負の屈折率を持った材料によるレンズの話が出ています。理論的にはレイリーリミットを超えた解像力が得られる・・・はずであるとして近年話題の光学系です。残念ながら波長分散が大きかったり、特定の入射角でしか機能しない特殊な構造体なので眼視用望遠鏡用としては厳しそうですが。。。

[4] コメト（＾０＾; - 2006/09/28 01:29

ここで問題です。
すばる望遠鏡にも使われている『波面補償光学装置AO』ですが、大気によって時間遅れを
生じた光波面を面位相の揃った波面にすることで分解能を稼ぎ出す訳ですが、この原理
は飲み込めますが、具体的に視野を分割してそれぞれの波面を検出する方法と言うのは
いかなる光学原理によって検出されるのか？
以上を簡潔明瞭、かつ具体例を挙げて説明せよ。;´▽｀A（俺、分からんバイ。。）

[5] ジーク - 2006/09/28 23:31

コメトさん，

波面センサの方法は，幾つかの方式がありますが，基本となっている原理は，以下です．

波面の位相が部分的にずれるということは，波面（光束の同位相面：理想的な波面は光軸に垂直な平面）に部分的に傾きがあるということになります．同位相面に傾きがあるということは，その部分の光束の光の方向がずれることと同意です．この光の方向の部分的な方向ずれを光束の各部分ごとに検出すれば，波面の誤差（起伏）を計算することが出来ます．
ＣＣＤカメラを使ってアマチュアでも容易に出来る光学系の波面誤差計測方法であるハルトマン法（開口に一定のパターンで穴を開けたマスクをつけ，内外の焦点像でのパターンのずれから部分光束の方向ずれを検出する）が理解しやすいと思います．

６年前にすばる望遠鏡の補償光学系のファーストライトの応援（というか，殆ど見学）のために出張したのですが，その夜は晴れているのに湿度が高くてドームが開けられず，ファーストライトは，その一ヶ月後に延期になってしまいました．

[6] ロッド - 2006/09/29 01:57

私は、こういう場に参加するのは難しい、文系人間ですが。皆さん光学・工学の専門家でいらっしゃるので、一応シロウトの立場からコメントさせていただきます。

すばる望遠鏡のような大口径ミラーでは１枚鏡での面精度維持が難しいので、多数の小反射鏡＝複合ミラーシステムの制御により最良の焦点を作成する努力が、多大なものとなります。

通常の反射鏡の光軸調整の何千倍もの精度が要求されます。波面の・・・というのは光の波長の波のサイズなので、超微小です。そういう精度で機械部品の組み立てと調整をすることが可能になったのは、最近の技術革新の成果だと思います。一般に言われる「メカトロニクス」ですね。一番難しい要素は温度補正と重力補正ですね。・・・と、エラそうに・・・背伸びして失礼いたしました。

コメトさん、結局「分からんばい」いきなり九州弁になってしまいましたが、私はさらに「分からんバイ」で、学生時代、九州に友人が多かった関係で、九州弁が大好きで、日常九州弁が出ることがしばしばです（笑）ラーメン屋に行っても、いつも博多ラーメン＋紅ショウガ＋高菜、ですね。なぜか偶然ですが、弟の嫁は九州生まれ。いいですよ。いいデスネ！「とっちゃんねる的な」まとめでした。

とは、言いましても、続きのコメント、皆様ご遠慮なく、ご気楽にお願いします。
　

[7] 原 - 2006/09/29 22:52

補償光学を簡略に説明しているのは
http://www.naoj.org/Pressrelease/2005/07/06/j_index.html
http://www.nhao.go.jp/~tsumu/Research/Intr_atm_method/AOexplan.htm
http://www.nhao.go.jp/~tsumu/Research/Intr_atm_method/spcklOBSexpl.htm
でしょう。
スペックル干渉計が発明されて以来、コンピューターの処理速度さえ速くなれば画像処理がリアルタイムで行われるという期待は高まり、実用化されて猛威をふるっています。（＾＾）
薄膜をアクチュエーターで動かして波面補正するという技術は戦略防衛構想でＩＣＢＭをレーザで打ち落とす話が出た頃から始まって、ＳＰＩＥの文献分類でも補償光学系は一時期「防衛関係」に分類されていました。（レーザで加温された大気の影響を打ち消すようにレーザを制御するという考え）

で、星の場合には観測対象の近所の明るい星を点光源と見なして、高速観測し、その星像の運動とピント移動からフーリエ変換で「多分、鏡面に入射する光は、こんな大気の影響を受けているのに違いない」という仮定の下に逆算した光路長差を薄膜鏡の凹凸に変換しています。

もちろん、この制御もアクチュエーターの数が有限ですし、実際の大気状態の変化に追従する現実的な時間内に計算と制御を終了させなければならないという厳しい制約の下、近似と境界条件の設定を行った妥協の元での制御です。

