瞳再配置光学系を用いた広帯域高コントラスト偏光観測システムに関する研究

• 研究課題/領域番号: 26287026
• 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: 天文学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 村上 尚史 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80450188)
• 連携研究者: 西川 淳 国立天文台, 光赤外研究部, 助教 (70280568) ; 田村 元秀 東京大学, 大学院理学系研究科, 教授 (00260018) ; 馬場 直志 北海道大学, 名誉教授 (70143261)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2014年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: 光赤外線天文学 / 応用光学・量子光工学 / 太陽系外惑星 / コロナグラフ / 偏光 / 光赤外天文学 / フォトニック結晶 / 光学赤外線天文学

研究成果の概要

太陽系外惑星（太陽以外の恒星がもつ惑星）の直接観測を目指して、観測の妨げとなる明るい恒星光を強力に除去する高コントラスト観測技術の開発を行った。我々は、新たな高コントラスト観測技術（焦点面位相マスクコロナグラフのための瞳再配置光学系、スペックルデコリレーション処理にもとづく偏光観測技術など）を提案し、計算機シミュレーションおよび室内実証試験による性能評価を行った。その結果、太陽系外惑星観測に最適化されていない一般的な望遠鏡であっても、提案した観測システムにより強力に恒星光が除去できることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] A three-layer eight-octant phase mask towards broadband high-contrast observations (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Murakami, J. Nishikawa, N. Akaiwa, Y. Komuro, N. Baba, M. Tamura
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 9912 ページ: 99126G-99126G
  • DOI: 10.1117/12.2231946
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of speckle nulling technique for the Savart-plate lateral-shearing interferometric nuller for exoplanets (SPLINE) (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Yoneta, N. Murakami, T. Kotani, H. Kawahara, T. Matsuo, N. Baba, M. Tamura
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 9912 ページ: 99126I-99126I
  • DOI: 10.1117/12.2231950
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Contrast improvement with imperfect pre-coronagraph and dark-hole (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Nishikawa, M. Oya, N. Murakami, M. Tamura, T. Kurokawa, Y. Tanaka, S. Kumagai, T. Kotani
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 9904 ページ: 99043E-99043E
  • DOI: 10.1117/12.2232920
• [雑誌論文] Coronagraph experiment on dark-hole control by speckle area nulling method (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Oya, J. Nishikawa, M. Horie, K. Sato, N. Murakami, T. Kotani, S. Kumagai, M. Tamura, Y. Tanaka, T. Kurokawa, Takashi
  • 雑誌名: Optical Review 巻: 22 号: 5 ページ: 736-740
  • DOI: 10.1007/s10043-015-0118-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerically designed phase-mask for stellar coronagraph (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Baba, N. Murakami, N. Miura, and M. Tamura
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 9605 ページ: 96051V-96051V
  • DOI: 10.1117/12.2186498
  • NAID: 120006671845
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics System: Enabling High-Contrast Imaging on Solar-System Scales (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Jovanovic, F. Martinache, O. Guyon, C. Clergeon, G. Singh, T. Kudo, V. Garrel, K. Newman, D. Doughty, J. Lozi, J. Males, Y. Minowa, Y. Hayano, N. Takato, J. Morino, J. Kuhn, E. Serabyn, B. Norris, P. Tuthill, G. Schworer, P. Stewart, L. Close, E. Huby, G. Perrin, S. Lacour, L. Gauchet, N. Murakami, F. Oshiyama
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Pacific 巻: 127 号: 955 ページ: 890-910
  • DOI: 10.1086/682989
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dispersion reduction in generation of high-order optical vortex using axially symmetric half-wave plates (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Sakamoto, R. Fukumoto, N. Murakami, R. Morita, K. Oka
  • 雑誌名: Optical Review 巻: 22 号: 1 ページ: 174-178
  • DOI: 10.1007/s10043-015-0026-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectroscopic Coronagraphy for Planetary Radial Velocimetry of Exoplanets (2014)
  • 著者名/発表者名: Hajime Kawahara, Naoshi Murakami, Taro Matsuo, Takayuki Kotani
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 212 号: 2 ページ: 27-27
  • DOI: 10.1088/0067-0049/212/2/27
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [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] Laboratory demonstration of the Savart-plate lateral-shearing interferometric nuller for exoplanets (SPLINE) (2014)
  • 著者名/発表者名: Kitou, Hirofumi, Murakami, Naoshi, Kida, Manabu, Baba, Naoshi, Matsuo, Taro, Kotani, Takayuki, Kawahara, Hajime, Tamura, Motohide
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9151 ページ: 91515N-91515N
  • DOI: 10.1117/12.2055287
