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月刊OPTRONICS

月刊オプトロニクス表紙 光技術関連業界の最新情報が満載の月刊OPTRONICS。
技術者,研究者の方はもちろん,光に携わる方は是非ご購読ください!
 
2006.12 vol.25 No.300
12月号 特集 進化する観察技術 -顕微鏡を中心に-

回折限界を突破したレーザー顕微鏡 -線形現象に現れる非線形応答の利用-

大阪大学 藤田克昌、河田 聡

 超短パルスレーザーの普及により,2光子吸収や光高調波発生,コヒーレントアンチストークスラマン散乱等のいわゆる非線形光学効果がレーザー顕微鏡に利用されるようになって久しい。これらの非線形光学顕微鏡は,3次元の空間分解や無染色観察が可能である等,従来の光学顕微鏡では得られなかった情報をもたらし1),同時に,回折限界を超えた空間分解能を有している。
 レーザー顕微鏡の空間分解能は試料を照明するレーザースポットをどれだけ小さくできるか(=回折限界)で決定される。しかし,非線形光学顕微鏡の場合は,信号光となる蛍光や散乱光はレーザースポット内のより小さな領域で発生する。これは,非線形光学効果により得られる蛍光や散乱光は入射光の強度のべき乗に比例して得られるためである。その結果,回折限界を超えた高い空間分解能が得られることになる。実際の空間分解能の向上は利用する非線形光学効果に依存しており,その次数が高ければ高いほど,高い空間分解能が得られる。・・・(続きは本誌で)

高出力発光ダイオードを用いた蛍光顕微鏡とレシオイメージングへの応用

理化学研究所 深野 天、宮脇敦史

 現代のバイオイメージングでは,従来のような細胞や細胞内小器官の形態の観察からその機能の解明へと研究の重点がシフトしている。特に,ポストゲノム時代になって細胞内におけるたんぱく質間の相互作用を可視化する研究が精力的に進められている1)。このような研究のツールとして蛍光プローブと蛍光顕微鏡が用いられる。蛍光プローブである蛍光色素や蛍光たんぱく質等を細胞内に導入することによって,観察対象である器官を特異的に光らせることができる。これを蛍光顕微鏡で観察することにより,そのたんぱく質の時空間的な変化や,他のたんぱく質との結合の量的変化をも捉えることができる。この他,カルシウムをはじめ各種イオンの濃度の細胞内の分布を求めることも重要である。なぜなら,これらのイオンは細胞の機能の調整を司っているためである。このような目的のために,イオン濃度と蛍光強度が一対一に対応するような蛍光プローブを細胞内に導入し,細胞内の蛍光強度分布を測定し,それから逆にイオン濃度の分布を求めることが行われる。しかし,蛍光強度の測定では,必ずしも真のイオン濃度が求まるとは限らない。なぜなら,蛍光強度は,イオン濃度の他に,光源の変動や蛍光色素の退色,細胞の厚さの変化に影響を受けるからである。・・・(続きは本誌で)

近接場光学顕微鏡で何が見えるようになってきたか

慶應義塾大学 斎木敏治

 近接場光学顕微鏡(Near-field Scanning Optical Microscope; NSOM)は,光の回折限界を大きく打ち破り,10nmレベルの空間分解能を達成する画期的な観察ツールである1〜3)。1980年代にNSOMが誕生して以来,新しいプローブ原理の探索とプローブ性能向上に多くの努力が払われてきたが,そのような研究も現在はほぼ落ち着きを見せている。むしろ当面は,「NSOMはどれだけ役に立つのか?」ということを改めて真剣に考えなくてはならない段階にあり,その方向に努力することが,NSOMの新しい進化のあり方だと感じる。ユーザの立場からすると,恐らく,(1)再現性,(2)画像のクオリティ,(3)定量的情報の量がポイントになると思う。冒頭のとおり,高空間分解能がNSOMの最大の魅力であるが,それは(1)〜(3)を満たしてはじめてその意義が認められるということである。・・・(続きは本誌で)

