Ⅱ．研究活動状況
CURRENT RESEARCH ACTIVITIES
A. エネルギー・環境・制御
小田・小野（亮）研究室
山地・藤井研究室
日高・熊田研究室
堀研究室
横山研究室
小野（靖）研究室
大崎研究室
古関研究室
馬場研究室
B. 情報・通信・メディア
原島・苗村研究室
石塚研究室
広瀬（啓）・峯松研究室
浅見研究室
近山・田浦研究室
相田研究室
坂井・五島研究室
相澤・山崎研究室
伊庭研究室
江崎研究室
森川研究室
杉本研究室
C. エレクトロニクス
柴田・三田研究室
大津研究室
保立・何研究室
菊池・五十嵐研究室
浅田・池田・名倉研究室
藤田研究室
中野・杉山・種村研究室
高木・竹中研究室
田中研究室
田畑研究室
廣瀬（明）研究室
藤島研究室
山下研究室
加藤研究室
Energy, Environment, and Control
Oda & Ono Laboratory
Yamaji & Fujii Laboratory
Hidaka & Kumada Laboratory
Hori Laboratory
Yokoyama Laboratory
Ono Laboratory
Ohsaki Laboratory
Koseki Laboratory
Baba Laboratory
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
20
24
30
36
39
43
48
52
55
Information, Communication, and Media
Harashima & Naemura Laboratory ………………………..
Ishizuka Laboratory
………………………..
Hirose & Minematsu Laboratory ………………………..
Asami Laboratory
………………………..
Chikayama & Taura Laboratory
………………………..
Aida Laboratory
………………………..
Sakai & Goshima Laboratory
………………………..
Aizawa & Yamasaki Laboratory
………………………..
Iba Laboratory
………………………..
Esaki Laboratory
………………………..
Morikawa Laboratory
………………………..
Sugimoto Laboratory
………………………..
58
66
72
79
81
86
88
92
98
101
104
110
Electronics
Shibata & Mita Laboratory
………………………..
Ohtsu Laboratory
………………………..
Hotate & He Laboratory
………………………..
Kikuchi & Igarashi Laboratory
………………………..
Asada, Ikeda & Nakura Laboratory ………………………..
Fujita Laboratory
………………………..
Nakano, Sugiyama & Tanemura Laboratory ……………..
Takagi & Takenaka Laboratory
………………………..
Tanaka Laboratory
………………………..
Tabata Laboratory
………………………..
Hirose Laboratory
………………………..
Fujishima Laboratory
………………………..
Yamashita Laboratory
………………………..
Kato Laboratory
………………………..
19
113
118
122
128
132
137
141
153
160
169
174
180
182
186
小田・小野(亮)研究室
Oda & Ono Laboratory
とを検討している。ガソリンエンジン排ガス処理で有効
な３元触媒、今後が期待されるゼオライト触媒、酸化バ
ナジウムなどとの併用効果について VOC 処理,NOx 処理
ともに検討中である。放電によって生成したオゾンやそ
の他の物質を触媒で分解し O ラジカルを発生させ、そこ
で酸化反応を強力に行う技術についても研究をしている。
二酸化マンガンを用いることで分解のエネルギー効率を
大幅に上げることが可能であることを実証した。プラズ
マの進行をモデル化した反応のシミュレーションも作成
中である。
Atmospheric pressure non-thermal plasma processing is
studied to decompose dilute VOCs or NOx in air or
combustion flue gas efficiently. 50~1,000ppm CFC or
trichloroethylene (TCE) in air were decomposed more than
99% by the plasma. In order to improve both energy
efficiency and decomposing ratio, a novel plasma process
combined with catalyst is under investigation. Also, DeNOx
process by using 3 way catalyst which removes NOx, COx,
and HC simultaneously, was examined. Zeorite or TiO2
with/without V2O5 were also tested as catalyst with the
non-thermal plasma pressing including absorption effects. The
relation of the ozone generation and VOC decomposition is
also experimentally studied. Reaction simulation is newly
developed including non-thermal plasma development and
that chemical reactions. As a new catalyst, manganese oxide
is investigated combined with the plasma.
(http://streamer.t.u-tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
非熱平衡プラズマのラジカル計測
小野 亮・小田 哲治・土井田 尚・桃原 千尋
Observation of Radicals in Nonthermal Plasma
R. ONO, T. ODA, H. DOITA, and C. TOBARU
大気圧非熱平衡プラズマの反応機構を解明するため、
ラジカル密度二次元分布とその時間変化を、レーザ誘起
蛍光法(LIF)などレーザ分光法により測定している。非熱
平衡プラズマによる大気中の各種汚染物質の除去につい
ては多くの研究者が報告しているが、その反応機構は不
明な点が多い。これは非熱平衡プラズマ中でのラジカル
計測技術が確立されていないことに起因する。本研究で
は LIF による OH ラジカル、振動励起 O2 分子、NO 分子、
準安定準位 N2(A)分子の観測、二光子 LIF による O ラジカ
ルの観測、二次元吸収法によるオゾンの観測手法を確立
し、コロナ放電やバリア放電など大気圧非熱平衡プラズ
マ中でのラジカルの挙動、ガス雰囲気による挙動変化な
どを研究している。また、ストリーマ挙動とラジカル生
成との関係などを明らかにしつつある。
Laser-Induced Fluorescence (LIF) technique for radical
measurement was developed to analyze chemical reactions in
atmospheric pressure non-thermal plasma. In order to design
a practical non-thermal plasma reactor to remove dilute
gaseous contaminants in air or flue gas, understanding of the
chemical reactions is essential. OH radical, vibrationally
excited O2 molecule, NO molecule, and N2(A) metastable
were measured by LIF, O radicals was measured by two-photo
absorption LIF (TALIF), and ozone was measured by
two-dimensional laser absorption technique in atmospheric
pressure nonthermal plasma such as corona discharge and
barrier discharge. Time evolution and spatial distribution of
these radicals have been observed in order to clarify the
production and chemical reaction processes in the
non-thermal plasma.
2.
3.
大気圧ストリーマ放電の観測とシミュレーシ
ョン
小野 亮・小田 哲治・豊田 和彦・小野 雄人
Observation and Simulation of Atmospheric
Pressure Streamer Discharge
R. ONO, T. ODA, K. TOYODA, and Y. ONO
非熱平衡プラズマによるラジカルの生成や反応機構を
調べるため、極短ゲート ICCD カメラを用いた大気圧スト
リーマ放電の進展の観測や、放電のシミュレーションを
行っている。これらの実験結果と LIF によるラジカルの
測定結果を比較し、放電によるラジカルの生成機構を調
べている。その結果、ラジカルは従来言われているよう
にストリーマ・ヘッドで生成されず、主に二次ストリー
マで生成されるという重要な結果が得られた。これらの
結果をもとに、放電条件とラジカル生成量の関係を調べ、
不要なラジカルの発生を抑えながら、必要なラジカルの
みを生成するような放電リアクタの開発を進めている。
Propagation of atmospheric pressure streamer discharge
was observed using a short-gated ICCD camera and its
simulation was carried out. By comparing these results with
radical measurement by laser spectroscopy, production
mechanism of radicals the streamer discharge was studied. It
has been believed that radicals are produced in the primary
streamer where the electric field strength is much higher than
that in the secondary streamer. However, our results showed
非熱平衡プラズマによる大気中各種有害気体
の浄化
小田 哲治・倉持 晃
Cleaning of Polluted Gas by Using
Nonthermal Plasma
T. ODA and A. KURAMOCHI
非熱平衡プラズマの強力な酸化力により大気中に微量
(100~1,000ppm)存在するフロン等の揮発性有機物(VOCs)
や窒素酸化物(NOx)を分解除去する技術の開発を行って
いる。フロンやトリクレン等を 99%以上分解することが
可能であり、その分解効率向上を触媒により促進するこ
20
である。このため非常に静電気に敏感で、その安全対策
は必須である。本研究では静電気放電を模擬した容量性
スパーク放電を用いて、様々な水素濃度、湿度、回路定
数について最小着火エネルギーを求め、水素静電気着火
危険性の定量的な評価を行っている。
Various kinds of electrostatic problems for hydrogen
including electrostatic charging, discharge and firing are
examined, especially related with hydrogen station for fuel
cell vehicles. The minimum ignition energy (MIE) of
hydrogen-air mixture is 0.019 mJ, which is 1/10 smaller than
that of other usual flammable gas such as methane and
propane. As hydrogen is quite sensitive to the electrostatic
discharge, the assessment of electrostatic hazard is essential
for practical use of hydrogen. The MIE of hydrogen was
measured using a spark discharge for various hydrogen
concentrations, humidity, and electrical circuit constant.
that radicals were mainly produced in the secondary streamer,
not in the primary one. The effect of discharge parameters on
the density of radicals was investigated, and a discharge
reactor producing desirable radicals with suppressing
production of undesirable radicals is being developed.
4.
高分子絶縁体中の空間電荷測定と熱刺激電流
小田 哲治・小野 亮
Measurements of Space Charge Distribution in
Polymers and Thermally Stimulated Currents
T. ODA and R. ONO
各種の圧力波法を用いて高分子絶縁体中の電荷や空間
的分布の測定を行っている。高分子絶縁体は、その優れ
た絶縁特性からケーブルや電力用機器の絶縁材料等に広
く用いられているが、帯電しやすく材料中の空間電荷に
よる絶縁特性の劣化が問題となっている。高分子絶縁材
料中の空間電荷測定には圧電素子誘起圧力波法 (PIPWP
法)、レーザ誘起圧力波法(LIPP法)等がある。本研究では、
LIPP法に基づく空間電荷分布測定装置を開発中である。
その再現性を向上するために、前面電極に厚さ1mmのアル
ミニウム板を配置し、そこにレーザ照射衝撃波を発生さ
せ、アルミ板状を伝搬させてから試料に圧力波が伝わる
ことで雑音の軽減、衝撃波の大きさを一定に保つことに
成功、空間電荷分布を再現性よく観測できるようになっ
た。空間分解能は１０μｍ程度である。この装置中で試
料温度を上げることが可能となり、電荷消散と温度との
関係を空間分布としてとらえることに成功し、熱刺激電
流特性との相関を研究中である。
The space charge distributions in polymers were measured
by using a pressure wave propagation method. Polymers have
been widely used as insulators because of their excellent
insulating characteristics but they also cause various
electrostatic problems. The normal LIPP method uses a thin
metal film irradiated by the laser but the degradation of the
film was often observed. To remove that problem, a thick
aluminum plate was fixed on the polymer surface and the
shock wave was generated on the plate surface and
transmitted to the polymer surface. That new method realizes
the measurement of reliable and reproducible space charge
distribution observation. By using that new technology, space
charge behavior with the temperature was analyzed. That
space charge distribution change was compared with TSDC
analysis.