• [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] High-contrast planet imager for Kyoto 4m segmented telescope (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, Taro, Murakami, Naoshi, Kotani, Takayuki, Kawahara, Hajime, Natsume, Noriaki, Kino, Masaru, Yamamoto, Kodai, Imada, Hiroaki, Kurita, Mikio, Iribe, Masatsugu, and 13 coauthors
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9147 ページ: 91471V-91471V
  • DOI: 10.1117/12.2055751
• [学会発表] Astronomical high-contrast techniques toward direct imaging of Earth-like exoplanets (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Murakami
  • 学会等名: The 24th Congress of the International Commission for Optics
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • 年月日: 2017-08-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 太陽系外惑星の直接観測を目指したサバール板横シヤリング・ナル干渉計のためのスペックル除去技術の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 米田謙太，村上尚史, 小谷隆行, 河原創，松尾太郎，馬場直志，田村元秀
  • 学会等名: 第52回応用物理学会北海道支部学術講演会
  • 発表場所: 北見工業大学（北海道北見市）
  • 年月日: 2017-01-07
• [学会発表] 太陽系外惑星観測を目指した高コントラスト静的フーリエ変換分光器の基礎実験 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋瑞樹, 村上尚史, 小谷隆行, 河原創
  • 学会等名: 第52回応用物理学会北海道支部学術講演会
  • 発表場所: 北見工業大学（北海道北見市）
  • 年月日: 2017-01-07
• [学会発表] 瞳再配置型光学系による位相マスクコロナグラフの実証実験2 (2016)
  • 著者名/発表者名: 赤岩夏海, 村上尚史, 西川淳, 田村元秀, 小室佑介, 馬場直志
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県松山市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 広帯域コロナグラフ観測を目指した3層8分割位相マスクの特性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小室佑介, 村上尚史, 西川淳, 赤岩夏海, 馬場直志, 田村元秀
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県松山市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] WFIRSTコロナグラフのための偏光補正デバイスの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 村上尚史, 田村元秀, 西川淳, Wesley A. Traub, Hong Tang, John T. Trauger, 住貴宏, 山田亨, WFIRST ワーキンググループ
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県松山市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 京大岡山3.8m望遠鏡搭載に向けた高コントラスト装置SPLINEの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 黒田真之佑, 村上尚史, 小谷隆行, 河原創, 山本広大, 松尾太郎, 馬場直志, 田村元秀
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県松山市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] A three-layer eight-octant phase mask towards broadband high-contrast (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Murakami, J. Nishikawa, N. Akaiwa, Y. Komuro, N. Baba, M. Tamura
  • 学会等名: SPIE Conference: Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • 発表場所: Edinburgh International Conference Centre (Edinburgh/Scotland, United Kingdom)
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Development of speckle nulling technique for the Savart-plate lateral-shearing interferometric nuller for exoplanets (SPLINE) (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Yoneta, N. Murakami, T. Kotani, H. Kawahara, T. Matsuo, N. Baba, M. Tamura
  • 学会等名: SPIE Conference: Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • 発表場所: Edinburgh International Conference Centre (Edinburgh/Scotland, United Kingdom)
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Contrast improvement with imperfect pre-coronagraph and dark-hole (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Nishikawa, M. Oya, N. Murakami, M. Tamura, T. Kurokawa, Y. Tanaka, S. Kumagai, T. Kotani
  • 学会等名: SPIE Conference: Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • 発表場所: Edinburgh International Conference Centre (Edinburgh/Scotland, United Kingdom)
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] 広帯域極限高コントラスト観測を目指した3 層8 分割位相マスクの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 村上尚史, 西川淳, Raphael Galicher, Pierre Baudoz, 小室佑介, 赤岩夏海, 馬場直志, 田村元秀
  • 学会等名: 日本天文学会2016年春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都八王子市）
  • 年月日: 2016-03-14
• [学会発表] WFIRST-AFTAコロナグラフ用偏光補正デバイスの設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村上尚史, Wesley A. Traub, John T. Trauger, Hong Tang, 田村元秀, WACO ワーキンググループ
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] サバール板横シヤリングナル干渉計による原始惑星系円盤観測の計算機シミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 米田謙太，村上尚史，武藤恭之，河原創，松尾太郎，小谷隆行，馬場直志，田村元秀
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Low-contrast Pre-Coronagraph(LPC) とSpeckle Area Nulling (SAN) (2015)
  • 著者名/発表者名: 西川淳，大矢正人，村上尚史, 田村元秀, 黒川隆志, 田中洋介, 堀江正明, 熊谷紫麻見, 小谷隆行
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 瞳再配置型光学系による位相マスクコロナグラフの実証実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 赤岩夏海, 村上尚史, 西川淳, 田村元秀, 馬場直志