眼底断層画像化装置 Fourier domain optical coherence tomography -臨床機と state of the-art-

Computational Optics Group 安野嘉晃

 光コヒーレンストモグラフィー(OCT; Optical coherence tomography)は現在の眼科臨床において欠くことのできない眼底検査装置となっている。OCTの最初のデモンストレーションは1991 Massachusetts Institute of Technology(MIT)のResearch Labolatory of Electronics(REL)のグループによって行われた1)。このデモンストレーションはOCT技術の最初の論文でありながら,すでに被計測試料としてin vitroの豚眼網膜を使用し,さらに,共著者のうち三人がmedical doctorであることなどから,この時点ですでに最終アプリケーションとしての臨床眼底検査が視野に入ってたものと思われる。その後OCTは順調に商業化への道をたどり,1990年代中頃には米Humphrey 社(現Carl Zeiss Meditec)より眼底検査用臨床機の出荷が開始さた。その後一度のマイナーバージョンアップと一度のメジャーバージョンアップを経た後に発売されたStratus OCTは現在の眼科診療における標準装置の一つとして活用されている。・・・(続きは本誌で)

高分解ブリュースター角顕微鏡

奈良先端科学技術大学院大学 杉浦忠男

 P偏光とS偏光では境界面に入射したときの振る舞いが異なる。とくにP偏光の光では,反射率0になるブリュースター角が存在すること,金薄膜に入射した際に表面プラズモン共鳴を発生させられること,表面増強ラマン散乱では金属表面に対して垂直方向の電場ベクトルで分子を励起できることなどからも,さまざまな有用性が指摘される。
 ブリュースター角では,境界面でのP偏光の反射率が0になるが,屈折率のわずかに異なる箇所や表面上に薄膜層が存在する場所,散乱物体がある場所では,わずかな反射光や散乱光が戻ってくる。これらの現象を利用して試料をイメージングする顕微鏡がブリュースター角顕微鏡である。
" ブリュースター角顕微鏡がはじめに提案され実証されたのは1991年のことで,液体の表面に展開した単分子膜を観察できることが示されている1, 2)。これ以降,単分子膜の動態の観察や基板表面上に形成したLB膜の観察3, 4)などの研究目的に使用され,また産業分野では半導体プロセスにおける検査やDNAマイクロアレイと呼ばれるバイオチップの製品検査に用いられるなどで活用されている。・・・"

チャネルド分光偏光計測法を利用した鉛筆サイズの小型分光偏光計

北海道大学 岡 和彦、谷口敦史

 偏光計測は,干渉計測などと並ぶ長い歴史をもつ光計測の分野である。このため一般には,偏光計測は既に成熟した技術であり,その応用も古くからの用途に限られていると誤解されがちである。ところが実際は,近年様々な分野において,偏光計測の更なる高性能化や高機能化が強く求められている。その理由の一端は,光関連の産業が急速に発展し,その製品の性能が洗練されてきたことにある。およそいかなる光学素子にも大なり小なり偏光依存性があるため,これらが組み合わされている光学機器の性能は,ある段階を超えると素子の偏光特性に強く依存するようになる。最近では特に,色々な光エレクトロニクス機器において,構成要素の偏光依存性が製品全体の性能を制約する原因となる場合が多く,そのような機器の製造の際には,偏光特性を厳密に管理することが重要な課題となる。さらには,このような工業的な用途に加え,生体・医用計測,リモートセンシング,マシンビジョンなど,偏光計測の新しい応用分野も出現してきている。・・・(続きは本誌で)

反射率測定による微小表面の温度計測

産業技術総合研究所 清水祐公子

" ナノテクノロジーの進展に伴って,空間分解能および時間分解能において,それぞれmm, msをきるnm, nsの領域でさまざまな物理量の測定技術が開発されつつある。温度や熱現象の測定に関しても例外ではなく,最近こういったナノ領域の技術開発が盛んである。温度とは本来,熱平衡状態を指示する変数であるため,熱現象観測にしても温度計にしても,平衡が実現するまでの時間を要するので,“時定数の長い”現象であるととらえられてきた。しかし薄膜や微細配線などのように,空間自由度3元の内,少なくとも1元がmm領域あるいはそれ以下の領域になると,熱現象は十分速くなり,またそれを測定するためには高速の測定系が必要になってくる。このような測定と現象の解明に対するニーズは,高集積化された半導体素子,マイクロマシンや新材料,新デバイスなどの特性の解明やその製作過程を制御するための熱管理などを目的として,ますます高まりつつある。また,高密度化したデバイスの欠陥評価においても,熱計測を基盤とする定量的な評価技術の開発が課題となっており,これらの解決のためには,微小領域に適用可能な信頼性の高い温度測定技術の開発が不可欠である。また,熱伝導率や熱拡散率などの熱物性定数,電気抵抗や反射率などその他の物理量の温度依存性などは,ナノスケールの試料ともなると,表面や界面の影響を受け,バルクの物質の場合と異なってくる可能性がある。これらは物性物理学の視点からみても興味ある研究対象である。・・・"