5.
6.
水素放電着火時のラジカルおよびガス温度計
測
小野 亮・小田 哲治・齋藤 悠也・前川 明裕
Electrostatic Problems in the Hydrogen Handling
R. ONO, T. ODA, Y. SAITO, and A. MAEKAWA
水素の着火機構を解明するため、水素初期火炎中の OH
ラジカル密度とガス温度計測を、LIF を用いて行ってい
る。可燃性ガス中で放電が発生すると初期火炎が生成さ
れ、これが放電後 10μs－1ms に臨界火炎まで成長すれば
着火する。したがってこの時間領域で初期火炎の温度、
サイズ、ラジカル密度を測定すれば、着火と不着火を分
ける要素が明らかになる。しかしこれまで、水素を含む
可燃性ガスの初期火炎で温度やラジカル密度を測定した
例はなく、本研究は放電着火機構の解明に大きく寄与す
ることができる。
For examining the hydrogen ignition process, gas
temperature and OH radical density in the incipient flame of
hydrogen-air mixture produced by spark discharge were
measured by LIF. When a spark occurs in a flammable gas, an
incipient flame is produced. If it grows to a critical flame
during 10 μs to 1 ms after the spark, ignition occurs.
Therefore, the measurements of the gas temperature, size, and
density of radicals in the incipient flame are indispensable for
investigating the ignition process of hydrogen-air mixture.
7.
超高速静電気放電現象の把握とその対策技術
小田 哲治・宮坂 啓
Observation of Ultra-Fast Electrostatic Discharge
and Its Safety Measures
T. ODA and K. MIYASAKA
水素操作時の静電気問題
小野 亮・小田 哲治
Electrostatic Problems in the Hydrogen Handling
R. ONO and T. ODA
IT 機器の製造過程において問題となる静電気放電は、
5V 以下の低電圧で発生し、パッシェンの法則から大きく
外れた領域で発生する。この放電は非常に微弱で、1μm
以下の微小ギャップで発生し、GHz 以上の周波数成分を
含む高速現象である。この放電の発生メカニズムはまだ
新しいエネルギー源として注目を浴びている水素操作
（特に、水素ステーションなどでの）時における静電気
帯電や放電現象の解明を行っている。水素は最小着火エ
ネルギーが 0.019mJ で、一般的な可燃性ガスの 1/10 程度
21
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
ほとんど知られておらず、対策を困難なものにしている。
本研究ではこの微弱放電の現象の解明および対策技術の
確立に取り組んでいる。
Electrostatic discharge (ESD) causes severe problems in the
manufacturing process of IT devices. The ESD occurs below
5 V, which deviates considerably from the Pachen curve. The
ESD is quite feeble and occurs between a small gap (< 1μm).
It is a fast phenomenon containing high frequency component
in the order of GHz. The mechanism of the ESD is not well
understood, which makes the development of safety measures
difficult. We measure the ESD for further understanding and
develop the safety measures against the ESD.
8.
研究論文
[1] T. Oda, Y. Yamashita, K. Takezawa, and R. Ono:
“Oxygen atom behaviour in the nonthermal plasma,”
Thin Solid Films, Vol. 506, pp. 669-673 (2006).
[2] R. Ono and T. Oda: “Ozone production process in pulsed
positive dielectric barrier discharge,” J. Phys. D, Vol. 40,
No. 1, pp. 176-182 (2007).
[3] R. Ono, M. Nifuku, S. Fujiwara, S. Horiguchi, and T.
Oda: “Minimum ignition energy of hydrogen-air
mixture: Effects of humidity and spark duration,” J.
Electrostat., Vol. 65, No. 2, pp. 87-93 (2007).
[4] T.Oda, K.Ono, and R.Ono,: “Dilute TCE decomposition
by
the
nonthermal
plasma
combined
with
MnO2-supported alumina,” IEER Trans.Fundamentals
and Materials, vol.127, no.3, pp.145-150 (2007)
カーボンナノチューブ作成とその応用
小田哲治
Manufacturing of Carbonnanotube
and That Applications
T. ODA
新規に開発した CVD 法により作成したカーボンナノチ
ューブを電界放出による電子供給源としての可能性を実
験的に検証している。
Carbon-nanotubes are fabricated by a newly developed
CVD method and are evaluated their properties. An electron
field emission performance is examined as a good electron
source. Various chemical treatments are tested to chanrge that
performance.
国際会議論文
[5] T.Oda "Decomposition of Gaseous Pollutants, VOCs
and NOx, by Using Non Thermal Plasma”, 1st
Europ.Symp.Plasma
Chem,
&
Workshop
on
Plasma-Assisted Combustion and Plasma-Aftertreatment
of Combustion Flue Gas for Power Industry, (invited),
Gdansk, May (2006)
[6] R. Ono, M. Nifuku, S. Fujiwara, S. Horiguchi, and T.
Oda: “Minimum ignition energy of hydrogen-air
mixture: influence of humidity and spark duration,” Proc.
ESA/IEEE-IAS/IEJ/SFE Conf. on Electrostat. 2006,
Vol. 2, pp. 434-440 (2006).
[7] H. Doita, K. Takezawa, R. Ono, and T. Oda:
“Observation of atomic oxygen in nonthermal plasma by
using two-photon absorption laser induced fluorescence
spectroscopy,” Proc. ESA/IEEE-IAS/IEJ/SFE Conf. on
Electrostat. 2006, Vol. 2, pp. 825-832 (2006).
[8] T. Oda, K. Ono, and R. Ono: “Dilute trichloroethylene
decomposition in air by the nonthermal plasma related
with the manganese oxide,” Proc. 5th Int. Symp.
Nonthermal Plasma Technol., 1C1 (2006).
[9] R. Ono, K. Takezawa, and T. Oda: “Atomic oxygen
generation by the sub-microsecond pulse streamer in
atmospheric pressure by TALIF,” Proc. 5th Int. Symp.
Nonthermal Plasma Technol., G12 (2006).
[10] T.Oda, “Atmospheric Pressure Nonthermal Plasma
Decomposition of Gaseous Air Contaminants and that
Diagnosis,” ICESP X, MasudaLecture, 1A1, Cairns,
June (2006)
[11] T.Oda, K.Ono and R.Ono, “Short Gap Non-Thermal
Plasma
Performance
to
Decompose
Dilute
Trichloroethylene,” ICESP X, 5C1, Cairns, June (2006)
[12] T.Oda, K.Ono and R.Ono, “Trichloroethylene
22
気圧正負ストリーマ放電の挙動観測,” 2007 年静
電気学会春期講演会論文集, pp. 37-40 (2007).
[26] 小田哲治, “非熱平衡プラズマによる低濃度揮発性
有機物分解,” 環境における最新の低温プラズマ技
術とその応用,” 同志社大学公開シンポジウム, 田
辺、pp.37-42, 3 月(2007)
Decomposition by the Non-thermal Plasma Related with
the Manganese Oxide,” 8th Asia-Pacific Conf. Plas.Sci.
Technol., II-A, Cairns, July (2006)
[13] T.Oda, K.Ono and R.Ono, “Dilute TCE Decomposition
by the Nonthermal Plasma Combined with
MnO2-supported Alumina,” 3rd Jpn-US Symp.Pulsed
Power and Plasma Appl., Makaiwa, August, (2006)
[14] T.Oda, K.Ono and R.Ono, “Dilute trichloroethylene
decomposition in air by the non-thermal plasma,
byproducts and carbon mass balance,” Hakone X,
pp.201-206(7O-02), Saga, September, (2006)
[15] T.Oda, “High Pressure Plasma Application for
Environmental Protection,” Advanced Manufacturing
Technology Forum 2006, Hsinchu, pp.1-11, September,
(2006)
[16] R. Ono and T. Oda: “Spark ignition of hydrogen-air
mixture,” Electrostatics 2007, p. 2 (2007).
[17] T. Oda, K. Yamashita, and R. Ono: “Surface charge
behavior of corona-charged thin polymer films
-simultaneous LIPP and TSDC measurement,”
Electrostatics 2007, pp. 10-11 (2007).
総説・解説論文
[18] 小田 哲治, 小野 亮: “大気圧非熱平衡プラズマ診
断,” 電気学会誌, Vol. 126, No. 12, pp. 795-797
(2006).
[19] 小田哲治、”静電気の基礎 帯電のメカニズムから
計 測 ま で ,” EMC No.226, pp.75-87,2 月 、
(2007)
シンポジウム・研究会・大会等発表
[20] 小野 亮, 小田 哲治: “水素-空気混合気の放電着
火：レーザ誘起蛍光法による OH 密度とガス温度計
測 ,” 2006 年 静 電 気 学 会 講 演 論 文 集 , pp. 1-4
(2006).
[21] 土井田 尚, 小野 亮, 小田 哲治: “2 光子励起レー
ザ誘起蛍光法を用いた火炎中の窒素原子ラジカル
の 観 測 ,” 2006 年 静 電 気 学 会 講 演 論 文 集 ,
pp. 109-110 (2006).
[22] 小野 亮, 小田 哲治: “水素-空気混合気の放電着
火：レーザ誘起蛍光法による OH 密度とガス温度計
測 ,” 第 44 回 燃 焼 シ ン ポ ジ ウ ム 講 演 論 文 集 ,
pp. 84-85 (2006).
[23] 齋藤 悠也, 前川 明裕, 小野 亮, 小田 哲治: “水
素-空気混合気の放電着火過程における OH ラジカル
密度および温度計測,” 2007 年静電気学会春期講
演会論文集, pp. 1-4 (2007).
