広島大学宇宙科学センター

川端弘治

吉田道利、植村誠、秋田谷洋、内海洋輔、森谷友由希、観山正見、大杉節、田中康之、ほかSGMAP協力グループ

第3回可視赤外線観測装置技術ＷＳ

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イントロダクション• SGMAP計画の概要 (5 pages)

第3回可視赤外線観測装置技術ＷＳ

22m望遠鏡＋広視野光学系＋偏光解析撮像系・・・専用化~14等より明るい恒星 数百万個の可視3バンド偏光サーベイ
初の全（半）天偏光サーベイ → カタログ化• 天の川銀河の詳細な三次元磁場構造（円盤面、ハロー）– Gaia, JASMINE衛星による恒星の高精度距離計測との融合– 低周波の全天偏波マップやALMAの超精細偏光マッピングとも相補的– 星周域・SNRにおける磁場の圧縮・乱れ、外縁部の磁場、磁場の起源…

• 新しい偏光天体の発見（連星系、ＡＧＮ等）• 恒星の光球形状や活動性・質量放出の統計的研究– SDSSのスペクトルカタログなどとの相乗効果• 星間ダストの統計的性質• 前景 星間偏光の高精度見積もり（ＣＭＢ、系外銀河・超新星）ほか）• 前景 星間吸収の高精度見積もり（Rvの位置依存性）：：：

第3回可視赤外線観測装置技術ＷＳ

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銀河面領域
4°×4°

高銀緯領域
4°×4°

赤丸：V=14等
より明るい星（SGMAPで観測）
黒四角：既存のカタログにエントリされている星既存カタログの星はゼロ
既存カタログの星は14個のみ
第3回可視赤外線観測装置技術ＷＳ4第3回可視赤外線観測装置技術ＷＳ

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2014年に予算措置された場合のスケジュール
現在、建設予算獲得の努力中
Observation

第3回可視赤外線観測装置技術ＷＳ

6• SOUTH POL （PI: A. M. Magalhaes@Univ de Sao Paulo）
広視野0.84mロボット望遠鏡（CTIO）+ EEV 9k9kCCD
視野 2.0deg2 を一度にカバー
可視1バンド（広帯域）のみの観測
南天 赤緯δ < -15°をサーベイ
２０１３年に望遠鏡設置予定• GPIPS: Galactic Plane Infrared Polarization
Survey （PI: Dan Clemens@Boston Univ）

1.8m望遠鏡（CTIO）+ 10分角視野 1k1k InSb array
近赤Hバンドのみ （より遠くまで見通す）
銀河面のみのサーベイ（|銀緯 b|≦1°）
第3回可視赤外線観測装置技術ＷＳ

GPIPS DR1 ( l=18-56°-1<b<1°)
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SGMAP光学系案
主な検討事項• 望遠鏡 副鏡サイズアップ• 広視野光学系• ダイクロイックプリズム• 広帯域半波長板• 偏光ビームスプリッタ
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8広視野 → Ｆ比小・入射角大・ビーム径大
高精度偏光測定（σp<~0.1%）※最低3方位での直線偏光成分の光量測定が必要→ 地球大気の透過率変動の補償→ 高速の測定（>~10Hz）、ないしは直交偏光成分の同時測定→ 複屈折性素子（光学結晶）が必要だが、許容角が限られ、且つ大型結晶材の手配や加工の問題があり、困難
第3回可視赤外線観測装置技術ＷＳ

95125高度軸の床面からの高さ

主鏡

副鏡

鏡筒（光学系）以外の架台や制御系（および副鏡）は作り直す予定
2694
主鏡・副鏡間距離

主鏡材 口径2032mm 中心穴径 398mm
厚さ101.46mm 材質ULE 重量725kg
反射面 AL ＋保護兼増反射コート
副鏡材 口径437.2mm 反射面 AL

視野1325
バックフォーカス

直径 33.3 arcmin （Corrector要）

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（写野角ゼロケラレなし径455.1の0.961倍）※主鏡（2021mmφ）を入射瞳とする場合

