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補償光学(AO)キット


  • Kits Include All Necessary Optics, Hardware, and Standalone Control Software
  • Up to 190 Hz Closed-Loop Operation with CMOS Wavefront Sensor

MEMS DM, 12 x 12 Array

15 Hz CCD Sensor

880 Hz CMOS Sensor

Piezoelectric DM,
43 Actuator Array

Assembled AOK1-UM01

(Breadboard Not Included)

Shack-Hartmann
Wavefront Sensors

Deformable Mirrors

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Adaptive Optics Air Force Target Imaging
分解能ターゲットを画像化:(a)平面ミラー使用時(b)最適化された可変形状ミラー使用時。
最小のライン間隔は2 μm。

特長

  • 波面測定と制御に必要なすべての部品が含まれた完全キットとソフトウェア
  • キット内容(詳細は「部品」タブをご覧ください):
    • 連続可変形状ミラー
    • シャックハルトマン波面センサ
    • 半導体レーザーモジュール(635 nm)
    • すべてのイメージング用光学素子とそれらの取付け用部品
    • フル機能を備えた独立型制御ソフトウェア、Windows対応
    • エンドユーザ向けカスタムアプリケーションソフトウェア開発キット(SDK)
  • 3種類の可変形状ミラー
    • アルミニウムまたは金コーティング付きMEMS型可変形状ミラー、140個のアクチュエータ
    • 銀コーティング付きピエゾ素子型可変形状ミラー
      (43個のアクチュエータ(ミラーにアクチュエータが40個、あおり調整(チップ&チルト)用に独立したアクチュエーターアームが3個)
  • 2種類の波面センサ

当社の補償光学(AO)キットには、可変形状ミラー(DM)、波面センサ(WFS)、制御用ソフトウェア、そして組み立てに必要なオプトメカニクス部品が含まれた完全な補償光学イメージングソリューションです。この精密波面制御デバイスは、ビーム成形、顕微鏡、レーザ通信、網膜イメージングの用途で使用されています。波面歪みを補正する閉ループシステムとして波面センサ、可変形状ミラー、ソフトウェアの動作の詳細については、上のタブをクリックするかホワイトペーパーAdaptive Optics 101をご覧ください。

可変形状ミラー
まず金コーティングかアルミニウムコーティングで140個のアクチュエータが付いたMEMS型可変形状ミラー、もしくは銀コーティングで43個のアクチュエータが付いたピエゾ素子型可変形状ミラー(ミラーにアクチュエータが40個、あおり調整用に独立したアクチュエーターアームが3個)の中から可変形状ミラーをお選びください。保護膜銀コーティング付きMEMS型可変形状ミラーDM140A-35-P01や、UV域強化アルミニウムコーティング付きピエゾ素子型可変形状ミラーDMP40-F01が付属するカスタムキットのご注文は当社までご連絡ください。 適切な可変形状ミラーを選択するための情報は「可変形状ミラー」のタブでご覧いただけます。

波面センサ
次にシャックハルトマン波面センサを15 Hz CCDもしくは高速の880 Hz(最大値)CMOSの中から選択します。詳細については、「WFS」のタブをご覧ください。各キットの可変形状ミラーと波面センサの仕様は「仕様」タブに記載されています。 当社のMEMS型AOキット(AOK1またはAOK5から始まる型番)には、ユニバーサル規格のポストホルダに取り付けられたインチ規格の部品が含まれます。ピエゾ素子型キット(AOK7またはAOK9から始まる型番)では、同じくユニバーサル規格のポストホルダに取り付けたミリ規格の部品で構成されるキット(/Mのついた型番)もご用意しております。

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Item #AOK1-UM01AOK1-UP01AOK5-UM01AOK5-UP01AOK7(/M)-P01AOK9(/M)-P01
Deformable Mirror
Deformable Mirror TypeBoston Micromachines MEMS Multi-DMPiezoelectric DM
Deformable Mirror Item #DM140A-35-UM01DM140A-35-UP01DM140A-35-UM01DM140A-35-UP01DMP40-P01 (DMP40/M-P01)
Actuator Array140 Actuators in a 12 x 12 Array40 Piezoceramic Disk Segments in a Circular Keystone Array
(Elements 1 - 24 Inside Pupil Diameter,
Elements 25 - 40 Outside Pupil Diameter)
Tip/TiltN/A3 Spiral Arms for ±2.0 mrad of Tip/Tilt
Tip/Tilt Voltage RangeN/A0 to 200 V (Default: +100 V on Actuator Array for Flat Mirror,
+100 V on Bimorph Arms for Non-Tilted Mirror)
Stroke (Max)3.5 µm per ActuatorDefocusa: ±6.5 µm
Astigmatisma: ±6.8 µm
Comaa: ±2.5 µm
Trefoila: ±2.4 µm
Tetrafoila: ±2.1 µm
Secondary Astigmatisma: ±1.1 µm
Third Order Spherical Aberrationa: ±1.0 µm
Actuator Pitch400 µmN/A
Clear Aperture-Ø11.5 mm
Pupil Dimensions4.4 mm x 4.4 mmØ10 mm
Mirror Coating (Click for Plot)GoldAluminumGoldAluminumProtected Silver
Mirror Wavelength Range600 - 1100 nm400 - 1100 nm600 - 1100 nm400 - 1100 nm450 nm - 2 µm, Ravg> 97.5% 
2 - 20 µm, Ravg > 96%
Surface Quality<30 nm RMS100 nm RMS (Defocus Term Actively Flattened)
Average Step Size<1 nm-
HysteresisNone15% Typical, 20% Max
Fill Factor> 99%100%
Response Time<100 µs (~3.5 kHz) Mechanical Response Time (10% - 90%)0.5 ms (Full Stroke) Mirror Response Time
5 ms (Full Stroke) Tip/Tilt Response Time
Interactuator Coupling, CDM20% - 40%-
Frame Rate (Max)8 kHz (34 kHz Bursts)4.0 kHz via USB 2.0 (Over Entire Voltage Range)
Resolution14 Bit-
Head DimensionsØ2" x 0.89"
(Ø50.8 mm x 22.5 mm)
64.0 mm x 60.0 mm x 30.9 mm
(2.52" x 2.36" x 1.22")
Driver Dimensions9.0" x 7.0" x 2.5"
(229 mm x 178 mm x 64 mm)
N/A
Computer InterfaceUSB 2.0
Thorlabs' Shack-Hartmann Wavefront Sensors
Wavefront Sensor TypeCCD-Based SensorCMOS-Based SensorCCD-Based SensorCMOS-Based Sensor
Wavefront Sensor Item #WFS150-5C
(Previous Generation)
WFS20-5CWFS150-5C
(Previous Generation)
WFS20-5C (WFS20-5C/M)
Frame Rate (Max)15 Hz880 Hz15 Hz880 Hz
Aperture Size (Max)5.95 mm x 4.76 mm
(Set at 3.7 mm x 3.7 mm)
7.20 mm x 5.40 mm5.95 mm x 4.76 mm
(Set at 3.7 mm x 3.7 mm)
7.20 mm x 5.40 mm
Camera Resolution (Max)1280 x 1024 Pixels
(Set at 768 x 768)
1440 x 1080 Pixels,
Selectable
1280 x 1024 Pixels
(Set at 768 x 768)
1440 x 1080 Pixels,
Selectable
Pixel Size4.65 x 4.65 µm5.0 x 5.0 µm4.65 x 4.65 µm5.0 x 5.0 µm
ShutterGlobal
Exposure Range77 µs - 66 ms4 µs - 83.3 ms77 µs - 66 ms4 µs - 83.3 ms
Wavelength Range300 - 1100 nm
Lenslet Pitch150 µm
Lenslet Diameter146 µm
Number of Lenslets (Max)39 x 31 (Set at 21 x 21)47 x 3539 x 31 (Set at 21 x 21)47 x 35
Effective Focal Length3.7 mm
SubstrateFused Silica (Quartz)
CoatingChrome Mask
Wavefront Accuracy @ 633 nm (RMS)λ/15λ/30λ/15λ/30
Wavelength Sensitivity @ 633 nm (RMS)λ/50λ/100λ/50λ/100
Wavefront Dynamic Range @ 633 nm>100λ
Local Radius of Curvature>7.4 mm
Image Digitization8 Bit
Warm-Up Time for Rated Accuracy15 minutes
Optical Input ConnectorC-Mount (1.00"-32)
Physical Size (H x W x D)34.0 mm x 32.0 mm x 48.5 mm
(1.34" x 1.26" x 1.91")
56.0 mm x 46.0 mm x 28.3 mm
(2.20" x 1.81" x 1.11")
34.0 mm x 32.0 mm x 48.5 mm
(1.34" x 1.26" x 1.91")
56.0 mm x 46.0 mm x 28.3 mm
(2.20" x 1.81" x 1.11")
Power Supply<1.5 W via USBExternal; 12 V DC, 1.5 A<1.5 W via USBExternal; 12 V DC, 1.5 A
Operating Temperature5 to 35 °C
Storage Temperature-40 to 70 °C
  • Ø10 mm入射瞳径内のミラー表面における最大のPeak-to-Valley (PV)ストローク値。 波面の振幅は2倍となります。収差の最大補正値は、同時にほかの収差が補正されていないと仮定しています。 2種類以上の収差が同時に補正されている場合には、この値は減少します。
Close-up of Piezoelectric DM
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回路基板に取り付けられたピエゾ素子型可変形状ミラー。ミラー縁の周りに見える3つのピエゾセラミックアームがあおり調整(チップ&チルト)を補正します。
Close-up of Multi-DM showing electrical wiring
MEMS型可変形状ミラーの電気接続部。チップのワイヤが見えるよう拡大しています。

可変形状ミラーの選択

収差を補正し、平坦な波面の実現に適した可変形状ミラーの最適形状は、収差を含んだ波面プロファイルに対して、ミラーの表面形状がフィットし、かつ、ミラーの収差振幅が波面プロファイルの半分である必要があります。ただし、以下の要因により、可変形状ミラーが実際に補正できる波面の範囲は制限されます。

  • アクチュエータのストロークは、可変形状ミラーアクチュエータのダイナミックレンジ(つまり、アクチュエータの最大変位)と同じ意味で、通常ミクロン単位で測定されます。アクチュエータのストロークが不十分な場合、補正できる収差振幅は制限され、制御ループは収束せずに、性能は下がってしまいます。
  • アクチュエータの数は、波面制御システムの自由度、すなわち補正できる波面の複雑度を制限します。
  • 可変形状ミラーの速度は、変動が速い波面の補正には重要です。ヒステリシスを示すミラーの場合(つまりピエゾ素子型可変形状ミラー)、制御ソフトウェアにより適切な印加電圧を計算を行う必要がありますが、これによりミラーの速度は遅くなります。
  • 対応する光パワーもミラーのコーティングやアクチュエータの設計により異なります。当社のミラーでは、ピエゾ素子型可変形状ミラーはMEMSシステムに比べて対応する光パワーが大幅に高くなります[最大1 J/cm² (1064 nm、10 ns、10 Hz、Ø10 mm)]。カスタムコーティングを施し、レーザ共振器内で動作させることも可能です(詳細は当社までお問い合わせください)。
  • ピエゾ素子型可変形状ミラーにおけるヒステリシスとは、ある電圧値に設定する場合、高い電圧値から近づけた場合と低い電圧値から近づけた場合で、ミラーセグメントの変位量が異なることを意味しています。当社のAOK7/MならびにAOK9/Mシリーズのキットはピエゾ素子型可変形状ミラーを使用しているため、ヒステリシス補償も組み込んでいます。MEMS型可変形状ミラーを使用するAOK1ならびにAOK5シリーズのキットにはもともとヒステリシスは生じません。ピエゾ素子型可変形状ミラーのヒステリシス補償は、ミラーを開ループ制御で操作時にはオフにすることができます。オフにすることで速度は速くなります。

上記の要因のうち、最初の4つは可変形状ミラー自体の物理的な制限によるものですが、ヒステリシスは、制御ソフトウェアとミラー自体の物理的な制限の両方またはそのどちらかによるものです。また、可変形状ミラーコーティングとミラーヘッドに取り付けられた保護ウィンドウの波長範囲が、使用用途に適している必要があります。

比較

当社のピエゾ素子型可変形状ミラーはストロークが大きいため、MEMS型可変形状ミラーと比べてより大きい波面偏差を補正できます。しかし、ミラー検出部のアクチュエータの密度がMEMS型可変形状ミラーより低いため、MEMS型可変形状ミラーほど(面内の)細かな波面偏差補正はできません。ピエゾ素子型可変形状ミラーにはヒステリシスが起きますが、制御ソフトウェアに組み込まれたヒステリシス補償がこの影響を最小限に留めています。

Included Deformable Mirrors in AOK1 and AOK5 Kits
Kit Item #Mirror TypeActuator ArrayMirrorCoating
AOK1-UM01MEMS12 x 12DM140A-35-UM01Gold
AOK5-UM01
AOK1-UP01DM140A-35-UP01Aluminum
AOK5-UP01
Mini-DM Deformable Mirror
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12 x 12のアクチュエータ Multi-DM

12 x 12のMEMS型可変形状ミラー

    • 12 x 12のアクチュエーターアレイ(140アクティブ型)
    • アクチュエータの最大移動量:3.5 μm
    • 最高3.5 kHzの高速駆動
    • アクチュエータの間隔:400 μm
    • アクチュエータ間の低いクロストークにより高空間分解能が実現
    • ヒステリシスのないアクチュエータ動作
    • 14ビット駆動回路によるナノメートルレベル以下の再現性
    • ベンチトップまたはOEM製品への組み込みに適した、高電圧電源内蔵の小型駆動回路

Boston Micromachines社(BMC)とのパートナ提携によって、当社では補償光学キットの一部としてBMCのマルチ微小電子機械(MEMS)可変形状ミラーをご提供しています。これらの可変形状ミラー(DM)は高度な光波面制御に適しており、歪みの大きい波面の単色収差(球面、コマ、非点、像面湾曲、歪み)を補正することができます。MEMS可変形状ミラーによる波面補償は、その多様性や技術の完成度および高分解な波面補償能力のため、波面成形の用途で現在最も広く使われている方式です。

MEMS Mirror Structure
MEMS型可変形状ミラーの構造
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こちらの可変形状ミラーはポリシリコン表面を微細加工して製造されており、取り扱いが簡単なパッケージに納められた状態で精密な収差補償を行います。ミラーは140個の静電アクチュエータ(つまり12 x 12のアクチュエーターアレイ、四隅のアクチュエータは不活性)により形状が可変するミラー膜で構成されています。これらのアクチュエータはヒステリシス無しで3.5 μmのストローク(波長632.8 nmにおいて11波長)を提供します。

ミラーは金(-M01)またはアルミニウム(-P01)の反射コーティングでご用意しております(上の表をご覧ください)。いずれのミラーも400~1100 nm用広帯域ARコーティング付き6°のウェッジウィンドウで保護されています。詳細は下のコーティング曲線グラフをご覧ください。保護膜付きウィンドウはカスタムコーティングでご提供可能です。当社までお問い合わせください。

BMC社製のマルチDMも別途ご用意しております。詳細はこちらをクリックしてご覧ください。

DM140A-35 Window AR Coating Reflectance
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ミラーDM140A-35のARコーティング付き6°ウェッジウィンドウの反射率
DM140A-35 Window AR Coating Reflectance
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金属コーティング付きミラーDM140A-35の反射率

Included Deformable Mirrors in AOK7 and AOK9 Kits
Kit Item #Mirror TypeActuator ArrayMirrorCoating
AOK7-P01
(AOK7/M-P01)
Piezoelectric40 on Main Mirror
3 Independent Tip/Tilt Arms
DMP40-P01
(DMP40/M-P01)
Protected
Silver
AOK9-P01
(AOK9/M-P01)

43個のアクチュエータ付きピエゾ素子型可変形状ミラー


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43個のアクチュエータ付き可変形状ミラーDMP40(/M)-P01

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可変形状ミラーDMP40(/M)-P01の扇形状のアクチュエーターアレイとバイモルフアーム
      • ミラーは、ピエゾ素子セラミックディスクに付いている40の電極によって形状可変k
        (右の図参照「)
      • ミラーの縁に付いている3つのアームがあおり調整(チップ&チルト)を補正
      • 有効エリアがØ10 mmの保護膜付き銀コーティング付きミラー
      • 1組み込まれたヒステリシス補償
      • 最大アップデートレート:4 kHz
      • ミラーヘッドには高電圧ドライバが内蔵
      • ミラー制御用ソフトウェアプログラムにヒステリシス補償を組み込み済み

当社では、MEMS型ミラーよりも大きなストロークが必要な用途向けに、ピエゾ素子型可変形状ミラーDMP40/M-P01が付属する補償光学キットをご用意しております。保護膜付き銀コーティングミラーは450 nm~20 µmの波長の光に対応する設計で、有効エリア(入射瞳径)は10 mmです。このタイプの可変形状ミラーは、非点収差やコマ収差(詳細は「収差の種類」参照)など一般的に起こる波面収差による歪みの補正に適しており、あおり調整(チップ&チルト)用に別の機構も付いています。可変形状ミラーを効果的に補償光学用途に用いるためには、入射ビーム径が可変形状ミラーの入射瞳径以上ある必要があります(1/e²ビーム径を入射瞳径に合わせることが一般的な方法です)。また、波面センサ用ソフトウェアで定義する入射瞳径が可変形状ミラーの入射瞳に合うよう調整する必要があります。


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ピエゾ素子型可変形状ミラーの構造

ミラーアセンブリは、保護膜付き銀コーティングが施された薄型のガラスディスクが円形のピエゾセラミックディスクに接着剤で接着されている構成です。ディスク背面に付いている電極は40のセグメントに分かれ、扇形状のパターンに配列されています。扇形状パターンは右の図、ミラー、ピエゾセラミックディスク、電極の断面については左の図をご参照ください。各セグメントは0~200 Vの電圧を印加することによりそれぞれ単体で制御されます。電極に100 Vを印加すると表面が平坦になる設計です(右下の図をご覧ください)。