[24] 土井田 尚, 小野 亮, 小田 哲治: “正極性および
負極製コロナ放電における酸素原子ラジカルの挙
動観測,” 2007 年静電気学会春期講演会論文集,
pp. 15-18 (2007).
[25] 豊田 和彦, 小野 雄人, 小野 亮, 小田 哲治: “大
23
山地・藤井研究室
Yamaji & Fujii Laboratory
petroleum consumption and energy-related CO2 emissions is
increasing over time, implying the growing importance of the
transportation sector to address the problems of oil supply
shortage and environmental degradation. As an effective
technological option for addressing these problems in the
transportation sector, the focus has recently been placed on
the potential of hydrogen. In this context, this model research
attempts to assess the potential role of hydrogen in the
transportation sector and to describe the optimal pattern of
hydrogen production, transportation, and utilization during the
period 2000-2100, using a long-term regionally disaggregated
global energy system model with a detailed transportation
sub-model.
(http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/yamaji/)
(http://www.esl.k.u-tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
技術進歩の不確実性を考慮に入れた核燃料サ
イクルの意思決定分析
竹下貴之・山地憲治
Decision Making Analysis of Nuclear Fuel Cycle
with Uncertain Technology Progresses
T.TAKESHITA and K.YAMAJI
核燃料が発電所の原子炉で使用されると使用済み燃料
となるが、それらは一般に、中間貯蔵や再処理などの一
連のステップを経て処理されるか、あるいは地下深い安
定した岩盤層に直接処分される。この研究の焦点は将来
の技術進歩の不確実性に関する核燃料サイクルの意志決
定分析を行うことである。核燃料サイクルの構成技術の
将来単価シナリオに関する様々な感度分析を通じて、日
本における原子力発電のための研究開発の最適戦略を、
大規模線形計画モデルを用いて検討する。
After nuclear fuel has been used in a reactor to generate
electricity, it is known as 'spent fuel' and may undergo a fuel
cycle that is a further series of steps including temporary
storage, reprocessing, or may be directly disposed of in stable
rock structures of deep underground. The focus of this study
is to make a decision making analysis of nuclear fuel cycle
with uncertainties of future technological progresses. Through
various sensitivity analyses about future cost reduction
scenarios of its component technologies, the optimal strategies
for R&D of the nuclear power generation in Japan is
investigated with a large-scale linear programming model.
3.
マルチエージェント型の世界エネルギーモデ
ルを用いたエネルギー安全保障政策の評価
両澤光一・山地憲治
Policy Assessment of Energy Security with a Global
Energy Model of Multi-agent Type
K.MOROSAWA and K.YAMAJI
エネルギー安全保障の確保は優先順位の高い国家的政
策課題である。しかしながら、これまで開発されたエネ
ルギー需給モデルは、個々の国家の国益が対立する状況
も想定されるエネルギー安全保障の評価を適切に行うこ
とはとても困難である。そこでは、エネルギー市場の完
全競争や、調和のあるエネルギー貿易の均衡状態の実現
が仮定されているからである。本研究では、各国は独自
の国益の最大化を行うという仮定の下、マルチエージェ
ントシステムとして定式化されたエネルギー需給モデル
により、利害関係に相関を有する複数の国家のエネルギ
ー需給戦略をコンピュータ上でシミュレーションする。
Secure procurement of energy resources is one of the most
highly prioritized national policy subjects. However, it is very
difficult for conventional energy supply and demand models
to evaluate appropriately national energy security in the
situation where a national interest of each country can be
opposed to each other. This is because the conventional
energy models assume fully competitive world energy
markets and harmonized equilibrium states of world energy
trades. In this research, we attempt to simulate the formation
of energy procurement strategies of multiple countries which
have strong mutual interests in each other, under assumption
of maximizing their own self interests, by using the energy
model formulated as a multi-agent system.
2.
運輸部門を詳細に考慮した水素生産・輸送・
利用シナリオの作成
橋本篤樹・竹下貴之・山地憲治
Scenario Developing for the Global Production,
Transportation, and Utilization of Hydrogen with a
Detailed Consideration of the Transportation Sector
A,HASHIMOTO, T.TAKESHITA and K.YAMAJI
石油消費量やCO2排出量に占める運輸部門のシェアが
経年的に高まっており、資源枯渇問題やCO2排出問題の
対策を考える上で運輸部門の重要性が高まっている。昨
今、運輸部門においてこれらの問題を緩和する手段とし
ての水素利用の可能性が注目されている。そこで、本研
究では、2100年までを対象とし、運輸部門を詳細に表現
した世界地域細分化型エネルギーシステムモデルを用い
て、水素が運輸部門において果たし得る役割、最適な水
素の生産・輸送・利用の具体像について検討する。
The contribution of the transportation sector to the global
4.
バイオエネルギーの利用可能性に関する研究
矢田尚・永井雄宇・山地憲治
Simulation Study on Sustainable Use of Bio-energy
T.YADA, Y.NAGAI and K.YAMAJI
世界各地域の条件を考慮して、土地利用規約の下で持
続可能なバイオエネルギー供給量のモデル解析を行い、
土地利用変化とエネルギーシステムから発生するCO2
24
を総合的に評価し、長期的なエネルギー環境政策におけ
るバイオエネルギーの役割を明らかにする。このモデル
を用いたシミュレーションにより、食料生産及び原材料
生産との競合を数量的に考慮してバイオエネルギーの持
続的利用可能量を求める。本研究で開発するモデルより、
森林破壊からのCO2 排出とエネルギーシステムからの
CO2排出を統一的かつ整合的に算出できる。
The purpose is to identify the role of bio-energy in realizing
a sustainable energy system with the application of global
model analyses. The global potential for sustainable use of
bio-energy should be carefully evaluated through the analyses
of the complicated structure of biomass flows under
region-specific conditions such as land availability. The
modeling studies on bio-energy use and associated CO2
emissions will provide consistent numerical illustrations of
sustainable use of bio-energy.
電力供給システムを形成できる。本研究では、個々の家
庭でのエネルギー需要を模擬する積み上げ形のシュミレ
ーションモデルと、家庭における分散電源の最適運用戦
略を導出する確率動的計画モデルとを統合したエージェ
ントモデルを構築し、数千件オーダーの家庭のエネルギ
ー需給パターンを模擬的に生成し、分散電源の大量導入
が系統電源の計画運用に与える影響を評価する。
Distributed power sources have been steadily increasing
their total installed capacity. By connecting several distributed
power sources, as well as electric utility network, a novel
power supply network can be built, which is economically
more efficient and environmentally more benign. The purpose
of the study is to evaluate the influence of the extensive
introduction of distributed power sources on the national
electric power supply systems, through the use of a cluster of
thousands of agent-type models. The model integrates a
household energy demand simulation model of bottom-up
type, and an optimal operation model for distributed power
sources based on stochastic dynamic programming.
5.
市場価格の不確実性を考慮した確率的最適電
力調達戦略に関する研究
闞思超・山地憲治
Stochastic Optimal Electric Power Procurement
Strategies with Uncertain Market Prices
S.KAN and K.YAMAJI
7.
小規模自律分散型電力供給システムの協調的
運用に関する研究
横山直規・細川智弘・藤井康正
Study on Coordinated Operation of Autonomous
Small Scale Decentralized Power Supply Systems
N.YOKOYAMA, T.HOSOKAWA and Y.FUJII
電力の小売事業者は、需要家の代わりに卸売市場の価
格変動から生じるリスクを引き受けることになる。この
ことは、この不確実状況下における最適電力調達戦略の
作成手法の開発が必要であることを意味している。本研
究では、規制緩和された電力市場における電力調達のた
めの長期相対契約の価値や、小売事業者が自家発電設備
を有することの価値を、確率微分方程式を用いた動的計
画に基づいて評価する手法の提案を行う。
Distribution companies have to take the risk stemming from
the price fluctuation of a wholesale market instead of the
customers. This entails the necessity to develop a certain
method to make an optimal strategy for electricity
procurement under this particular uncertainty. This research
has the purpose for proposing the mathematical method based
on dynamic programming with stochastic differential
equations, to evaluate the value of a long-term bilateral
contract of electricity trade, and also the value of a project of
combination of the bilateral contract, power generation with
their own generators.
6.
急速な技術進歩により、風力発電、太陽光発電および
コージェネレーションシステムのような分散型発電技術
の電力系統への導入が進んでいる。本研究では、分散型
電源および電力貯蔵装置などを活用した小規模自律分散
型電力供給システムの可能性評価を、電力価格シグナル
に基づく協調的運用の数値シミュレーションを介して行
う。それぞれの自律分散システムは、隣接するシステム
とのみ交信を行い、必要に応じて電気エネルギーが間欠
的にシステム間で取引されるものと想定している。
Distributed power generation technologies such as wind
turbines, solar cells and co-generation systems are gaining the
opportunities of participating into grid power systems due to
rapid technology improvement. The purpose of this study is to
analyze potential of autonomous small scale decentralized
power supply systems which involves distributed power
sources and electricity storage facilities, through the
numerical simulation of their coordinated operation based on
the signals of electricity prices. Here we assume that each
decentralized system communicates only with its neighboring
systems, and that electricity is traded intermittently between
the systems on demand.
分散電源の大量導入が日本の電力系統の計
画・運用に及ぼす影響の評価
高木雅昭・大和久崇・山地憲治
Evaluation of the Influence of the Extensive
Introduction of Distributed Power Sources on the
National Power System
M.TAKAGI, T.OHWAKU and K.YAMAJI
8.