437.2 mmφ

455.1 mmφ481.7 mmφ

495.0 mmφ

写野角ゼロケラレ有

写野角ゼロケラレ無し

写野角25分角ケラレ無し

写野角50分角ケラレ無し

写野角25分角ケラレ有写野角50分角ケラレ有φ437.2→φ495mmへ（合成Fを変えずに50’φカバー）※主鏡へ近づけ、合成Fを小さくする解も検討中

111800mm以内

カメラ#5カメラ#6

CCD#5

バンド＃３フィルター＋ビームスプリッタ

CCD#4

コリメータ#2

一次像

レデューサ

カメラ#3カメラ#4

主鏡面

CCD#3
副鏡からの収束光

ダイクロ＃1

バンド＃２フィルター＋ビームスプリッタ

コリメータ#1

視野50分角

ダイクロ＃2

バンド＃１フィルター＋ビームスプリッタ

カメラ#2

CCD#2

広帯域
半波長板
（ビーム径130mmφ）

CCD#6

CCD#1

検出器：
6×4k4K CCD (15μ pix)

80% encircled energy半径 <0.7秒角
有効波長 バンド１ B: 380-495nm
バンド２ V: 495-600nm
バンド３ R: 600-720nm

いずれの光線も、光軸に対する傾角は10°以内
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実際のレンズ系でもこの寸法になんとか収まりそう （可能な限りコンパクトに）

要求性能• 有効径140mmφ 許容入射角 ±10°
• 分割タイプは不可、一体もの （焦点面に置くため）• λλ 380-900nm において位相差180±3°• 透過率 80%以上 波面精度 λ/2以下
Pancharatnum型（水晶+MgF26×2層）+入射角依存性補償板でいけそう

国立天文台8.2mすばる望遠鏡FOCAS
半波長板 直径~12cm λλ350-1200nm
4分割型 （H社製）

広島大1.5m望遠鏡 可視赤外線同時カメラHONIR
半波長板 直径~10cm λλ450-2300nm
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一体もの （K社製）

要求性能• 分離波長 #1: 495nm #2: 600nm• 有効径100mmφ キューブタイプ（#1は拡散光中）• 45°入射で許容入射角 ±10°→ （ある計算例では）#1で±10nm、#2で±15nmほど分離波長がシフトしてしまう。
→視野位置によりバンドの有効波長域が変わってしまう→これを避けるには、バンドフィ分分
離離ルターで波長帯を狭く絞るか、あるいはバンドをずらすか…
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できればB,V,Rバンドのままで波長幅も広くとりたい… 良い解決法はないでしょうか？

要求性能• S偏光とp偏光の分離角90°• 有効径100mmφ 許容入射角 ±10°• 消光比 Tmax/Tmin > 100, 効率>80%→ 複屈折結晶（グラン・プリズム）

マルチコートによるキューブ型
偏光ビームスプリッタ <50mm□
TEXHSPEC(Edmund Optics)
420-680nm/700-1100nm
500:1の消光比 許容入射角??

高複屈折性結晶（方解石、ルチル等）で均質な大型の材料は入手困難

誘電体多層膜プリズム
各バンド波長帯／許容入射角に亘って高い消光比を実現できるか？

ワイヤグリッド・キューブ
対応可能なメーカーは？

ワイヤグリッドを用いたシート型
偏光ビームスプリッタ<25mm□
MicroWireTM(Edmund Optics)>85% effic. @ 450-700nm
許容入射角は広いらしい

現状でも消光比50を許容すれば
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誘電体多層膜プリズムの解はあるが…

項目

設計メド
×△○◎

摘要

副鏡 サイズアップ（50’φ視野カバー）○

広視野レンズ系△～○

全体の大きさのさらなるコンパクト化を目指したい

大型広帯域半波長板○～◎

入射角依存性補償板を張り合わせて使用

大型キューブタイプ
ダイクロイックミラー△～○

入射角依存性を小さくできるようなら、波長帯が隣り合ったBVRバンドでいけるが、無理なら間を空けるしかない。

大型偏光ビーム
スプリッタ△

現状では多層膜プリズムが第一候補も、高い消光比は望めないか（>~50）
ワイヤグリッドは使えないか？

おそらくＯＫ

大型で且つ入射許容角の大きい素子が求められます
皆様のコメント・インプットを歓迎します
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