2011年岡山ユーザーズミーティング「かなた」望遠鏡に関連した装置開発の状況
広島大学 宇宙科学センター 川端弘治
かなた望遠鏡チーム

開発中の装置• HONIR （可視赤外線同時カメラ）– TRISPECの後継機– 開発フェーズが続いている• 国内メーカー製近赤外検出器– 浜ホト製 InGaAs素子の性能評価と将来の大フォーマット

• その他– HOWPol・高速分光器– 環境モニター（スカイモニター、雨滴センサー）2

可視赤外線同時カメラ
HONIR
Hiroshima Optical and Near-InfraRed camera

開発グループ（広島大）
先本清志、原尾達也、（宮本久嗣、小松智之）、秋田谷洋、川端弘治、吉田道利（国立天文台）中島亜紗美、山下卓也、中屋秀彦、
2009年2月 試験観測

※ 先本ポスター、秋田谷ポスターも参照
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HONIR光学系 : 光路図
可視検出器（HPK CCD）

コリメータ

Opt カメラIR2 カメラ赤外検出器＃１（VIRGO-2K）

入射光

ダイクロイックミラー

IR1 カメラ赤外検出器＃２（未定）

可視・近赤外線3バンド同時観測（最終目標）⇒ 当面は可視・近赤外線の計2バンドで偏光モード・分光モード×偏光モードを搭載
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ＴＲＩＳＰＥＣの後継機
かなたに最適化

HONIR本体内部の様子
入射窓

フィルターホイール

１．２ｍ

筐体

CCD

スリットホイール

コールドボックス
ひとみホイール

フィルターホイール

冷凍機
赤外アレイ
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HONIR光学系 : 設計仕様

視野ピクセルサイズ

可視バンド（Opt）

赤外バンド（IR1, IR2）10′× 10′10′× 10′15μ m×15μ m

20μ m×20μ m

ピクセルスケール

0.30 ″/ pixel
φ 26ｍｍ

光学瞳像
使用波長域
透過率
収差 (80％EncircledEnergy)
85K⇒常温での焦点移動量（視野中央）0.5-0.9μ m

1.15-1.35μ m、1.5-2.4μ m

40-55％ at 450＜λ ＜1000nm

40-55％ at 1100＜λ ＜2400nm

5.4μ m ＠85K
（95μ m ＠293K）

J: 12μ m HK: 17μ m ＠85K
(J: 93μ m HK: 96μ m ＠85K）+4.3 mm+5.6 mm※使用温度 70-100K、使用気圧0気圧

6ＴＲＩＳＰＥＣとの比較
TRISPEC

HONIR

検出器

OPT: ５１２×５１２
IR2: ２５６×２５６

OPT: ２０４８×２０４８
IR2: ２０４８×２０４８

視野

OPT: 7分角
IR2: 7分角

OPT: 10分角
IR2: 10分角

ピクセルスケール

OPT: 0.82”/pix
IR2: 1.65”/pix

OPT: 0.29”/pix
IR2: 0.29”/pix

観測効率（5秒積分）

IR2:40%IR2(VIRGO）:53%(4ch-mode)
88%(16ch-mode)

・検出器が大フォーマット
・ピクセルスケールがシーイングとマッチ→適正なサンプリング（0.3″/pix）で撮像!
（cf. 東広島天文台のベストシーイング 1″）→スカイレベルが相対的に減尐Ｋバンドの限界等級が3等程度下がる
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HONIR制御系
シャッター制御

検出器ＰＣ （linux）

モータPC

検出器（可視・赤外）
温度制御

モーター

検出器PC

温度・真空モニター
シャッター制御

モータＰＣ （Windows）
モーター制御温度モニター

温度コントロール（フィルター、プリズム、瞳マスク、焦点マスク）

検出器制御

リモートPC（制御室）から統一制御

制御室PC
8HONIR 開発の進捗: 真空容器・筐体[2010年6月]
それまでの対処により、１週間程度は真空が持つようになっていた
到達真空度 10-6 Torr
悪化率 5×10-9 Torr/s[2011年1月]
ウィンドウのＯリング部の研磨等→ 悪化率 2×10-10 Torr/s に（→ 数か月以上持つ？ 未確認）
到達真空度10-6 Torrは変化なし

2010年6月
温度真空度

1週間

真空悪化率5×10-9 Torr/s※完全に放射シールドされていない状況での測定実用に耐えるまでになった
一層確実にするため、吸着剤ケースも導入する（製作中）
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2010年6月