デジタルホログラフィ顕微鏡とその応用

群馬大学 山口 一郎

光波長走査干渉法による形状計測

新潟大学 佐々木 修己,秋山  久

まるわかり非線形光学 第4回 数式で理解する非線形光学(2)

科学技術振興機構 黒澤 宏

 電磁波の発生と伝搬の様子はマックスウェルの方程式で表すことができます。光も電磁波の仲間ですから,やはりこの方程式にしたがっています。結晶や分子の中で発生した分極が光の発生源です。非線形光学効果の場合,分極の非線形部分がその発生源になります。発生した光波は,マックスウェル方程式から導かれた波動方程式にしたがって空間を伝わっていきます。非線形光波の発生と伝搬には「位相整合」という概念が重要であることを,和周波発生を例にとって見てきました。位相整合は,レーザー光の波長変換において特に重要な量です。位相整合をより深く理解していただくために,今回は,第二高調波発生における非線形光学結晶の中での出来事と電界の関係を数式で取り扱うことから始めて,位相整合条件について再度考えます。その後,位相整合条件を満足させる方法を具体的にお話しします。今回のキーワードは「偏光」と「複屈折」です。・・・(続きは本誌で)

進め!! 日本のイノベーション 第4回 イノベーションと特許制度

政策研究大学院大学 隅藏康一,井田聡子

 連載第3回目で述べたように,専有可能性のメカニズムに関しては,過去に日米比較研究が行われている1)。日本企業に対する調査によると,製造業全体では,製品イノベーションの専有可能性を確保する方法として,製品の先行的な市場化に次いで,特許による保護が有効であるという結果が得られている。また,日本企業を対象とした産業別の分析が行われており,専有可能性を確保する方法の有効性も産業により異なっていることが明らかにされている2)。特に,医薬品産業においては,特許による保護の有効性が極めて高いという結果が得られている。これらの研究を踏まえて筆者らが日本の製薬企業を対象として行った調査3)においても,製品イノベーションの専有可能性を確保する方法として,特許による保護の重要性が最も高いことが明らかになっている。
 特許をはじめとする知的財産権※の保護制度は,イノベーションを支援する制度の一つである。今回は,イノベーションと特許制度について,解説を行う。・・・(続きは本誌で)

基礎からの量子光学 第12回 光子数分布測定技術:サブポアソン分布光源の光電子計測

情報通信研究機構 藤原幹夫

 本章では現在盛んに研究が進められている非古典光源に対して,その光子数分布はどのようになっているか,またそれらを観測する方法はなにかについて初歩的な解説を行う。コヒーレント光や黒体輻射光のような古典的な光とスクイーズド光に代表される非古典光とを区別する手法として光子数の統計的性質を調べることが挙げられる。光子がペアになる傾向をもって多光子状態になることをバンチング状態と呼ばれる。ここでは古典光と非古典光を分ける明確な表現としてバンチングしている光と後述するコヒーレント光を古典光とし,バンチングしていない(アンチバンチング)状態のことを非古典光と定義することとする。光の非古典性を調べるためには二次の相関を表すg(2)(t)と光子数の分散が重要な測定量となる。
 まず古典的な表現での二次の相関関数ついて説明する。任意の時間tにおける強度I(t)と時間間隔τを変化させた時刻で計測された強度I(t+t)の相関であり,次式で与えられる。・・・(続きは本誌で)

シリーズ

IT市場ウォッチング 第69回 加速する価格破壊

(株) 野村総合研究所 藤浪 啓

 06年度中間決算ではエレクトロニクス各社の業績は大方好調であった。フラットパネルテレビに代表されるデジタル家電市場の拡大とデバイス,部材市場の好況が好業績を支える格好となった。その一方で,価格破壊が急激な勢いで進んでいる。デジタル化により製品のコモディティー化が進み,価格の下落スピードがアナログの時代に比べ急激に早まったことが背景にある。アナログのカラーテレビは13年で価格が半減したがデジタルのフラットパネルテレビは4年で価格が半減した。また,ビデオテープレコーダは6年で価格が半減したが,DVDプレイヤでは4年,DVDレコーダーでは2年で価格が半減している。・・・(続きは本誌で)

