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

高层大气风系统光学观测多普勒成像方法的发展

• 批准号: 02554013
• 负责人: 福西 浩
• 金额: $ 8.58万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• 财政年份: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 1991
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02554013/
• 关键词: ファブリ-ペロ-干渉計; 2次元光子計数; ドップラ-シフト; ドップラ-幅; 熱圏; 画像解析; 広角光学系; 大気温度

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。

The following is a list of the categories of products to be produced and tested. Fisheye (f=8mm,F28) is used to collect light at a full field angle of 150 °. The diameter of the all-sky image varies from 6.0 mm to 6.0 mm, and the focus of the image varies from f=240mm to D=120 mm. The parallel beam has a diameter of 116mm and a diameter of 12 mm. f=500mm,D=120mmφ and the structure of the photoelectric surface of the two-dimensional photon counter. A parallel beam part of the imaging optical system is set up to measure the brightness of the image. 2-D photon counter light output signal combined with optical system cooling CCD element light output signal The image is recorded in two dimensional image processing device. The results of test and measurement of 630.0nm luminosity of acid atom in this system, the exposure time of 1 second of 1 particle, the weight of 256 particles, the rise time of geomagnetic activity, the rise of thermal field temperature, the increase of amplitude of magnetic field, the increase of wind speed of 100m/s, the change of optical field and the initial performance were achieved. In the case where the incident light intensity is large, the photoelectron beam is divided into two groups, and the non-linear beam is divided into two groups. In addition, the two-dimensional photon counter has a close contact type, a temperature range of more than 100 seconds, and a signal accumulation on the cooled CCD. The test results show that the spatial resolution energy and sensitivity are good.

项目成果

中島 英彰: "Doppler imaging observations of thermospheric dynamics at Syowa station,Antarctica by JARE31" 第15回極域における電離圏磁気圏結合観測シンポジウム報告. 15. 55-55 (1992)

Hideaki Nakajima：“JARE31 对南极洲昭和站热层动力学的多普勒成像观测”第 15 届极地电离层和磁层耦合观测研讨会报告 15. 55-55 (1992)。

川村 宏: "The HIRS/2 data processing system in the Earth Observing Satellite Center of Tohoku University" Tohoku Geophys.J.(Sci.Rep.Tohoku Univ.,Ser.5). 34. 1-12 (1991)

Hiroshi Kawamura：“东北大学地球观测卫星中心的 HIRS/2 数据处理系统”Tohoku Geophys.J.(Sci.Rep.Tohoku Univ.，Ser.5)。 34. 1-12 (1991)。