真空悪化率2×10-10 Torr/s
2011年1月HONIR 開発の進捗: 光学系：レンズトレイン
レンズホルダー・スペーサーの再製作および再組み上げ（面取り）
各レンズの偏心調整、公差内に常温下・冷却下での結像試験→焦点位置が大きくずれている
常温下での光学調整
光学設計と機械設計との差異
ZEMAXシミュレーションとの比較→ 矛盾ない結果。原因判明→ 冷却化で追試験
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常温下で撮影した小孔マスク像(上）と、その状況を模したZEMAXでのスポットダイアグラム計算結果（下）との比較
CCD面位置移動（Δz）に伴う収差の変化の様子がうまく再現されている

HONIR 開発の進捗: 光学素子関連• バンドフィルター（BVIRIJHK）、瞳マスクは一通りそろっている• ダイクロイックミラー：冷却透過率測定→ 問題無し• 偏光ビームスプリッターは設計中
瞳マスク位置に全バンド共通のウォラストンプリズムを導入。厚みが13mm（頂角17.9°）しか取れないので複屈折性の大きい結晶が有利。
→材質はYVO4又はLiNbO3。分離7.9′, 2.8′

• 分光素子は設計中
OPT : 0.4-1.0μm カバー例
251gr/mm, 19.6°→ 0.69μm中心, R=309

IR1 : 1.0-1.4μm カバー例
248gr/mm, 35.9°→ 1.20μm中心, R=602

IR2: 1.5-2.4μm カバー例
11120gr/mm, 24.8°→ 1.95μm中心, R=436• マスクは撮像、キャリブ用のものは製作済み• 半波長板はTRISPECのものを流用させて頂く予定• 瞳像確認レンズは選定・ホルダー設計中HONIR 開発の進捗: 制御系
光学系ホイールの駆動試験・調整

シャッターの動作試験
・良い駆動再現性（重力方向に依らない）
・最短露出 0.286s
・露出時間1365sで動作モード変更
12・露出時間キャリブレーションが必要

位置（mm）

・モーター励磁OFF・バネ引き込みによる位置決め機構のバネ強度変更による調整と動作確認
・焦点ホイールで位置再現性確認
・他のホイールも同様に調整
・最も大きいマスクホイールはトルク不足
ぎみなので、充分なトルクを持つ真空モータに交換
・それ以外はこれまでと同じ手製の改造モータで対応時間（秒）HONIR 開発の進捗: 検出器系
IR（Raytheon HgCdTe 2k2k）と Opt（HPK CCD）の同時駆動・読み出し– スクリプトを作成（Messia5 +Mfront2 / MACS2にて駆動）– 動作は良好– HgCdTeのダークに奇妙なリセット
時間依存性

HgCdTeについてはリセットモードを変えたより効率的な読み出しの実現を目指している（DSPプログラム偏光）
出力FITSへのヘッダー記載プログラム
実装中
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Reytheon Virgo2k2k HgCdTe

HPK2k4k Si (FD)HONIR 今後の見通し
今年中の撮像モードの運用開始
今年度中の分光・偏光モードの導入 が現時点での大目標•筐体・真空冷却系– 実用のめどが立った。吸着材も導入する。

•光学系– 常温下の試験での問題点は解決のめどが立った– 冷却下の光学試験による追確認、必要に応じて追加工– 分光用、偏光用素子を設計中、今年度中に導入•制御系– ホイール関連のプログラム改良、冷却下での動作試験– （可視用）シャッターの動作は良好、露出時間のキャリブ要•検出器– ２チャンネル同時制御ＯＫ，FITSヘッダーの挿入

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国内メーカー製 近赤外線検出器
伊藤亮介、大杉節、川端弘治、吉田道利、山下卓也、中屋秀彦• 浜松ホトニクス製InGaAsチップの冷却下での性能評価– 64×64pix （安く大量に作るコンセプトの品、常温動作の前提でチャージアンプ型で設計されている）– 冷却下での性能評価（ノイズ、量子効率の波長依存性、リニアリティ等） → メーカーへフィードバック → 追試験– ソースフォロア型のチップも今後試験– 将来的には安価な大フォーマットのチップを目指す– 自前の試験用デュワーを設計中※部外秘の項目が多いため詳細は割愛

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その他
・１露出型広視野偏光撮像器 HOWPol
・高速分光器ともに開発終了、運用中
・環境モニター• 新スカイモニター 2011年1月導入 （永安・卒業研究）• 雨滴センサー 導入中

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HOWPol: （小松 2010年度修論）
制御系の整備と偏光キャリブレーション
１露出型モードの偏光測定精度を向上させるためのキャリブ観測導入（0.6%0.2%）

新スカイモニター: （永安 2010年度卒論）
デジカメ（１眼レフ）＋魚眼レンズ
限界等級 通常画像目視~3等（拡大・階調調整後~5等）
他の環境モニターと集約的に
ウェブで公開17