ワン・ポイント結晶光学 第45回 カラーOTF(3)

朝枝 剛

 前回までのこの講で人間の目の三刺激値に対応したOTF,すなわちここで“カラーOTF”と称しているものの求め方について述べました。ところでこれはフーリエ光学的にはどのような意味を持つでしょうか。今回はカラーOTFの解釈について述べてみたいと思います。さてカラーOTFは(3)式のように求められました(式の番号は連載43回から通してふってあります)。・・・(続きは本誌で)

光の研究コミュニティ −技術進展を支える光関連研究会/グループ− 第40回
精密工学会 メカノフォトニクス専門委員会

精密工学会 画像応用技術専門委員会

 画像応用技術専門委員会は,1986年9月,画像処理技術の広い産業分野への応用とその発展に寄与することを目的として,精密工学会の中に設置されました「生産自動化のための画像処理技術研究分科会」を発足させたのがそのルーツとなっています。画像応用技術の産業応用という旗色を鮮明にしたその活動を以下に紹介することにします。・・・(続きは本誌で)

光技術の研究開発・特許動向供慎蚕冓未妨る最新情報 第112回 ライトガイド(コアまたはクラッドの固定でないもの)

嶋本国際特許事務所 嶋本久寿弥太

 ライトガイドのうち,「コアまたはクラッドの固定でないもの」の国際特許分類は,G02B6/20で,応用研究分野のものが多く,大学関係者(東北大学工学部宮城光信教授,松浦祐司,東北大学電気通信研究所中沢正隆ら)の出願も多く見られる。
 「コアまたはクラッドの固定でないもの」の特許出願を見ると,1994年に9件,95年に4件,96年に18件,97年に6件,98年に3件,99年に6件となり,2000年に18件,01年に14件,02年に48件,03年に40件,04年に80件,05年に53件が公開されており,合計300件となっている。ランキングでみると・・・(続きは本誌で)

KDDI,FTTH事業を買収 NTTの対抗馬となりえるか?

" 10月12日,KDDIは東京電力の光ネットワーク・カンパニーに係る事業を,2007年1月1日に統合すると発表した。事業取得の対価として,KDDIは時価にしておよそ1,000億円分の自社株を東京電力に割り当てる。KDDIは今年1月,やはり東京電力グループであった通信事業者のパワードコムを吸収合併しており,これに続く業務提携となる。両社はこの協力関係を通じて,NTTに対抗する情報通信サービスを提供していくとしているが,果たして通信業界の巨人,NTTを相手に勝算は?・・・"

新たな開発フェーズに入ったLCD

 薄型テレビや携帯電話,デジタルカメラ,パソコン,車載機器など,様々な分野で適用が進んでいる液晶ディスプレイ(LCD)。それぞれに適用される画面サイズは異なるが,共通して求められるのは,その高い表示性能だ。LCDを開発するうえで高画質化や高機能・多機能化は,いまや必須条件といっても過言ではなく,各社とも独自技術を取り入れたLCDの開発に鎬を削っている。・・・(続きは本誌で)


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PHOTONICS SPECTRA

▼増大する米国のFTTH加入者

CALENDAR

EVENTS

▼光機能材料研究会 第13回シンポジウム 光触媒反応の最近の展開
▼CPT 2007(Tenth International Symposium on Contemporary Photonics Technology)
▼レーザー学会学術講演会 第27回年次大会
▼能開大 民間等能力開発指導者研修 ブロードバンドネットワークと光・電気計測技術
▼ECIO ユ07(13th European Conference on Integrated Optics)
▼LASER EXPO 2007,レンズ設計・製造展 2007,光ファイバ総合技術展 2007

Zoom in USA

第41回 100Gb イーサーネットへの道(2)

東門 元二

PRODUCTS INFORMATION

今月のコメント

 お陰様でオプトロニクスも創刊300号を迎えることができました。読者の皆様やご執筆者を始めとした数多くの方々に支えられ,ここまで来ることができたというのが正直な気持ちです。本当に有り難うございました。

