188cm望遠鏡の改修効果の評価	

福井 暁彦、泉浦秀行、黒田大介、神戸栄治、柳澤顕史、	  筒井寛典、坂本彰弘、戸田博之、今田明、浮田信治、小矢野久、
沖田喜一、清水康広（岡山天体物理観測所）	  2013.8.1	  	  2013年度岡山(光赤外)ユーザーズミーティング	

188cm望遠鏡改修と期待される効果	

改修	  性能向上	  •	  駆動系更新	  	  •	  指向精度	  •	  指向時間	  •	  追尾精度	  •	  微小角移動	  •	  フォーカス制御	  (不要ギア撤去、モータ更新)	  •	  制御系更新	  	  (エンコーダ制御)	  •	  副鏡駆動系改修	  黒田、筒井講演	

本講演	

観測成果	  • 観測効率	  • 観測精度	  • 新規観測	  案内望遠鏡	

指向精度	
• 全天で100天体程度を導入し、望遠鏡指向解析（Poin0ng	  Analysis,	  PA）を実施	

改修前	
カセグレン	RMS	  ~	  21’’	

カセグレン焦点	

案内望遠鏡	RMS	  ~	  6’’	•	  改修前の指向精度は、カセグレンで~21’’RMS、案内望遠鏡で~6’’RMS	  •	  駆動系及び光学系由来の指向誤差が存在	案内望遠鏡	指向精度	
• 全天で100天体程度を導入し、望遠鏡指向解析（Poin0ng	  Analysis,	  PA）を実施	

改修後	
カセグレン	RMS	  ~	  9.5’’	

カセグレン焦点	

案内望遠鏡	RMS	  ~	  1.2’’	•	  案内望遠鏡で1.2’’RMSを達成。 駆動系由来の誤差はほぼ解消。	  
•	  カセグレン焦点でも大幅改善。 光学系にまだ改善の余地(主鏡、副鏡ガタ)	

指向時間	
• 望遠鏡の指向時間	  (指向開始から終了までの時間)	  を改修前後で比較	  – HIDESスリットによる共同利用観測(視線速度探索)時のログを調査	

黒:	  改修前	  赤:	  改修後	

1~9分	  ⇒	  10秒~1分	

指向時間	
• 観測浪費時間（露光終了から次の露光開始までの時間）を比較	  – HIDESスリットによる共同利用観測(視線速度探索)時のデータヘッダを調査	黒:	  改修前	  赤:	  改修後	

実際の観測効率も向上	

追尾精度	
•	  ガイド無しで明るい星を追尾しながら30Hzで星像の変位を測定	
8	RA方向	

6	4	~6’’	2	0	0	1000	

2000	 3000	
Time	  [sec]	

ピリオドグラム	
PSD	  in	  RA	  [arcsec2	  Hz-­‐1]	

Rela0ve	  posi0on	  in	  RA	  [sec]	

改修前	
星像位置の時間変化	

102	

P=1.9sec,	  	  Amp=0.07’’	

100	
10-­‐2	 P=90sec,	  	  Amp=0.11’’	
10-­‐4	

大気乱流による	  ノイズモデルの傾斜	

100	
10-­‐2	10-­‐1	Frequency	  [Hz]	

101	

•	  RA方向に様々な周期・振幅の変動 →	  RA軸ギヤ系由来	  追尾精度	
10	8	Dec方向	

6	4	~9’’/hour	2	0	0	1000	

2000	 3000	Time	  [sec]	

ピリオドグラム	
PSD	  in	  Dec	  [arcsec2	  Hz-­‐1]	

Rela0ve	  posi0on	  in	  Dec	  [sec]	

改修前	
星像位置の時間変化	
102	
100	10-­‐2	10-­‐4	100	10-­‐2	10-­‐1	Frequency	  [Hz]	

101	

•	  Dec方向に”トレンド”	  →	  望遠鏡のたわみ、鏡の変位など	  今回の改修で	•	  RA軸関連の不要なギアを撤去	  •	  追尾を恒星時駆動から2軸エンコーダ制御に	

追尾精度	
101	

星像位置の時間変化	

PSD	  in	  RA	  [arcsec2	  Hz-­‐1]	

Rela0ve	  posi0on	  in	  RA	  [sec]	

改修後	 RA方向	
3	2	1	0	-­‐1	0	400	

600	
800	
Time	  [sec]	

1000	

ピリオドグラム	
大気乱流による	  ノイズモデルの傾斜	

100	
10-­‐1	10-­‐2	10-­‐3	10-­‐3	 10-­‐2	 10-­‐1	 100	 101	Frequency	  [Hz]	

•	  RA方向の周期的な誤差が無くなり、追尾がスムーズに	  •	  ドリフト（~1.2’’/15分）が見られる	  追尾精度	

6	

星像位置の時間変化	

4	2	0	0	

101	
PSD	  in	  Dec	  [arcsec2	  Hz-­‐1]	

Rela0ve	  posi0on	  in	  Dec	  [sec]	

改修後	 Dec方向	

400	

600	
800	
Time	  [sec]	

1000	

ピリオドグラム	100	
10-­‐1	10-­‐2	10-­‐3	10-­‐3	 10-­‐2	 10-­‐1	 100	Frequency	  [Hz]	