従来からの電力ネットワークに加え、分散電源を効率
良く配置し結合できれば、経済的にも環境的にも優れた
25
電気自動車の本格導入が日本のエネルギーシ
ステムに及ぼす影響の評価
上杉春奈・藤井康正
Evaluation of the Influence of the Nation Wide
ギー環境政策のナッシュ均衡分析
笠松隼樹・藤井康正
Analysis on the Nash equilibrium solutions of
International Energy and Environmental Polices
with a Global Energy Model
T.KASAMATSU and Y.FUJII
introduction of Battery Electric Vehicles on the
National Energy System of Japan
H.UESGI and Y.FUJII
石油依存度の低減や CO2 排出量の削減を目的に、電気
自動車の利用拡大が期待されている。電気自動車は、搭
載できるエネルギーの量が、液体燃料を利用する自動車
と比べて明らかに少なく、頻繁な充電を行う必要があり、
その本格導入がエネルギー供給インフラに与える影響を
評価するためには、自動車の時間的・空間的な運用パタ
ーンを明示的に考慮する必要がある。
The expanded use of the electric vehicles is expected for the
purpose of reduction of an oil dependence, and reduction of
CO2 emissions. An electric vehicle has clearly little quantity
of the energy which can be carried compared with the car
using liquid fuel, and. it is necessary to perform frequent
charge. In order to evaluate the influence which the nation
wide introduction of the vehicles has on the energy supply
infrastructure of Japan, it is necessary to take into
consideration the time and spatial operating patterns of
vehicle explicitly..
効率的な温室効果ガス排出抑制方策をの解析を、最適
化型の世界エネルギーシステムモデルに基づいて行う。
本研究で用いるモデルは、各種省エネルギー技術、原子
力、自然エネルギーの活用、CO2 の除去・固定・貯留技
術など多くの地球温暖化対策オプションを考慮した変数
が数百万個になる大規模数理計画モデルであり、技術的
経済的に最適な CO2 削減対策を探索することができる。
本研究では、個々の地域や国の利害対立も考慮にいれた
ナッシュ均衡解の分析を通して、より現実的な地球温暖
化防止に向けた政策指針を得ることを目的としている。
A global energy model is applied to the assessment of the
efficient emissions reduction of greenhouse gases. The model
is a large scale mathematical programming model of which
the number of the variables is a couple of millions, and takes
account of various technological options to cope with the
global warming, minimizing the total energy system cost. The
options include energy efficiency improvements, nuclear
power, renewable energy resources, and CO2 capture and
storage. The purpose of the study is to obtain a realistic policy
guidance towards the global warming issue, through the
analysis of Nash equilibrium solutions of international
conflicts of the interests of each world region and country.
9.
自由化された電気事業におけるアンシラリー
サービス市場のモデル化ならびに最適入札戦
略に関する研究
奈良雅文・藤井康正
Study on Modeling and Optimal Bidding Strategies
of the Markets of Ancillary Services in a
Deregulated Power Industry
M.NARA and Y.FUJII
11. 確率計画に基づく日本のエネルギー安全保障
政策の評価
向山峻介・藤井康正
Evaluation of the National Energy Security Policy of
Japan by means of Stochastic Programming
S.MUKAIYAMA and Y.FUJII
電力市場では、電力の品質を維持するために、無効電
力供給、電圧制御、瞬動予備力、運転予備力などのアン
シラリーサービスも取引されている。エネルギーやサー
ビスなどの各種の取引財の価格変化は互いに相関を有し
ているものの、その入札締切時刻や入札頻度などは一般
に異なる。これらの市場への最適入札戦略は複雑な多段
意思決定過程として定式化されるが、本研究では、これ
らの市場への発電事業者の最適入札戦略を確率動的計画
法を用いて導出する。
In the electric power market, the ancillary services of
reactive power supply, voltage control, instantaneous capacity
reserve, operating capacity reserve and so forth are traded in
addition to electric energy. Although fluctuations of the prices
of various kinds of goods, such as energy and the services,
have correlation mutually, the bidding deadline time, and
bidding frequency of the traded goods generally differ from
each other. The bidding strategy to these markets is
formulated as a complicated multi-stage decision-making
process. In this research, the optimal bid strategy of power
producers to these markets is derived using stochastic
dynamic programming.
エネルギー安全保障を確保するために、石油の備蓄、
入国の多様化、純国産エネルギー資源としての原子力発
電の導入促進などがある。本研究では、これらの方策の
経済的価値を、エネルギー輸入価格の変化や供給途絶の
可能性を確率過程としてモデル化した確率動的計画問題
として定式化して評価する。
There are several policies to secure national energy security,
such as emergency stockpiles of crude oil, diversification of
energy importing countries, and extensive introduction of
nuclear power generation as semi domestic energy resources,
etc. The economic merit of these policies is evaluated through
the use of mathematical formulation of a stochastic dynamic
programming problem, in which the fluctuation of energy
import prices, and the possibility of supply curtailment in the
production countries and that of the accidents on the way of
transportation are modeled as stochastic process.
10. 世界エネルギー需給モデルによる国際エネル
26
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
東京，5/15（2006）
[14] 山地憲治：専門研修（「環境+エネルギー」＝バイオ
マス）「我が国のバイオエネルギー政策」，山梨県森
林総合研究所，6/28(2006)
[15] 山地憲治，松村幸彦，石谷久，山田興一，Charles E.
Wyman， Jeffrey S. Tolan：化石燃料のライバルを
目指した低コストバイオエタノール生産，（平成 18
年度研究助成事業成果報告会）国際共同研究助成事
業（NEDO グランド）平成１５年度採択研究，東京，
７/４(2006)
[16] 永富悠，山本博巳，山地憲治，岩崎博，山田興一：
タイにおけるキャッサバパルプを用いたエタノー
ル製造に関する分析，第２５回エネルギー・資源学
会研究発表会，pp249-252,6/8（2006）
[17] 両澤光一，林武人，藤井康正，山地憲治：世界エネ
ルギー戦略モデルのよる CDM の評価，第２５回エネ
ルギー・資源学会研究発表会，6/9（2006）
[18] 山地憲治：講演 地球環境問題とエネルギー，平成
18 年度エネルギー環境教育研究フォーラム in 北海
道，ホテル法華クラブ函館，7/29（2006）
[19] 山地憲治，藤井康正，江原貴志，井上貴至，福田桂：
エクセルギーを適用した総合エネルギー効率の評価
に関する研究，第１５回日本エネルギー学会大会，東
京，8/3・4（2006）
[20] 山地憲治：広めよう！一人ひとりのエコライフ 基調
講演 地球温暖化の現状と各国の取り組み，環境シン
ポジウム 2006 千葉会議第 1 分科会，日本大学生産工
学部，千葉，9/9（2006）
[21] 大平晃三, 岡村知暁, 山地憲治, 藤井康正, "送電制約
を考慮したマルチエージェント型電力市場のシミュ
レーション解析", 平成 18 年電気学会, 電力・エネル
ギー部門大会論文Ⅰ, 59, 9/13-15, 琉球大学(2006).
[22] 都留大和, 松山知弘, 藤井康正, 山地憲治, "確率動的
計画法に基づく負荷追従制約を考慮した自由化環境
下における発電設備運用戦略",平成 18 年電気学会,
電力・エネルギー部門大会論文Ⅰ, 61, 9/13-15, 琉球
大学 (2006).
[23] 奈良雅文, 藤井康正, 山地憲治, "排出権取引が世界
エネルギーシステムに与える影響の分析と評", 平
成 18 年電気学会, 電子・情報・システム部門大会,
GS12-3, 9/5-6, 関東学院大学 (2006).
[24] 山地憲治：講演 日本エネルギーと原子力，日本エ
ネルギー学会第４回維持会員懇談会，日本大学工学
部駿河台校舎，東京，10/17（2006）
[25] Kenji Yamaji ： Energy and
Environment Policy:
Institutional Models for Technology Development and
Diffusion in Japan, Japan / US Joint Workshop on
Technology Development and Policy,” Tokyo, Japan Oct.
16-17(2006)
[26] 山地憲治：パネルディスカッション 地球温暖化防
止とその戦略蚊～脱炭素社会に向けて～，フォーラ
ム・エネルギーを考える，東京大学，10/19(2006)
研究論文
[1] Takayuki Takeshita, Kenji Yamaji and Yasumasa
Fujii:Prospects for interregional energy transportation in
a CO2-constrained world, Environmental Economics
and Policy Studies,Vol.7 Number3, pp285-313(2006)
[2] Takayuki Takeshita and Kenji Yamaji :Potential
contribution of coal to the future global Energy
system, Environmental Economics and Policy
Studies,Vol.8, Number1, pp55-87(2006)
[3] 日渡良爾, 岡野邦彦, 山本博巳, 高崎昌洋, 藤井康
正, "プラグインハイブリッド車導入が日本の電力
需要へ及ぼす影響", 電力中央研究所報告 L05008
(2006).
