特集のポイントOplusE編集部

　本誌では「国立研究所は今-XXXX 編-」という特集号をいくつか企画しています。産業技術総合研究所（産総研）や理化学研究所などの国立研究所で，O plus E（光エレクトロニクス・画像工学・レーザー技術）に関連する研究には，どのようなものがあるのかを紹介する予定です。今回，その皮切りとして産総研を取り上げました。
　産総研は2001 年4 月に，旧通商産業省工業技術院傘下の研究所群が独立法人化と同時に統合・再編され「産業技術総合研究所」となりました。現在では研究者2,000 名を超えるわが国最大級の公的研究機関です。
　昨年10 月14 日～ 15 日の2 日間，第3 回目となる「2010 産総研オープンラボ」が茨城県つくば市の産総研で開催されたのを機会に，編集部では，研究室公開・特別講演会に参加してO plus E 関連研究タイトルの見学を行いました。表1 に示すように，産総研の研究には多様な6 分野があり，それらの公開研究テーマの数は実に300 を超えています。

表1　2010産総研オープンラボ公開タイトル数
研究分野	公開テーマ数	本特集号掲載数
環境・エネルギー	52	0
ライフサイエンス	63	1
情報通信・エレクトロニクス	72	9
ナノテクノロジー・材料・製造	73	2
標準・計測	51	3
地質	25	0

　産総研の組織には，基礎研究を主体とする部門と期限付きで研究開発と実用化を目指すセンター，ラボなどの組織があり，最小単位は研究グループとなっています。本特集号では，情報通信・エレクトロニクス分野に所属する光技術部門の研究テーマを中心にまとめました。今回は掲載されていない2 分野（環境・エネルギー，地質）でも，それぞれO plus E 関連のテーマはいくつか散見されましたが，紙数の制限で今回は取り上げることができませんでした。また，研究グループの再編などで時間的に多忙なグループへの依頼も困難でしたが，幸い15件の研究を紹介できることになりました。
　以下（掲載順）に，簡単に記事内容を紹介します。内容は公開テーマで紹介された研究開発・技術の一部であったり，追加として最新情報が述べられています。
　大きく分けると，光通信，レーザー技術，計測技術―基礎，有機エレクトロニクス，LED（Light Emitting Diode）に分類されます。

■光通信

　NTT の民営化に伴い国立研究機関として産総研は光通信技術に力を入れて取り組んでいて，その中心的組織はネットワークフォトニクス研究センターです。その研究内容の一部であるパラメトリック光デバイスについては，すでに本誌2010 年8 月号で紹介されています。

1. ネットワークの低エネルギー化を目指した光信号処理の研究開発
   〈光パスネットワーク〉

　省電力が特に期待される光パスネットワークとして，超高速光伝送が紹介されています。72Gbit/s 以上必要であるスーパーハイビジョン（SHV）映像信号の光伝送技術として光マトリックススイッチを採用，4 台の43Gbit/s光トランシーバーの並列動作を実現しています。

2. 情報通信フォトニクスに関する研究開発
   〈コヒーレント光伝送，量子暗号，超伝導光子検出〉

　コヒーレント光伝送に対応した光信号処理・計測技術，情報通信の安全性向上のための量子中継技術，波長多重量子暗号通信技術，超伝導光子検出器の研究開発が紹介されています。産総研オープンラボでは，高分解能スペクトル測定装置（中小企業等製品性能評価事業において(株)インターエナジーと共同開発）が展示されていました。

■レーザー技術

3. 超短パルスレーザー技術
   〈情報通信，計測・加工，アト秒〉

　超短パルスレーザーグループではグループ外との協力関係がいくつか効果を生み出しています。一つは，所内の化合物半導体デバイスの研究者と協力して半導体の可飽和吸収体を内蔵したレーザーの反射鏡を作製し，近赤外域における安定なフェムト秒パルス光発生を実現したこと，もう一つは， 電子線ビーム加速器メーカーの研究者との協力によって高エネルギーのX 線を発生する超短パルスレーザーの開発に成功したことです。先端技術としては660 アト秒（as）の合成が期待されています。超短パルスレーザーは，研究用から産業用に移りつつある技術であり，情報通信，計測・加工へと応用が進んでいますが，今後の課題も述べられています。

