TMT第一期観測装置IRISの開発:
光学歪みの補正精度の検証

向江志朗 (東京大学・大内研),
鈴木竜二, 早野裕 (国立天文台),
Brent Ellerbroeck (TIO), Glen Herriot (NRC)
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TMT.INS.TEC.16.051.REL01
IRIS Design Description Document

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November 2, 2016

TMT第一期観測装置IRIS
The IRIS Science Cryostat

The IRIS science cryostat provides theEntrance Windowlight-tight, cryogenic vacuum enclosure forImager and IFS. By Tertiary
design, Mirror
the science Mounting Interface
cryostat is modular and can function as twostandalone cryostats to facilitate integration
Vacuum Shell
Imager
Adaptive Opticsof the imager and IFS. Thescience
G10 Support Ring
cryostat also provides the mechanicalinterface to the instrument rotator and via
Cold Platebulkheads allows the in/out passage of all
Slicer-IFS
internally housed cabling for the image andIFS Common Bench
IFS. It also provides all environmental
Lenslet-IFS
Nasmyth platform
monitoring equipment and sensors as wellas eh thermal interface to the imager andRadiation Shield
IFS. The science cryostat is being
developed by Caltech. An overview of thescience cryostat design is presented forreaders in mechanical design section ofFigure 10 – The fully populated science cryostat
this document – Section 10.
See Hayano-san’s poster

IRIS

近赤外領域(0.84-2.4 μm)で高解像度の撮像と面分光
The IRIS Cable wrap/cart, support structure, instrument rotator and OIWFS (CSRO)
補償光学システムNFIRAOSに接続

高精度アストロメトリ観測

The IRIS CSRO encompasses a broad set of
IRIS assemblies. It includes the cable wrap,
which is house, and safely route the IRIS
相対アストロメトリ: 50µasの精度
cables between the instrument and theNasmythplatformelectronicsandInformation Restricted Per Cover Page
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observatory services. It also includes the2

光学歪みとその補正
NFIRAOS + IRIS起因の光学歪みによるアストロメトリへの影響:
10 µasの精度( ~25 nm@検出器上)

光学歪み: 形状誤差の空間周波数に対応した不規則な形状
課題1: 多項式フィットによる補正ができない

光学歪みの測定方法: 位置がよく知られている光源を参照
課題2: 高い精度で位置が分かっている参照光源は存在しない
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Self-calibration method

望遠鏡焦点面に搭載したピンホールマスクを並行移動させながら撮像し、測定位置の差分から光学歪みを抽出
利点1: 補正テーブルにより高次の光学歪みを補正可能(Anderson&King 2004)
利点2: 参照光源の精度を必要としない (ただし位置決定性能と安定性が必要)
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本研究Tsuzuki et al. 2016
Mask Parameters

Model Parameters

Number of pinholes

9x9, 17x17, 33x33 and 65x65a

Dither Length

0.4, 0.8, and 1.6 arcsec

Dither Pattern

3x3 and 5x5c positions

self-calibration methodの実装シミュレーション
NFIRAOS+IRIS光学系(形状誤差込み)における補正精度を評価
ピンホールマスクのパラメーターを変えたときの補正性能の特徴付け
光学歪み補正精度が10 µas以内となるベストパラメーターの検討
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結果1: 補正性能の特徴付け
Npinhole= 33x33,
ditherpattern= 3x3
Npinhole= 33x33,
ditherpattern=3x310 µas

Self-calibration methodにより光学歪み補正が高い精度で可能
特徴1: 補正テーブルのグリッド幅を小さく設定 —> 高次の歪みを抽出
特徴2: グリッド幅より長い dither距離を設定—> 差分情報を相殺させない

特徴3: 視野内一様なピンホール像の測定—> 補正テーブルの精度向上

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結果2: ベストパラメーター検討
望遠鏡焦点面へのマスク実装にかかる条件
ditherの稼動域は +/- 1.5 mm (= 0.687 as)
マスクのピンホールは1mmまたは2mm間隔1mm間隔(Npinhole = 38x38),2mm間隔(Npinhole = 19x19),

dither pattern = 3x3

dither pattern = 5x5ddither = 0.687 asddither = 0.687 as

Self-calibration methodにより補正精度10 μasを達成 (詳細はポスターにて)
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