40個のアクチュエータのほかに、ピエゾ素子ディスクの縁には3個のアームが付いています。アームに電圧をかけると接続部分のミラーの高さが変化します。アームを3つ使用することにより、ミラーをどの方向にも±2 mrad以内で傾けることができます。各アームに同じ電圧を印加するとミラーはチルト角度を保ちながら表面に対して平行に移動するので、位相変調に使用できます。

ピエゾ素子型可変形状ミラーはすべてヒステリシスが起こりますが、ミラー用のソフトウェアパッケージにはヒステリシス補償が組み込まれており、影響を最小に留めています。

これらの可変形状ミラーは別売りでもご提供しております。詳細はこちらをクリックしてご覧ください。


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保護膜付き銀コーティングのエクセル形式データ
青い領域は、保護膜付き銀コーティングをご使用になる際に推奨する波長範囲です。この帯域の外側(特に反射率のグラフに変動や傾斜がみられる範囲)は品質管理の面で厳密に測定されたものではなく、ロット毎にバラつきがある可能性があります。

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グラフは40個のミラーセグメントすべてに0~200 Vの電圧を印加し、変形させた時の、DMP40の典型的なヒステリシス曲線です。上のグラフでヒステリシスは黒線で示されています。
Item # PrefixWavefront Sensor Included
AOK1
AOK7(/M)
15 Hz CCD, λ/50 Sensitivity Model
WFS150-5C
AOK5
AOK9(/M)
880 Hz CMOS, λ/100 Sensitivity Model
WFS20-5C (WFS20-5C/M)
High-Sensitivity Wavefront Sensor
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λ/100の高感度・高速CMOS波面センサ
High-Sensitivity Wavefront Sensor
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λ/50の高感度CCD波面センサ

シャックハルトマン波面センサ

  • CCD波面センサ、または高速CMOS波面センサ
  • 波長範囲:300~1100 nm
  • 波面ならびに強度分布をリアルタイムで測定
  • 回折限界に近いスポットサイズ
  • 連続(CW)光源ならびにパルス光源用
  • 柔軟性のあるデータエクスポートオプション(テキストまたはエクセル形式)
  • TCP/IPを介したデータのライブ読み出し

当社のAOキットにはCCD波面センサ WFS150-5C または高速CMOS波面センサWFS20-5C/Mが付属しています。 これらのシャックハルトマン波面センサを用いて波面の歪みを検出することができ、検出された歪みは可変形状ミラーで修正できます。

15 HzのCCDセンサ
1.3メガピクセル波面センサWFS150-5Cは、最大λ/50 RMSの波面感度を有していますが、これはCCDセンサの空間解像度の増加(4.65 µmピクセルピッチ)によるものです。 このセンサは、フレームレート15 Hzで動作し、AOキットAOK1ならびにAOK7に付属しています。当社のCMOSベースの波面センサが提供する高速性が必要のない用途に適しています。

880 Hzの高速CMOSセンサ
高速波面センサWFS20-5C/Mは、最大λ/100 RMS(5.0 µmピクセルピッチ)の波面感度を有し、880 Hzのフレームレートで動作します。このセンサは、AOキットAOK5ならびにAOK9に付属しています。

CMOS波面センサは別途お買い求めいただくことも可能です。

アプリケーションソフトウェア

製品が届いた時点で直ぐにお使いいただけるように、このAOキットには完全な機能を備えた独立型制御用のWindows XPおよび7と互換性のあるプログラムが付属しています。 このソフトウェアでは、シャックハルトマン波面センサからの信号を分析して可変形状ミラーに印加する電圧を生成することで、波面収差を最小化することができます。 また、可変形状ミラーのアクチュエータの制御電圧、波面の補償、強度分布をリアルタイムでモニタすることができます。 このアプリケーションソフトウェアは、AOキットのフル制御機能を提供することから、研究開発や、補償光学に基づく教育パッケージを開発するために適したツールとなります。 カスタム仕様の用途でお使いいただくために、ソフトウェア開発キットも付属しています(下記参照)。

 

Deformable Mirror Control
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可変形状ミラー制御

可変形状ミラー制御

MEMS型可変形状ミラー

  • 可変形状ミラーのアクチュエータの変位量のリアルタイム表示(ミラーに対する印加電圧に基づく)
  • スプレッドシートに類似したわかりやすい数値インターフェイスにより、アクチュエータの変形数値をお客様側で入力可能
  • ミラー表面形状の保存・呼び出し

MEMS型可変形状ミラー(DM)制御では、アクチュエータの変位をnm単位でユーザ入力できるスプレッドシート状の数値インターフェイスに加え、DMの表面形状を図形で表示することもできます。 アクチュエータの変形量は、個別に、または選択したグループ毎に変更できます。 DMの実際の形状は隣接するアクチュエータからの影響により、設定値と僅かに異なることがあります。

特定のミラー形状の読み込みと保存を行うことができ、これにより固有で特定のミラー形状のライブラリを作成し、後でボタンをクリックするだけで呼び出すことができます。

 

DMP40 Control Window
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ピエゾ素子型可変形状ミラーの制御

ピエゾ素子型可変形状ミラー

  • ミラー変形の視認と制御用のGUIインターフェイス
  • 各セグメントの電圧制御、またはミラー表面全体へのゼルニケ多項式の適用
  • ミラー表面のあおり調整(チップ&チルト)

ピエゾ素子型可変形状ミラー用の制御画面は5つのセクションに分かれています。メインのセクションではミラーセグメントとアームがグラフィック表示され、印加電圧に応じて色分けされます。ミラーの40個のバイモルフ型ピエゾアクチュエータは放射状に配置され、ゼルニケ多項式による形状をミラー表面に適用できるようになっています。この画面右のサイドバーでは、Z4~Z15のゼルニケ項を独立に適用して制御することができます。可変形状ミラーの図の上部にあるSegment Controlセクションでは、各ミラーセグメントの電圧を調整することができます。またこのミラーディスクのエッジ部分には3つのスパイラルアーム状のバイモルフ素子が付いており、これによりミラー表面全体のあおり調整(チップ&チルト)を行います。この調整はTip/Tilt Controlsで行うことができます。

 

Shack-Hartmann Spot Field
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シャックハルトマンスポットフィールド
Shack-Hartmann Wavefront
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シャックハルトマン波面
Shack-Hartmann Wavefront
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シャックハルトマンスポット重心位置、基準位置、偏差

シャックハルトマン制御

  • 4つのタブ表示
    • 直接測定された波面センサのスポットフィールド
    • 測定波面(右図)
    • 波面頂面の等高線プロット
    • 測定されたゼルニケ係数
  • 測定波面は拡大縮小、回転可能
  • 波面センサへのアクセスが容易、それぞれのタブで表示制御
  • 測定波面、基準波面、波面差の表示
  • 最小および最大閾値の設定によりちらつきを除去
  • スポット重心や基準スポットの表示を選択可能(右図の例を参照のこと)

スポットフィールドのウィンドウ(右端の図)では、カメラの露光時間と利得を設定できます。 瞳制御により、ユーザ定義の円形瞳内で波面データの解析を行うことができます。 右端および右下の図に示されているように、スポットのカメラ画像(白い斑点)、スポット重心位置(赤の×印)、基準位置(黄色の×印)、偏差(赤と黄色の×印の間の白線)、および輝度レベルが簡単にスポットフィールドのウィンドウに表示されます。

上に述べたカメラ制御に加えて、波面表示で、測定した波面、基準波面、またはこれら2つの波面間の差を表示するオプションがあります。 波面プロット用には事前に規定された視野角がありますが、お客様側で調整することもできます。

 

Zernike Function Generator
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ゼルニケ関数の生成

ゼルニケ波面の生成機能

  • 基準波面を制御可能
  • 瞳径と位置をサンプリングしてゼルニケ係数を定義
  • ゼルニケ多項式の最初の36項を用いて基準波面を定義
  • 現在の測定波面を基準波面として設定可能
  • 3次元の表面形状または2次元の等高線イメージ

波面発生器の制御プログラムは、ゼルニケ多項式の最初の 36 項を組み合わせて、基準波面を作成することができます。ゼルニケ係数は、スプレッドシート状のグリッドに入力されます。 作成された波面の画像表示には、波面の最小値、最大値、および 波面差分の最大値が示されます。

波面生成制御ウィンドウでは、現在の測定波面を表示し、これを基準波面として設定することができます。 これらの基準波面を保存して、後で呼び出すこともできます。

ソフトウェア開発キット

補償光学(AO)キットには、お客様の用途に対応できるよう、異なるプラットフォームと互換性のある柔軟なダイナミックリンクライブラリ(DLL)形式のソフトウェ ア開発キット(SDK)、および使いやすいグラフィカルユーザーインターフェイス(GUI)のWindows用アプリケーションソフトウェアが含まれております。 SDKは、お客様のシステムに、補償光学の計測、制御、数学関数を簡単に統合できるように設計されていますので、研究、開発、教育用途などにお使いいただけます。 アプリケーションソフトウェアによって、補償光学キットの可変形状ミラーとシャックハルトマン波面センサの直接的に相互作用が成立します。また、GUIにより所望の機能の詳細情報に関するポップアップツールチップを提供します。

SDKメモリ管理
SDKのユニークな特長は汎用性の高いメモリ構造にあります。 SDKには、C言語、Visual Basic、LabVIEW、また標準のDLLのインターフェイスが可能な他の言語などの幅広いプログラミング環境と互換性があります。 これらの言語は、それぞれの方法でデータメモリを割り当てます。 プラットフォーム間の互換性とパフォーマンスを最大限にするために、SDK自身のデータ領域とユーザーソフトウェアが割り当てたデータ領域とを容易に使用できるように、SDKは柔軟なメモリ構造を採用しています。

AO kit setup photo

図 1. 補償光学キットに含まれる主な部品の概略図。L、M、DM、BS、BDは、それぞれレンズ、ミラー、可変形状ミラー、ビームスプリッタ、ビームダンプ(ブロック)を表します。XマークはU-Bench CB1の位置、すなわちこのセットアップ中の像面の位置を示します。つまり、必要に応じてこの場所に試料を挿入することができます。

補償光学キットには、WFS150-5CのCCD型またはWFS20-5Cの高速CMOS型シャックハルトマン波面センサ、ピエゾ素子型またはMEMS型可変形状ミラー、そして制御用ソフトウェア(Windows XPおよび7対応)のほかにも光源、コリメート/イメージング用光学素子、ならびに右図1に描かれているレイアウトを構築するために必要な取付け用部品がすべて含まれています。なおブレッドボードは含まれておりませんのでご注意ください。

下の図2と図3は、組み立て済みの補償光学キットAOK1-UM01を別々の方向から見た写真です。他の補償光学キットも同様のレイアウトになりますが、部品が若干異なります。部品のリストは「部品」タブ内の表をご覧ください。ケージ部品は3つのアライメント済みサブアセンブリに分けてあり、お客様にご用意いただくブレッドボードに配置する必要があります。2つの組み立て済みケージアセンブリは、組み合わせてビームウェストを可変形状ミラーの表面上に結像させるためのユニットで、3つ目の組み立て済みケージアセンブリは、ビームウェストをシャックハルトマン波面センサの表面に結像させるためのユニットです。

当社の30 mmケージアセンブリは、Ø6 mmケージロッドで連結されているケージシステムに対応する部品類から構成されています。この設計により、ケージシステム内の光学素子は共通の光軸を持つことができます。

補償光学キットの基本構造はすべて同じですが、異なるレンズやミラーを使用では可変形状ミラーのコーティングや入射開口が異なります。ここではAOK1-UM01のレイアウトを説明しています。各キットに含まれる光学素子は下の表でご覧いただけます。

Image of AO Kit numbered
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図 2. 補償光学キットAOK1-UM01の写真。補償光学キットにブレッドボードは付属しませんのでご注意ください。左の説明文に出てくる主な部品は番号で示してあります。

AOK1-UM01のはじめの2つの組み立て済みケージアセンブリには、半導体レーザ光源、焦点距離75 mmのレンズが4つ、90°偏向ミラーが2つ、そしてU型ベンチが使用されています。635 nm半導体レーザーモジュール(図2の①)は波長635 nmでおよそ0.3 mWの光を出力します。ケージプレートCP02(図2の②)の中に納められています。このモジュールから出た光は、金コーティング付きミラーPF10-03-M01が収納された2つの直角キネマティックケージマウントKCB1(1つ目は図2の④)に向かって進みます。ミラーの平均反射率は800 nm~20 µmの帯域において>96%です。

AOK1シリーズは2つの75 mm焦点距離レンズLA1608-B(1つ目のレンズは図2で③と表記してある移動レンズマウントCXY1の中、2つ目は図2で⑤と表記してあるケージプレートCP02の中に納められています)は、ビームウェストを30 mmケージシステム用U型ベンチCB1(図1ではXとされ、右の図2では⑥と表記)の中心に結像させるために使われます。試料はこの像面に置くことになります。さらに2つのレンズLA1608-B(1つは図2で⑧と表示されているマウントCXY1の中、もう1つは⑦と表示されているマウントCP02(/M)の中にあります)がビームウェストを可変形状ミラー(⑨)上で結像させるために使われます。ビームウェストが可変形状ミラー上にあることで、収差を補正する場合においても必要となる駆動領域が最小化できます。

この可変形状ミラーによっておよそ35°の浅い角度で反射したビームは3つ目の組み立て済みのケージに入射します。このケージ部分には、さらに2つの焦点距離75 mmのレンズが使われていますが、これらも前述の場合と同じようにケージプレートCP02(図2の⑩)と移動レンズマウントCXY1(図2の⑪)に納められています。これらのレンズは、可変形状ミラーと、シャックハルトマン波面センサのマイクロレンズアレイが共役な平面上に設置されるために使われます。このように構成することで、補償光学キットのソフトウェアにより可変形状ミラーのアクチュエータの動作を最適化できます。

3つ目のケージサブアセンブリの後に続くのは、92:8のペリクルビームスプリッタ(図2の⑫)で、これが光の一部を補償光学キットの最後の主要部品であるシャックハルトマン波面センサWFS150-5C(⑬)に導く役割を果たします。ビームスプリッタの透過光の一部は、ビームブロック(⑭)でブロックすることができます。このブロックはアライメントディスクSM1A7を使用しています。用途にしたがって、ビームブロックを取り除けば別の光学系に入射することができます。

補償光学キットに含まれる光学素子に関する注意点:
すべての補償光学キットには同様の光学部品や機械部品が入っています。キットによって異なる光学素子のリストは下の表に記載されています。AOK7/MならびにAOK9/Mシリーズのキットは、ピエゾ素子型可変形状ミラーの入射瞳径に対応するため、AOK1およびAOK5シリーズキットよりもビームエキスパンダ部分が長くなります。各キットに含まれるすべての部品については「部品」のタブでご覧ください。こちらのタブではキット内容が比較できます。キットをすべて組み立てた後、上から見た2種類のレイアウトが下の写真でご覧いただけます。

Wavelength-Dependent Components Included with Each AO Kit
AO Kit Item #Wavefront SensorDeformable MirrorLenses (Qty.)Mirrors (Qty.)
AOK1-UM01WFS150-5CDM140A-35-UM01LA1608-B (5)
LA1131-B (1)
PF10-03-M01 (2)
AOK1-UP01WFS150-5CDM140A-35-UP01LA1608-A (5)
LA1131-A (1)
PF10-03-P01 (2)
AOK5-UM01WFS20-5CDM140A-35-UM01LA1608-B (5)
LA1131-B (1)
PF10-03-M01 (2)
AOK5-UP01WFS20-5CDM140A-35-UP01LA1608-A (5)
LA1131-A (1)
PF10-03-P01 (2)
AOK7-P01
(AOK7/M-P01)
WFS150-5CDMP40-P01
(DMP40/M-P01)
LA1134-A (1)
LA1229-A (1)
LA1289-A (1)
LA1433-A (1)
LA1509-A (1)
LA1608-A (1)
PF10-03-P01 (2)
AOK9-P01
(AOK9/M-P01)
WFS20-5C
(WFS20-5C/M)
DMP40-P01
(DMP40/M-P01)

上から見た補償光学キット

Another View of the AO Kit Setup
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補償光学キットAOK1-UM01、金コーティング付きMEMSミラー&CCD波面センサ
(写真のブレッドボードMB1824は別売り)
Another View of the AO Kit Setup
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補償光学キットAOK7(/M)-P01、銀コーティング付きピエゾ素子型DMミラー&CCD波面センサ
(写真のブレッドボードMB1824は別売り)

図 3. 上から見たAOK1ならびにAOK7(/M)シリーズの補償光学キットです。どちらのキットも1つ目のアームがコリメート光を可変形状ミラー面に誘導し、2つ目のアームが波面センサの入射開口に光をアライメントしています。両キットは最もコンパクトな形に設置されています。AOK1シリーズについては、レーザのアームをセットアップの端に配置し、波面センサのアームと干渉しないようにする必要があります。AOK7(/M)シリーズの可変形状ミラーはAOK1シリーズのミラーと比べて検出部が大きくなっております。よってビームエキスパンダの部分を長くし、コリメート光を適切な径まで拡大させなければなりません。このことにより2本のアームをAOK1シリーズとは逆の位置に置き、半導体レーザを中心に持ってくることでコンパクトなアセンブリにしています。AOK5シリーズはAOK1と同じレイアウトとなります。AOK9(/M)シリーズはAOK7(/M)と同じレイアウトとなります。

