共同研究成果報告書
平成 27 年 4 月 20 日研究代表者：氏

名

所属・職

村上 尚史
北海道大学大学院工学研究院・助教

研究題目：Second-Earth Imager for TMT (SEIT) 実現に向けた高コントラスト観測システムの開発
１．研究の実績(1)研究の実施日程
実

施

日

程研究項目
4月

5月

6月

7月

8月

9月 10月 11月 12月 1月

2月

3月

SPLINE構築のための特殊プリズ
ムの製作
SPLINEの室内試験機の構築・性能評価の実施
京大3.8m望遠鏡
SEICA搭載に向けた実機の設計・製作(2)研究の成果の説明
我々は、来るTMT時代に向けた高コントラスト装置SEIT (Second-Earth Imager for TMT) の検討を進めている。SEITとして検討が進められている観測システムは、① 大気揺らぎを補正する極限補償光学、② 恒星光を除去するコロナグラフ、③ コントラストをさらに向上させ、撮像・測光・分光など惑星のキャラクタリゼーションを行うポストプロセス装置を統合したものである。これにより、TMTの圧倒的な解像度を活かし、晩期型星ハビタブルゾーンの地球型惑星探査を目指す。
本経費では、SEIT/TMTのプロトタイプ機である京都大学3.8m望遠鏡SEICAでの高コントラスト観測を目指し、コロナグラフ装置SPLINEの実機製作（デバイス製作）と実証試験を推進した。共同研究計画書に記載の開発項目は大きく分けて、① SPLINE構築のための特殊プリズムの製作、② SPLINEの室内試験機の構築・性能評価、③ 京都大学3.8m望遠鏡SEICA搭載に向けた光学系設計・収差解析、である。
SEICA搭載を目指したコロナグラフ装置SPLINEの室内シミュレータを、図1左に示す。SPLINE(Savart-plate lateral-shearing interferometric nuller for exoplanets) とは、複屈折材による偏光分離素子（サバール板）をベースにした、共通光路ナル干渉型コロナグラフである。SPLINEは、

直交2偏光を分離する「偏光分離部1」、光ビームに横シアを与える「サバール板」、2偏光を再び分離す
る「偏光分離部2」から構成される。偏光分離部は、くさび状の方解石プリズムペアから構成される。
SPLINEは3つの大きな利点があり、それぞれ、(1) 理論上アクロマティックな恒星光除去が可能、(2) 安定した干渉出力が得られる、(3) TMTや京大3.8m望遠鏡のような複雑な望遠鏡瞳に適応可能、である。
平成26年度に、SPLINEでもっとも重要な素子であるサバール板と、偏光分離部1の一部（方解石プリズムb）の作製が完了していた。そこで平成27年度は、残りのプリズム（方解石プリズムaおよび方解石プリズムc×2個）の製作を行った。また、SPLINE構築のためには、光学素子のアライメントを精密に調整する必要がある。そのため、プリズム回転角を微調整する回転ホルダを特注製作した。
我々は、人工光源（波長670nmのレーザー光、およびキセノンランプ）を用いた室内実証試験を実施した。図1右に、得られた画像の一例を示す。画像は、キセノンランプを用いて得られたものであり、中央にNull出力が、その両側に2つのBright出力が得られている。白色光源の波長帯は、分光器による簡易測定により、お お よ そ Δλ /λ 0 =0 . 3 3 (λ 0 = 60 0n m, Δλ = 20 0 n m) と 推 定 し て い る 。 実証試験の結果、現在までのところレーザー光で1.6x10-2、キセノンランプで1.0x10-1のコントラストが達成されている。
本経費で開発するSPLINEは、京都大学3.8m望遠鏡の補償光学系（京都大学において開発中）の後段に設置することを計画している。そこで、京都大学3.8m望遠鏡補償光学系とSPLINEとを接続し、光学ベンチ内に収めるための光学系設計、および収差解析を実施した。その結果、SPLINEを光学ベンチ内に構築可能であろうこと、および用いるレンズなどによる光学収差の影響は小さいであろうことが明らかとなった。さらに、偏光解析などをもとに、光学素子に必要とされるアライメント精度の見積もりも行った。SPLINEを構成する各プリズムについて、XYZ軸に対してアライメント誤差が発生した場合の理論コントラストの解析を進めた。今後は、これらの解析結果をもとに、室 内 実 証 試 験 に お いて 現 状 よ り も さ ら に 2- 3桁 の コ ン ト ラ ス ト 向 上 を 目 標 と す る と と も に 、SEICA搭載のためのSPINE実機の製作をさらに本格的に進めていきたい。
偏光分離2
方解石
ﾌﾟﾘｽﾞﾑc

