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赤外線広視野深宇宙望遠鏡の設計
─ 東北大学殿/国立天文台殿

WISH計画とは、東北大学殿/国立天文台殿の中心として進めている、口径1.5mの宇宙望遠鏡計画です。赤外線(1-5um)の波長帯において高感度かつ広視野(30分角)で宇宙を観測することによって、これまで到達したことのない遠方の宇宙を観測し、宇宙史の解明を目指す計画です。フォトコーディングでは、その計画の肝となる「赤外線広視野望遠鏡」の光学設計を担当しました。

現在世界の多くの天文台で用いられているリッチークレチアン式反射望遠鏡(すばる望遠鏡もそのタイプです)は、「像面湾曲」とよばれる結像面が曲面になる収差が発生するため、広視野の観測が難しいのが一般です。そこで、フォトコーディングでは「コルシュ式」とよばれる3枚鏡を用いた方式を応用した光学系を提案しました。下図に示した光学解は、主鏡に楕円面、副鏡に双曲面を用いた2枚望遠鏡の後ろにさらに第3鏡の楕円面を設置した構成になっています(副鏡と第3鏡の間には平面鏡が設置されています)。それらによって像面湾曲と非点収差が完全に補正された広視野解を実現することができました。また、第3鏡と焦点面の間に射出瞳を生成し、それを45度鏡の中心ホール内に設定することで、高感度の赤外線観測装置にリオストップが効果的に設置できるように工夫がなされています。

詳細設計の結果、直径1.5度角の視野全体に渡ってストレール比0.99以上(波長1-5um)という高性能の光学解が得られています。

⇒WISH計画について詳しく知りたい方はこちらをご覧下さい。


図1 : 赤外線広視野深宇宙望遠鏡(WISH)の光学設計結果
楕円面の主鏡で反射された光は双曲面の副鏡で折り返され、一度焦点を結ぶ。その後45度鏡によって光路は90度方向に変換され、楕円面の第3鏡で折り返された光は45度鏡の中心ホール(穴)を通って、最終的には検出器(赤外線アレイ)に結像する。