AO Kit Components
AOK1AOK5AOK7(/M)AOK9(/M)
Item #Qty.PhotoItem #Qty.PhotoItem #Qty.PhotoItem #Qty.Photo
WFS150-5C
CCD-Based
Wavefront Sensor
1small image of wavefront sensorWFS20-5C
High-Speed
CMOS-Based
Wavefront Sensor
1small image of wavefront sensorWFS150-5C
CCD-Based
Wavefront Sensor
1WFS20-5C (WFS20-5C/M)
High-Speed
CMOS-Based
Wavefront Sensor
1
DM140A-35
MEMs Deformable Mirror
1DM photoDM140A-35
MEMs Deformable Mirror
1DM photoDMP40-P01
(DMP40/M-P01) Piezoelectric Deformable Mirror
1DMP40-P01
(DMP40/M-P01) Piezoelectric Deformable Mirror
1
Light Source
CPS635R-C1 CollimatedLaser Module, 635 nm1DM photoCPS635R-C1 Collimated
Laser Module, 635 nm
1DM photoCPS635R-C1 Collimated Laser Diode Module, 635 nm1CPS635R-C1 Collimated Laser Diode Module, 635 nm1635 nm LED
LDS5 5 VDC
Regulated
Power Supply
1DM photoLDS5 5 VDC
Regulated
Power Supply
1DM photoLDS5 (LDS5-EC) 5 VDC Regulated Power Supply1LDS5 (LDS5-EC)
5 VDC Regulated Power Supply
1
Optics
AOK1AOK5AOK7AOK9
LA1131-A or
LA1131-B
50 mm Focal Length
Plano-Convex Lensa
1LA1131-A or
LA1131-B
50 mm Focal Length
Plano-Convex Lensa
1LA1134-A 60 mm Focal Length Plano-Convex Lens, Ø1"1LA1134-A 60 mm Focal Length Plano-Convex Lens, Ø1"1
LA1229-A 175 mm Focal Length Plano-Convex Lens, Ø1"1LA1229-A 175 mm Focal Length Plano-Convex Lens, Ø1"1
LA1289-A 30 mm Focal Length Plano-Convex Lens, Ø1/2"1LA1289-A 30 mm Focal Length Plano-Convex Lens, Ø1/2"1
LA1608-A or
LA1608-B
75 mm Focal Length
Plano-Convex Lensa
5LA1608-A or
LA1608-B
75 mm Focal Length
Plano-Convex Lensa
5LA1433-A 150 mm Focal Length Plano-Convex Lens, Ø1"1LA1433-A 150 mm Focal Length Plano-Convex Lens, Ø1"1
LA1509-A 100 mm Focal Length Plano-Convex Lens, Ø1"1LA1509-A 100 mm Focal Length Plano-Convex Lens, Ø1"1
LA1608-A 75 mm Focal Length Plano-Convex Lens, Ø1"1LA1608-A 75 mm Focal Length Plano-Convex Lens, Ø1"1
PF10-03-P01 Protected-Silver-Coated or
PF10-03-M01
Protected-Gold-Coated Mirrora
2PF10-03-P01 Protected-Silver-Coated or
PF10-03-M01
Protected-Gold-Coated Mirrora
2PF10-03-P01 Protected-Silver-Coated Mirror, Ø1"2PF10-03-P01 Protected-Silver-Coated Mirror, Ø1"2
NE20A Mounted Ø1" Absorptive Neutral Density Filter1NE20A ND FilterNE20A Mounted Ø1" Absorptive Neutral Density Filter1NE20A ND FilterNE20A Mounted Ø1" Absorptive Neutral Density Filter1NE20A Mounted Ø1" Absorptive Neutral Density Filter1
NE10A Mounted Ø1" Absorptive Neutral Density Filter1NE10A ND FilterNE10A Mounted Ø1" Absorptive Neutral Density Filter1NE10A ND FilterNE10A Mounted Ø1" Absorptive Neutral Density Filter1NE10A Mounted Ø1" Absorptive Neutral Density Filter1
BP108 Pellicle Beamsplitter1BP108 Pellicle BeamsplitterBP108 Pellicle Beamsplitter1BP108 Pellicle BeamsplitterBP108 Pellicle Beamsplitter1BP108 Pellicle Beamsplitter1
Mechanics
AOK1AOK5AOK7AOK9
KS2D Kinematic Mount1KS2DKS2D Kinematic Mount1KS2DKS2D Kinematic Mount1KS2D Kinematic Mount1
CP07 Ø2" Outer Diameter Cage Plate, SM1 Internal Thread1KS2D MountCP07 Ø2" Outer Diameter Cage Plate, SM1 Internal Thread1
KCB1 Right-Angle Kinematic 30 mm Cage Mount1KCB1KCB1 Right-Angle Kinematic 30 mm Cage Mount1KCB1KCB1 (KCB1/M) Right-Angle Kinematic 30 mm Cage Mount1KCB1 (KCB1/M) Right-Angle Kinematic 30 mm Cage Mount1
KCB1C Right-Angle Kinematic 30 mm Cage Mount with Counterbores1KCB1C Right-Angle Kinematic 30 mm Cage Mount with Counterbores1KCB1C (KCB1C/M) Right-Angle Kinematic 30 mm Cage Mount with Counterbores1KCB1C (KCB1C/M) Right-Angle Kinematic 30 mm Cage Mount with Counterbores1
CXY1 30 mm Cage-Compatible XY Translation Mount3photo of HPT1CXY1 30 mm Cage-Compatible XY Translation Mount3photo of HPT1CXY1 30 mm Cage-Compatible XY Translation Mount1CXY1 30 mm Cage-Compatible XY Translation Mount1
CP02 Threaded 30 mm Cage Plate4CP02 Cage PlateCP02 Threaded 30 mm Cage Plate4CP02 Cage PlateCP02 (CP02/M) Threaded 30 mm Cage Plate5CP02 (CP02/M)
Threaded 30 mm Cage Plate
5
CP02T (CP02T/M) Thick Threaded 30 mm Cage Plate1CP02T (CP02T/M) Thick Threaded 30 mm Cage Plate1
CP02B Cage Mounting Bracket4CP02B Cage HolderCP02B Cage Mounting Bracket4CP02B Cage HolderCP02B Cage Mounting Bracket4CP02B Cage Mounting Bracket4
CB1 30 mm Cage
System U-Bench
1CB1 photoCB1 30 mm Cage
System U-Bench
1CB1 photoCB1 (CB1/M) 30 mm Cage System U-Bench1CB1 (CB1/M) 30 mm Cage System U-Bench1
LMR1 Lens Mount
for Ø1" Optics
1Photo of LMR1LMR1 Lens Mount
for Ø1" Optics
1Photo of LMR1LMR1 (LMR1/M) Lens Mount for Ø1" Optics, Internal SM1 Threads, Retaining Lip1LMR1 (LMR1/M) Lens Mount for Ø1" Optics, Internal SM1 Threads, Retaining Lip1
SMR1 (SMR1/M) Lens Mount for Ø1" Optics, Internal SM1 Threads and No Retaining Lip1SMR1 (SMR1/M) Lens Mount for Ø1" Optics, Internal SM1 Threads and No Retaining Lip1
AD11F SM1 Adapter for Ø11 mm Collimators1AD11FAD11F SM1 Adapter for Ø11 mm Collimators1AD11FAD11F SM1 Adapter for Ø11 mm Collimators1AD11F SM1 Adapter for Ø11 mm Collimators1
AD1T Mounting Adapter for Thin Ø1/2" Optics1AD1T Mounting Adapter for Thin Ø1/2" Optics1
SM1A9 C-Mount to SM1 Adapter1SM1A9SM1A9 C-Mount to SM1 Adapter1SM1A9SM1A9 C-Mount to SM1 Adapter1SM1A9 C-Mount to SM1 Adapter1
KM100BP Pellicle Kinematic Mount1KM100BPKM100BP Pellicle Kinematic Mount1KM100BPBP107 Mounting Fork for Pellicle Beamsplitters1BP107 Mounting Fork for Pellicle Beamsplitters1
KM100WFS Kinematic Mount for Wavefront Sensor1Wavefront Sensor MountKM200PM
Kinematic Platform Mount
1Wavefront Sensor MountKM100WFS Kinematic Mount for Wavefront Sensor1KM200PM (KM200PM/M) Kinematic Platform Mount1
AOK1AOK5AOK7AOK9
UPH2 2" High Universal Post Holder10Photo of UPH2UPH2 2" High Universal Post Holder10Photo of UPH2UPH1.5 (UPH40/M) 1.5" (40 mm) High Universal Post Holder1UPH1.5 (UPH40/M) 1.5" (40 mm) High Universal Post Holder1
UPH2 (UPH50/M) 2" (50 mm) High Universal Post Holder9UPH2UPH2 (UPH50/M) 2" (50 mm) High Universal Post Holder9UPH2
TR2 Ø1/2" x 2" Post10photo of TR3TR2 Ø1/2" x 2" Post10photo of TR3TR1.5 (TR40/M)
Ø1/2" x 1.5" (Ø12.7 mm x 40 mm) Post
1TR1.5 (TR40/M)
Ø1/2" x 1.5" (Ø12.7 mm x 40 mm) Post
1
TR2 (TR50/M) Ø1/2" x 2" (Ø12.7 mm x 50 mm) Post9TR2 (TR50/M) Ø1/2" x 2" (Ø12.7 mm x 50 mm) Post9
ER05 Ø6 mm x 1/2" Cage Rod4ER05 Cage RodER05 Ø6 mm x 1/2" Cage Rod4ER05 Cage RodER05-P4 Ø6 mm x 1/2" Cage Rod, 4 Pack1ER05-P4 Ø6 mm x 1/2" Cage Rod, 4 Pack1
ER1 Ø6 mm x 1" Cage Rod4ER1 Ø6 mm x 1" Cage Rod4
ER2 Ø6 mm x 2" Cage Rod8ER2 Cage RodER2 Ø6 mm x 2" Cage Rod8ER2 Cage RodER1.5-P4 Ø6 mm x 1.5" Cage Rod, 4 Pack1ER1.5-P4 Ø6 mm x 1.5" Cage Rod, 4 Pack1
ER3-P4 Ø6 mm x 3" Cage Rod, 4 Pack1ER3-P4 Ø6 mm x 3" Cage Rod, 4 Pack1
ER6 Ø6 mm x 6" Cage Rod12ER6 Cage RodER6 Ø6 mm x 6" Cage Rod12ER6 Cage RodER6-P4 Ø6 mm x 4" Cage Rod, 4 Pack1ER6-P4 Ø6 mm x 4" Cage Rod, 4 Pack1
ER8-P4 Ø6 mm x 8" Cage Rod, 4 Pack1ER8-P4 Ø6 mm x 8" Cage Rod, 4 Pack1
ER10 Ø6 mm x 10" Cage Rod4ER10 Ø6 mm x 10" Cage Rod4
RS2 Ø1" x 2" Pillar Post Extention1Pillar PostRS2 Ø1" x 2" Pillar Post Extention1Pillar PostRS1.5 (RS38/M) Ø1" x 1.5" (Ø25 mm x 38 mm) Pillar Post Extension1RS1.5 (RS38/M) Ø1" x 1.5" (Ø25 mm x 38 mm) Pillar Post Extension1
RSH2 Ø1" Post Holder with Flexure Mechanism1Post Holder with Flexure ClampRSH2 Ø1" Post Holder with Flexure Mechanism1Post Holder with Flexure ClampRSH2 (RSH2/M) Ø1" (Ø25 mm) Post Holder with Flexure Mechanism1RSH2 (RSH2/M) Ø1" (Ø25 mm) Post Holder with Flexure Mechanism1
PF175 Clamping Fork for RSH21PF175 Clamping Fork for RSH21PF175 Clamping Fork for RSH2(/M)1PF175 Clamping Fork for RSH2(/M)1
Alignment Tools
AOK1AOK5AOK7AOK9
CPA1 30 mm Cage System Alignment Plate3CPA1 Alignment PlateCPA1 30 mm Cage System Alignment Plate3CPA1 Alignment PlateCPA1 30 mm Cage System Alignment3CPA1 30 mm Cage System Alignment3
SM1A7 SM1 Alignment Disk1SM1A7SM1A7 SM1 Alignment Disk1SM1A7SM1A7 SM1 Alignment Disk1SM1A7 SM1 Alignment Disk1

単色収差

単色収差には、主な収差が5種類があり、さらに画像を劣化させる収差(球面収差、コマ収差、非点収差)と、画像を歪ませる収差(像面湾曲と歪曲)の2つのサブグループに分類させることができます。これらの収差は、光線が主軸に対し小さな角をなすことを仮定する1次理論(sinθ≈θ)から逸脱した直接的な結果です。sinθ≈θのステートメントは近軸光学の基礎を形成するものですが、レンズ周縁部への入射光においては、このステートメントは有効ではなく、下記展開式の他の項も考慮する必要が出てきます:

sine expansion

5つの単色収差を最初に研究したLudwig von Seidel氏により、これらの収差をザイデル収差(Seidel aberrations)とも呼びます。sinθの展開は、無限和であるので、収差は下記で言及されている5つの単色収差に限定されるものではなく、他にも画像劣化への影響は比較的小さいながらも、さらに高次の収差があることは念頭に置いておく必要があります。可変形状ミラーでは表面形状を変えることができるので、このような種類の単色収差には全て対応できるようになります。

1)球面収差

入射する平行光線にとって理想的なレンズは、図1aにあるように光軸上に焦点を結ぶもので、理想的な条件下において光軸上の点光源の像は、薄い円環に囲まれ た明るい円盤状になります(図1bで図示されている像で、エアリー回折パターンと呼ばれます)。しかしながら、実際には球面状の凸レンズの光軸から遠い位置で入射した光は、光軸に近い位置で入射した光と比べてレンズに近い位置で収束します(図1c)。結果的に、光は単一の焦点に収束することができずに、画像はぼやけてしまい、殆どの光が中心の明るい円形の領域に集中するエアリー回折パターンは生成されず、球面収差が中心の円盤状の領域から周囲の円環へと一部の光が散らばるので(図1d)、画像のコントラスト比が小さくなります。球面収差が生じる場合、非補正のレンズにとって最適な焦点は、周縁部と近軸光線の焦点面の間となります。なお、球面収差は点光源が光軸上にある状況でのみ起こる点にご留意ください。

Figure of Spherical Aberration

図 1. 理想的な状況と球面収差が生じた状況の比較 a)理想的なレンズでは、全ての入射光が1点に収束されます b)点光源に対して理想的なレンズが使用されると、エアリー回折パターンが生じて中心の明るい領域を囲むように同心円の円環が生じますc)実際のレンズでは、レンズの周縁部の入射光は、レンズ中心部の入射光と比較して大きく屈折するので、全ての入射光が1点で収束することはありません d)球面収差は中心の明るい領域から周囲の同心円状の円環に光の一部が散らばるので、分解能が劣化します。

 

2)コマ収差

コマ或いはコマ収差は、点光源の像を劣化させる収差で、点光源がわずかでも光軸外にずれた時に発生します。光軸外の光がレンズに入射するとき、光のレンズ上 の入射位置によって光の屈折量は異なります(図2a)。結果的に各光の環帯は、像面上に少しずつ異なる高さとスポットサイズで焦点を結び(図2b)、横方向への拡大倍率が異なる結果となります。点光源の像は、上の図1bのエアリー回折パターンとは大きく異なる図2cのような複雑で非対称の回折パターンとなります。この像では中心が明るく、三角形のフレアがあります。コマ収差の「コマ」は、このような長い光の尾を持った彗星(コメット)のような形状に由来しているといわれています。コマ収差がマイナスかプラスかによって、その光の尾が光軸に向かって出るか、その反対の方向に出るかが決まります。コマ収差は、像に非対称を引き起こすので、多くの場合、最も悪い種類の収差と考えられています。

Figure showing Coma

図 2. プラス方向のコマ収差の図解です a)光源が軸外で、レンズの多くの部分で像面上の同1点に向けて光が屈折しない状態 b)レンズの中心領域が円錐の頂点で点像を形成し、レンズ周縁部のより大きな円環は、光軸から遠いコマ円環として生成されます c)コマ収差は、斑点とアークが引き伸ばされたような複雑で非対称の彗星に似た形状の回折パターンを生じさせます。なお、この回折パターンでは、球面収差の影響はないこととしています。

3)非点収差

非点収差は、コマ収差と同様に、点光源が光軸から離れた位置にあるときに生じます。このような条件下では、光の入射円錐はレンズに斜めに入射し、2つの基本曲率で表される屈折波面により、2つの異なる集光点が生じます。図3aで見られるように、タンジェンシャル面正接面(メリディオナル子午面ともよばれます)と、サジタル面矢状面がありますが、タンジェンシャル面は主光線(点光源が発するレンズ中心を通る光線)と光軸で決定され、サジタル面は、主光線を含むタンジェンシャル面に対して垂直な面です。図3aでは、主光線に加え、さらに2つの軸外の光線が図示されています。1つの光線はタンジェンシャル面を通り、もう1つの光線はサジタル面を通っています。複雑で複数の素子を含むレンズシステムの場合(顕微鏡用対物レンズやASOMシステムなど)では、タンジェンシャル面はそのシステムの端から端にわたって単一面ですが、通常はレンズシステムの中の様々な種類の部品が主光線の伝搬方向を変化させるので、サジタル面の傾きは、そのレンズシステム内で変化することになります。その結果、一般的には、これらの面ごとに焦点距離が異なることとなります(図 3b参照のこと)。サジタル面の焦点とタンジェンシャル面の集光点が一致している場合においては、点光源はレンズの軸上にあり、非点収差は存在しないということになります。しかしながら、非点収差の度合いが大きい場合は、この2つの焦点間の距離は増大し、画像の輪郭がぼやけることになります。理想的には点画像が生成される場合において非点収差があると、ぼやけて複雑な一方向に伸びた回折パターンが生じて線のような像が得られることになります(図 3cと3dを参照のこと)。

diagram depicting astigmatism

図 3. 球面収差とコマ収差の影響を省いた非点収差の影響が図示されています。a)タンジェンシャル面とサジタル面が図示されています b)タンジェンシャル面上の光線と、サジタル面上の光線の屈折率は異なるので、2つの異なる焦点面が生成されます。それぞれタンジェンシャル焦点とサジタル焦点とよばれます c)タンジェンシャル面での点光源のエアリー回折パターン d)サジタル面上での点光源のエアリー回折パターン