4. レーザーと電子加速器を用いた光源装置開発と利用研究
   〈電子蓄積リング，軟X 線イメージング，腰椎〉

　光・量子イメージング技術研究グループでは③とも関連して，電子蓄積リング（TERAS）およびリニアックという2 つの加速器を用いて電磁波や光子ビーム，例えば軟X 線を発生させ，現象や状態の可視化に関する研究を行っています。コントラストが付き難い軟組織のような物質（ラットの腰椎）の撮影に成功しています。

■計測技術― 基礎

5. イメージング技術の可能性を切り拓く
   〈眼底イメージング〉

　光画像計測グループでは，人々のQOL（Quality of life）の向上に貢献する光技術の創出を目指し，各種のイメージング技術の研究を進めています。一つはLCOS 型液晶空間位相変調素子（LCOS－SLM）を利用した眼底イメージング光学系で，補償光学を動作させた瞬間に，高次収差の影響によりぼやけていた眼底像が鮮明になることを示しています。もう一つは公開テーマとして展示されていた走査型眼底分光イメージング装置で，健常眼の酸素飽和度の計測に成功し，京都大学医学部附属病院・眼科の協力を得て臨床的な評価を実施しました。

6. 高感度・正確・ポータブル・簡単・安価な導波モードセンサーの開発
   〈いつでも・どこでも・誰でも，インフルエンザウィルス〉

　バイオフォトニクスグループでは「高感度・正確・ポータブル・簡単・安価」なセンサーの開発を目的としています。センサーチップ（プリズムの底面に配し，チップ表面に特定の物質のみを吸着する表面修飾を導入した検体検出面を持つチップ）に光入射をして反射光強度の変化を読み取るものです。ナノ孔付きも興味深いものです。インフルエンザウィルス，重金属イオン等の検出に成功しています。公開展示では，解説記事図10 にあるポータブル光導波モードセンサーの他に，マルチマーカー検出用小型分割装置などが紹介されていました。新型インフルエンザの検出を期待したいところです。

7. 光学的手法を用いたインライン検査装置の研究開発
   〈CMP，3D 半導体外観検査〉

　生産計測技術研究センター（九州センター）では， 半導体およびフレキシブルプリント回路基板（FPC）を主な対象として，生産現場における製品検査技術およびプロセス管理技術に関する計測課題に取り組んでいます。ウエハー表面の平坦化を行うChemical Mechanical Polishing（CMP，化学的機械研磨）では，スラリーの異常に基づくクラックの検出は困難とされています。この隠れたクラックを顕在化させるため，応力をプローブに用いて観察に成功しています。また“高さ情報を色情報”として2D 検査画面に挿入することで3D 検査を実現する2つの新技術を開発しました。執筆者は，「現場を持たない産総研にとって産学官連携が極めて重要である。本稿がそのきっかけになれば幸いである」と述べています。

8. プロジェクターとカメラの自己校正を用いた3 次元形状計測システム
   〈人体計測，構造化光〉

　デジタルヒューマン工学研究センターでは，製品設計に必要となる人体計測をパソコン（PC）用のプロジェクターを光源として利用するシステムを提案しています。投影する光パターンを格子状，あるいは正弦格子状などに工夫（構造化光）することによって，少ない撮影回数で精度が良く，外乱に強い計測を実現しました。今後の課題も述べられています。

9. 光による力学計測および生理計測技術の研究開発と標準化
   〈拡散光トモグラフィー，NIRS，標準化〉

　医用計測技術グループでは，“従来は視（み）えなかった，測れなかった物理的・生理的事象を計測可能とする技術開発”を中心とした医工連携研究を行っており，ここでは，光による力学計測（赤外線サーモグラフィーを用いた熱弾性応力イメージング），光による生理計測（拡散光トモグラフィーを用いた生体計測と光学ファントムの開発，生体深部の酸素化状態の断層像）を紹介しています。筑波大学，電気通信大学，新潟大学，天津大学，東京都精神医学総合研究所，慶應義塾大学，S電子情報技術産業協会（JEITA）等との共同研究が行われています。

