地球型系外惑星直接検出のための高消光ダブル波面計測制御光学系の研究

• 研究課題/領域番号: 24360029
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 西川 淳 国立天文台, 光赤外研究部, 助教 (70280568)
• 研究分担者: 黒川 隆志 東京農工大学, 工学研究院, 名誉教授 (40302913)
• 連携研究者: 村上 尚史 北海道大学, 工学研究科, 助教 (80450188) ; 田村 元秀 東京大学, 理学系研究科, 教授 (00260018)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円); 2014年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2013年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円); 2012年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
• キーワード: 応用光学・量子光工学 / 超精密計測 / 波面センシング / 補償光学 / ナル干渉計 / 惑星探査 / 系外惑星 / 光学赤外線天文学 / ナリング干渉計

研究成果の概要

系外惑星直接観測のための、望遠鏡、可変形鏡１、前置コロナグラフ、可変形鏡２、主コロナグラフ、最終焦点面検出器、で構成される高コントラスト光学系において、超高精度な波面計測制御法を探求した。主コロナグラフのマスクを外せば、可変形鏡１によって望遠鏡と前置コロナグラフの波面誤差が、主コロナグラフにマスクを挿入すれば、2つの可変形鏡によって主コロナグラフの波面誤差が、焦点面検出器のみを用いたダークホール制御によって行え、搭載機器として洗練されたセンサーが少ない構成で、より高いコントラストに到達できる。また、モデルの補助なしで広い面積を速く制御するSpeckle Area Nulling法を開発した。

研究成果

• [雑誌論文] A coronagraph system with unbalanced nulling interferometer : progress of optics and control method (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa, Jun, Oya, Masahito, Horie, Masaaki, Sato, Kazuma, Fukase, Masao, Murakami, Naoshi, Kotani, Takayuki, Kumagai, Shiomi, Tamura, Motohide, Tanaka, Yosuke, Kurokawa, Takashi
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9143 ページ: 91433A-91433A
  • DOI: 10.1117/12.2055636
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adaptive optics operation with focal wavefront sensor in a coronagraph for direct observation of exoplanets (2014)
  • 著者名/発表者名: Oya, Masahito, Nishikawa, Jun, Horie, Masaaki, Sato, Kazuma, Fukase, Masao, Murakami, Naoshi, Kotani, Takayuki, Kumagai, Shiomi, Tamura, Motohide, Tanaka, Yosuke, Kurokawa, Takashi
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9143 ページ: 91433B-91433B
  • DOI: 10.1117/12.2055670
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent progress on phase-mask coronagraphy based on photonic-crystal technology (2014)
  • 著者名/発表者名: Murakami, Naoshi, Nishikawa, Jun, Tamura, Motohide, Serabyn, Eugene, Traub, Wesley A., Liewer, Kurt M., Moody, Dwight C., Trauger, John T., Guyon, Olivier, Martinache, Frantz, and 8 coauthors
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9143 ページ: 914334-914334
  • DOI: 10.1117/12.2054790
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recovery of the Candidate Protoplanet HD 100546 b with Gemini/NICI and Detection of Additional (Planet-induced?) Disk Structure at Small Separations (2014)
  • 著者名/発表者名: Currie, Thayne; Muto, Takayuki; Kudo, Tomoyuki; Honda, Mitsuhiko; Brandt, Timothy D.; Grady, Carol; Fukagawa, Misato; Burrows, Adam; Janson, Markus; Kuzuhara, Masayuki; McElwain, Michael W.; Follette, Katherine; Hashimoto, Jun; Henning, Thomas; Kandori, Ryo; Kusakabe, Nobuhiko; Kwon, Jungmi;...; Tamura, Motohide
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 796 号: 2 ページ: L30-L30
  • DOI: 10.1088/2041-8205/796/2/l30
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Central-Obscuration Removal Plates for Focal-Plane Phase-Mask Coronagraphs with a Centrally-Obscured Telescope (2014)
  • 著者名/発表者名: Oshiyama, F., Murakami, N., Guyon, O., Martinache, F., Baba, N., Matsuo, T., Nishikawa, J., Tamura, M.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of the Pacific 巻: 126 号: 937 ページ: 270-279
  • DOI: 10.1086/675807
  • NAID: 120005553688
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unbalanced nulling interferometer and precise wavefront control (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Nishikawa and N. Murakami
  • 雑誌名: Optical Review (Invited Review Paper) 巻: 20 号: 6 ページ: 453-462
  • DOI: 10.1007/s10043-013-0078-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Imaging of a Cold Jovian Exoplanet in Orbit around the Sun-Like Star GJ 504 (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kuzuhara, M. Tamura, T. Kudo, M. Janson, R. Kandori, T. D. Brandt, C. Thalmann, D. Spiegel, B. Biller, J. Carson, Y. Hori, R. Suzuki, A. Burrows, T. Henning, E. L. Turner, M. W. McElwain, A. Moro-Martin, T. Suenaga, Y. H. Takahashi, et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 774 号: 1 ページ: 11-28
  • DOI: 10.1088/0004-637x/774/1/11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Imaging Search for Extrasolar Planets in the Pleiades (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, K., Matsuo, T., Shibai, H., et al. (No. 34 of 56 authors)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 65 号: 4 ページ: 90-90
  • DOI: 10.1093/pasj/65.4.90
  • 査読あり
• [雑誌論文] A coronagraph system with unbalanced nulling interferometer : progress of dynamic range (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa, J., Yokochi, K., Murakami, N., Abe, L., Kotani, T., Tamura, M., Kurokawa, T., Tavrov, A.V., Takeda, M., Murakami, H.