•	  Dec方向にも大きなドリフト（~4’’/15分）	  101	

追尾精度	
•	  さまざまな望遠鏡の姿勢（方角）で追尾試験	
改修後	

RA	Dec	•	  望遠鏡姿勢に依存して、最大10’’/30分のドリフト (RA,	  Dec共)	  ⇒ 指向誤差の影響（追尾	  =	  瞬時瞬時の指向）	  つまり、指向誤差(光学系由来)を小さく出来れば改善するはず	  •	  オートガイドを使用する限り、観測への影響は限定的	  微小角移動精度	• 	  改修前、微駆動系による微小角移動の精度が低かった	  – パルス制御。特にDec方向でバックラッシュの影響が顕著。	
南へ10秒角 x	  5	  →	  北へ10秒角 x	  5	50	  arcsec	

N	E	

微小角移動精度	• 	  改修前、微駆動系による微小角移動の精度が低かった	  – パルス制御。特にDec方向でバックラッシュの影響が顕著。	

初期位置に対する星像移動量（Dec方向）	

微小角移動精度	• 	  改修前、微駆動系による微小角移動の精度が低かった	  – パルス制御。特にDec方向でバックラッシュの影響が顕著。	

初期位置に対する星像移動量（RA方向）	

指令量	移動量	微小角移動精度	
改修で微駆動系を更新、パルス制御	  ⇒	  エンコーダ制御に変更	  注:	  追尾誤差補正済	

Dec方向	

Trial	  number	Dec,	  RA方向とも、微小角移動精度が大幅に改善	  （指令値に対する誤差:	  ~0.3’’RMS）	

微小角移動精度	
改修で微駆動系を更新、パルス制御	  ⇒	  エンコーダ制御に変更	  注:	  追尾誤差補正済	

RA方向	

Trial	  number	Dec,	  RA方向とも、微小角移動精度が大幅に改善	  （指令値に対する誤差:	  ~0.3’’RMS）	

微小角移動精度	

Dot	  matrix	  design:	  Izumiura,	  	  Data	  acquisi0on:	  Yanagisawa	  微小角移動精度	
• 微小角移動の精度向上により期待される効果	  – スリット/ファイバーへの天体導入、視野微調整が容易に	  • これまではハンドセットを使用（熟練者でも数分程度を要した）	  • 指向	  →	  導入の2ステップで完了。観測効率が向上。	  
• 将来的に自動スクリプト観測も可能	  – スリットを任意の方向に配置したNodding分光観測が可能	  • これまではRA方向にのみNoddingが可能	  • 広がりをもつ天体の任意方向の分光、2天体同時分光が可能	  – ガイド性能の向上	  • 分光観測時の光量ロスが低下	  • トランジット観測の測光精度向上	  フォーカス制御	
改修前	

フォーカス調整（副鏡出し入れ）に伴う	  カセグレン焦点での星像の変位	フォーカス制御	
改修前	

フォーカス調整（副鏡出し入れ）に伴う	  カセグレン焦点での星像の変位（重心位置）	

>10’’	

フォーカス制御	
改修後	

フォーカス調整（副鏡出し入れ）に伴う	  カセグレン焦点での星像の変位	フォーカス制御	
改修後	

フォーカス調整（副鏡出し入れ）に伴う	  カセグレン焦点での星像の変位（重心位置）	

フォーカス制御	
改修後	

フォーカス調整（副鏡出し入れ）に伴う	  カセグレン焦点での星像の変位（重心位置）	

Zoom	
追尾誤差	  (~4.5’’/20分)	

フォーカス制御	
改修後	

フォーカス調整（副鏡出し入れ）に伴う	  カセグレン焦点での星像の変位（重心位置）	

Tracking-­‐error	  Corrected	

~2’’	  (副鏡移動量1.1mm)	
•	  変位の再現性は非常に良い	  •	  観測時に変化させる副鏡移動量は0.1mm以下	  →	  星像変位0.2’’以下	フォーカス制御	
フォーカス制御の精度向上により期待される効果	  • 露光中のフォーカス調整が可能	  – 長時間露光可	  – フォーカス自動調整機能（望遠鏡温度との相関）	  • より詳細なフォーカス調整が可能	  – ベストフォーカスを得易い	  – PSFの安定化	  • トランジット測光精度の向上	  まとめ	• 指向精度	  – 案内望遠鏡:	  6’’	  ⇒	  1.2’’	  RMS。駆動系由来の誤差はほぼ解消。	  
– カセグレン焦点:	  21’’	  ⇒	  9.5’’RMS。光学系(副鏡、主鏡ガタ)に改善の余地。	  

• 指向時間	  – 最大9分	  ⇒	  1分以内(離角<80度）に指向完了。観測効率が向上。	  

• 追尾精度	  – RA方向の周期的誤差は解消	  – 姿勢に依存して、最大10’’/30分のドリフト (RA,	  Decとも)。⇒指向誤差起因。	  
• オートガイドを使用する限り、観測への影響は微小。	  

• 微小角移動精度	  – RA,	  Dec方向とも極めて高精度に駆動（約0.3’’RMS）	  – 観測効率向上、ガイド性能向上など、観測へのさまざまな効果が期待	  • フォーカス制御	  – 副鏡出し入れに伴う星像の”飛び”が解消	  – 副鏡駆動部の高い制御精度を実現（星像変位~2’’/1mm）