国際会議論文
[4] Takayuki Takeshita and Kenji Yamaji : Important Roles
of Fischer-Tropsch Synfuels in the Future Global Energy
System, International Energy Workshop, South Africa
7/27-29 (2006)
[5] Yu Nagatomi, Hiromi Yamamoto and Kenji Yamaji :
Analysis of disposal systems including LFG power
generation considering regional characteristics and CO2
credit, Ecological Sustainability and Human Well-being,
India ,
12/15-18 (2006)
著書
[6] 山地憲治（分担執筆）
：先端科学技術要覧，OHM 編集
部編，5 月（2006）
[7] 山地憲治（分担執筆）：環境経済・政策学の基礎知
識，環境経済・政策学会編 佐和隆光監修，有斐閣
ブックス
[8] 山地憲治（単著）：エネルギー・環境・経済システ
ム論，岩波書店
総説・解説論文
[9] 山地憲治：原子力エネルギー ―現在と未来―,
日本エネルギー学会誌,Vol.86 Number3,March（2007）
[10] 山地憲治：新エネルギー普及における RPS 制度の役
割 , 光 発 電 , 太 陽 光 発 電 協 会 ,No.30, pp.13-15,
March(2007)
シンポジウム・研究会・大会等発表
[11] 山地憲治：どうなる！？日本のエネルギー，学術会
議＜サイエンスカフェ＞，広島，4/22（2006）
[12] 山地憲治：小さな環境・大きな環境，学術会議＜サ
イエンスカフェ＞，広島，4/23（2006）
[13] 山地憲治：日本エネルギー政策－原子力政策を中心
に－，「地域エネルギー政策研究会」東京都環境局
27
[27] 山地憲治：エネルギー資源学会中部地区特別講演会
エネルギーシステムの将来とイノベーション，エネ
ルギー・資源学会，中部電力（株）東桜会館，
11/30(2006)
[28] 山地憲治：講演 分散エネルギーシステムと温暖化
抑制政策，International Seminar on the Future of
Heat Cascading and Energy Systems, 東 京 ，
12/11(2006)
[29] 山地憲治：講演 原子力と安全保障の関係，（社）
日本原子力産業協会・社会安全システム研究交流会，
日本原子力産業協会・会議室，12/13(2006）
[30] 山地憲治：パネルディスカッション What (More)can
Science and Technology do for Attaining a Clean,
Sustainable Energy Future?， エネルギーと地球
温暖化に関するシンポジウム，国際連合大学，東京，
12/16(2006)
[31] Kenji Yamaji and Takayuki Takeshita：Model Analysis
on Transport of Energy and Energy for Transport in
the 21st Century，Proceeding of COE Symposium on
Advanced Electronics for Future Generation –
‘Secure-Life Electronics’for Quality Life and Society-,
pp.323-328, Tokyo, Jan.15-16(2007)
[32] Kenji Yamaji, Hiromi Yamamoto and Yu Nagatomi：
Evaluation of Ethanol Production from Cassava Pulp in
Thailand with a Biomass Collection and Utilization
Model, Proceeding of COE Symposium on Advanced
Electronics for Future Generation – ‘Secure-Life
Electronics’for Quality Life and Society-, pp.329-335,
Tokyo, Jan.15-16(2007)
[33] Yasumasa Fujii ： Energy Systems Development and
Operation under Risk and Uncertainty, Proceeding of
COE Symposium on Advanced Electronics for Future
Generation – Secure-Life Electronics’for Quality Life
and Society-, pp.337-342, Tokyo, Jan.15-16(2007)
[34] 山本博巳，矢田尚，山地憲治，美濃輪智朗，宮近秀
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とシュミレーション結果，第２回バイオマス科学会
議，日本エネルギー学会，広島大学サタケメモリア
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[35]
永富悠，山地憲治，山本博巳：廃棄物処理シ
ステムに対する地域特性と温室 効果ガス対策の影
響評価，第２回バイオマス科学会議，日本エネルギ
ー学会，広島大学サタケメモリアルホール，1/16-17
（2007）
[36] 横山直規，藤井康正，山地憲治：家庭用 CGS の大
規模導入が日本の電力・ガス需給に与える影響評価，
第２３回エネルギーシステム・経済・環境コンファ
レンス，虎ノ門パストラル，1/25-26（2007）
[37] 藤井康正，細川智弘，山本博巳，山地憲治，福田桂，
井上貴至：エクセルギーを適用した家庭用コジェネ
レーションの総合エネルギー効率の評価，第２３回
エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス，
28
虎ノ門パストラル，1/25-26（2007）
[38] 永富悠，山本博巳，山地憲治：マレーシアにおける
パーム残渣のエネルギー利用に関する分析，第２３
回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス，
虎ノ門パストラル，1/25-26（2007）
[39] 大平晃三，山地憲治，藤井康正：マルチエージェン
トモデルを用いた自由化された電気事業におけける
送電容量拡張に関する基礎研究，第２３回エネルギ
ーシステム・経済・環境コンファレンス，虎ノ門パ
ストラル，1/25-26（2007）
[40] 日渡良爾，朝岡善幸，岡野邦彦，山本博巳，橋本篤
樹，山地憲治：プラグインハイブリット車導入によ
る CO２削減効果と必要となる電力需要，第２３回
エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス，
虎ノ門パストラル，1/25-26（2007）
[41] 山地憲治：講演 環境・経済に基づくエネルギー選
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回特別講演会 資源・エネルギーシリーズ第２回，
（社）未踏科学技術協会，東京 1/30（2007）
[42] 山地憲治：講演 第１回地球温暖化の現状と各国の
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（2007）
[43] 山下弘泰, 藤井康正, 山地憲治, "エネルギー輸送戦
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モデルの開発", 平成 19 年電気学会全国大会, 3-077,
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[44] 上杉春奈, 藤井康正, "電気自動車の普及が日本の将
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3/15-17 (2007).
[45] 大平晃三, 山地憲治, 藤井康正, "マルチエージェン
トモデルを用いた送電容量拡張事業を考慮した電
力市場の研究", 平成 19 年電気学会全国大会, 6-189,
3/15-17, 富山大学 (2007).
[46] 都留大和, 藤井康正, "確率動的計画法を用いた電力
貯蔵設備の費用便益分析", 平成 19 年電気学会全国
大会, 7-019, 3/15-17, 富山大学 (2007).
[47] 永富悠，山本博巳,山地憲治：パーム残渣を用いた
発電に関する分析,平成１9 年電気学会全国大会,富
山大学,3/15-17（2007）
その他
[48] 山地憲治：原子力への期待の危うさ，電気新聞，4/21
（2006）
[49] 山地憲治：対談・未利用エネルギー活用の展望と地
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[50] 山地憲治：第 26 回エネルギーフォーラム賞選評，
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No.617（2006）
[51] 山地憲治：公表制度の排出係数の運用は、実態把握
にプラス，eco 日経エコロジー，p.60，June（2006）
[52] 山地憲治：地球環境時代のエネルギーを考える，日
刊建設工業新聞， 5/25（2006）
[53] 山地憲治：ロングテールの挑戦，電気新聞，5/29
（2006）
[54] 山地憲治：長期エネルギー政策の新しい方向性，日
本経済新聞，6/5（2006）
[55]山地憲治：シュレーディンガーの猫，電気新聞，7/3
（2006）
[56] Sakchai Siripatanakulkhajorn, Yuichi Saisho, Yasumasa
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[59] 山地憲治：環境問題と電力・エネルギーシステム―
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[60] 山地憲治：大学教育の行方，電気新聞，８/７（2006）
[61] Yasumasa Fujii, "Long-term CO2 Mitigation Scenarios
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[62] 山地憲治：随想－温泉の楽しみ，電気協会報９月号，
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[63] 山地憲治：Historical Role of Energy,Kudan Square
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[64] 山地憲治：原子力四〇～五〇％実現に向けて，原子
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[65] 山 地 憲 治 ： 世 代 を 繫 ぐ 負 の 遺 産 ， 電 気 新 聞 ，
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[70] 山地憲治：日本の決断！「原子力立国」宣言,エネ
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[73] 藤井康正, "エネルギーシステムのモデル分析", 産
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[74] 山地憲治：エネルギービジネスの未来、省エネルギ
ー１月号（2007）
[75] 山地憲治：ipod 購入記，電気新聞，1/17（2007）
[76] 藤井康正, "エネルギーシステムの新しい展開－分
散電源と電気自動車など－",経済産業省資源エネル
ギー庁総合政策課委託「世界最先端のエネルギー需
給構造に関する調査」研究会 (エネルギー総合工学
研究所), 1/23, 東京 (2007).
[77] 藤井康正, "太陽発電衛星の経済的成立性", 東京大
学新領域創成科学研究科先端エネルギー工学専攻
「宇宙エネルギーシンポジウム」パネルディスカッ
ション, 1/26, 千葉 (2007).
[78] 藤井康正, "分散型発電技術の普及で電気は「買う」
から、「作って売る」時代へ", 本田技研工業（株）
環境情報誌 e-dream, Vol.13 Jan. (2007).
[79] 山地憲治：バイオマスのエネルギー利用について,
バイオマスの利活用について～バイオマス由来燃
料を中心として～,衆議院調査局農林水産調査室
環境調査室，２月（2007）
[80] 山地憲治：２１世紀の選択－エネルギー―,読売新
聞,2/28（2007）
[81] 山地憲治：ファウストの取引,電気新聞,3/9（2007）
29
日髙・熊田研究室
Hidaka & Kumada Laboratory
2.
(http://www.hvg.t.u-tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
ポッケルス非接触電圧測定器
林純也・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Pockels High Voltage Measuring Apparatus
J. HAYASHI, S. MATSUOKA , A. KUMADA
and K. HIDAKA
ポッケルス効果を用いた測定法の電磁無誘導性、電気
絶縁性、広帯域性という特長を利用して、電力線のサー
ジ電圧を非接触に測定するセンサの開発を行っている。
これは、電気的に浮遊した一対の補助電極に静電容量
により誘起される電位差を、ポッケルス効果により光学
的に測定するセンサである。本年度においては、システ
ムへの重畳ノイズの検証を行い、ノイズの最大の発生要
因が光源及びディテクタへの放射電磁波であることを明
らかにした。
For measuring a surge superimposed on a powertransmission line which is in operation, non-contact
measuring device is desirable. The authors have developed a
non-contact voltage sensor based on Pockels sensing
technique. The sensor consists of a pair of auxiliary electrodes,
a Pockels crystal (BGO), a SLD, a detector, and fibers. The
voltage capacitively induced between auxiliary electrodes is
measured using a Pockels sensor.
It is observed that the stability of the light source and the
detector is strongly affected by the electromagnetic fields
from various noise sources.
1.
気体カー効果による電圧・電界測定
鈴木雄斗・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Electric Field and Voltage Measurement in Gas
Using Kerr Effect
Y. SUZUKI, S. MATSUOKA, A. KUMADA
and K. HIDAKA
気体のカー効果を用いた電界の非接触計測手法の開
発を行っている。これは被測定対象に擾乱を与えずに電
界測定を行える理想的な電界測定手法であり、放電現象
の解明や、電力機器の絶縁設計において、きわめて有力
な手法である。
大気圧空気のカー効果による電界測定装置を用いて
交流不平等電界や、コロナ放電の生じている空間におけ
る電界を測定し、その電界の空間的変化及び時間的変化
を把握した。コロナ放電の生じていない場においては、
測定結果は理論計算値とよく一致した。またコロナ放電
による空間電荷が存在する場においては、格段にカー効
果による位相差が大きいことが確認された。これは、イ
オンのカー定数が中性分子のそれに比べ格段に大きい
可能性を示唆している。
さらに気体カー効果を利用した高電圧測定器のプロ
トタイプを製作した。気体を空気、SF6 ガス、N2 ガス、
CO2 ガス、CF3I ガスと変えて測定したところ、得られ
る位相差測定感度と電圧測定範囲の二面において Kerr
効果電圧測定器に用いる媒質はこれらの気体の中では
CF3I ガスが最も優れているということがわかった。
The sensing technique based on the Kerr electro-optic
effect of gas is applied to the electric field distribution
measurement. As the Kerr constant in atmospheric air is
1.3×10-18m/V2, which is less than 1/10000 of those in liquids,
the phase retardation caused by the Kerr effect of gas is
measured by the high sensitive system based on the optical
phase modulation technique.