  • 雑誌名: Proc. of SPIE 巻: 8422 ページ: 84425D-84425D
  • DOI: 10.1117/12.925792
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wavefront correction inside unbalanced nulling interferometer (2012)
  • 著者名/発表者名: Horie, M., Nishikawa, J., Oya, M., Waki, R., Kumagai, S., Tamura, M., Kurokawa, T., Murakami, N., Murakami, H., Abe, L.
  • 雑誌名: Proc. of SPIE 巻: 8445 ページ: 84452E-84452E
  • DOI: 10.1117/12.926737
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wavefront correction inside unbalanced nulling interferometer (2012)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, T., Nishikawa, J., Tanaka, Y., Kurokawa, T., Kashiwagi, K., Tamura, M., Murakami, N., Baba, N., Hashimoto, N.
  • 雑誌名: Proc. of SPIE 巻: 8445 ページ: 84213D-84213D-4
  • DOI: 10.1117/12.975179
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adaptive optics operation with two wavefront sensors in a coronagraph for exoplanet observations (2012)
  • 著者名/発表者名: Oya, M., Nishikawa, J., Horie, M., Murakami, N., Kotani, T., Abe, L., Kumagai, S., Tamura, M., Kurokawa, T., Murakami, H.
  • 雑誌名: Proc. ofSPIE 巻: 8442 ページ: 844255-844255
  • DOI: 10.1117/12.925858
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coronagraph focal-plane phase masks based on photonic crystal technology: recent progress and observational strategy (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Murakami et al.
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 8442 ページ: 844205-844205
  • DOI: 10.1117/12.925613
  • 査読あり
• [学会発表] 超高コントラスト系外惑星直接撮像のための非対称ナル干渉法とダークホール制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西川淳, 大矢正人，堀江正明，佐藤克磨，深瀬雅央，村上尚史，小谷隆行，熊谷紫麻見，田村元秀，田中洋介，黒川隆志
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] 系外惑星直接観測のためのSpeckle Area Nulling を用いたダークホール制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大矢正人，西川淳，堀江正明，佐藤克磨，深瀬雅央，村上尚史，小谷隆行，熊谷紫麻見，田村元秀，田中洋介，黒川隆志
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] 瞳再配置型位相マスクコロナグラフの提案 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村上尚史, 赤岩夏海, 馬場直志, 西川淳, 田村元秀
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] WFIRST/AFTA Coronagraph（WACO） (2015)
  • 著者名/発表者名: 田村元秀，村上尚史，馬場直志，西川淳，小谷隆行，成田憲保，塩谷圭吾，
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] 系外惑星直接観測のための高コントラスト撮像光学系 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西川 淳
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス(神奈川県平塚市)
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
  • 招待講演
• [学会発表] 系外惑星直接観測のためのダークホールアルゴリズムによる補償光学制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大矢正人，西川淳，堀江正明，佐藤克磨，深瀬雅央，村上尚史，小谷隆行，熊谷紫麻見，田村元秀，田中洋介，黒川隆志
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan 2014
  • 発表場所: 筑波大学東京キャンパス文京校舎(東京都文京区)
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-07
• [学会発表] Dark-hole control without modeling and enhanced extinction by pre-DM and pre-coronagraph (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Nishikawa, N. Murakami, M. Oya, K. Sato, M. Horie, T. Kurokawa, Y. Tanaka, M. Tamura, T. Kotani, S. Kumagai
  • 学会等名: Wide-field InfraRed Surveys: Science and Techniques
  • 発表場所: Pasadena Hilton, (Pasadena, USA)
  • 年月日: 2014-10-17 – 2014-10-20