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 系外惑星の直接視線速度観測に向けた分光コロナグラフの性能評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋瑞樹, 村上尚史, 河原創, 小谷隆行, 松尾太郎, 馬場直志
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Numerically designed phase-mask for stellar coronagraph (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Baba, N. Murakami, N. Miura, M. Tamura
  • 学会等名: SPIE Conference: Optics + Photonics
  • 発表場所: San Diego Convention Center (San Diego/ USA)
  • 年月日: 2015-08-10
  • 国際学会
• [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（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，O. Guyon，河原創，權靜美，松尾太郎，住貴宏，山田亨，ほかWFIRSTチーム
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] ステラコロナグラフ用位相マスクの数値的デザイン (2015)
  • 著者名/発表者名: 馬場直志, 村上尚史, 三浦則明, 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（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [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, 村上尚史,小谷隆行, 田村元秀, 熊谷紫麻見, 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（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, 村上尚史, 小谷隆行,田村元秀, 熊谷紫麻見, 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（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] Savart-plate lateral-shearing interferometric nuller towards high-contrast imaging of exoplanets (2015)
  • 著者名/発表者名: 村上尚史
  • 学会等名: 平成26年度 系外惑星大研究会
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-03-02 – 2015-03-03
• [学会発表] 複数の軸対称偏光素子を利用した白色光渦およびリング状光格子の生成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡和彦，坂本盛嗣，森田隆二，村上尚史
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan
  • 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
  • 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，佐藤克麿，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
  • 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] 系外惑星の分光直接検出のためのSpectroscopic Coronagraph (2014)
  • 著者名/発表者名: 河原創，村上尚史，松尾太郎，小谷隆行
  • 学会等名: 日本天文学会2014年秋季年会
  • 発表場所: 山形大学（山形県山形市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Recent progress on phase-mask coronagraphy based on photonic-crystal technology (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Murakami, J. Nishikawa, M. Tamura, E. Serabyn, W. A. Traub, K. M. Liewer, D. C. Moody, J. T. Trauger, O. Guyon, F. Martinache, N. Jovanovic, G. Singh, F. Oshiyama, H. Shoji, M. Sakamoto, S. Hamaguchi, K. Oka, N. Baba
  • 学会等名: SPIE Conference: Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • 発表場所: Palais des congres de Montreal (Montreal/Canada)
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [学会発表] Laboratory demonstration of the Savart-plate lateral-shearing interferometric nuller for exoplanets (SPLINE) (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Kitou, N. Murakami, M. Kida, N. Baba, T. Matsuo, T. Kotani, H. Kawahara, M. Tamura
  • 学会等名: SPIE Conference: Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • 発表場所: Palais des congres de Montreal (Montreal/Canada)
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [学会発表] A coronagraph system with unbalanced nulling interferometer: progress of optics and control method (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Nishikawa, M. Oya, M. Horie, K. Sato, M. Fukase, N. Murakami, T. Kotani, S. Kumagai, M. Tamura, Y. Tanaka, T. Kurokawa
  • 学会等名: SPIE Conference: Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • 発表場所: Palais des congres de Montreal (Montreal/Canada)
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [学会発表] Adaptive optics operation with focal wavefront sensor in a coronagraph for direct observation of exoplanets (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Oya, J. Nishikawa, M. Horie, K. Sato, M. Fukase, N. Murakami, T. Kotani, S. Kumagai, M. Tamura, Y. Tanaka, T. Kurokawa
  • 学会等名: SPIE Conference: Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • 発表場所: Palais des congres de Montreal (Montreal/Canada)
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [学会発表] High-contrast planet imager for Kyoto 4-m segmented telescope (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuo, N. Murakami, T. Kotani, H. Kawahara, N. Natsume, M. Kino, H. Imada, M. Kurita, M. Iribe, H. Nishida, et al.
  • 学会等名: SPIE Conference: Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • 発表場所: Palais des congres de Montreal (Montreal/Canada)
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27