4) 像面湾曲

殆どの光学システムでは、像は平面に生成される必要があります。しかし現実には、軸外収差がないレンズは、ペッツヴァル局面とよばれる曲面に結像します。ぺッツヴァル曲率とよばれるこの表面上の曲面は、レンズの半径の逆数と一致します。正レンズにおいて、曲面は光源面に向けて湾曲しており、負レンズにおいて曲面は光源面にから遠ざかるように湾曲しています。像面湾曲収差は、本来曲面上に生成されている画像を無理に平面上に映し出そうとすることが原因で生じます。像面湾曲がある場合、画像の中心と周縁部の両方においてシャープな画像を得ることは不可能です。焦点面がペッツヴァル曲線の頂点(図4における位置A)に移動すると、画像の中心部分にピントが合って周縁部がぼけるので、外側の画像詳細の判別が不可能になります。これとは逆に、焦点面がペッツヴァル曲線の外縁部(図4における位置B)に移動すると、反対の結果が得られます。つまり画像の周縁部にピントが合って中心部がぼけるわけです。このように極端な画像となることを避けるために最適な妥協案は、像面をペッツヴァル曲線の頂点と周縁部の中間のどこかに設定することですが、いずれの位置であっても画像が視野内全部でシャープ且つはっきりした画像を得ることはできません。

Diagram showing field curvature

図 4.点光源が軸外にあることで発生する像面湾曲の原因は、理想的な画像が近軸面ではなく、ペッツヴァル曲面と呼ばれる放物線状の曲面に生成されるからです。 a)光軸上のいずれかの位置に焦点面を設定することで、視野内の画像の中心部(位置Aの場合)か周縁部(位置Bの場合)のどちらかにピントを合わせることは可能ですが、両方にピントを合わせることはできません。b)像面が位置Aにある時には、画像中心部がはっきりと見えます c)像面が位置Bにある時には、画像周縁部がはっきりと見えます。

5)歪曲収差

5つめのザイデル収差が歪曲収差です。この収差には各点では焦点がきっちりと合っていても画像全体が歪むという特徴があり、他の全ての単色収差がないときに簡単に識別できる収差です。通常のレンズの異なる場所では、焦点距離や拡大率が異なりますが、歪曲収差はその影響で生じます。レンズシステムで歪曲収差が存在しない時、結像は対象物の完全な相似形となります(図5bを参照のこと)。しかしながらこの収差が生じるとき、軸外点は像側において通常より遠く又は近い距離で投影され、それぞれ糸巻型(ピンクッション型)の画像(図5aを参照のこと)、または樽型の画像になります(図5cを参照のこと)。

Image Distortion

 5. 他の収差の影響を省いた、歪曲収差の影響が図示されています a)像が伸びて糸巻型(ピンクッション型)の歪曲収差画像が生じるのは、軸方向距離が長いことに対応してレンズの横方向の拡大率が増加する時です。この時画像の各点は、放射状に中心から外側に投影される傾向があり、各点が中心から遠い距離にあるほど本来あるべき位置から最もずれることになりますb)歪曲収差が存在しない時、画像は対象物体と完全な相似性がありますc)像が縮んで樽型の歪曲収差画像が生じるのは、軸方向距離が長いことに対応してレンズの横方向の拡大率が縮小する時です。この時画像の各点は、放射状に中心に向けて内側に投影される傾向があり、糸巻型の場合と同様に、各点が中心から遠い距離にあるほど、本来あるべき位置から最もずれることになります。

 

色収差

上で説明した全ての単色収差は、当社の補償光学キットに含まれている可変形状ミラーを使うことで補正できます。しかしながら、広帯域光源を使用する際は、色収 差が発生する場合があります。色収差は可変形状ミラーでは補正はできないので、この収差ついては簡単な説明に留めます。色収差には2種類あり(横収差と縦収差)、これは入射光の波長によってレンズにおける屈折率が異なることが原因で起こります。青色光の方が赤色光より大きく屈折する傾向があるので、レンズは全ての色を同じ焦点に結ぶことができません。この結果、各色について画像サイズや焦点にわずかなバラツキが発生し、画像の周りにハロー(光輪)が生じます。一般的には、ヒトの目はスペクトル中の緑色光に最も敏感であるので、レンズの焦点をその領域に合わせるようにします。この条件下で像面をレンズに近づける(あるいはレンズから遠ざける)と、ぼやけた画像の周縁部は微かに赤み(あるいは青み)を帯びます。

はじめに
軸外走査技術は光コヒーレンストモグラフィ(OCT)、共焦点顕微鏡法や走査型補償光学顕微鏡法(ASOM)等、様々なイメージング分野で多く採用されています。 補償光学素子がなければ、このようなイメージング技術を使用して得られた画像は「収差」のタブでご説明した軸外収差の悪影響を受けることになり、分解能、あるいは視野範囲のいずれかを犠牲にする選択を迫られます。しかし、可変形状ミラーによってこの問題は解決できるようになりました。補償光学システムにおける可変形状ミラーの役割については、「AOチュートリアル」のタブをご参照ください。

ASOM Photo
1. 左:当社のASOMシステムの概略図で、カスタム仕様の走査レンズ、高速ステアリングミラー、12 x 12個の静電アクチュエータを使用した4.4 mm x 4.4 mmのDM 、そしてCCDカメラで構成されています。右:ASOMシステムの写真。

: ASOM
右の図1にある当社の走査型補償光学顕微鏡(ASOM)を一例としてあげます。この顕微鏡では、 高速ステアリングミラー、広い開口部を持つ走査レンズ、そして微小電気機械システム技術(MEMS)を用いた可変形状ミラーを合わせて使用することで、 分解能(全視野範囲にわたって 1.5 μm)と高速の画像取得能力(30 fps)の両方を維持しながら、広い視野範囲(Ø40 mm)が確保されています。試料上の画像取得領域の変化(高速ステアリングミラーの方向を変えて変更します)に合わせて、可変形状ミラーが走査レンズによる軸外収差を補正します。その結果、広範囲で合成された視野範囲の全体に渡って、回折限界の1.5 μm の分解能が保証されます。

ASOM は、小さくて連続した空間的に分離された画像を高速で続けて取得し、それをつなぎ合わせて大きな合成画像を生成します。過去においても モザイク手法は、分解能を維持しながら視野範囲を広げる目的で採用されてきましたが、それを可能にするには移動ステージが必要でした。それに対してASOMでは、高速の2Dミラー、特別設計の走査レンズアセンブリ、可変形状ミラーと追加の光学素子を組み合わせてこの問題を解決しています。

図2で示されているASOM用の走査レンズアセンブリ (SLA)は、平面に結像しなければならない従来の顕微鏡用対物レンズと異なり、曲面の視野(レンズに固有の視野形状。詳細については「収差」 のタブ中にある像面湾曲の項目を参照)に対応しています。このことで、光学システムの設計がシンプルになり、必要となるレンズ素子の数も減りました。この図には、4つの異なる走査角度の位置が示されています。青い線が、軸上走査時の光路で、緑、赤と黄色の線は異なる軸外走査角度での光路を示しています。図示されているそれぞれの走査角度について、波面センサのイメージタイルの中心からの直線的な変位の関数としての波面収差が示されています。

Off-Axis Wavefront Distortion for ASOM system

2. 走査型補償光学顕微鏡(ASOM)では、曲面の視野を利用するので、図示されているように走査レンズの組立てが非常に単純になります。青、緑、赤と黄色の光路は、様々な軸外走査角度 (それぞれ0o、2 o、4 oと6 oの 時)の結果を表しており、各走査角度で形成される波面収差も図示しました。グラフでは、(光波の)収差を波面センサタイル上の位置の関数として表しています。なお、走査角度と関係なく、いずれの場合でも収差はイメージタイルの中心点の上にはありません。図に示した収差は、全種類の収差を含みます。

このシステムにおいて、開口の大きな走査レンズとシステムの全体レイアウトは、像面湾曲に対応するために特別に設計されましたが、コマ収差や非点収差等その他の全ての軸外収差(詳細な説明は「収差」のタブ内参照)はASOMシステム内に依然として存在しています。これらの収差は、走査範囲全体に渡って各視野位置に関して可変形状ミラーで補償されます。図3では、高速ステアリングミラーの任意の角度位置に対する可変形状ミラーの最適形状を示しています。

ASOM Scan
3. 2Dステアリングミラーの角度位置が観察可能な視野位置を決定します。ここでは様々なミラー位置に関して、Y軸に沿った5つの点上での像を表示しています。(a) で図示されている高速ステアリングミラーの角度位置に対して、適切な可変形状ミラーの形が(b)で図示されています。なお、各視野位置で画像を修正する上で必要なDMのトポロジ(位相幾何学)は自明ではありません。
Air Force Target Image
4. 画像化したAir force target: (a)平面鏡使用時、(b)最適化された可変形状ミラー使用時。最短のラインの間隔は2 μm。

可変形状ミラーの優れた波面補正能力が図4で図示されています。Air force targetイメージを(a)平面鏡を使って取得した場合、(b)可変形状ミラーで取得した場合、を比較しています。(a)の画像は完全にぼやけていて、殆ど図形を認識することができません。これに対して(b)の画像では、間隔がわずか 2 μmの最も小さなラインでさえはっきりと認識できます。

「応用例関連記事(Application Articles)」では、こちらの補償光学装置を使用した研究を含め、応用例の記事、出版物をご紹介をしています。

Application Articles

補償光学(AO)および可変形状ミラーに関する出版物

2012

 

Jiangpei Dou ; Deqing Ren ; Yongtian Zhu ; Xi Zhang ; Rong Li, “A dark-hole correction test for the step-transmission filter based coronagraphic system,” Proc. SPIE 8442, Space Telescopes and Instrumentation 2012: Optical, Infrared, and Millimeter Wave, 84420D (September 21, 2012); doi:10.1117/12.924248.

R. Davies, M. Kasper, “Adaptive Optics for Astronomy,” arXiv:1201.5741v1 [astro-ph.IM].

Wei Sun, Yang Lu, Thomas G. Bifano, Jason B. Stewart, and Charles P. Lin, “Critical considerations of pupil alignment to achieve open-loop control of MEMS deformable mirror in nonlinear laser scanning fluorescence microscopy,” Proc. SPIE 8253, 82530H (2012); https://dx.doi.org/10.1117/12.909652.

Alexis Hill ; Steven Cornelissen ; Daren Dillon ; Charlie Lam ; Dave Palmer ; Les Saddlemyer, “Flexure mount for a MEMS deformable mirror for the Gemini Planet Imager,” Proc. SPIE 8450, Modern Technologies in Space- and Ground-based Telescopes and Instrumentation II, 84500H (September 13, 2012); doi:10.1117/12.926842.

Katie M. Morzinski, Andrew P. Norton, Julia Wilhelmson Evans, Layra Reza, Scott A. Severson, Daren Dillon, Marc Reinig, Donald T. Gavel, Steven Cornelissen, Bruce A. Macintosh, Claire E. Max, “MEMS practice, from the lab to the telescope,” arXiv:1202.1566v1 [astro-ph.IM].

Thomas Bifano, Yang Lu, Christopher Stockbridge, Aaron Berliner, John Moore, Richard Paxman, Santosh Tripathi and Kimani Toussaint, “MEMS spatial light modulators for controlled optical transmission through nearly opaque materials,” Proc. SPIE 8253, 82530L (2012); https://dx.doi.org/10.1117/12.911384.

Ravi S. Jonnal, Omer P. Kocaoglu, Qiang Wang, Sangyeol Lee, and Donald T. Miller, “Phase-sensitive imaging of the outer retina using optical coherence tomography and adaptive optics,” Biomedical Optics Express, Vol. 3, Issue 1, pp. 104-124 (2012) https://dx.doi.org/10.1364/BOE.3.000104.

Yiin Kuen Fuh, Kuo Chan Hsu, and Jia Ren Fan, “Rapid in-process measurement of surface roughness using adaptive optics,” Optics Letters, Vol. 37, Issue 5, pp. 848-850 (2012) https://dx.doi.org/10.1364/OL.37.000848.

C. Baranec, R. Riddle, A. N. Ramaprakash, N. Law, S. Tendulkar, S. Kulkarni, R. Dekany, K. Bui, J. Davis, M. Burse, H. Das, S. Hildebrandt, S. Punnadi, R. Smith, “Robo-AO: autonomous and replicable laser-adaptive-optics and science system,” Proc. SPIE 8447, Adaptive Optics Systems III, 844704 (September 13, 2012).

Renate Kupke ; Donald Gavel ; Constance Roskosi ; Gerald Cabak ; David Cowley ; Daren Dillon ; Elinor L. Gates ; Rosalie McGurk ; Andrew Norton ; Michael Peck ; Christopher Ratliff ; Marco Reinig, “ShaneAO: an enhanced adaptive optics and IR imaging system for the Lick Observatory 3-meter telescope,” SPIE doi:10.1117/12.926470.

N. Jeremy Kasdin and Tyler D. Groff, “Shaped pupils with two micromechanical deformable mirrors for exoplanet imaging,” 2 February 2012, SPIE Newsroom. DOI: 10.1117/2.1201201.004084.

Y. Lua,E. Ramsayb, C.R. Stockbridgea, A. Yurtc, F.H. Köklüd, T.G. Bifanoa, e, M.S. Ünlüd, e, B.B. Goldbergb, e, “Spherical aberration correction in aplanatic solid immersion lens imaging using a MEMS deformable mirror,” Microelectronics Reliability Volume 52, Issues 9.10, September-October 2012.

Weiyao Zou and Stephen A. Burns, “Testing of Lagrange multiplier damped least-squares control algorithm for woofer-tweeter adaptive optics,” Applied Optics, Vol. 51, Issue 9, pp. 1198-1208 (2012) https://dx.doi.org/10.1364/AO.51.001198.

Toco Y. P. Chui, Dean A. VanNasdale, and Stephen A. Burns, “The use of forward scatter to improve retinal vascular imaging with an adaptive optics scanning laser ophthalmoscope,” Biomedical Optics Express, Vol. 3, Issue 10, pp. 2537-2549 (2012).

2011

 

K. Enya, L. Abe, S. Takeuchi, T. Kotani, T. Yamamuro, “A high dynamic-range instrument for SPICA for coronagraphic observation of exoplanets and monitoring of transiting exoplanets,” arXiv:1110.2621v1 [astro-ph.IM].

M. B. Roopashree, Akondi Vyas, and B. Raghavendra Prasad, “A novel model of influence function: calibration of a continuous membrane deformable mirror,” Proc. of Int. Conf. on Advances in Electrical & Electronics 2011 ACEEE DOI: 02.AEE.2011.02.49.

S. Burns, W. Zou, Z. Zhong, G. Huang, and X. Qi, “Adapting AO systems for clinical Imaging,” Adaptive Optics: Methods, Analysis and Applications, OSA Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2011), paper AMA1.

Xiaodong Tao, Bautista Fernandez, Diana C. Chen, Oscar Azucena, Min Fu, Yi Zuo and Joel Kubby, “Adaptive Optics Confocal Fluorescence Microscopy with Direct Wavefront Sensing for Brain Tissue Imaging,” Proceedings of the SPIE, Volume 7931, pp. 79310L-79310L-8 (2011). DOI: 10.1117/12.876524.

Xiaodong Tao, Bautista Fernandez, Oscar Azucena, Min Fu, Denise Garcia, Yi Zuo, Diana C. Chen, and Joel Kubby, “Adaptive optics confocal microscopy using direct wavefront sensing,” Optics Letters, Vol. 36, Issue 7, pp. 1062-1064 (2011).

Xiaodong Tao, Bautista Fernandez, Oscar Azucena, Min Fu, Denise Garcia, Yi Zuo, Diana C. Chen, and Joel Kubby, “Adaptive optics confocal microscopy using direct wavefront sensing,” Optics Letters, Vol. 36, Issue 7, pp. 1062-1064 (2011).

Xiaodong Tao, Oscar Azucena, Min Fu, Yi Zuo, Diana C. Chen, and Joel Kubby, “Adaptive optics microscopy with direct wavefront sensing using fluorescent protein guide stars,” Optics Letters, Vol. 36, Issue 17, pp. 3389-3391 (2011).

Yaopeng Zhou, Thomas Bifano and Charles Lin, “Adaptive optics two-photon fluorescence microscopy,” Proc. SPIE 7931, 79310H (2011); doi:10.1117/12.875596.

Oscar Azucena, Xiaodong Tao, Justin Crest, Shaila Kotadia, William Sullivan, Donald Gavel, Marc Reinig, Scot Olivier, Joel Kubby, “Adaptive optics widefield microscope corrections using a MEMS DM and Shack-Hartmann wavefront sensor,” Proc. of SPIE Vol. 7931, 79310J (2011) doi:10.1117/12.876439.

Oscar Azucena, Justin Crest, Shaila Kotadia, William Sullivan, Xiaodong Tao, Marc Reinig, Donald Gavel, Scot Olivier, and Joel Kubby, “Adaptive optics wide-field microscopy using direct wavefront sensing,” Opt. Lett. 36, 825-827 (2011).

Toco Y. P. Chui, James D. Akula, Anne B. Fulton, Jennifer L. Norris, Alfredo Dubra, Melanie Campbell, Daniel X. Hammer, R. D. Ferguson, Mircea Mujat, David P. Biss, Nicusor V. Iftimia, Ankit H. Patel, and Emily Plumb, “Advanced capabilities of the multimodal adaptive optics imager,” Proc. SPIE 7885, 78850A (2011).

M N Horenstein, J B Stewart, S Cornelissen, R Sumner, D S Freedman, M Datta, N Kani, P Miller, “Advanced MEMS systems for optical communication and imaging,” M N Horenstein et al 2011 Journal of Physics: Conf. Ser. 301 (2011) 012056.

Akondi Vyas,M. B. Roopashree and B. Raghavendra Prasad, “Advanced Methods for Improving the Efficiency of a Shack Hartmann Wavefront Sensor,” Indian Institute of Astrophysics, Koramangala, Bangalore, India.