When an ac high voltage is applied to a wire electrode of
1 mm diameter, which is stretched 7cm above a grounded
electrode, a corona discharge occurs from the wire electrode.
Under such a condition, a large birefringence is observed.
This suggests that Kerr constant of a gas with ions produced
by the corona discharge, is much bigger than those of
neutral molecules.
A prototype of high voltage measuring system is also
constructed based on Kerr sensing technique. SF6, N2, CO2,
and CF3I are experimentally tested as the Kerr material.
Among them, CF3I is adequate, thanks to its sensitivity.
3.
THz 波を用いた新しい非接触応力測定
安井遼・武田敏信・松岡成居・熊田亜紀子
日髙邦彦
New Non-Contact Measuring Technique of
Mechanical Stress by Using THz Wave
R.YASUI, T. TAKEDA, S. MATSUOKA
A. KUMADA and K. HIDAKA
長い間使用される絶縁体は経年劣化のため内部に何ら
かの欠陥を持っている可能性がある。 通常、外部からの
診断で内部の欠陥を見つけるのは容易ではないため、絶
縁システムの分解検査が経年劣化の程度を知るのに必要
となる。 しかし、光弾性効果を利用すれば分解検査なし
で非接触検査をすることができる。
本年度においては THz 波の光弾性効果を利用した、物
質内部の応力測定手法を開発した。この新しい測定方法
は、絶縁体を簡単に点検できることと、可視光で不透明
ないくつかの物質を透過可能であるという利点がある。
本測定装置を用いて、架橋ポリエチレン(XLPE)、ポリプ
ロピレン（PP)など電気絶縁材料試料の応力分布を測定し
た。さらにマッハツェンダー干渉計を構成し位相変調を
行うことにより、従来よりも検出感度を向上させること
に成功した。
Insulators used over a long time may have some defect in
themselves due to the aging. Usually it is not easy to bind the
defect though external diagnoses. An overhaul of insulation
system is therefore required for recognizing the extent of the
30
5.
マイクロ波照射による PCB 分解機構
吉田遼大郎・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Decomposition Process of PCBs by Microwave
Irradiation
R. YOSHIDA, S. MATSUOKA, A. KUMADA, and
K. HIDAKA
aging. On the other hand, photoelastic effect can provide
non-contact diagnoses without the overhaul.
A new measuring technique of mechanical stress and strain
which can affect on mechanical strength is developed by
using the photoelastic effect of THz electromagnetic wave.
This new technique has some advantages of handily
inspecting the insulators and sensing various materials which
are opaque in visible rays.
The spatial distribution of mechanical stress in insulator,
such as XLPE and PP, is measured by the non-contact
measuring system based on photoelastic effect of THz
electromagnetic wave. In addition, the sensitivity of the
measuring system is improved by the phase modulation
technique with a Mach-Zender interferometer.
ビフェニルを塩素化した芳香族化合物はポリ塩化ビフ
ェニル(PCB)と呼ばれる。PCB はその熱的安定性や化学
的安定性、優れた絶縁特性から、変圧器やコンデンサな
ど多くの用途に用いられてきた。しかし、PCB の強い毒
性がわかってからは、国内における生産や輸入は研究目
的以外には禁止され、その廃棄や取り扱いについても厳
しい規制が設けられることとなった。PCB の処理は難し
く、その多くは保管されてきたが、近年 PCB の新たな処
理法が開発された。その方法は、マイクロ波(2.45GHz)
を用いて PCB を脱塩素化し、無害化するといったもので
ある。これは従来法と異なり、有害な副生成物をほとん
ど生成しないといった特徴がある。この現象はマイクロ
波の熱的な効果によるもののほかに、非熱的な効果によ
るものといわれるが、分解機構の詳細は未解明である。
まず PCB のマイクロ波帯における誘電損失の測定を行
い、熱的効果の検証を行った。その結果、一部の PCB が
マイクロ波帯で誘電損失が大きくなり効率よく加熱され
ることが確認された。さらにマイクロ波照射により触媒
と溶液が逆極性に帯電するため分解反応が促進されると
いう仮説を立て、溶液の帯電量の計測を通じてその検証
を行った。
Polychlorinated biphenyls (PCBs) had been used in
many applications such as transformers and capacitors
because of their thermal stability, chemical stability and good
insulating performance. As it was found that PCBs have
severe toxicity, the production and the import of them in
Japan are nowadays prohibited except the purpose of
academic researches, and the disposal and the treatment of
them are also prohibited strictly. Owing to the difficulty in the
decomposition of them, most of them have been stored. In
recent years, a new effective processing for PCBs has been
developed. With this processing, PCBs can be made harmless
by de-chlorination of them using microwave (MW, 2.45GHz).
Unlike conventional treatment, this new processing hardly
produces harmful by-product material. It is natural to
consider that the MW irradiation process has high-efficient
heating performance and also has some non-thermal effect.
Such decomposition mechanism by MW irradiation has not
been fully clarified, despite some hypotheses have been
proposed on the decomposition mechanism by MW
irradiation.
Firstly, the dielectric loss of PCBs solution and their
alternatives in MW band have been measured in order to
investigate the heating performance of the MW irradiation and
that of some pure PCBs and some PCBs’ alternatives are
observed to takes its maximum in MW band. Secondly, the
4.
レーザ波面計測による放電中の電子密度測定
松本洋和・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Electron Density Measurement in Electric Discharge
by Wave-front Sensor
H. MATSUMOTO, S. MATSUOKA, A. KUMADA
and K. HIDAKA
雷放電の研究および耐雷技術の開発、ガス絶縁機器の
開発や放電プラズマ応用機器の開発などには、過渡的な
放電現象の機構解明が求められており、放電に関する基
礎物理量の 1 つである電子密度計測は特に重要である。
本研究はシャック・ハルトマン型レーザ波面測定器を用
いて気中放電ストリーマの電子密度を計測することを目
的とする。シャック・ハルトマン型レーザ波面測定器は
マイクロレンズアレイとレンズの焦点位置に設置された
ICCD カメラによって構成され、ICCD カメラの感光面上
に形成される輝点の動きから、被測定空間中の電子密度
を求める手法である。しかしこの方法では放電ストリー
マの電子密度計測には測定感度が不足していた。そこで
本研究ではマイクロレンズアレイを 2 枚用いることで、
更なる測定感度の向上を試みた。
It is desired to clarify the discharge process for lightning
protection, for efficient plasma reactors, and for designing
power apparatus such as gas insulated switchgear. To
investigate the structure of discharge, it is important to
measure fundamental physical quantities such as electron
density, ion density, and electric field. A laser wavefront
sensor of the Shack-Hartmann type is constructed for
measuring electron density of discharge in air. The measuring
system consists of two lasers of different wavelength,
micro-lens arrays, and fast gate ICCD cameras. The
wavefronts of lasers which have passed through the discharge
in a single optical path are measured by fast-gated ICCD
cameras with micro-lens arrays. However, the sensitivity of
this system is not enough to measure electron density in
discharge, especially streamer. In order to improve sensitivity,
we attempted the system using two micro-lens arrays.
31
7.
hypothesis on the improvement in the absorptive power of the
catalyst by charge accumulation is experimentally
investigated through the charge density measurement of the
solution. It is observed that MW irradiation makes the
solution consisting of mainly isopropyl alcohol to be
negatively charged, and the catalyst to be positively charged.
正極性沿面ストリーマの進展特性
高橋功・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Propagation of Positive Surface Streamer
I. TAKAHASHI, S. MATSUOKA, A. KUMADA
and K. HIDAKA
誘電体表面上の沿面放電現象は気中放電に比べて進展
しやすく、電力機器や電子素子の絶縁設計に大きく影響
を与えるため、その進展特性の把握と機構解明が望まれ
ている。0.8mm,3.0mm,5.0mm 厚の BGO 結晶を用いて、
正極性沿面放電進展時における電位分布の測定および残
留電荷密度分布の測定を行った。また、沿面放電進展へ
の気圧の影響を定量的に把握すべく、測定部は圧力容器
に格納し減圧できるようにした。
正極性沿面放電進展停止時の電位分布は直線状になり、
その電位勾配は BGO 厚みは放電電圧に関係なく 500 650 V/mm と一定値であった。また残留電荷密度分布より
作成したストリーマのモデルを用いて、ストリーマ太さ
を電位分布より推定した。
また、バリア放電中における沿面放電現象についての
特性理解を試みた。ギャップ間における電圧降下はシミ
ュレーション結果と近い値を示し、電荷密度分布におい
ても定性的に近い値を示した。高電荷密度分布下におけ
る分解能向上を目指すため、振動容量型表面電位計を新
たに導入している。
The potential distribution of developing positive surface
streamer is measured with 0.8, 3.0, and 5.0mm thick BGO
crystal. When a streamer stops, the potential decreases
linearly with the distance from the electrode, and its gradient
is about 500 - 650 V/mm, which is independent of the
inception voltage and the insulator thickness.
With such a streamer model that the streamer consists of
quasi-neutral center core and the excess charged sheath, the
charge distribution across a streamer is calculated from the
measured potential profile across a streamer on 5.0 mm-thick
BGO. It is estimated that the streamer radius is 0.3 mm and
the charge density reaches 670 pC/mm2.
The residual charge on the dielectric barrier has also been
measured by an electrostatic voltmeter. Root and tip of surface
streamer have high charge density. The transient change in the
potential distribution on the barrier has been measured by
Pockels sensing system with high spatial and time resolution.
The results are compared with the numerically simulated
result.
6.