海外のシーイング良好な場所での大気の乱れは最小単位が大きく、アクチュエーター数が少なくてもある程度の効果があります。例えばSBIG製のＡＯ−０７は単に１枚鏡全体をティルトさせているのに過ぎませんが、口径より大きなサイズで大気の乱れが動き回る場合には観測対象全体が動き回るモードが主体なので、あれで用が足ります。口径より小さなサイズの大気の塊の群れが動き回るとＡＯ−０７は効果なしです。

[8] コメト（＾０＾; - 2006/09/29 23:59

ジークさん、ロッドさん、原さん、成り行きを見守って下さった皆さん、ありがとうございました。m(_ _)m
皆さん、それぞれのお立場で実に明快に解説して下さいました。感謝感謝で御座います。
これで今夜はゆっくり寝られます。。。って、あんまり寝ない人間ですが。。。（苦笑）

結局、波面位相の検出はシャックハルトマン法で行い、それをフーリエ変換して時間遅れを求め、
極近未来の方向余弦を予測して、ローカルな配置のセグメントミラーで焦点方向に動かす。w(ﾟoﾟ)w
。。てな解釈でヨロシイでしょうか・・（かなりハショッタ）

言葉からしてこれ以上の波面の制御技術は今の所考えられないような気がしますです。（；；）
星のまたたき、スペックル要素はせいぜい数百ヘルツ程度ではないかと思うので、これはループ制御出来るワナ。
主鏡の方はどうも重過ぎて、しかもセグメント単位が大き過ぎ、これはせいぜい数ヘルツまでか？
なら焦点近傍でレスポンスの良い方法でゆらぎの補正をする。。。当然の結論ですネ。（妙に感心）
まっ、主鏡の方は『能動光学素子』と言う別の分類をしていて、望遠鏡の姿勢による歪取りが主かな？

皆様の貴重なアドバイスを見て、さっき少し勉強しました。（汗；）
そしたらこんなシミュレーションを見つけました↓日蝕のシャドウバンドもとどのつまりがこれかな？
http://www2.nict.go.jp/w/w122/optcom/images/ao/c050s_c1.mpg

。。と、ロッドさん、方言ですが、下宿でも前の会社の寮でも天文同好会でも九州の知人と話す機会が
多かったです。ですから『桂花めん』（ラーメン）とか良く食べに行きました。ウマイね！
方言と言うもの、現象を語る時には最高のものが多くて、使い始めると嵌りますネ。
いつも目にしていた光景ですが、秋田と沖縄の奴が酒飲みながら話すと時々通じなくなるらしく、
それでも何とか相手の様子を見て分かるようで、テレパシーで会話してるみたいでした。
まっ、なまりの強い奴の方言が暮らしていると一番強くなり、ある意味うらやましかったデス。(^_^;)

[9] ガラクマ（管理人） - 2006/09/30 00:13

すいません。話は横道ですが。
ＭＤと高感度ＣＣＤ（orCMOSｾﾝｻｰ）で、似たことできないでしょうか？
例えば、60分の１秒毎に前のイメージと比較して、演算後、次の赤経、赤緯モーターステップ数を決める。

チラツキも追える赤道儀。できたら良いですね。

[10] コメト（＾０＾ - 2006/09/30 00:30

ごめん、御免、ゴメン！脱線ついでのお話です。m(_ _)m
話のついでに先日、山崎天体観測所に行った時、望遠鏡トラッキングメカのプロ、Ｔ氏がいらっしゃっ
てて、｢いろいろモータ使ったけど忠実な追尾はオ〇エ〇タ〇のＰＫシリーズしか無かった｣そうで、
帰ってから友人のとこの追尾がここのモータに交換となった結果を聞いたら｢像が鮮明になった｣
そうです。w(ﾟoﾟ)w
どうも各種赤道儀とか追尾経緯台に付いてるのは振動が影響する程度の物らしいデスな！

そう言えばアメリカの会社で波面制御のパーツを売ってたとか聞いたがホントかな？

[11] ガラクマ（管理人） - 2006/09/30 00:34

カキコ直後に気がつきました。お恥ずかしい。
>>09　の案は、ＭＤは追従できても、どう考えても鏡筒は追従できませんね。
酔っ払いで、すいません。

[12] ジーク - 2006/09/30 00:59

コメトさん，

＞結局、波面位相の検出はシャックハルトマン法＞で行い、それをフーリエ変換して時間遅れを求＞め、
＞極近未来の方向余弦を予測して、ローカルな配＞置のセグメントミラーで焦点方向に動かす。w＞(ﾟoﾟ)w
＞。。てな解釈でヨロシイでしょうか・・（かな＞りハショッタ）

