超高層大気風系を光学的に観測するためのドップラ-イメ-ジング法の開発

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以下のような仕様のファブリ-ペロ-ドップラ-イメ-ジングシステムを製作し、試験観測を行なった。魚眼レンズ(f=8mm,F28)を用いて全視野角150ﾟから集光した全天像の直径をリレ-レンズ系により6.0mmまで縮小し、この像をf=240mm、D=120mmφのレンズの焦点におくことにより0.72ﾟの平行光束としてここに有効径116mmφ、スペ-シング12mmのピエゾ安定化ファブリ-ペロ-エタロンを挿入した。エタロンフリンジはf=500mm,D=120mmφの結像レンズによって2次元光子計数管の光電面上に結像される。結像光学系の一部に平行光束部を設け干渉フィルタ-を挿入することにより観測対象輝線の選択を行なった。2次元光子計数管の蛍光面出力像はリレ-レンズを用いた結合光学系により冷却CCD素子上に結像され、2次元画像としてのエタロンフリンジはビデオ信号として出力される。画像は光ディスクへ記録されると同時に2次元画像処理装置にも入力され二値化等の前処理を行なうことができる。このシステムによる酸素原子630.0nm輝線の試験観測の結果、1枚の露出時間1秒の画像を256枚重めて得られるフリンジから、地磁気活動の上昇時に、熱圏温度の上昇に対応するフリンジ幅の増加と数100m/sの風速増加に対応するドップラ-シフトがみられ光学システムとして当初の性能を達成していることがわかった。しかし、入力光強度が大きい場合に、光電子スポットの重なりによると思われる非線形が出力にみられ、二値化レベルの再設定を含む画像処理がさらに必要である。上記システムの他に、2次元光子計数管を近接型イメ-ジインテンシファイア-に置き換え、100秒以上にわたって冷却CCD上で信号を蓄積する検出システムの試験も行い、空間分解能および感度とも良好な結果を得た。