Hao Ren, Fenggang Tao, Weimin Wang, and Jun Yao, “An out-of-plane electrostatic actuator based on the lever principle,” J. Micromech. Microeng. 21 045019 doi:10.1088/0960-1317/21/4/045019.

Juan M. Bueno, Anastasia Giakoumaki, Emilio J. Gualda, Frank Schaeffel, and Pablo Artal, “Analysis of corneal stroma organization with wavefront optimized nonlinear microscopy,” Cornea: June 2011 - Volume 30 - Issue 6 - pp 692-701 doi: 10.1097/ICO.0b013e3182000f94.

Diego Rativa, Brian Vohnsen, “Analysis of individual cone-photoreceptor directionality using scanning laser ophthalmoscopy,” Biomedical Optics Express, Vol. 2, Issue 6, pp. 1423-1431 (2011).

Juan M. Bueno, Anastasia Giakoumaki, Emilio J. Gualda, Frank Schaeffel, and Pablo Artal, “Analysis of the chicken retina with an adaptive optics multiphoton microscope,” Biomedical Optics Express, Vol. 2, Issue 6, pp. 1637-1648 (2011).

Donald Gavel, “ASTRONOMICAL IMAGING: New adaptive optics system at Lick Observatory uses MEMS,” Laser Focus World, 08/01/2011.

B.B. Goldberg, A. Yurt, Y. Lu, E. Ramsay, F.H. Koklu, J. Mertz, T.G. Bifano, M.S. Unlud, “Chromatic and spherical aberration correction for silicon aplanatic solid immersion lens for fault isolation and photon emission microscopy of integrated circuits,” Science Direct, https://dx.doi.org/10.1016/j.microrel.2011.07.047.

F. Kong, N. V. Proscia, K. K. Lee, and Y. Chen, “Controlling Spatial Coherence in Multimode Fibers,” in Adaptive Optics: Methods, Analysis and Applications, OSA Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2011), paper AMC4.

Donald T. Gavel, “Development of an enhanced adaptive optics system for the Lick Observatory Shane 3-meter Telescope,” Proc. SPIE 7931, 793103 (2011); https://dx.doi.org/10.1117/12.876413.

Célia Blain, Olivier Guyon, Colin Bradley, and Olivier Lardiere, “Fast iterative algorithm (FIA) for controlling MEMS deformable mirrors: principle and laboratory demonstration,” Optics Express, Vol. 19, Issue 22, pp. 21271-21294 (2011) https://dx.doi.org/10.1364/OE.19.021271.

Emilio J. Gualda, Javier R. Vázquez de Aldana, M. Carmen Martínez-García, Pablo Moreno, Juan Hernández-Toro, Luis Roso, Pablo Artal, and Juan M. Bueno, “Femtosecond infrared intrastromal ablation and backscattering-mode adaptive-optics multiphoton microscopy in chicken corneas,” Biomedical Optics Express, Vol. 2, Issue 11, pp. 2950-2960 (2011).

Geoff Anderson and Fassil Ghebremichael, “Holographic Adaptive Laser Optics System,” .

Omer P. Kocaoglu, Sangyeol Lee, Ravi S. Jonnal, Qiang Wang, Ashley E. Herde, Jack C. Derby, Weihua Gao, and Donald T. Miller, “Imaging cone photoreceptors in three dimensions and in time using ultrahigh resolution optical coherence tomography with adaptive optics,” Biomedical Optics Express, Vol. 2, Issue 4, pp. 748-763 (2011) https://dx.doi.org/10.1364/BOE.2.000748.

Lisa A. Poyneer, “Imaging extra-solar planets with adaptive optics and a MEMS mirror,” SPIE Newsroom. DOI: 10.1117/2.1201102.003471.

Qiang Wang, Omer P. Kocaoglu, Barry Cense, Jeremy Bruestle, Ravi S. Jonnal, Weihua Gao, Donald T. Miller, “Imaging Retinal Capillaries Using Ultrahigh-Resolution Optical Coherence Tomography and Adaptive Optics,” Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. January 18, 2011 iovs.10-6424.

Omer P. Kocaoglu, Barry Cense, Ravi S. Jonnal, Qiang Wang, Sangyeol Lee, Weihua Gao, and Donald T. Miller, “Imaging retinal nerve fiber bundles using optical coherence tomography with adaptive optics,” Vision Research, doi:10.1016/j.visres.2011.06.013.

J.M. Girkin, “Implementation of adaptive optics in beam scanning and wide-field optical microscopy,” Proc. SPIE 7931, 79310E (2011).

Weiyao Zou, Xiaofeng Qi, Gang Huang, and Stephen A. Burns, “Improving wavefront boundary condition for in vivo high resolution adaptive optics ophthalmic imaging,” Biomedical Optics Express, Vol. 2, Issue 12, pp. 3309-3320 (2011).

Yiin Kuen Fuh, Kuo Chan Hsu, Jia Ren Fan, Ming Xien Lin, “Induced aberrations by combinative convex/concave interfaces of refractive-index-mismatch and capability of adaptive optics correction,” Microw. Opt. Technol. Lett., 53: 2610-2615. doi: 10.1002/mop.26323.

Akondi Vyas, M. B. Roopshree, B. Raghavendra Prasad, “Intensity Weighted Noise Reduction in MEMS Based Deformable Mirror Images,” AIP Conf. Proc. 1391, pp. 347-349; doi:10.1063/1.3643545.

Joseph Carroll, Michael Pircher, and Robert J. Zawadzki, “Introduction: Feature Issue on Cellular Imaging of the Retina,” Biomedical Optics Express, Vol. 2, Issue 6, pp. 1778-1780 (2011).

P. Martinez, E. Aller Carpentier, M. Kasper, A. Boccaletti, C. Dorrer, J. Baudrand, “Laboratory comparison of coronagraphic concepts under dynamical seeing and high-order adaptive optics correction,” The Authors Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 2011 DOI: 10.1111/j.1365-2966.2011.18529.x.

Carrasco-Casado, A.; Vergaz, R.; Sanchez-Pena, J.M.; Oton, E.; Geday, M.A.; Oton, J.M.;, “Low-Impact Air-to-Ground Free-Space Optical Communication System Design and First Results,” Proc. Space Optical Systems and Applications (ICSOS), 2011 International Conference (2011).

I. Dobrev, Marc Balboa, Ryan Fossett, C. Furlong, and E. J. Harrington, “MEMS for real-time infrared imaging,” MEMS and Nanotechnology, Volume 4. Proceedings of the 2011 Annual Conference on Experimental and Applied Mechanics.

Juan M. Bueno, Emilio J. Gualda, Anastasia Giakoumaki, Pablo Pérez-Merino, Susana Marcos and Pablo Artal, “Multiphoton Microscopy of Ex Vivo Corneas after Collagen Cross-Linking,” Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. July 18, 2011 vol. 52 no. 8 5325-5331 doi: 10.1167/iovs.11-7184.

Donald T. Gavel, “New adaptive-optics technology for ground-based astronomical telescopes,” SPIE Newsroom. DOI: 10.1117/2.1201101.003434.

P.R. Lawson, O.P. Lay, S.R. Martin, R.D. Peters, A.J. Booth, R.O. Gappinger, A. Ksendzov and D.P. Scharf, “New technologies for exoplanet detection with mid-IR interferometers,” Research, Science and Technology of Brown Dwarfs and Exoplanets: Proceedings of an International Conference held in Shangai on Occasion of a Total Eclipse of the Sun.

David Merino, Jacque L. Duncan, Pavan Tiruveedhula, and Austin Roorda, “Observation of cone and rod photoreceptors in normal subjects and patients using a new generation adaptive optics scanning laser ophthalmoscope,” Biomedical Optics Express, Vol. 2, Issue 8, pp. 2189-2201 (2011).

Laurent Pueyo, Jason Kay, N. Jeremy Kasdin, Tyler Groff, Michael McElwain, Amir Giveon, and Ruslan Belikov, “Optimal dark hole generation via two deformable mirrors with stroke minimization,” Applied Optics, Vol. 48, Issue 32, pp. 6296-6312.

JS Werner, JL Keltner, RJ Zawadzki, and SS Choi, “Outer retinal abnormalities associated with inner retinal pathology in nonglaucomatous and glaucomatous optic neuropathies,” Cambridge Ophthalmological Symposium, Eye 25, 279-289 (March 2011).

Z. Liu, O. P. Kocaoglu, R. S. Jonnal, Q. Wang, and D. T. Miller, “Performance of an off-axis ophthalmic adaptive optics system with toroidal mirrors,” Adaptive Optics: Methods, Analysis and Applications, OSA Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2011), paper AMA4.

Ravi S. Jonnal, Omer P. Kocaoglu, Qiang Wang, Sangyeol Lee, and Donald T. Miller, “Phase-sensitive imaging of the outer retina using optical coherence tomography and adaptive optics,” Biomedical Optics Express, Vol. 3, Issue 1, pp. 104-124 (2012).

Fanting Kong, Ronald H. Silverman, Liping Liu, Parag V. Chitnis, Kotik K. Lee, and Y. C. Chen, “Photoacoustic-guided convergence of light through optically diffusive media,” Optics Letters, Vol. 36, Issue 11, pp. 2053-2055 (2011).

Sotaro Ooto, MD; Masanori Hangai, MD; Nagahisa Yoshimura, MD, “Photoreceptor Restoration in Unilateral Acute Idiopathic Maculopathy on Adaptive Optics Scanning Laser Ophthalmoscopy,” Archives of Opthalmology, Vol. 129 No. 12, December 2011.

Yang Lu, Samuel M. Hoffman, Christopher R. Stockbridge, Andrew P. LeGendre, Jason B. Stewart, and Thomas G. Bifano, “Polymorphic optical zoom with MEMS DMs,” Proc. of SPIE Vol. 7931 79310D-1: DOI: 10.1117/12.874207.

Kevin M. Ivers, Chaohong Li, Nimesh Patel, Nripun Sredar, Xunda Luo, Hope Queener, Ronald S. Harwerth, Jason Porter, “Reproducibility of measuring lamina cribrosa pore geometry in human and non-human primates using in vivo adaptive optics imaging,” Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. May 5, 2011 iovs.11-7347.

Kevin M. Ivers, Chaohong Li, Nimesh Patel, Nripun Sredar, Xunda Luo, Hope Queener, Ronald S. Harwerth and Jason Porter, “Reproducibility of Measuring Lamina Cribrosa Pore Geometry in Human and Nonhuman Primates with In Vivo Adaptive Optics Imaging,” Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. July 2011 vol. 52 no. 8 5473-5480.

Allyson L. Hartzell, Mark G. da Silva, Herbert R. Shea, “Root Cause and Failure Analysis,” MEMS Reliability, MEMS Reference Shelf, 2011, 179-214.

Yiin-Kuen Fuh, Kuo Chan Hsu, Jia Ren Fan, “Roughness measurement of metals using a modified binary speckle image and adaptive optics,” Optics and Lasers in Engineering: Volume 50, Issue 3, March 2012, Pages 312-316.

J.F. Morizur, S. Armstrong, N. Treps, J. Janousek, H.A. Bachor, “Spatial reshaping of a squeezed state of light,” The European Physical Journal D - Atomic, Molecular, Optical and Plasma Physics, Volume 61, Number 1, 237-239.

Toco Y.P. Chui, , Zhangyi Zhong, Stephen A. Burns, “The relationship between peripapillary crescent and axial length: Implications for differential eye growth,” Science Direct, https://dx.doi.org/10.1016/j.visres.2011.08.008.

K. Enya, T. Kotani, K. Haze, K. Aono, T. Nakagawa, H. Matsuhara, H. Kataza, T. Wada, M. Kawada, K. Fujiwara, M. Mita, S. Takeuchi, K. Komatsu, S. Sakai, H. Uchida, S. Mitani, T. Yamawaki, T. Miyata, S. Sako, T. Nakamura, K. Asano, T. Yamashita,N. Narita, “The SPICA coronagraphic instrument (SCI) for the study of exoplanets,” Advances in Space Research, Volume 48, Issue 2, 15 July 2011, Pages 323-333.

Lisa A. Poyneer, Brian Bauman, Steven Jones, Bruce A. Macintosh, Steven Cornelissen, Joshua Isaacs, David W. Palmer, “The use of a high-order MEMS deformable mirror in the Gemini Planet Imager,” Proc. SPIE 7931, 793104 (2011).

Mark N. Horenstein, Robert Sumner, Preston Miller, Thomas Bifano, Jason Stewart, Steven Cornelissen, “Ultra-low-power multiplexed electronic driver for high resolution deformable mirror systems,” Proc. SPIE 7930, 79300M (2011); https://dx.doi.org/10.1117/12.876404.

Brian Vohnsen, Diego Rativa, “Ultrasmall spot size scanning laser ophthalmoscopy,” Biomedical Optics Express, Vol. 2, Issue 6, pp. 1597-1609 (2011).

Hongxin Song, Toco Yuen Ping Chui, Zhangyi Zhong, Ann E. Elsner, Stephen A. Burns, “Variation of Cone Photoreceptor Packing Density with Retinal Eccentricity and Age,” Association for Research in Vision and Ophthalmology (2011).

Oscar Azucena, Justin Crest, Jian Cao, William Sullivan, Peter Kner, Donald Gavel, Daren Dillon, Scot Olivier, and Joel Kubby, “Wavefront aberration measurements and corrections through thick tissue using fluorescent microsphere reference beacons,” Optics Express, Vol. 18, Issue 16, pp. 17521-17532 (2010).

Heidi Hofer, Nripun Sredar, Hope Queener, Chaohong Li, and Jason Porter, “Wavefront sensorless adaptive optics ophthalmoscopy in the human eye,” Optics Express, Vol. 19, Issue 15, pp. 14160-14171 (2011).

Weiyao Zou, Xiaofeng Qi, and Stephen A. Burns, “Woofer-tweeter adaptive optics scanning laser ophthalmoscopic imaging based on Lagrange-multiplier damped least-squares algorithm,” Biomedical Optics Express, Vol. 2, Issue 7, pp. 1986-2004 (2011).

P. Martinez, E. Aller Carpentier, and M. Kasper, “XAO coronagraphy with the High-Order Test bench,” EPJ Web of Conferences 16, 03005 (2011).

2010

 

Julie Smith, “An Experimental Study Showing the Effects on a Standard PI Controller Using a Segmented MEMS DM Acting as a MOD (lambdal) Device,” Proc. SPIE 7816, 78160H (2010).

Dani Guzman, Francisco Javier De Cos Juez, Richard M. Myers, Fernando Sanchez Lasheras, Laura K. Young, and Andrés Guesalaga, “Deformable mirror models for open-loop adaptive optics using non-parametric estimation techniques,” Proc. SPIE Vol. 7736

S. A. Burns, “Designing AO Retinal Imaging Systems for Real World Uses: Issues and Limitations,” Frontiers in Optics, OSA Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2010), paper FTuB2..

Steven Cornelissen, Jason Stewart, Tom Bifano, “High Actuator Count MEMS Deformable Mirrors for Space Telescopes,” Presented at Mirror Technology Days, Boulder, Colorado, USA, 7-9 June 2010.

Andrew Norton, Donald Gavel, Daren Dillon, and Steven Cornelissen, “High-power visible-laser effect on a Boston Micromachines' MEMS deformable mirror,” Proc. SPIE Vol. 7736.

Scot S. Olivier, Thomas G. Bifano, and Joel A. Kubby, “Low power MEMS modulation retroreflectors for optical communication,” Proc. SPIE 7595, 759505 (2010).

T. Bifano, S. Cornelissen, and P. Bierden, “MEMS deformable mirrors in astronomical adaptive optics,” 1st AO4ELT conference, 06003 (2010).

Robert D. Peters, Oliver P. Lay, and Peter R. Lawson, “Mid-Infrared Adaptive Nulling for the Detection of Earth-like Exoplanets,” Publications of the Astronomical Society of the Pacific (2010) Volume: 122, Issue: 887, Pages: 85-92.

Dani Guzman, Francisco Javier de Cos Juez, Richard Myers, Andrés Guesalaga, and Fernando Sánchez Lasheras, “Modeling a MEMS deformable mirror using non-parametric estimation techniques,” Optics Express, Vol. 18, Issue 20, pp. 21356-21369 (2010).

C. Vogel, G. Tyler, Y. Lu, T. Bifano, R. Conan, and C. Blain, “Modeling and parameter estimation for point-actuated continuous-facesheet deformable mirrors,” J. Opt. Soc. Am. A 27, A56-A63 (2010).

Curtis R. Vogel, Glenn A. Tyler, and Yang Lu, “Modeling, parameter estimation, and open-loop control of MEMS deformable mirrors,” Proc. SPIE 7595, 75950E (2010). s>

Alioune Diouf, Thomas G. Bifano, Andrew P. Legendre, and Yang Lu, “Open loop control on large stroke MEMS deformable mirrors,” Proc. SPIE 7595, 75950D (2010).

Katie Morzinski, Luke C. Johnson, Donald T. Gavel, Bryant Grigsby, Daren Dillon, Marc Reinig, and Bruce A. Macintosh, “Performance of MEMS-based visible-light adaptive optics at Lick Observatory: Closed- and open-loop control,” Proc. SPIE 7736, 77361O (2010).

Donald T. Gavel, “Progress update on the visible light laser guidestar experiments at Lick Observatory,” Proc. SPIE 7595, 759508 (2010).

Marc Reinig, Donald Gavel, Ehsan Ardestani, and Jose Renau, “Real-time control for Keck Observatory next-generation adaptive optics,” Proc. SPIE 7736, 77363J (2010).

Marc Reinig, Donald Gavel, Ehsan Ardestani, and Jose Renau, “Real-time control for Keck Observatory next-generation adaptive optics,” Proc. SPIE 7736, 77363J (2010).

Thomas Bifano, Steven Cornelissen, and Paul Bierden, “Recent Advances in high-resolution MEMS DM fabrication and intergration,” Advanced Maui Optical and Space Surveillance Technologies Conference, 14-17 Sep 2010, Maui, HI.