 創刊号(1982年1月号)が世に出たのは,81年の暮れも押し迫る12月末のこと。この年,日本では鈴木改造内閣が発足,神戸ではポートピアユ81が開催されました。海外ではロナルド・レーガン第40代米国大統領が就任,スペースシャトル・コロンビアが初めて宇宙に到達して,IBMはマイクロソフトのDOSを搭載したPCを発表しました。翌82年には中曽根内閣が発足,ホテルニュージャパンの火災があり,NECのPC9800シリーズ初代機が登場して,国鉄のリニアモーターカーが世界初の有人浮上実験に成功しました。英国とアルゼンチンの間でフォークランド紛争が勃発したのもこの年です。

" もちろん当時,光技術などという言葉はまだまだ馴染みの薄いものでした。専門の研究者・技術者の方々以外には,余り知られていなかったのではないでしょうか。光産業などは言うには及びません。それもそのはずです。(財)光産業技術振興協会が設立されたのが約1年前の1980年7月,1980年の光産業の国内生産規模はまだ828億円しかなかったそうです。ちなみに2006年度には,それが8兆1,385億円に達すると予測されているのですから,まさに隔世の感があります。"

 いま現場で活躍中の若手の方々にとっても,その頃のことは想像でしかイメージできないかもしれません。そこで今月号では,当時を少しでも感じていただければと思い,特別企画として光技術の揺籃期から研究・開発や産業を牽引されてきた先駆者の方々に,これまでの歴史の中で印象に残っている事柄を振り返っていただきました。

 光技術・産業の発展は,数多くの方々の弛まぬ努力によって達成することができました。もっと多くの方々のお言葉をいただきたかったのですが,残念ながらページ数の関係もあって,実現できなかったことをお断りしておきます。それから,創刊号ではどんなテーマが取り上げられていたのか,これも当時の状況を感じ取っていただけるのではないかと,その目次を掲載しました。

 これからもオプトロニクスをより良いメディアにしていくために,社員一丸となって頑張って参りますので,今後ともご指導ご鞭撻の程,何卒よろしくお願い申し上げます。なお,同様の特別企画を来月号でも予定していますので,ご期待のほどを。

 ところで,今月号の特集では顕微鏡を中心とした観察技術の最新動向を取り上げました。科学技術の進歩の上でも,もちろん新しいデバイスを開発する上でも計測・測定技術は欠かす事ができません。ということで,注目の研究・開発にスポットライトを当てました。

編集長 川尻 多加志

■次号(1月号)の予定

特集「次世代ブロードバンド戦略2010」

▼インタビュー:ブロードバンド・ゼロ地域を解消する!!
 総務省 総合通信基盤局電気通信事業部高度通信網振興課長 江村興治氏に聞く
▼次世代ブロードバンド戦略2010 ―官民連携によるブロードバンドの全国整備―
▼次世代ブロードバンド技術への取組と展望
 新たな光ファイバ技術の実用化に向けた取組 ―高品質メディア・アクセスネットワークの研究開発―
 光無線通信技術の実用化に向けた取組 ―光無線と光ファイバのフル光接続技術の研究開発―
 光無線通信技術の実用化に向けた取組 ―統合型光無線システムの研究開発―
 可視光通信による統合型光無線システムの研究開発
▼ブロードバンド利活用イメージ

創刊25周年記念特別企画
「光エレクトロニクスのニューフロンティアをめざして」

▼大学と企業の共鳴によるイノベーション創出を
 東京大学 荒川 泰彦
▼セキュアライフ・フォトニクスの展開
 東京大学 保立 和夫
▼光エレクトロニクスのニューフロンティアをめざして
 東北大学 中沢 正隆
▼ガリレオの中指
 大阪大学 河田 聡
▼自身の25年間を振り返って
 京都大学 野田 進
▼もっとリアルタイムの臨場感を
 (独)産業技術総合研究所 渡辺 正信
▼本格的なブロードバンド&ユビキタス時代へ
 日本電信電話(株) 萩本 和男

新春特別企画
「ズームアップ!!光エレクトロニクス市場」

▼転換期を迎えた光エレクトロニクス産業
(株)野村総合研究所 藤浪 啓
▼ブロードバンド市場とFTTHの将来見通し
 (株)三菱総合研究所 二瓶 正
▼ガラス非球面レンズ市場の概況
 (株)富士キメラ総研 豊田 裕介
▼光アクセス市場の現状と将来展望
 (株)矢野経済研究所 瀬戸 鋼一
▼光ファイバの普及とその経済波及効果
 (株)情報通信総合研究所 野口 正人,山本 悠介

(都合により,内容に変更のある場合があります。)

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