• [学会発表] 高コントラスト撮像光学系における焦点面波面センシングによるスペックルノイズ低減 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤克磨，西川 淳，大矢正人, 堀江正明, 田中洋介，熊谷 紫麻見，黒川隆志，村上尚史
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学、神奈川県相模原市
• [学会発表] 系外惑星直接観測のための焦点面波面センシングを用いた補償光学制御法(2) (2014)
  • 著者名/発表者名: 大矢正人，西川淳，堀江正明，佐藤克磨，深瀬雅央，村上尚史，小谷隆行，熊谷紫麻見，田村元秀，田中洋介，黒川隆志
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学、東京都三鷹市
• [学会発表] フォトニック結晶技術による焦点面マスクコロナグラフの開発状況 (2014)
  • 著者名/発表者名: 村上尚史, 西川淳, 田村元秀, Eugene Serabyn, Wesley A. Traub, Kurt M. Liewer, Dwight C. Moody, John T. Trauger, 押山史佳, 庄子隼斗, 坂本盛嗣, 岡和彦, 馬場直志
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学、東京都三鷹市
• [学会発表] すばる望遠鏡搭載に向けた8 分割位相マスクコロナグラフの開発(III) (2014)
  • 著者名/発表者名: 押山史佳, 村上尚史, 平翼, 馬場直志, Olivier Guyon, Nemanja Jovanovic, Garima Singh, Frantz Martinache, 西川淳, 田村元秀, 松尾太郎
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学、東京都三鷹市
• [学会発表] 系外惑星の直接撮像を目指した高コントラスト極限補償光学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 村上尚史，西川淳，田村元秀，押山史佳，Eugene Serabyn，Wesley A. Traub，Kurt M. Liewer，Dwight C. Moody，John T. Trauger，庄子隼斗，坂本盛嗣，岡和彦，馬場直志
  • 学会等名: 若手研究者による分野間連携研究プロジェクトシンポジウム すばる望遠鏡から顕微鏡へ：高解像・高感度観察を可能にする次世代補償光学系に向けて
  • 発表場所: 国立天文台、東京都三鷹市
  • 招待講演
• [学会発表] 高コントラスト撮像光学系による焦点面波面センシングによるスペックルノイズ低減 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤克磨, 西川淳, 大矢正人, 堀江正明, 田中洋介, 熊谷紫麻見, 黒川隆志
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工業大学(神奈川県)
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] 系外惑星直接観測のための高コントラスト干渉光学系 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西川淳
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 岐阜大学(岐阜県)(依頼講演)
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] 系外惑星直接観測のための焦点面波面センシングを併用したコロナグラフの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大矢正人, 堀江正明, 西川淳, 田村元秀, 藤井紫麻見, 村上尚史, 黒川隆志, 小谷隆行, 中川貴雄
  • 学会等名: 日本天文学会2013年春季年会
  • 発表場所: 埼玉大学(埼玉県)
  • 年月日: 2013-03-20
• [学会発表] A coronagraph system with unbalanced nulling interferometer : upgrade of 2013 (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Nishikawa, M. Ohya, M. Horie, K. Sato, M. Fukase, N. Murakami, T. Kotani, M. Tamura, Y. Tanaka, T. Kurokawa, S. Kumagai
  • 学会等名: The 5th Subaru International Conference “Exoplanets and Disks: Their Formation and Diversity II”
  • 発表場所: Sheraton Kona Resort & Spa at Keauhou Bay, Kona, Hawaii, USA
• [学会発表] Adaptive optics operation with a focal plane wavefront sensing in a coronagraph (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Oya, J. Nishikawa, M. Horie, K. Sato, M. Fukase, N. Murakami, T. Kotani, M. Tamura, Y. Tanaka, T. Kurokawa, S. Kumagai
  • 学会等名: The 5th Subaru International Conference “Exoplanets and Disks: Their Formation and Diversity II”
  • 発表場所: Sheraton Kona Resort & Spa at Keauhou Bay, Kona, Hawaii, USA
• [学会発表] Speckle noise reduction by focal plane wave-front sensing in high contrast imaging optics (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Sato, J. Nishikawa, M. Ohya, M. Horie, Y. Tanaka, S. Kumagai, T. Kurokawa, N.Murakami
  • 学会等名: 18th Microoptics Conference (MOC '13)
  • 発表場所: Tokyo Institute of Technology, Meguro-ku, Tokyo, Japan
• [学会発表] 系外惑星直接撮像のための高コントラスト光学系の研究・初段補償光学による干渉計内部の波面補正 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀江正明, 大矢正人, 西川淳, 田村元秀, 藤井紫麻見, 村上尚史, 黒川隆志