Allyson L. Hartzell, Steven A. Cornelissen, Paul A. Bierden, Charlie V. Lam, and Daniel F. Davis, “Reliability of MEMS deformable mirror technology used in adaptive optics imaging systems,” Proc. SPIE 7595, 75950B (2010).

Thomas Bifano, “Shaping light: MOEMS deformable mirrors for microscopes and telescopes,” Proc. SPIE Vol. 7595

Keigo Enya, “SPICA infrared coronagraph for the direct observation of exo-planets,” Advances in Space Research Volume 45, Issue 8, 15 April 2010, Pages 979-999. lwr

Alioune Diouf, Thomas G. Bifano, Jason B. Stewart, Steven Cornelissen, and Paul Bierden, “Through-wafer interconnects for high degree of freedom MEMS deformable mirrors,” Proc. SPIE 7595, 75950N (2010).

2009

 

Andrew Norton, Julia W. Evans, Donald Gavel, Daren Dillon, David Palmer and Bruce Macintosh, Katie Morzinski, and Steven Cornelissen, “Preliminary characterization of Boston Micromachines' 4096-actuator deformable mirror" Proc. SPIE, Vol. 7209

Steven A. Cornelissen, Paul A. Bierden, Thomas G. Bifano, Charlie V. Lam, “4096-element continuous face-sheet MEMS deformable mirror for high-contrast imaging” J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS, Vol. 8, 031308

Marie Levine and Rémi Soummer, “Overview of Technologies for Direct Optical Imaging of Exoplanets” NASA, JPL

Kevin L. Baker, Eddy A. Stappaerts, Doug C. Homoelle, Mark A. Henesian, Erlan S. Bliss, Craig W. Siders, and Chris P. J. Barty, “Interferometric adaptive optics for high-power laser pointing and wavefront control and phasing” J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS, Vol. 8, 033040

Byung-Wook Yoo, Jae-Hyoung Park, I. H. Park, Jik Lee, Minsoo Kim, Joo-Young Jin, Jin-A Jeon, Sug-Whan Kim, and Yong-Kweon Kim, “MEMS micromirror characterization in space environments” Optics Express, Vol. 17, Issue 5, pp. 3370-3380

Sandrine Thomas, Julia W. Evans, Donald Gavel, Daren Dillon, and Bruce Macintosh, “Amplitude variations on a MEMS-based extreme adaptive optics coronagraph testbed” Applied Optics, Vol. 48, Issue 21, pp. 4077-4089

K. Enya, T. Kotani, T. Nakagawa, H. Kataza, K. Haze, S. Higuchi, T. Miyata, S. Sako, T. Nakamura, T. Yamashita, N. Narita, M. Tamura, J. Nishikawa, H. Hayano, S. Oya, Y. Itoh, M. Fukagawa, H. Shibai, M. Honda, N. Baba, N. Murakami, M. Takami, T. Matsuo, S. Ida, L. Abe, O. Guyon, M. Venet, T. Yamamuro, P. Bierden and SPICA coronagraph team, “SPICA Coronagraph Instrument (SCI) for the Direct Imaging and Spectroscopy of Exo-Planets” SPICA Workshop, 01004 (2009) DOI: 10.1051/spica/200901004

Julia W. Evans, Robert J. Zawadzki, Steve Jones, Scot Olivier and John S. Werner, “Performance of a MEMS-based AO-OCT system using Fourier reconstruction” Proc. SPIE, Vol. 7209, 720905 (2009); doi:10.1117/12.808002

Choi, Philip I.; Horn, R. B.; Rudy, A. R.; Gurman, Z. R.; Beeler, D. J.; Penprase, B. E.; Esin, A. A.; Zook, A. C. “CUCAO-Cam: The Claremont Undergraduate Colleges Adaptive Optics Camera” American Astronomical Society, AAS Meeting #214, #409.17; Bulletin of the American Astronomical Society, Vol. 41, p.674

Jason D. Kaya, Laurent A. Pueyob, and N. Jeremy Kasdin, “Demonstration of a symmetric dark hole with a stroke-minimizing correction algorithm” Proc. SPIE, Vol. 7209, 72090G (2009); doi:10.1117/12.809815

Weiyao Zou and Stephen A. Burns, “High-accuracy wavefront control for retinal imaging with Adaptive-Influence-Matrix Adaptive Optics” Optics Express, Vol. 17, Issue 22, pp. 20167-20177

Belikov, Rusian; Angel, Roger; Bekele, Asfaw; Cahoy, Kerri; Connelley, Michael; Dettmann, Lee; Gavel, Donald; Give'on, Amir; Guyon, Olivier; Jay, Daniel; Kasdin, N. Jeremy; Kendrick, Rick; Kern, Brian; Levine, Marie; Lynch, Dana; McKelvey, Mark; Peters, Bridget; Pluzhnik, Eugene; Shaklan, Stueart; Shao, Michael; Sylvester, Clay; Traub, Wesley; Trauger, John; Vanderbei, Robert; Witteborn, Fred; Woodruff, Robert, “Overview of Technology Development for the Phase-Induced Amplitude Apodization (PIAA) Coronagraph” Astro2010: The Astronomy and Astrophysics Decadal Survey, Technology Development Papers, no. 38

Ying Geng, Kenneth P. Greenberg, Robert Wolfe, Daniel C. Gray, Jennifer J. Hunter, Alfredo Dubra, John G. Flannery, David R. Williams, and Jason Porter,“In Vivo Imaging of Microscopic Structures in the Rat Retina” Investigative Ophthalmology and Visual Science. 2009;50:5872-5879

Chaohong Li, Nripun Sredar, Hope Queener, Kevin Ivers and Jason Porter, “Direct slope reconstruction algorithm for woofer-tweeter adaptive optics systems” Optical Society of America, 2009

Lawrence C Sincich, Yuhua Zhang, Pavan Tiruveedhula, Jonathan C Horton & Austin Roorda, “ Resolving single cone inputs to visual receptive fields,” Nature Neuroscience, 28 June 2009

2008

 

Delphine D'ebarre, Edward J. Botcherby, Martin J. Booth, and Tony Wilson, “Adaptive optics for structured illumination microscopy,” University of Oxford, (2008)

O. Keskin, R. Conan, P. Hampton, C. Bradley, “Derivation and experimental evaluation of a point-spread-function reconstruction from a dual-deformable-mirror adaptive optics system,” Optical Engineering, 2008

Robert J. Zawadzki, Barry Cense, Yan Zhang, Stacey S. Choi, Donald T. Miller, and John S. Werner, “Ultrahigh-resolution optical coherence tomography with monochromatic and chromatic aberration correction,” Optics Express, Vol. 16, Issue 11, pp. 8126-8143

Daniel X. Hammer, Nicusor V. Iftimia, R. Daniel Ferguson, Chad E. Bigelow, Teoman E. Ustun, Amber M. Barnaby, and Anne B. Fulton, “Foveal Fine Structure in Retinopathy of Prematurity: An Adaptive Optics Fourier Domain Optical Coherence Tomography Study,” The Association for Research in Vision and Ophthalmology, Inc., (2008)

Keyvan Sayyah, David M. Pepper, “Dynamic optical tag communicator and system using corner cube modulating retroreflector,” 2008

A. Leray, K. Lillis and J. Mertz, “Enhanced Background Rejection in Thick Tissue with Differential-Aberration Two-Photon Microscopy,” The Biophysical Society, (2008)

Robert D. Peters, Oliver. P. Lay, and Muthu Jeganathan, “Broadband phase and intensity compensation with a deformable mirror for an interferometric nuller,” Applied Optics, Vol. 47, Issue 21, pp. 3920-3926

Huanqing Guo, David A. Atchison, Benjamin J. Birt, “Changes in through-focus spatial visual performance with adaptive optics correction of monochromatic aberrations,”Vision Research Volume 48, Issue 17, August 2008, pp. 1804-1811

Zhangyi Zhong, Benno L. Petrig, Xiaofeng Qi, and Stephen A. Burns , “In vivo measurement of erythrocyte velocity and retinal blood flow using adaptive optics scanning laser ophthalmoscopy,” Optics Express, Vol. 16, Issue 17, pp. 12746-12756

Toco Yuen Ping Chui, HongXin Song, and Stephen A. Burns, “Individual variations in human cone photoreceptor packing density: variations with refractive error,” 2008

Lisa A. Poyneer, Daren Dillon, Sandrine Thomas, and Bruce A. Macintosh, “ Laboratory demonstration of accurate and efficient nanometer-level wavefront control for extreme adaptive optics,” Applied Optics, Vol. 47, Issue 9, pp. 1317-1326, (2008)

JI Morgan, JJ Hunter, B Masella, R Wolfe, DC Gray, WH Merigan, FC Delori, DR Williams, “Light-induced retinal changes observed with high-resolution autofluorescence imaging of the retinal pigment epithelium,” Invest Ophthalmol Vis Sci., (2008)

Nicholas Devaney, Derek Coburn, Chris Coleman, J. Christopher Dainty, Eugenie Dalimier, Thomas Farrell, David Lara, David Mackey, and Ruth Mackey, “Characterisation of MEMs mirrors for use in atmospheric and ocular wavefront correction,” Proc. SPIE, Vol. 6888

Julia W. Evans, Robert J. Zawadzki, Steve Jones, Samelia Okpodu, Scot Olivier, John S. Werner, “Performance of a MEMS-based AO-OCT system,” Proc. SPIE, Vol. 6888, (2008)

Benjamin Potsaid and John Ting-Yung Wen, “Design of Adaptive Optics Based Systems by Using MEMS Deformable Mirror Models,” International Journal of Optomechatronics, Volume 2, Issue 2 April 2008, pages 104 – 125

T.D. Farrel and J.C. Dainty, “Woofer-Tweeter Adaptive Optics” 2008

P. Bierden, “ MEMS Deformable Mirrors for High Performance AO Applications,” 2008

2007

 

N. Jeremy Kasdin, Robert J. Vanderbei, and Ruslan Belikov, “Shaped pupil coronagraphy,” Comptes Rendus Physique, Volume 8, Issues 3-4, pp. 312-322 (2007)

Pircher, Michael; Zawadzki, Robert J, “ Combining adaptive optics with optical coherence tomography: unveiling the cellular structure of the human retina in vivo,” Expert Review of Ophthalmology, Volume 2, Number 6, pp. 1019-1035 (2007)

Delphine Debarre, Martin J. Booth, and Tony Wilson, “Image based adaptive optics through optimisation of low spatial frequencies,” Optics Express, Vol. 15, Issue 13, pp. 8176-8190

J.K. Wallace, B. Macintosh, M. Shao, R. Bartos, P. Dumont, B.M. Levine, S. Rao, R. Samuele, C. Shelton, “An Interferometric Wave Front Sensor for Measuring Post-Coronagraph Errors on Large Optical Telescopes,” Aerospace Conference, pp. 1-7, (2007)

Amir Give'on, Ruslan Belikov, Stuart Shaklan, and Jeremy Kasdin , “Closed loop, DM diversity-based, wavefront correction algorithm for high contrast imaging systems,” Optics Express, Vol. 15, Issue 19, pp. 12338-12343

Daniel X. Hammer, Nicusor V. Iftimia, Chad E. Bigelow, Teoman E. Ustun, Benjamin Bloom, R. Daniel Ferguson, Stephen A. Burns, “High resolution retinal imaging with a compact adaptive optics spectral domain optical coherence tomography system,” Vol. 6426, (2007)

David A. Horsley , Hyunkyu Park, Sophie P. Laut and John S. Werner , “Characterization of a bimorph deformable mirror using stroboscopic phase-shifting interferometry,” Sensors and Actuators A: Physical, Volume 134, (2007), Pages 221-230

Alfredo Dubra , “Wavefront sensor and wavefront corrector matching in adaptive optics,” Optics Express, Vol. 15, Issue 6, pp. 2762-2769

Jacque L. Duncan, Yuhua Zhang, Jarel Gandhi, Chiaki Nakanishi, Mohammad Othman, Kari E. H. Branham, Anand Swaroop, and Austin Roorda, “High-Resolution Imaging with Adaptive Optics in Patients with Inherited Retinal Degeneration,” Invest Ophthalmol Vis Sci. 2007

Diana C. Chen, Steven M. Jones, Dennis A. Silva, and Scot S. Olivier , “High-resolution adaptive optics scanning laser ophthalmoscope with dual deformable mirrors,” JOSA A, Vol. 24, Issue 5, pp. 1305-1312

Gordon T. Kennedy, Carl Paterson, “Correcting the ocular aberrations of a healthy adult population using microelectromechanical (MEMS) deformable mirrors,” Optics Communications, Volume 271, Pages 278-284, (2007)

Bruce Macintosha, James Grahama, David Palmera, Rene Doyond, Don Gavela, James Larkina, Ben Oppenheimera, Leslie Saddlemyerh, J. Kent Wallacea, Brian Baumana, Darren Eriksonh, Lisa Poyneera, Anand Sivaramakrishnana, Rémi Soummera, and Jean-Pierre Veranh, “Adaptive optics for direct detection of extrasolar planets: the Gemini Planet Imager,” Comptes Rendus Physique, Volume 8, pp. 365-373, (2007)

2006

 

Michael Shao, Bruce M. Levine, James K. Wallace, Glenn S. Orton, Edouard Schmidtlin, Benjamin F. Lane, Sara Seager, Volker Tolls, Richard G. Lyon, Rocco Samuele, Domenick J. Tenerelli, Robert Woodruff, Jian Ge, “A nulling coronagraph for TPF-C,” Proc. SPIE, Vol. 6265, (2006)

Robert D. Peters, Oliver P. Lay, Akiko Hirai, and Muthu Jeganathan, “Adaptive nulling for the Terrestrial Planet Finder Interferometer,” Proc. SPIE, Vol. 6268, (2006)

Volker Tolls, Michael Aziz, Robert A. Gonsalves, Sylvain Korzennik, Antoine Labeyrie, Richard Lyon, Gary Melnick, Ruth Schlitz, Steve Somerstein, Gopal Vasudevan, and Robert Woodruff, “Study of coronagraphic techniques,” Proc. SPIE, Vol. 6265, (2006)

Elizabeth Daly, Eugenie Dalimier, and Chris Dainty, “Requirements for MEMS mirrors for adaptive optics in the eye,” 2006

Bruce Macintosh, Katie Morzinski, Dave Palmer and Lisa Poyneer, “The extreme adaptive optics testbed at UCSC: current results and coronagraphic upgrade,” Proc. SPIE, Vol. 6272, (2006)

Aymeric Leray and Jerome Mertz, “Rejection of two-photon fluorescence background in thick tissue by differential aberration imaging,” Optics Express, Vol. 14, Issue 22, pp. 10565-10573

Yuhua Zhang, Siddharth Poonja, and Austin Roorda, “AOSLO: from benchtop to clinic,” Proc. SPIE, Vol. 6306, (2006)

Steven A. Cornelissen, Paul A. Bierden, Steven Menn and Thomas G. Bifano, “A 4096-element micromirror for high-contrast astronomical imaging,” Proc. SPIE, 2006

Katie M. Morzinski, Julia W. Evans, Scott Severson, Bruce Macintosh, Daren Dillon, Don Gavel, Claire Max, and Dave Palmer, “Characterizing the potential of MEMS deformable mirrors for astronomical adaptive optics,” Proc. SPIE, Vol. 6272, (2006)

Brian P. Wallace, Peter J. Hampton, Colin H. Bradley and Rodolphe Conan, “Evaluation of a MEMS deformable mirror for an adaptive optics test bench,” Optics Express, Vol. 14, Issue 22, pp. 10132-10138

B. Potsaid, J.T. Wen, Automation of Challenging Spatial-Temporal Biomedical Observations with the Adaptive Scanning Optical Microscope (ASOM), pp. 8-10 Oct. 2006.

Julia W. Evans, Bruce Macintosh, Lisa Poyneer, Katie Morzinski, Scott Severson, Daren Dillon, Donald Gavel, and Layra Reza, " Demonstrating sub-nm closed loop MEMS flattening," Optics Express, Vol. 14, Issue 12, pp. 5558-5570, 2006.

Daniel X. Hammer, R. Daniel Ferguson, Chad E. Bigelow, Nicusor V. Iftimia, Teoman E. Ustun, and Stephen A. Burns, Adaptive optics scanning laser ophthalmoscope for stabilized retinal imaging, Optics Express, Vol. 14, Issue 8, pp. 3354-3367, 2006.

L Abe, M. Tamura, T. Nakagawa, K. Enya, S. Tanaka, K. Fujita, J. Nishikawa, N. Murakami, and H. Kataza, "Current status of the coronagraphic mode for the 3.5m SPICA space telescope," Proceedings of the IAU Colloquium #200, pp. 329-334, 2006.

Onur Keskin, Peter Hampton, Rodolphe Conan, Colin Bradleyk, Aaron Hilton, and Celia Blain, " Woofer-Tweeter Adaptive Optics Test Bench," First NASA/ESA Conference on Adaptive Hardware and Systems, pp. 74-80, 2006.

Curtis R. Vogel and Qiang Yang, Modeling, simulation, and open-loop control of a continuous facesheet MEMS deformable mirror," Journal of the Optical Society of America A, Vol. 23, Issue 5, pp. 1074-1081, 2006.

Jason B. Stewart, Thomas G. Bifano, Paul Bierden, Steven Cornelissen, Timothy Cook, and B. Martin Levine, Design and development of a 329-segment tip-tilt piston mirrorarray for space-based adaptive optics," Proceedings of SPIE, Vol. 6113, pp. 181-189, 2006.

Keigo Enya, Takao Nakagawa, Hirokazu Kataza, Hidehiro Kaneda, Yukari Yamashita Yui, Motohide Tamura, Lyu Abe, Yoshiyuki Obuchi, Takashi Miyata, Shigeyuki Sako, Takashi Onaka, and Hidenori Takahashi, Cryogenic infrared optics for SPICA coronagraph," Proceedings of the IAU Colloquium #200, pp. 467-472, 2006.