はい．そういうことで御座います．
ですので，撮影は，まず，参照星を選ぶことから始めます．
天文専門家のコメトさんには即座にご理解いただけるから良いのですが，門外漢の方には，どのように説明すれば良いかと，いつも苦しむところです．沢山の絵を使って紙芝居的に説明せねばなりません．

なお，結局，装置の殆どの体積は，演算装置が占めているようです．（計算機の更新がなかなか追いついていない...？）

通常，使用されるのは，セグメントミラーというよりは，１枚鏡の下に圧電素子のアクチュエータを沢山埋め込んで微妙に部分部分を歪ませることの出来るデフォーマブルミラーだそうで，市販品だそうです．

仰るように主鏡のサポート機構は，能動光学系というよりは，重力による歪み補正のサスペンションとでも言うべきもので，やはりシャックハルトマン法で各姿勢角でキャリブレーションした各部のサポート力を入力しておき，オープンループ的に使って鏡をサポートしているそうです．

ガラクマさん，

＞ＭＤと高感度ＣＣＤ（orCMOSｾﾝｻｰ）で、似たことできないでしょうか？

ＳＢＩＧの冷却ＣＣＤカメラには，まさに，その機能が付いていますよ．私の持っている古いＳＴ−７Ｅカメラのガイドチップも，その機能を持っています．　

[13] ジーク - 2006/09/30 01:10

すみません．自己レスです．

＞まさに，その機能が付いていますよ

１／６０秒というような高速の処理ではないです．ＡＯ−７向けの信号周期が高々１０Ｈｚ，モータドライブ向けは，０．５Ｈｚ以下程度ですね．

[14] ガラクマ（管理人） - 2006/09/30 09:34

原さん。ジークさん。コメトさん。興味深いお話ありがとうございます。
　シンチレーションキャンセルできるＭＤができても、望遠鏡自体の慣性力で、反応が追いつかないのは自明でおばかなことを申しました。

＞ＡＯ−７向けの信号周期が高々１０Ｈｚ
ＡＯ−７の存在は知っていたのですが、１０Ｈｚ程度ですか。それでも効果あるんですね。眼視で見てみたいです。

　演算装置の件ですが、まじめに演算しなくても、画像から大量の位置データ得られてくるんで、単純に命令と結果のズレを覚えて行って、自分で補正上手に賢く上達していってくれないのでしょうか。
　（ＡＩによるフィードフォワード技術ってでもいうんでしょうか？）
裏で、ゆっくり計算していて、実際の動きは、この場合はこれくらい　　　って。。
　そんなことは、とうの昔にやってるって？　　失礼いたしました。

[15] 削除 - 2006/10/08 08:39

投稿者により削除されました

[16] とうりすがり - 2007/01/01 21:17

ご参考までに
口径２．５ｍ対物！６０度カメラ　ＥＵＳＯ　回折アクリルレンズ２枚でＦ２
超広角１２０度接眼鏡
浅田さんのＡｓｈｒａ計画　試作口径６３０ｍｍ　Ｆ０．７５　
http://page.cafe.ocn.ne.jp/profile/futofutomomon/diary/d4626?

空中結像鏡　ＰＬＬＡ／ＰＭＭＡ樹脂はＰＭＭＡの６％しか着色しない！ＣａＦ並？
http://page.cafe.ocn.ne.jp/profile/futofutomomon/diary/d4629?

[17] ガラクマ（管理人） - 2007/01/04 22:28

この手の話題になると、てんで不確かでしどろもどろになりますが、興味だけは湧いてきます。

　先日、立ち読みした雑誌に樹脂系の高屈折材料について特集があり、高屈折率で高透過率は難しいような話がありましたが、いかがでしょうか。確かに、メガネのプラスチックレンズは昔に比べて相当薄くなりました。

　回折レンズ、高次の回折も処理できるんでしょうか？透過率換算で、どれくらいになるのでしょうか？

お〜。わからないことだらけです。

[18] とうりすがり - 2007/01/05 09:52

透過率はチタン系のコートをすれば良く、回折は理論分解能を満たすそうでした。問題は　値段だけ？

[19] 原 - 2007/01/07 22:42

ええっとですね。基本的に「通りすがり」とか「名無し」とかの書き込みには返答はしないことにしているのですが、ガラクマさんのヘルプもあることですので特別に。（＾＾）

まず、紹介のあったプラスチック材の観測装置は焦点面最小星像は０．１ｍｍ程度＝１００μｍクラスです。一般的な銀塩写真用なら２０μｍ以下、ＣＣＤなら１０μｍ以下が必要ですが、桁が違うことに注意して下さい。これは全天の大気蛍光観測を行う目的なので解像力は甘く、受光素子の画素サイズも大きいので許容されています。眼視用や写真用、一般のＣＣＤ撮像に用いられるモノではありません。あくまでも観測目的の設計値を満たしているだけで、それ以上ではありません。