方解石
ﾌﾟﾘｽﾞﾑc横シア

LB4ｻﾊﾞｰﾙ板

偏光分離1
方解石
ﾌﾟﾘｽﾞﾑb

方解石
ﾌﾟﾘｽﾞﾑaBright出力

Bright出力

Null出力図 1:（ 左 ） 北 海 道 大 学 の 実 験 室 に 構 築 し た SPLINE/SEICAの 室 内 シ ミ ュ レ ー タ と ， （ 右 ）白色人工光源で取得した像．

使用実績報告書
１．総括表
区分費

目

予算額（円）

設備備品費

研究費の充当額（円）

決算額（円）

備 考000

支 消耗品費2,600,000

2,901,580

2,901,580

出 その他の経費

1,160,000

858,420

858,420

合 計3,760,000

3,760,000

3,760,000

研究費の額

3,760,000

3,760,000

自己調達額

00

その他

00

合 計

3,760,000

3,760,000

収入

２．決算費目別内訳(Ａ)支出
ａ 設備備品費
品 名

仕 様

数量

単価
(円)

金額
(円)

発注年月日

引取年月日

支払年月日

備考

支払年月日

備考

該当無し

計
ｂ 消耗品費品 名

仕 様

方解石プリズム１
偏光子ﾏｳﾝﾄﾎﾙﾀﾞｰ方解Ф30*12㎜
石ﾌﾟﾘｽﾞﾑ１用
偏光子ﾏｳﾝﾄﾎﾙﾀﾞｰ方解Ф50*18㎜
石ﾌﾟﾘｽﾞﾑ2用
偏光子ﾏｳﾝﾄﾎﾙﾀﾞｰ LB4
Ф50*48㎜
サヴァール板用PW2-30特注 (φ30×微調式偏光子ﾎﾙﾀﾞL12mm)
PW2-50特注 (φ50×微調式偏光子ﾎﾙﾀﾞL18mm)
微調式偏光子ﾎﾙﾀﾞ

PW2-50特注 (φ50×数量

金 額(円)

1594,00020151228

164,800

20160129

164,800

20160129

177,760

20160129

152,920

20151228

164,800

20151228

168,040

20151228L48mm)
ホルダー付方解石プ
TD-P14033-S410
リズム5
ﾀﾞｲｸﾛｲｯｸ･ﾚｰｻﾞｰﾋﾞｰﾑｺ#86-393
ﾝﾊﾞｲﾅ

21,840,320

20160331

126,146

20160428

球面ｱｸﾛﾏﾃｨｯｸﾚﾝｽﾞ

DLB-50-100PM

17,754

20160428

固定式ﾚﾝｽﾞﾎﾙﾀﾞｰ

LHF-50AS

29,93620160428

ﾏｸﾞﾈｯﾄﾍﾞｰｽ

MB-CB-PB

512,420

20160428

ﾏｸﾞﾈｯﾄﾍﾞｰｽ

MB-L65C-M4

317,884

20160428

計2,901,580

ｃ その他の経費
種 別摘 要

数量

単価
(円)

金額
(円)

発注年月日

引取年月日

支払年月日

国内旅費

札幌－京都

184,620

84,6202015.7.23

2015.7.25

2015.8.7

28,76028,760 2015.11.25

2015.11.25

2015.12.9

48,44048,4402016.1.25

2016.1.27

2016.2.16

696,600

696,600

2016.1.25

2016.3.22

2016.4.28

国内旅費
大阪－三（依頼出1鷹張）
国内旅費
大阪－札（依頼出
1幌張）
シアリン
グ干渉計
1式の瞳収差評価等計

備考

858,420

(Ｂ)収入
種別摘

研究費の額

国立天文台

要金

額 (円)

備

3,760,000

自己調達額

0そ0の計

他

考

3,760,000(注) 研究の実施に際し、収入を得た場合や取引相手先からの納入遅延金が発生した場合には、収入の欄におけるその他に計上すること。