  • 学会等名: 日本天文学会2013年秋季年会
  • 発表場所: 東北大学、宮城県仙台市
• [学会発表] 系外惑星直接観測のための焦点面波面センシングを用いたダークゾーンコロナグラフ (2013)
  • 著者名/発表者名: 大矢正人，西川淳，堀江正明，佐藤克磨，深瀬雅央，村上尚史，小谷隆行，熊谷紫麻見，田村元秀，田中洋介，黒川隆志
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会 Optics & Photonics Japan 2013
  • 発表場所: 奈良公会堂、奈良県奈良市
• [学会発表] 系外惑星直接撮像のための高コントラスト光学系の研究：初段補償光学による干渉計内部の波面補正 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀江正明, 大矢正人, 西川淳, 田村元秀, 藤井紫麻見, 村上尚史, 黒川隆志
  • 学会等名: 応用物理学会第52回光波センシング技術研究会
  • 発表場所: 東京理科大学、東京都新宿区
• [学会発表] すばる望遠鏡搭載に向けた8 分割位相マスクコロナグラフの開発(II) (2013)
  • 著者名/発表者名: 押山史佳, 村上尚史, 平翼, 馬場直志, Olivier Guyon,Frantz Martinache, Nemanja Jovanovic, Garima Singh, 西川淳, 田村元秀, 松尾太郎
  • 学会等名: 日本天文学会2013年秋季年会
  • 発表場所: 東北大学、宮城県仙台市
• [学会発表] 系外惑星直接観測のための焦点面波面センシングを用いた2波面センサー法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大矢正人, 堀江正明, 西川淳, 田村元秀, 村上尚史, 小谷隆行, Lyu Abe, 熊谷紫麻見, 黒川隆志, 村上浩
  • 学会等名: 応用物理学会第50回光波センシング技術研究会
  • 発表場所: 東京理科大学(東京都)
  • 年月日: 2012-12-05
• [学会発表] Unbalanced nulling interferometer with four-quadrant phase mask (2012)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, T., Nishikawa, J., Tanaka, Y., Kurokawa, T., Kashiwagi, K., Tamura, M., Murakami, N., Baba, N., Hashimoto, N.
  • 学会等名: OFS2012 22nd International Conference on Optical Fiber Sensors
  • 発表場所: Beijin (China)
  • 年月日: 2012-10-14
• [学会発表] 4分割位相マスクによる非対称ナル干渉計を用いた高ダイナミックレンジ光学系 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林拓自, 西川淳, 田中洋介, 黒川隆志, 柏木謙, 田村元秀, 村上尚志, 馬場直志, 橋本信幸
  • 学会等名: 応用物理学会第49回光波センシング技術研究会
  • 発表場所: 東京理科大学(東京都)
  • 年月日: 2012-06-05
• [学会発表] A coronagraph system with unbalanced nulling interferometer : progress of dynamic range (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa, J., Yokochi, K., Murakami, N., Abe, L., Kotani, T., Tamura, M., Kurokawa, T., Tavrov, A.V., Takeda, M., Murakami, H.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes and Instrumentation 2012
  • 発表場所: Amsterdam (Netherlands)
• [学会発表] Wavefront correction inside unbalanced nulling interferometer (2012)
  • 著者名/発表者名: Horie, M., Nishikawa, J., Oya, M., Waki, R., Kumagai, S., Tamura, M., Kurokawa, T., Murakami, N., Murakami, H., Abe, L.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes and Instrumentation 2012
  • 発表場所: Amsterdam (Netherlands)
• [学会発表] Adaptive optics operation with two wavefront sensors in a coronagraph for exoplanet observations (2012)
  • 著者名/発表者名: Oya, M., Nishikawa, J., Horie, M., Murakami, N., Kotani, T., Abe, L., Kumagai, S., Tamura, M., Kurokawa, T., Murakami, H.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes and Instrumentation 2012
  • 発表場所: Amsterdam (Netherlands)
• [学会発表] Coronagraph focal-plane phase masks based on photonic crystal technology : recent progress and observational strategy (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Murakami, J. Nishikawa, W. A. Traub, D. Mawet, D. C. Moody, B. D. Kern, J. T. Trauger, E. Serabyn, S. Hamaguchi, E Oshiyama, M. Sakamoto, A. Ise, K. Oka, N.Baba, H.Murakami, M.Tamura
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes and Instrumentation 2012
  • 発表場所: Amsterdam (Netherlands)