また、特定の方向に向けて固定して用いているのもポイントです。樹脂はガラスに比べてヤング率が大きく、自重での撓みや変形が大きい素材です。傾けて動かすと、たちまち変形します。だから特定の方向に向けて固定して撓みが一定の条件で用いているのです。観測対象は星ではなく「空」なのでこれで良いのです。

樹脂は「柔らかい」欠点のため結像目的の大口径には使い難い素材です。ガラスの表面に薄い層を設けて用いる方式がありますが、熱膨張率がガラスとは大きく異なるので、やはり簡単には行きません。

高屈折率樹脂の透過率の件ですが、短波長が悪く着色したモノが多いです。粒子混合型はヘイズ（若干の濁り）もあって難物です。赤外域などでは良好ですが、可視光域・長光路長では問題が多いのです。酸化チタンなどの粒子を混ぜた樹脂は平面テレビの表面反射防止用多層コートに現在多用されています（精密塗工でフッ素系樹脂との２層以上のマルチコートです）・・・が、これは塗布厚みが０．１μｍオーダーと薄く、結像系ではない（倍率を持たない）から用いられるのであって結像系に用いられるレベルではありません。（少なくとも現在は）添加する高屈折率粒子を可視光より十分小さいナノ粒子を用いることでヘイズを減らす試みは行われていますが、粒子径が２０ｎｍ以下になると粒子表面に付着させる分散剤の量が粒子本体の量以上になってしまうなど問題があって簡単には行きません。（添加量が増やせない、物性が低下するなど）
また、透過率はコートでは改善しません。コートで改善するのは表面反射損失だけです。

一方で臭素や硫黄を用いた高屈折率樹脂は多々提案されてきましたが重合速度が非常に遅かったり、環境問題で使いにくくなったり、苦戦しています。新聞記事や特許には、このような「負の情報の記載」は、ほとんど見られ無いので真に受けるとえらい目に遭います（＾＾）まあ、ぶっちゃけた話、硫黄系樹脂は「臭い」樹脂が多かったりとかね。。。。

回折格子型で分散補正する場合、回折の影響はもちろんあります。入射光方向が限定・波長限定・受光素子サイズ極小のＤＶＤ用レンズなんかは問題が少ないのですが、視野が広いとかなると途端に問題が生じます。キャノンの回折格子型望遠レンズは回折格子１枚では問題を解決できず、対面する２枚の回折格子（厳密に回折格子のノコギリ同士をギリギリの位置で合わせ込む様な工夫）で高次項を対策していますが、ゼロには追い込めていません。回折限界の解像力が得られるか？となると道のりは険しいです。

アイピース用なら見込みはありますが、広視界用途では視野の平坦性が必要なので単レンズではよほどの長焦点でないと不可。視野レンズが無いと周辺が蹴られるので（光が眼に入らない）どのみち２枚以上の構成が必須なので・・・メリットが余りありません。

こんなことを此処で言うのは非常に抵抗があるのですが、上記紹介のあったＨＰの記載は技術的に間違いや勘違いが多く、正確さに欠けます。あくまでも長期スパンでの夢とロマン？を語っていると認識して読むようにして下さい。

[20] ガラクマ（管理人） - 2007/01/08 00:15

　原さん。お世話になります。他ではなかなか聞けない解説、長文ありがとうございます。
ＨＰを作ってよかったと思うご返信、分からないことに答えていただけるということで、管理人冥利に尽きます。ありがとうございます。

　未来を語るということは、楽しいものです。確かに樹脂系のレンズには未来を感じます。短焦点アイピースのアイレンズには非球面成プラスチックレンズなど使えそうと考えてしまいます。
導電性材料で、露がひどい時は電気を流してレンズごと暖めるとか・・・
　ただ、今すぐはできそうにありませんね。
通りすがりご紹介のサイトは、原さんの言うとおり素人さんが夢を語るサイトとしては、楽しいものと思います。

[21] ガラクマ（管理人） - 2007/01/08 00:44

[２０]のカキコで、通りすがりさんの敬称”さん”が抜けておりました。申し訳ございません。
　通りすがりさんは、今のところ１名と思いますので、今のところは特定できますが今後のこともありますので、ＩＤ変更お願いいたします。

　ところで、アイピースは宇宙を浮遊して見ている様なってのが理想と思います。
できれば双眼。できれば、フラット。超広角は夢とは思いますが、それより先にしないといけないことが多いような。

[22] 削除 - 2009/01/14 07:34

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[23] 削除 - 2009/01/26 07:55

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[24] 削除 - 2009/01/26 20:35

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[25] 削除 - 2009/01/26 21:29

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[26] 削除 - 2009/01/26 21:29

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