直流電界下における絶縁物の帯電現象
田中大樹・林純也・松岡成居・熊田亜紀子
日髙邦彦
Charge Accumulation on an Insulator Under DC
Electric Field
D. TANAKA, J. HAYASHI, S. MATSUOKA
A. KUMADA and K. HIDAKA
ガス絶縁開閉機器は、交流に用いられる場合において
も断路器開極時に最大で運転電圧分の直流電圧が残留す
る。するとスペーサ近傍の電界分布は、容量分布に基づ
いて決定される場から、抵抗分布に基づいて決定される
場へと移行する。抵抗場への移行に伴いスペーサとガス
の界面には帯電が生じる。このようなスペーサに逆極性
の電圧が加わった場合の破壊電圧の低下が指摘されてい
る。
表面電位計を用いて分解能 5.4mm、測定点数 6846 点
に及ぶ帯電電荷密度分布測定装置を用いて、直流電界下
の電力用エポキシ樹脂製コーンモデルスペーサの帯電特
性の測定を行った。課電と測定は密閉容器を用いて大気
圧 SF6 中で行った。-30～+30kV の直流電圧を 80 時間課
電した結果、同心円状及び放射状の帯電が見られた。ま
た、異物、チリによる帯電電荷も見られた。
When a dc voltage is applied to an insulating spacer for a
long time, the electric field distribution around it changes
from the initial capacitive distribution to a resistive
distribution, which is determined by the resistivity of the
material. Consequently, charges are accumulated on the spacer
surface.
A surface charge measuring system is developed with an
electrostatic probe using the digital signal processing
technique. The number of measured points is 6846, and the
spatial resolution reaches 5.4 mm.
Both the voltage
application process and the measuring process are carried out
in a container (glove box) filled with atmospheric SF6.
Using this system, the distribution of the surface charge
density on an epoxy-resin cone spacer after the application of
dc ±10 ~ 30 kV is measured.
Several types of accumulated-charge patterns appear after
the application of dc -30 ~30kV for 80 hours: concentric
circular patterns, radial patterns, and charge spots. The charge
spots consist of pairs of positive and negative charge within
short distance, and correspond to the residual charge
generated due to partial discharge from dusts
8.
ナノ秒領域における絶縁ガス中の放電進展現
象
武田敏信・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Nano-Second Range Electrical Discharge
Phenomena in Insulation Gases
T. TAKEDA, S. MATSUOKA, A. KUMADA
and K. HIDAKA
電圧立ち上がり時間 20ns、10µs 経過後の減衰率 2.5%
32
以下、最大波高値 200kV という理想的な方形波高電圧を
発生可能な装置を導入し、1µs 以下の短時間領域で気中
放電現象を詳細に測定している。
現在絶縁ガスとして広く用いられている SF6 ガスが地
球温暖化ガスとして使用の削減が求められている背景か
ら、準平等電界，極端な不平等電界, 極端ではない不平
等電界での SF6 ガス，CF3I ガス中の放電現象を詳細に測
定した。また，CF3I ガス中の放電によって発生する分解
ガスの定性分析と定量分析を行った。
Steep-front square-pulse voltages with a long duration are
useful for clarifying the mechanism of electrical discharge
propagation. It has so far been hard to generate such a voltage,
when its peak value is required to be several hundred kilovolts.
Our laboratory has introduced a new high voltage generator
making a square-pulse voltage with a rise time of 13 ns, a
dumping factor less than 2.5% after 10 µs duration and a peak
value of 200 kV, and started measuring voltage-time
characteristics of various gases.
SF6 gas, which is a major electrical insulating medium in
high voltage equipments, has been designated as a greenhouse
effect gas, and should be reduced or replaced by other gases.
With the steep-front pulse voltage generator, voltage-time
(V-t) characteristics are measured in SF6 and CF3I.
Besides, byproducts of CF3I, which are generated by the
electrical discharge under the application of steep-square
wave pulse voltage, are analyzed by a GC-MS.
discharge phenomenon, and now the resolution of it is about
1mm.
By using MEMS technology, it’s expected to develop a
sensor for measuring charge distribution of surface discharge
with high spatial resolution. The fundamental characteristic of
surface discharge in micro gap was measured on a SOI wafer.
The prototype sensor that arranged three 1μm-diameter probes
surrounded by guard electrode on the back side of the
grounded electrode was assembled. Now, we have undertaken
making a sensor with C-MOS readout circuits.
10. 超電導ケーブルの部分放電測定
松本淳平・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Partial Discharge Measurement of HTS Cable
J. MATSUMOTO, S. MATSUOKA, A. KUMADA
and K. HIDAKA
都心部へ給電する電力ケーブルは、現在その容量限度
いっぱいの運転を強いられ、送電容量の向上が望まれて
い る 。 高 温 超 電 導 ケ ー ブ ル （ High Temperature
Superconducting Cable = HTS ケーブル）は、高温超電導
線材を導体に使用することにより、送電ロスを大幅に減
らすことができ、軽量かつコンパクトで大容量の送電が
可能となる。 HTS ケーブルの電気絶縁システムは、絶
縁紙 PPLP(Poly-Propylene Laminated Paper)と液体窒素の
複合絶縁となる。既存の OF ケーブルとは放電機構が異
なり、従って液体窒素含浸時の PPLP の絶縁破壊および
部分放電の体系的解明が望まれている。
本研究では、PPLP の絶縁特性の体系的把握を目的とし、
空気中、気体窒素中および液体窒素含浸時の絶縁破壊及
び部分放電特性の比較を行う。本年度においては、空気
中、気体窒素中および液体窒素含浸時における PPLP の
交流、直流部分放電開始電圧特性を測定した。
Nowadays, electrical cables that provide power to urban
regions are nearly in the full of their capacity, and it is wanted
to expand transmission capacity. High Temperature
Superconducting Cables = HTS cables, whose conductor is
made of HTS material, can lessen transmission loss
exceedingly and enable more lightweight, compact and
high-capacity transmission system.
HTS cable electrical insulation system consists of
insulation paper PPLP and liquid N2. The discharge structure
is different from that of OF cable, so that it is need to solve
the destruction and partial discharge structure of PPLP in the
condition of liquid N2.
In this research, on the purpose of understanding
insulation characteristics of PPLP, we compare destruction
and partial discharge characteristics in the condition of air, N2
gas and liquid N2. In this year, we investigated the
characteristics of inception voltage of partial discharge under
AC and DC voltage.
9.
沿面放電測定用マイクロセンサ
林純也・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Micro Sensor for Measuring Surface Discharge
Phenomena
J. HAYASHI, S. MATSUOKA, A. KUMADA and
K. HIDAKA
沿面放電現象は気中放電と比べて進展しやすい性質が
あるため、絶縁上の最弱点となる。そのため、電気機器
の絶縁設計においては沿面放電が最も重要であり、機構
解明が求められている。沿面放電現象の電位分布や電荷
分布密度を測定する際には静電容量プローブが用いられ
るが、現在の空間分解能は最高で 1mm 程度である。
本研究では、ナノ・マイクロ技術を駆使することで、
高い空間分解能を実現することに成功した。まず、絶縁
層の上に簡易電極を作製し、沿面放電の基本的な性質を
測定した。また、沿面放電が起こる絶縁層の裏側に、ガ
ード電極で囲まれた直径 1μm のプローブを３点配置し
た、試作型のセンサを作製した。
作製の段階で時間特性などの問題点が浮上したが、そ
れを解消し得る C-MOS 直読回路を用いたセンサの作製
に着手している。
The surface discharge phenomenon has great influence on
the insulation strength of electric devices and power apparatus.
Electrostatic probes have been used to measure the potential
distribution and the charge density distribution of the surface
11. バリア放電のシミュレーション
33
森崎大介・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Numerical Simulation of Barrier Discharge
D. MORISAKI, S. MATSUOKA, A. KUMADA, and
K. HIDAKA
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
気体放電の基本的現象であるストリーマのシミュレー
ションを流体方程式を解くことによって行っている。物
理的手法であるシミュレーションは、実験的に得られた
結果を検証するためにも非常に有効であり、また、任意
の条件下でのシミュレーションを行うことが可能である。
このようにシミュレーションが非常に有効であっても、
一般的に、シミュレーションの計算過程に計算の不安定
さを引き起こしたり、膨大な時間を要することがある。
本研究では、近年、バリア放電による放電プラズマが、
排ガス処理等に利用されていることを背景に、誘電体を
ギャップ間に挿入したバリア放電を対象にその進展シミ
ュレーションを行った。効率的なプラズマ反応器の設計
や特性の解明には、電子やイオンの密度分布、温度分布
の把握が重要であり、これら測定が難しい諸量を数値計
算シミュレーションにより求めることに成功した。さら
に、バリア上の電位分布をポッケルスセンサを用いて測
定し、計算結果との比較を行った。両者は測定系の誤差
範囲内で一致した。
In recent years, barrier discharge plasma has been utilized
to the removal of pollutants such as VOCs, SOx, and NOx.
The performance of removal is greatly influenced by the
structure of the plasma reactor. For the improvement of
performance in various applications, it is necessary to
understand gas discharge dynamics experimentally and
analytically. A numerical simulation of positive streamer
propagation is carried out in non-uniform electric field with a
dielectric barrier. The simulation method is based on the
first-order continuity equations of charged particles. The
transport coefficients at a given field strength are derived
from the Boltzmann equation, and the electric field is obtained
by solving the Poisson's equation. The streamer propagation,
electron and ion distributions, electric field strength, and
electron temperature are studied in detail as the time passes
after the application of electric field. In addition, the
transient change of potential on dielectric barrier is measured
by Pockels sensor, and compared with the simulated result.
They coincides well within experimental uncertainty.
[1] 吉田太郎、室岡義広、日髙邦彦、曽弥元隆：回転す
る多連光学だ円体による光透過率変化の 3 次元解析,
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[2] Akiko Kumada, Yoshinori Fukuda, Yoshifumi Kamada
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Electrical and Electronic Engineering, Vol. 1, No. 1, pp.
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研究論文
34
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[7] Shinichiro Nakauchi, Daisuke Tosu, Shigeyasu
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平成 19 年電気学会全国大会論文集、Vol. 2, No. 76, p.