Alexandros Papavasiliou and Scot Olivier, Nanolaminate foils used to make deformable mirrors," SPIE Newsroom, 2006.

R. Daniel Ferguson, Daniel X. Hammer, Chad E. Bigelow, Nicusor V. Iftimia, Teoman E. Ustun, Stephen A. Burns, Ann E. Elsner, and David R. Williams, Tracking adaptive optics scanning laser ophthalmoscope," Proceedings of SPIE, Vol. 6138, pp. 232-240, 2006.

Daniel X. Hammer, R. Daniel Ferguson, Chad E. Bigelow, Nicusor V. Iftimia, Teoman E. Ustun, Gary D. Noojin, David J. Stolarski, Harvey M. Hodnett, Michelle L. Imholte, Semih S. Kumru, Michelle N. McCall, Cynthia A. Toth, and Benjamin A. Rockwell, Precision targeting with a tracking adaptive optics scanning laser ophthalmoscope," Proceedings of SPIE, Vol. 6138, pp. 241-250, 2006.

Yuhua Zhang, Siddharth Poonja, and Austin Roorda, "Adaptive optics scanning laser ophthalmoscope using a micro-electro-mechanical (MEMS) deformable mirror," Proceedings of SPIE, Vol. 6138, pp. 221-231, 2006.

J. W. Evans, K. Morzinski, S. Severson, L. Poyneer, B. Macintosh, D. Dillon, L. Reza, D. Gavel, D. Palmer, S. Olivier, and P. Bierden, Extreme Adaptive Optics Testbed: Performance and Characterization of a 1024 Deformable Mirror," Proceedings of SPIE, Vol. 6113, pp. 131-136, 2006.

Yaopeng Zhou and Thomas Bifano, Characterization of contour shapes achievable with a MEMS deformable mirror," Proceedings of SPIE, Vol. 6113, pp. 123-130, 2006.

Robert J. Zawadzki, Steven M. Jones, Mingtao Zhao, Stacey S. Choi, Sophie S. Laut, Scot S. Olivier, Joseph A. Izatt, and John S. Werner, Adaptive optics-optical coherence tomography for in vivo retinal imaging: comparative analysis of two wavefront correctors," Proceedings of SPIE, Vol. 6079, pp. 38-46, 2006.

はじめに:
補償光学(AO)は、物理学、化学、電子技術、コンピューターサイエンスなど多くの専門分野に渡って急速に発展している分野です。補償光学システムは、光線の波面を補正(整形)するために用いられます。歴史的に、これらのシステムの始まりは、国際的な天文学と米国の防衛コミュニティにあります。この領域のルーツは、天文学の研究者達が大気乱流によって引き起こされる収差を補償することができれば、高い分解能の天文画像を得ることができると気が付いたことにあります。 研究者達にとっては、画像を鮮明にすれば、今までは見過ごされてきたような暗い対象物でも見つけることができるという利点がありました。天文学の研究者が大気乱流による画像のぼけの問題を解決しようしていた一方で、軍事産業の技術者は、高出力レーザからの光子を正確に1点に集中して、戦略ターゲットを破壊する技術を追究していました。さらに近年においては、AO構成部品が高性能でシンプルになったことで、研究者達はこのシステムをフェムト秒パルス整形、顕微鏡技術、レーザ通信、視力矯正や網膜観察の分野で応用しています。これらは大きく異なる分野ですが、時間変化による望まない影響を抑制するために、AOシステムが、いずれの分野でも役立っています。

標準的な補償光学システムは、(1)波面センサ(波面の歪を測定する)(2)可変形状ミラー(形を変えられる形状変更可能なミラーで、大きな歪のある波面を補正できる)(3)リアルタイム制御用ソフトウェア(波面センサが集めたデータに基づいて、歪んだ波面の補償に必要な可変形状ミラーの変形形状を計算します)の3つの部品から構成されます。これら3つの構成部品は、閉ループ方式で作動します。これは、AOシステムによるいかなる変化も、AOシステム自身が検知できることを意味しています。この閉ループシステムは、原理的には基本的にシンプルで、位相を対象となる光波面の位置の関数として測定し、収差を検知し、補正を計算して、可変形状ミラーを変形させて、補正結果を調べます。さらに、位相収差が時間と共に変化するようであれば、必要に応じてこのプロセスは何度も繰り返されます。この手順をふむことで、補償光学システムは、投影された光の波面から収差を取り除いて、光学分解能を向上させることができます。

波面センサ:
補償光学システムにおける波面センサの役割は、実際の波面を参照波面と比較して、ズレを測定することです。波面検出には3つの基本的な方法があります。 シャックハルトマン型波面センサ、シヤリング干渉計と曲率センサです。雑音、精度、感度、そして制御用ソフトウェアや可変形状ミラーとのインターフェイスの相性など、方法によってそれぞれ利点があります。これらの中では、シャックハルトマン型波面センサが最も一般的に使用されています。

シャックハルトマン型波面センサは、マイクロレンズアレイを使って入射光を多数の小さなビームに分割します。分割後の各ビームは、マイクロレンズアレイの焦点面に位置決めされたCCDカメラ上に結像されます。均一な平面波がシャックハルトマン型波面センサに入射する時(図1参照)、焦点は各マイクロレンズの光軸上に位置することになり、焦点面上の等間隔のグリッド中に規則正しい点として並びます。しかし、歪みのある波面の場合(全ての平面ではない波面)、焦点は各マイクロレンズの光軸から外れて位置することになります。各点の中心からのズレは、各マイクロレンズの位置での波面の局所傾斜(ティルト)に比例します。したがって、波面位相は、測定して得られた点のズレの数値から(定数の範囲内で)再形成することができます(図2を参照)。

Wavefront correction

図1. 平面波がシャッ クハルトマン型波面センサのマイクロレンズアレイに入射する時、CCDセンサ上の結像スポットは、等間隔のグリッド中に規則正しい点として並びます。しかし、歪みのある波面の場合、各点は各マイクロレンズの光軸から外れて位置することになります。歪みが大きいと、結像スポットがグリッド内から外れるほどズレる場合があります。このデータで、マイクロレンズアレイに入射した波面形状を計算することが可能になります。

Screen Shots of Spotfield and Wavefront

2. 上の2つの図はそれぞれシャックハルトマン型波面センサを用いて取得した画面です。1つはスポットフィールド(左側)で、もう1つはこのスポット位置データを計算して得られた波面(右側)です。

Comparison of sensitivity and dynamic range

3. シャックハルトマン型波面センサにおいて、ダイナミックレンジと測定感度は競合する特性です。上記の数式では、fがマイクロレンズの焦点距離、 Δyがスポット変位、そして d がマイクロレンズの直径をあらわしています。測定感度θ min とダイナミックレンジθmax を表す数式は、小角度近似から得られます。θminは波面センサで測定可能な最小波面傾斜です。検出可能な最小のスポット変位がΔymin で表されており、これは、フォトディテクタのピクセルサイズ、重心アルゴリズムの精度やセンサの信号対雑音比などで決まります。θmax は最大波面傾斜ですが、波面センサで測定可能で、マイクロレンズ直径の半分に等しいΔymaxのスポット変位量に対応します。したがって、感度を上げるとダイナミックレンジが減少する、あるいはその逆となります。

シャックハルトマン型波面センサの性能に大きく影響を与える4つのパラメータは、マイクロレンズの数(または通常は約100 ~600 μm の範囲内のマイクロレンズの径)、ダイナミックレンジ、測定感度、そしてマイクロレンズアレイの焦点距離です(通常は数 mmから約30 mm)。マイクロレンズの数によって、ゼルニケ係数の最大数が決まります。ゼルニケ係数では、再構成アルゴリズムで確実に計算可能で、研究によれば元の波面を表すのに使用する係数の最大数は、おおよそマイクロレンズの数と一致します。必要となるマイクロレンズの数を決めるには、モデル化しようとしている歪みの量を考慮する必要があります(真の波面収差を効果的に表わすにはゼルニケ係数がいくつ必要か、など)。測定感度θmin とダイナミックレンジθmaxは、仕様において相反する因子です(図3を参照)。前者は、検出可能な最小位相を決定し、後者は測定可能な最大位相を決定します。

シャックハルトマン型センサの測定精度は、焦点スポットの参照位置に対する実際の位置の変位量を測定できる精度(測定の信頼性の高い最小波面傾斜など)に依存します。なお、この参照位置は、マイクロレンズの光軸上にあります。従来のアルゴリズムでは、スポット同士が部分的に重なってしまった場合やマイクロレンズの焦点スポットがセンサの検知領域外に位置してしまった場合(スポットクロスオーバ)は、スポットの正しい中心値は計算できませんでした。このような問題を克服するために、特別なアルゴリズムを適用することはできますが、その場合、センサのダイナミックレンジを制限することになります(信頼性をもって測定できる最大波面傾斜など)。システムのダイナミックレンジは、直径の大きなマイクロレンズか焦点距離の短いマイクロレンズを使用することで、大きくできます。しかし、マイクロレンズの直径は、必要なゼルニケ係数の数に左右されるので、ダイナミックレンジを増やす他の唯一の方法は、マイクロレンズの焦点距離を短くすることになります。ただし、この場合は測定感度が低下します。適切な選択は、必要とされるダイナミックレンジと測定感度に対応した最長の焦点距離をもったレンズを選ぶことです。

シャックハルトマン型波面センサを用いれば、計算した波面と同時に、強度分布の情報も得ることができます。この2つのデータは、混同しないように留意してください。図4の左側の図が強度分布のサンプルで、右側の図がそれに対応した波面プロファイルです。様々な波形の関数の分布から、同じ強度プロファイルが得られる場合があります。

Schematic of a sample intensity distribution and wavefront profile for the WFS

4. シャックハルトマン型波面センサでは、各マイクロレンズでのパワーや計算によって得られる波面分布など、いくつかの情報が得られます。上記の左の図はサンプルの強度分布で、右の図はそれに対応した波面です。

可変形状ミラー:
可変形状ミラー(DM)は、シャックハルトマン型波面センサで測定された収差を補償するために出される位置コマンドに対応して、形状を変化させます(DMが補正できる収差については、「収差」のタブ内をご覧ください)。適切なのは、ミラーが収差プロファイル(図5参照)と対になる表面形状となることです。多くの場合、表面プロファイルは、印加電圧の入出力で動作するミラー表面下のアクチュエーターアレイによって制御されます。可変形状ミラーにはいろいろな方式がありますが、一般的なのは2種類で、セグメント型と連続型があります(図6を参照)。セグメント型ミラーは、独立したフラットなセグメントで構成されていて、上下に限定して動くタイプ(各セグメントが1つのアクチュエータで制御されている場合)と、あおり調整(チップ&チルト)、または上下運動をするタイプ(各セグメントが3つのアクチュエータで制御されている場合)があります。 これらのミラーは、通常ホログラフや空間光変調器で使われています。この構成の長所としては、セグメントを厳密な精度要件に対応して製造できること、各セグメントが独立して動くので、隣接したセグメント同士のカプリングが起こらないこと、そしてセグメント毎に自由な角度で動く点などが挙げられます。一方で、セグメント間の均等なスペースは、回折パターンのような機能を果たすので、光線に回折モードの影響が出てしまいます。さらにセグメント型ミラーで歪んだ波面を補償する場合では、連続型ミラーより多くのアクチュエータが必要になります。セグメント型DMの光学的な問題を解決するために、連続的なフェイスプレート型のDMが製造されました(当社のAOキットに含まれているのはこの種類です)。この型の方が、セグメント型より曲線因子(実際に反射するミラーの面積率)が高くなります。この型の難点は、アクチュエータが機械的にカプリングされていることで、1つのアクチュエータが動くとミラー表面全体にいくらかの影響が生じることです。1つのアクチュエータの位置を動かすことで、表面に形成される2次元の形状は、そのアクチュエータの影響関数と呼ばれています。連続型で隣接するアクチュエータの変位量は、通常、作動高さの10~20%で、この数値はアクチュエーターカプリングと呼ばれています。セグメント型DMではカプリングはゼロですが、これは必ずしも望ましい状態とは言えない点にご留意ください。

Wavefront reflection from a DM

5. フラットなミラーとMEMS可変形状ミラーの補償効果を図示しています。(a)収差のない波面がフラットなミラー表面に入射すると、反射後も波面には収差が生じません。(b) フラットなミラーでは、波面の変形を全く補正できないので、入射した光の収差が大きい場合、反射後も収差が生じた状態です。(c) MEMS可変形状ミラーは収差を補償するために表面を変形させることができます。DMは収差に対応した適切な形状に変化し、収差の大きい入射光の波面を補正できるので、反射後の光線には収差がありません。

segmented vs continuous mirrors

6.BMCの連続型(左)とセグメント型(右)のMEMS可変形状ミラーの断面図で、主な構成部品を図示しています。

特定の可変形状ミラー(DM)で修正できる波面範囲は、アクチュエータのストロークと分解能(アクチュエータの数と分布)、そしてDMに適した制御信号の決定に用いられるモデルで決定します。上記のはじめの2つの条件は、DM自体の物理的条件ですが、最後の条件は制御ソフトウェアに起因する条件です。アクチュエーターストロークは、DMアクチュエータのダイナミックレンジ(最大変位量)と言い換えられ、通常はμm単位で表記されます。アクチュエーターストロークが不適切な場合、性能が低下し、制御ループの収束を妨げる場合があります。 ミラー補正の自由度は、アクチュエータの数によって決まります。正方形、三角形、六角形等、様々なアクチュエーターアレイ形状が提唱されてきましたが、殆どのDMには正方形のアクチュエーターアレイが使われています。これは、直交直線座標上で位置決めが容易で、波面センサの正方形の検出アレイと対応させやすいからです。なお正方形のアレイを円形の開口部にあわせる為に、四隅のアクチュエータを取り外す場合があります。(例えば、AOK1-UM01や AOK1-UP01に含まれている可変形状ミラーのアクチュエータ構成は12 x 12となっていますが、四隅のアクチュエータが使用されていないので、アクチュエータの数はそれを差し引いた数で140個となります。他の構成を用いれば、規定面積に対してさらに多い数のアクチュエータを配置することはできますが、製造工程が複雑になるので、通常はこのようなアクチュエータの追加は実施されません。

Cross-like pattern shown on DM

7. DMの表面上に十字型のパターンがあります。これはこのアレイの真ん中を上下に走る2列と左右に走る2列のアクチュエータ(計44個)を最大限にたわませるのに必要な電圧を印加してつくられました。 左側の画像は、AOキットソフトウェアの画面でDM表面を画像化したものです。一方で右側の画像は、準暗視野照明で得られたもので、前述の設定がプログラミングされた時の実際のDMの表面です。なお、写真の右下角にあるのは、照明用の白色光です。

図7(左の枠内)にあるのは、補償光学キットに含まれる可変形状ミラーの12 x 12のアクチュエーターアレイが形作っている十字形です。このような形になっているのは、ミラーメンブレン上に完全なたわみが生じるように、中央に位置している横2列、縦2列のアクチュエータに電圧が印加されているからです。DM表面を示すソフトウェアが生成した画像に加えて、同じプログラム条件で、準暗視野照明を使用して、実際の可変形状ミラー表面を撮影した写真が右側にあります(図7)。

制御用ソフトウェア:
補償光学の系では、制御ソフトウェアが波面センサと可変形状ミラーの間をつなぐ重要な役割を果たします。このソフトウェアは、波面傾斜に比例する波面センサの電子信号を補償電圧コマンドに変換して、DMの各アクチュエータに送ります。補償光学システムの閉ループの帯域幅は、計算実行の速度と精度に直結します。しかし、通常においては、これらの計算は収差の変化より短い時間で実行されなければなりません。

制御ソフトウェアは、基本的にはスポットフィールドの変位を利用して光線の位相を再構成し(この場合はゼルニケ多項式を用います)、それに対応したコマンドをDMに送出します。有効なゼルニケ多項式のデータを出力するために、最小二乗法による近似が適用されています。これが唯一の方法ではありませんが、ゼルニケ多項式は光線の位相を表現する便利な方法です。これらの多項式は、単位円上に焦点、ティルト、非点収差やコマ収差などを表す異なる光の直交基底を構成します。多項式は正規化されるので、各項の最大値(ピストンの項は除く)は+1、最小値は-1となり、表面全体の平均値は常にゼロとなります。また、2つの異なる収差が組み合わさって新しい収差が生じることは決してないので、存在する収差がどの種類であるかは常に明らかです。