10. 光格子時計と光コム
    〈イッテルビウム，秒の再定義〉

　波長標準研究室の代表的な3 つの研究「光格子時計」「光コム」「周波数安定化レーザー」の紹介がされています。2009 年にイッテルビウム（¹⁷¹Yb）原子を用いた光格子時計の開発に世界で初めて成功し，第32 回（2010年度）応用物理学会論文賞を受賞しました。
　計測標準の分野では，時間・周波数標準の精度は15桁まで達し，各種の標準の中で群を抜いていて，さらに光格子時計の研究においては，18 桁の究極の精度を目指しています。2019 年に開催予定の国際度量衡総会では，秒の新しい定義に関してある程度の結論を出したいとの動きがあり，東大や電通大のグループとの共同研究の成果は日本の地位を向上させるものと期待されます。

11. 和周波発生（SFG）分光による有機界面の解析
    〈埋もれた界面を探る〉

　ナノシステム計測グループでは，有機デバイスや光学コーティング，生体適合性材料などの界面を非破壊で計測する技術を開発しています。SFG 分光法の装置と感温性高分子PNIPAM 界面への適用，さらに可視光を波長可変化したtwo－color SFG 装置と単層カーボンナノチューブ界面への適用が紹介されています。

■有機エレクトロニクス

12. 有機エレクトロニクスの基礎研究
    〈有機強誘導体，印刷プロセス，有機トランジスタ〉

　強相関フォトエレクトロニクスグループでは，有機材料によるフレキシブル・大面積エレクトロニクスの実現とその高度化に向けた研究として，新物質開発（クロコン酸），プロセス開発（有機半導体のインクジェット印刷），デバイス物理（界面の微視的電荷輸送）の概要が紹介されています。

13. 有機光・電子材料およびデバイスの開発
    〈フレキシブル，TFT，太陽電池〉

　分子薄膜グループでは， 分子の配列・配向制御の観点から分子設計やプロセスを追求しています。ここでは，フラーレン（可溶性C₆₀ 誘導体）や分岐アルキル基を導入した可溶性オリゴチオフェンを用いたTFT（Thin Film Transistor）作製などが紹介されています。新規化合物の開発に，最近の計算機科学の進歩に基づく分子設計に期待を述べています。

14. 発光性金属錯体（さくたい）を用いた波長変換材料の開発
    〈脂溶性，太陽電池〉

　分子スケールデバイスグループでは，機能性分子や金属錯体を用いたデバイスの研究に取り組んでいます。発光性金属錯体を用いた波長変換材料の開発と赤色発光の脂溶性金属錯体では，民間企業と共同で有機／無機ハイブリッド材料を作製し，太陽電池用封止材に導入して，波長変換機能（450nm 以下の光を赤色光に変換）により太陽電池の発電効率を高める研究を進めています。また，可視領域に吸収を持たない金属錯体については，隠し印刷用インクによる偽造防止技術への貢献が期待されます。

■ LED

15. 革新的なLED 光取り出し高効率化技術
    〈シリコン酸化膜，リッジ構造〉

　ナノ構造アクティブデバイスグループでは，半導体発光ダイオード（LED）の新規なLED 光取り出し高効率化技術に取り組んでいます。チップ表面にリッジ構造を作製し，表面において発現するエバネッセント光の結合現象を利用すると，非常に高い効率で外部に放出する現象を発見しました。理論シミュレーションにおける発光強度の空間分布は，フォトルミネセンス測定により実際に観測されています。波長程度の微細なリッジ構造を表面上に大面積かつ低コストに作製するプロセスは，ナノインプリント技術の応用が有望であると考えられています。白熱電球や蛍光灯に取って代わるエネルギー効率の高い照明・表示用光源として，その実用化が期待されます。

■むすび

　これらの解説記事を通じて，「産総研オープンラボ」が目指している産業技術開発における先端技術シーズの紹介が一層深まり，産業界，大学，公的機関との連携の一層の後押しとなれば，本誌としての役目を果たせたことになると思います。もし，ご意見・ご要望がありましたら，読者の皆さまの感想と合わせてお寄せいただければ幸いです。