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広視野撮像カメラ用補正レンズの設計
─ 仙台市天文台殿

仙台市天文台は、2008年に国内最大級の1.3mのひとみ望遠鏡を携えて移転リニューアルオープンオープンした、東北地方屈指の公共天文台です。フォトコーディングでは、ひとみ望遠鏡のカセグレン焦点に搭載されている超広視野撮像カメラの補正レンズ系の設計を担当しました。

近年の技術革新によって、1600万画素クラスのCCDカメラが読み出し回路やソフトウェアも含めた完成系として入手できるようになってきました。そうした大型カメラを撮像装置として用いるためには、これまでにないような広い視野に対応する専用の補正レンズ系が必要になります。可視光波長全域に対応するためには、その広い視野に渡っての色収差の補正も、無視できない重要な課題です。さらには、大型のレンズ系となるため、用いることのできるガラス材も限られています。

フォトコーディングでは、このような厳しい制限条件の中でも仕様を完全に満たす光学設計解を提供することができます。図1はレンズ系の光路図で、40分という視野にわたって、蹴られ(ビネッティング)のない光学系が得られています。図2は、中心と視野端を含む5視野におけるスポットダイアグラムです。スポットを囲む矩形はCCDの3x3ピクセルのサイズに相当していますが、全視野に渡って十分な結像性能が得られていることが分かります。

なお、この設計に要した時間は、打ち合わせも含めわずか1週間程度です。この高性能かつスピード感のある提案には、これまで多くの天文物理関係の設計、さらにはそれらを用いた研究活動によって培われてきた経験が生かされています。

図1:補正レンズ系の光路図。左側が望遠鏡側。

図2:中心と視野端を含む5視野のスポットダイアグラム。スポットを囲む矩形はCCDの3x3ピクセル(45μmx45μm)のサイズに相当。