Posted Comments:
tony.travouillon  (posted 2018-11-15 17:15:19.84)
I would like to use this for educational purposes. The kit as sold, doesn't have an imaging camera. Can you recommend one?
YLohia  (posted 2018-11-27 02:56:00.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. For obtaining the beam profile, we recommend looking into one of our CCD based beam profilers: BC106N-UV or BC106N-VIS (depending on your wavelength of interest). I have reached out to you directly to discuss your requirements and application.
georgios.kolliopoulos  (posted 2018-10-15 13:54:28.13)
Hello. We have purchased your AOKit (AOK5-UM01) and we are happy working with it. We need to understand a little better how the software works. Where could we find more information about the .cwf files which are used as captured reference? How can we open them? Is it possible for us to write our own reference files which are not necessarily captured wavefronts?
nbayconich  (posted 2018-11-17 10:13:40.0)
Thank you for contacting Thorlabs. The Captured Wavefront Files (.cwf) can only be created in the AOKit program at this time. You can use optics externally, adjustments to the mirror via the software, and Zernike polynomials to create a custom wavefront for capture in the software. The other way a user can write their own reference is to create a zernike profile in the wavefront generator and save it as a Zernike Surface Profile (.zsp) file explained on page 54 in the AOK manual. Once created or loaded you can select the Zernike generated wavefront as the user target reference wavefront.
sunjakchoi  (posted 2018-07-31 23:59:16.193)
Hello. We have a AOKit(AOK5-UM01). Is it possible to measure the wavefront distortion using AOK5-UM01?' We want to measure a Yb:;YAG crystal rod's Wavefront distortion value( like λ / 10)
YLohia  (posted 2018-08-02 08:36:40.0)
Response from Yashasvi at Thorlabs USA: Hello, thank you for contacting Thorlabs. It is possible to visibly see the distortions using the wavefront sensor after calibrating to the beam with the rod removed. Please note that this assumes that the rod is not curved and is not acting like a cylindrical lens. That being said, unfortunately, the software will not yield a wavefront distortion in terms of a fractional wavelength but it will, however, yield Zernike coefficients. Typically, such values are measured using interferometry (the Fizeau Interferometer and the Twyman Green Interferometer are a couple of standard setups used for such applications).
bednaja4  (posted 2017-12-12 15:07:31.517)
[AOK v2 or v4][DM32][Win7 64b] Hello, we have tried both AOK software in versions 2 and 4.4. Our system is win7 64b. The SH sensor is working well, but we have troubles with our MiniDM32. Both versions refuse to see the device, but in software from Boston Micromachines - if I put a correct number as S/N, the DM is working. Can you tell me, if it will work with the DM and SH in AOK software and what should I try? In old pc with AOK v2 and winXP, it works, but it looks like it is some bit laggy. Thanks Jan
YLohia  (posted 2018-03-29 09:47:34.0)
Response from Yashasvi at Thorlabs USA: Hello Jan, thank you for contacting Thorlabs. Please look for and uninstall any installed software under the name Cambridge Innovations. This is the name of the older BMC files. Then, restart your computer before reinstalling the 4.4 version of the AOKit application. After the AOKit files have been installed, you will be asked to install the BMC files. Installing the BMC files will add the newer files, which are under the name Boston Micromachines. You will then be directed to install the 32-bit and 64-bit versions of the BMC files; this is required for the AOKit application to work properly. I have reached out to you directly as well in case additional troubleshooting is necessary.
al  (posted 2017-04-20 08:41:00.08)
Hi, Are you able to provide the MEMS DM Coating & AR-coated window reflectance curves at 1550nm? Thanks and Regards, Andrew
tfrisch  (posted 2017-05-04 04:25:18.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. The curves can be found on the below page. I will reach out to you directly as well. https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_ID=3258&tabname=Graphs
seob5308  (posted 2017-02-22 16:58:37.37)
We have your adaptive optics kit. I try to use AO kit C++ and C#. But both of them are not working. C# demo cannot read .dll and C++ cannot find hardware even if it is connected. Could you send me current version of AO Kit software or could you give me a comment to solve this problem? I'm working on visual studio and I prefer to work on C++ not C#. Thanks
tfrisch  (posted 2017-03-13 03:58:21.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. It looks like you already have a ticket with our Technical Support Group to help you troubleshoot this.
michael.plante  (posted 2016-08-11 17:02:33.493)
I am interested in interfacing directly to AO Kit without using the SDK, as I need to support platforms other than Windows. Can you provide detailed documentation on the hardware interfaces?
pichesh1234  (posted 2016-01-19 06:56:40.037)
Hello I need adaptive optical systems for real-time correction of optical aberrations and generation of precision wavefronts.for planets photography and deep sky photography with my celestron c14 edge f:11 telescope. please tell me the price,configuration and how to buy it.
besembeson  (posted 2016-01-19 12:49:56.0)
Response from Bweh at Thorlabs USA: Thanks for contacting Thorlabs. We will contact you to further discuss your application and provide a quotation for a suitable configuration.
kjw05187  (posted 2015-04-21 22:27:49.777)
Hi, i'm Jun-Woo Kim in Korea. AO Kits of your company looks like very good. But i want description of control software more detail. what is input data to DM control, zonal or modal?
besembeson  (posted 2015-04-30 11:56:13.0)
Response from Bweh. I will provide this information to you by email.
akhizhnyak  (posted 2014-12-11 16:28:57.467)
We have problem with AOKit2 software. It can't connect deformable mirror to wavefront sensor. The wavefront sensor processes good independantly. Deformabl mirror processing well too, but can't connect with wavefront sensor. Anatoliy
besembeson  (posted 2014-12-18 03:58:04.0)
Response from Bweh at Thorlabs USA: I will contact you directly via email to fix this issue.
akhizhnyak  (posted 2013-06-03 20:36:10.25)
We have problem with AOKit2 software. After installing at start it shows: AOKit2.exe has stopped working The wavefront sensor processes good. So we can use deformable mirror. Anatoliy
tcohen  (posted 2013-06-06 12:38:00.0)
Response from Tim at Thorlabs: We will contact you directly to troubleshoot.
tcohen  (posted 2012-12-05 17:01:00.0)
Response from Tim at Thorlabs to Cristian: Thank you for contacting us. The design engineer will contact you directly to discuss your code.
cmena96  (posted 2012-12-01 17:55:36.93)
I am programming the AOKit2 through AOSystem.dll. My code has been developed in visual studio 2008. The application is CLR form based. I get to initialize the AOSystem and get to pointer to AOSystemData structure. I also get to read some values of AOSystemData But I am not able to read the values of the structures and array with pointers in AOSystemData structure (spotinfo, instr, dDMCoeff, and so on). I am going to give a little example: [code] struct AOSystemData *aoSystemData; double dDMCoeff[3]; dDMCoeff={0.0279, 9.3708, 0.0}; DM_SetQuadraticCoeffAndMaxV(dDMCoeff, 225.0); AOS::AOS_GetVarAddress(6, (void**) &aoSystemData); double coeficientes[0]=aoSystemData->dDMCoeff[0]; [#code] In this example, all values in aoSystemData->dDMCoeff array (retrieved to “coeficientes”) are null. But I found these values in aoSystemData->dDMDesired array. I also was not able to read values from, for example, spotinfo structure. In this case I try to point by that through this line: AOS_GetVarAddress(VAR_SPOTINFO, (void **)&aoSystemData->spotinfo). What is wrong? Is there anyone in Thorlabs I could contact through email to help in my problem? This is my problem. Thanks. Cristian Mena Acedo.
jlow  (posted 2012-10-05 10:05:00.0)
Response from Jeremy at Thorlabs: I apologize for the issue you are having with the installation. Can you please confirm that when you installed the AOKit application that then led into the BMC install you followed the instructions on the screen when it noticed it was being installed on a Windows 7 64-bit system. The window notice mentioned that it would install the 32-bit and 64-bit drivers. Did you go through the two BMC installs? Both are required to work with the AOKit since the AOKit is a 32-bit application. We will get in touch with you directly to troubleshoot this further.
mgoodwin  (posted 2012-10-04 04:10:27.0)
Cannot install the BMC DM USB driver 'CiGenUSB' on Windows 7 (64-bit) due to incompatibility. Can you please provide an updated driver so AOKit S/W can recognize the DM, Thanks.
jlow  (posted 2012-08-21 14:53:00.0)
Response from Jeremy at Thorlabs: We will get in touch with you directly regarding this.
vijayratan.singh  (posted 2012-08-21 06:57:57.0)
We just received our AO kit. It refuses to get well installed on our Windows 7 (64-bit). It just throws up a window saying "AOKit2.exe has stopped working" Could you please get in touch with us so we can sort out the problems? It's possible there's an upgrade to the s/w that we might be missing. Thanks, VJ
bdada  (posted 2012-01-25 14:39:00.0)
Response from Buki at Thorlabs: Thank you for your feedback. We have contacted you to assist you with your application.
tiago-paivas  (posted 2012-01-25 09:26:16.0)
I have been programming the AOKit2 through AOSystem.dll. Now I want to add some more tools to my program. One of them is the average count and roll count. I could activate the average count if I set “average_cnt=1”, however it doesn’t seem to work. I would also like to add in my program the “Wavefront Generator Window” like in thorlabs program “AOKit2”. Could you explain me how can I do this? What are the variables of AOSystemData Structure I need to get or set data (dDesired, wavefront_type, wavefront?)? Thank you, Best Regards. Tiago Correia
jgarciam  (posted 2011-09-29 18:22:00.0)
I am interested on deformable mirrors from Boston. I see you have a model with 6X6 elements and I would like to know if: 1. it can reproduce numerical functions, 2. Its own aberrations, 3. Is it flicker free? 4. What are the system requirements, 5. What kind of control modulus uses, analog or digital, 6. Whats its dynamic range for 532 nm and 632 nm. Thak you, Sincerely, Jorge Garcia Centro de Investigaciones en Optica Leon, MEXICO
jjurado  (posted 2011-05-16 18:35:00.0)
Response from Javier at Thorlabs to Walter: Thank you very much for contacting us. Please contact us at techsupport@thorlabs.com and we will gladly help you troubleshoot your application.
user  (posted 2011-05-16 13:02:16.0)
Were currently running 64-bit Windows 7. The Shack-hartmann sensor works and we acquired updated drivers from Boston Micromachines that allow the deformable mirror to work. The AOKit2 software itself just crashes as soon as we try loading it. Is there a more recent version that works under 64-bit Windows 7 or are we required to run XP? -Walter
bdada  (posted 2011-04-26 11:26:00.0)
Response from Buki at Thorlabs: Thank you for using our Feedback Tool. We can send you another copy of the software. We will contact you directly.
lwaller  (posted 2011-04-26 09:44:08.0)
Where can i get the software??? we have one of these but lost the disc....
jjurado  (posted 2011-03-15 10:22:00.0)
Response from Javier at Thorlabs to Tiago Correia: We will contact you directly to assist you with your application.
tiago-paivas  (posted 2011-03-14 13:17:27.0)
I am programming the AOKit2 through AOSystem.dll. The program works well. I want to save a calibration and afterwards loading this calibration. I know I have to save some data, but I think I don’t need to save all data from aoSystemData struture. So, which variables and arrays do I need saving? What is the size of SVD arrays? ( svd_m, svd_v, so on). Thank you, Best Regards, Tiago Correia
tor  (posted 2010-11-22 10:36:55.0)
A response from Tor at Thorlabs to Jorge: 1) Yes, but it depends on the type of function; frequency and amplitude would be limiting factors. 2) The AO kit can correct for any aberration introduced by the mirror shape in the unpowered state. 3) Yes, it is flicker-free. 4) For the AOkit, you need an XP operating system and standard Pentium computer. The Deformable mirror (independently) works with Windows 7. 5) Digital (usb 2.0) 6) The performance of the mirror at 532nm and 632nm is found on the graphs tab of this page.
Thorlabs  (posted 2010-09-03 08:56:36.0)
Response from Sam at Thorlabs to nssycit: Dear customer, Thank you for contacting us. Our office in China will contact you directly. You can also reach Thorlabs China at chinasales@thorlabs.com.
nssycit  (posted 2010-09-03 08:26:00.0)
Im from China, our department want to stock the AOkits, so we would kown the flows of the purchase.Can you introduce an Chinese agent to me. thank you.
Thorlabs  (posted 2010-08-16 15:39:28.0)
Response from Javier at Thorlabs to Tiago: thank you for submitting your inquiry. We will contact you directly with some pointers for developing your application.
tiago-paivas  (posted 2010-08-12 07:35:17.0)
I am programming the AOKit2 through AOSystem.dll. My code has been developed in visual studio 2005. The application is CLR form based. I get to initialize the AOSystem and get to pointer to AOSystemData structure. I also get to read some values of AOSystemData (e.g. DM_Voltage or SH_Threshold_Off). But I am not able to read the values of the structures and array with pointers in AOSystemData structure (spotinfo, instr, dDMCoeff, and so on). I am going to give a little example: [code] struct AOSystemData *aoSystemData; double dDMCoeff[3]; dDMCoeff={0.0279, 9.3708, 0.0}; DM_SetQuadraticCoeffAndMaxV(dDMCoeff, 225.0); AOS::AOS_GetVarAddress(6, (void**) &aoSystemData); double coeficientes[0]=aoSystemData->dDMCoeff[0]; [#code] In this example, all values in aoSystemData->dDMCoeff array (retrieved to “coeficientes”) are null. But I found these values in aoSystemData->dDMDesired array. I also was not able to read values from, for example, spotinfo structure. In this case I try to point by that through this line: AOS_GetVarAddress(VAR_SPOTINFO, (void **)&aoSystemData->spotinfo). What is wrong? Is there anyone in Thorlabs I could contact through email to help in my problem? Thanks, Tiago Correia.
jens  (posted 2009-09-16 12:00:08.0)
A reply from Jens at Thorlabs: We can offer a mirror with the window removed. It will be however necessary to only operate the device in a humidity controlled (<30% relative humidity, preferable dry N2), clean environment. You will need to order the mirror without window since for the standard part it cannot be removed once the deformable mirror has been sealed.
hyoon  (posted 2009-09-15 13:38:39.0)
Hi Thorlabs, Can the Multi DM be operated without the window for spectrally flat operations?
klee  (posted 2009-07-28 14:42:49.0)
Response from Ken at Thorlabs to misterfig: An engineer from the Advanced Imaging Group will contact you directly to troubleshoot the AO Kit.
misterfig  (posted 2009-07-28 11:45:58.0)
Hello, I am working with Professor Bifano at Boston University and Boston Micromachines on writing code using AOSystem.dll. I am working with developer studio 2008, C++. The application is CLR form based. I am able to initialize the dll and get a memory pointer to the aoSystemData record. I can also send voltages to the DM. But there seems to be no data coming from the wavefront sensor. Also, the wavefront sensor is being reported as present even when I disconnect the device. Additionally, the application AOKit2 can not connect to the wavefront sensor as well (although the wavefront sensor application WFS works fine). Is there anyone at Thorlabs I could contact through email to help troubleshoot AOKit2? Thanks, Richard Newton
user  (posted 2009-03-14 11:33:30.0)
Awesome
Laurie  (posted 2009-02-16 14:09:53.0)
Response from Laurie at Thorlabs to walter.collins: Thank you for your post concerning the AO Kit software. We are going to have an expert from our Imaging Group contact you directly so that your questions can be addressed promptly. Based on the results of those conversations, we may update the software so as to facilitate the interfacing process better. As far as the best forum for such concerns, this feedback tool is appropriate. You could also contact us directly if youd prefer.
walter.collins  (posted 2009-02-16 13:13:53.0)
The toolkits included software seems to function fairly well, but interfacing with the library has proven rather frustrating. In part this is due to documentation being not quite sufficient in a few areas and also seems to be due to trying to combine the existing products of WFS and DM (though thats just a guess on my part). Is there a proper forum for submitting feature requests?
Laurie  (posted 2008-09-08 12:55:26.0)
Response from Laurie at Thorlabs to dreinhardt: Thank you for your feedback concerning this page. I have made our web team aware of the fact that the text is not currently wrapping appropriately on our "Print Friendly" version. We will work to correct the problem as quickly as possible. In the short term, there are two ways for you to print the content found on these pages: (1) If you click on the individual tab of interest, and click print (w/o choosing the print friendly version), that tabs information should print without a problem. (2) Since I authored these pages, I can directly email you the content that you are most interested in. Again, we apologize for this short-term inconvenience, thank you for bringing it to our attention, and will work to address to rectify the problem in a timely manner.
dreinhardt  (posted 2008-09-08 12:30:33.0)
Printer friendly pages: text does not wrap when printed (line length hard coded?). Alternatively: is there a PDF version for download?

AOキット、MEMS可変形状ミラー&15 Hz CCD波面センサ付き

+1 数量 資料 型番 - インチ規格 定価(税抜) 出荷予定日
AOK1-UM01 Support Documentation
AOK1-UM01補償光学キット、金コーティング付きMulti-DM(アクチュエータ140個)&CCDシャックハルトマンWFS
¥3,149,998
3-5 Days
AOK1-UP01 Support Documentation
AOK1-UP01補償光学キット、アルミニウムコーティング付きMulti-DM(アクチュエータ140個)&CCDシャックハルトマンWFS
¥3,149,998
3-5 Days

AOキット、MEMS可変形状ミラー&880 Hz CMOS波面センサ付き

+1 数量 資料 型番 - インチ規格 定価(税抜) 出荷予定日
AOK5-UM01 Support Documentation
AOK5-UM01補償光学キット、金コーティング付きMulti-DM(アクチュエータ140個)&CMOSシャックハルトマンWFS
¥3,555,045
3-5 Days
AOK5-UP01 Support Documentation
AOK5-UP01補償光学キット、アルミニウムコーティング付きMulti-DM(アクチュエータ140個)&CMOSシャックハルトマンWFS
¥3,555,045
3-5 Days

AOキット、ピエゾ素子型可変形状ミラー&15 Hz CCD波面センサ付き

+1 数量 資料 型番 - インチ規格 定価(税抜) 出荷予定日
AOK7-P01 Support Documentation
AOK7-P01補償光学キット、銀コーティング付きピエゾ素子型DM(アクチュエータ43個)&CCDシャックハルトマンWFS(インチ規格)
¥1,492,985
3-5 Days
+1 数量 資料 型番 - ミリ規格 定価(税抜) 出荷予定日
AOK7/M-P01 Support Documentation
AOK7/M-P01補償光学キット、銀コーティング付きピエゾ素子型DM(アクチュエータ43個)&CCDシャックハルトマンWFS(ミリ規格)
¥1,492,985
3-5 Days

AOキット、ピエゾ素子型可変形状ミラー&880 Hz CMOS波面センサ付き

+1 数量 資料 型番 - インチ規格 定価(税抜) 出荷予定日
AOK9-P01 Support Documentation
AOK9-P01補償光学キット、銀コーティング付きピエゾ素子型DM(アクチュエータ43個)&CMOSシャックハルトマンWFS(インチ規格)
¥1,576,673
3-5 Days
+1 数量 資料 型番 - ミリ規格 定価(税抜) 出荷予定日
AOK9/M-P01 Support Documentation
AOK9/M-P01補償光学キット、銀コーティング付きピエゾ素子型DM(アクチュエータ43個)&CMOSシャックハルトマンWFS(ミリ規格)
¥1,576,673
3-5 Days
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