恒星スポットイメージングにおいて、従来の勾配評価アルゴリズムは重度のピントずれの場合に勾配の詳細が弱く、正しいピント合わせ方向の識別が困難である。星追尾システムにおける恒星の高速イメージングと信頼性の高い追尾を実現するために、恒星イメージング特性を評価する自動焦点システムを構築し、システムの焦点評価アルゴリズム、自動焦点構造および自動制御システムについて研究を行った。星追尾システムのイメージングにおけるグレースケール分布を分析し、正焦点およびピントずれ時のスポット画像の勾配特性の違いを明らかにした。恒星スポットイメージングのグレーレベル差異変化の特徴に基づき、背景値を評価への寄与に含め、従来の勾配評価関数にスポット信号のグレーレベル差異寄与を追加した。改良されたアルゴリズムに適した焦点ハードウェア構造とシステム構造を設計し、ステッピングモーターと焦点ベースで構成される焦点コンポーネントを計算制御ユニットが駆動して自動焦点システムを実現した。焦点システムを搭載した星追尾装置を用いて実験と分析を行った。実験結果は、自動焦点装置が星追尾システムにおいて安定して焦点調整を行えること、改良アルゴリズムが従来の勾配アルゴリズムに比べてより良い焦点方向性を持ち、従来の勾配アルゴリズムの67％の感度を維持しつつ局所極値点を0に減少させることを示した。改良アルゴリズムは勾配の詳細薄弱の影響を受けず、異なるピントずれ度合いにおいて良好な焦点方向性と正焦点感度を維持でき、星追尾システムは自動焦点装置を搭載することで適切な焦点距離を迅速に探索し、大気光学特性の測定を実行できる。

恒星フォーカス;自動焦点;画像鮮明度;ステッピングモーター;星追尾システム