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Partial Discharge in PPLP butt gap, Proceedings of 13th
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Electrical Facilities by Using Electro-Optic Effect,
invited lecture, Proceedings of the 2006 International
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Lag Characteristics in CF3I-N2 and CF3I-Air Gas
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Proceedings of 2007 COE Symposium on Advanced
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[14] Akiko Kumada and Kunihiko Hidaka, New Trend in
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総説・解説論文
[16] 日髙 邦彦： これからのＥＭＣ ITU-T SG5 国内委
員会(総務省情報通信審議会 情報通信技術分科会
ITU-T 部会 電磁防護・屋外設備委員会), 電磁環境
工学情報ＥＭＣ No. 225, p. 46 (2007)
シンポジウム・研究会・大会等発表
[17] 森崎大介、熊田亜紀子、日高邦彦：気体中ストリー
マ進展シミュレーション、2006 年放電学会年次大会
講演論文集, Vol. 1, pp. 7-8 (2006)
[18] 松本淳平、松岡成居、熊田亜紀子、日高邦彦、滝川
裕史、増田孝人：超電導ケーブルにおける PPLP バ
ットギャップ内の部分放電、2006 年放電学会年次大
会講演論文集, Vol. 1, pp. 13-14 (2006)
[19] 松本洋和、熊田亜紀子、日高邦彦：レーザ波面測定
器を用いた大気中の電子密度計測、2006 年放電学会
年次大会講演論文集, Vol. 1, pp. 17-18 (2006)
[20] 高橋功、福田吉紀、熊田亜紀子、日髙邦彦：大気中
正極性ストリーマの電荷・電位分布モデルの検討、
その他
[32] 日髙邦彦：開閉装置技術特集号に寄せて、三菱電機
技報 Vol. 80, No. 7, p. 1 (2006)
[33] 日髙邦彦他：ガス絶縁開閉装置(GIS)の適用ガイド
-JEC-2350 制定および改定の経緯-電気学会技術報
告書 Vol. 1075 (2006)
35
堀 研究室
Hori Laboratory
電気・機械複合系のモーション・コントロールとして，
（1）多重サンプリング制御を用いたビジュアルサーボ系，
（2）加速度変化率の微分を考慮した目標値生成法，（3）
GA や PSO を用いたパラメータチューニング法，（4）
SSTW の実現に関する研究，(5)非整数次制御系の設計と
実現，などを行っている。応用としては，多軸ロボット，
バックラッシをもつ軸ねじれ系実験装置，ハードディス
クドライブ装置である。最近，詳細な摩擦モデルを用い
たサーボ系の高性能化に取り組んでいる。
As "motion control" of mixed electrical and mechanical
systems, (1) multi sampling-rate control based visual servo,
(2) trajectory generation considering derivative of jerk, (3)
parameter tuning method using GA and PSO, (4) realization
of SSTW, and (5) design and implementation of fractional
order control system are researched. Applications are
multi-link
robot
manipulators,
torsional
vibration
experimental setup and hard disk drive system. Recently,
high performance servo system design using precise friction
model is also researched.
(http://mizugaki.iis.u-tokyo.ac.jp/index_j.html)
研究現況
Current Research Projects
1. 電気自動車の制御
堀 洋一・内田利之・賀 鵬・河島清貴
耿 聡・藤井 毅・殷 徳軍・居村岳広
小池卓志・佐竹正光
Advanced Motion Control of Electric Vehicle
Y.HORI, T.UCHIDA, P.HE, K.KAWASHIMA,
C.GENG, T.FUJII, T.YIN, T.IMURA, T.KOIKE and
M.SATAKE
電気モータの高速トルク発生を生かし，電気自動車で
初めて可能になる新しい制御の実現をめざしている。ト
ルクの垂下特性を生かしたタイヤの増粘着制御，4 輪独
立駆動による高性能な車体姿勢制御，容易に知れるモー
タトルクを生かした路面状態の推定が可能になる。イン
ホイルモータ 4 個を用いた高性能車「東大三月号-II」お
よび「カドウェル EV」を製作し実験を進めている。車
体すべり角βの推定，駆動力の動的最適配分制御，乗り
心地を改善する速度パターン生成，油圧と電気のハイブ
リッドブレーキ，DYC と AFS の非干渉制御，仮想重心
位置の制御，などに力を入れている。最近キャパシタだ
けで走る「C-COMS」および「C-COMS II」を製作した。
移動体へのエネルギー供給や貯蔵に関する技術や，キャ
パシタの特性を生かした自動 MT なども視野に入れて行
く予定である。
By utilizing electric motor's quick torque generation, we
aim to realize novel control techniques for EV. Effective
adhesion control at tires based on quick torque reduction
property, high performance vehicle dynamics control by
4-wheel-driven car, and road surface estimation using easily
known motor torque are being researched. The test vehicle
"UOT March-II" with independent 4 in-wheel motors and the
new vehicle 'Cadwell-EV' were used for experiments.
Recently, 'C-COMS' and ‘C-COMS II’ have been completed,
which are driven only by super-capacitors. Actual research
subjects are body slip angle estimation, optimal speed pattern
generation, hybrid braking system, and so on. We plan to
investigate novel energy supply and storage technologies for
moving vehicles.
Also, automatic MT system using
super-capacitor will be included in our research scope.
3. 福祉制御工学
堀 洋一・呉 世訓・内田利之・吉田憲吾
・大西祐介・イムレ チカイロ
Welfare Control Engineering
Y.HORI, S.OH, T.UCHIDA, K.YOSHIDA,
Y.OONISHI and I.CIKAJLO
福祉分野を想定した独特の制御手法の開発を目論むも
ので，人間親和型モーションコントロールにもとづく，
福祉制御工学という学術領域を作りたいと考えている。
現在行っている研究は，
（1）介護ロボットのためのパワ
ーアシスト技術，
（2）新しい制御原理にもとづく動力義
足の製作，（3）パワーアシスト車椅子の後方転倒防止制
御，（4）２関節機構を用いたロボットアーム，(5) 筋電
センサーを用いた車椅子の制御，(6) 人にやさしい玄関
ドアの開発，などである。
We are aiming to establish a new field of "Welfare Control
Engineering" based on "Human Friendly Motion Control".
Present research themes are (1) power assist technology for
human-care robot, (2) artificial leg based on a novel control
principle, (3) control of power assisted wheelchair for
preventing overturn, (4) new robot arm using the structure of
bi-articular muscle mechanism, (5) new control method for
power-assisted wheelchair based on surface myoelectric
sensor, and (6) development of a human friendly door.
2. モーション・コントロール
堀 洋一・呉 世訓・内田利之・小林邦生
・ロトフィ モスタファ・エリック ウ
Serve System Design and Motion Control
Y.HORI, S.OH, T.UCHIDA, K.KOBAYASHI,
M.LOTFI and E.WU
36
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
[12] Sehoon Oh and Yoichi Hori, Application of Human
Friendly Motion Control to Power Assist Wheelchair,
UOT-SNU Joint Symposium, Seoul (2006)
[13] Kiyotaka Kawashima, Toshiyuki Uchida, Yoichi Hori,
Dynamic Center of Gravity Control using Experimental
EV Capacitor-COMS with Extremely Quick Charging
Capability, UOT-SNU Joint Symposium, Seoul (2006)
[14] Kiyotaka Kawashima, Toshiyuki Uchida and Yoichi
Hori, Normal Force Stabilizing Control using Small EV
powered only by Electric Double Layer Capacitor, Proc.
of EVS-22, Yokohama (2006)
[15] Peng He and Yoichi Hori, Improvement of EV
Manueverability and Safety by Disturbance Observer
Based Dynamic Force Distribution, Proc. of EVS-22,
Yokohama (2006)
[16] Li Zhao and Yoichi Hori, Realtime Smart Speed Pattern
Generator for EVs taking account of Driver's Command
Change, Proc. of EVS-22, Yokohama (2006)
[17] Takashi Koike, Yoshifumi Aoki, Xiaoxing Liu and
Yoichi Hori, Advanced Vehicle Motion Control of EV
based on Electric Motor's Advantages, Proc. of EVS-22,
Yokohama (2006)
[18] Sehoon Oh and Yoichi Hori, Development of Golden
Section Search Driven Particle Swarm Optimization and
its Application, SICE-ICASE International Joint
Conference 2006, Busan (2006)
研究論文
[1] Byung-Hoon Chang and Yoichi Hori, Trajectory Design
considering Derivative of Jerk for Head-positioning of
Disk Drive System with Mechanical Vibration,
IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol. 11, No.
3, pp. 273-279 (2006)
[2] Wen Li and Yoichi Hori, An Algorithm for Extracting
Fuzzy Rules Based on RBF Neural Network, IEEE
Trans. on Industrial Electronics, Vol. 53, No. 4,
pp.1269-1276 (2006)
[3] 河島清貴, 内田利之, 堀 洋一, 電気二重層キャパ
シタを用いた小型電動車両による運動制御に関す
る研究, 生産研究, Vol.58, No.4, pp.39-42 (2006)
[4] Lianbing Li, Shinya Kodama, and Yoichi Hori, Design
of Anti-slip Controller for an Electric Vehicle with an
Adhesion Status Analyzer based on the EV Simulator,
Asian Journal of Control, Vol. 8, No. 3, pp. 261-267
(2006)
[5] Wen Li and Yoichi Hori, Vibration Suppression using a
Novel Hybrid Controller and Fractional-Order
Disturbance Observer, IEEE Trans. on Industrial
Electronics, Vol. 54, No. 1, pp.117-126 (2007)
国際会議論文
著書
[6] Sehoon Oh and Yoichi Hori, Control Parameter
Optimization in the Hardware-in-the-loop System using
Novel Search Algorithm, IEEE IECON 2006, Paris
(2006)
[7] Yoichi Hori, Future Vehicle driven by Electricity and
Control - Prospects of Super Capacitor -, 2006
Taiwan-Japan
Microelectronics
International
Symposium - Microelectronics Technologies for
Intelligent Automobile and Robotics Electronics - ,
Taiwan (2006)
[8] Sehoon Oh and Yoichi Hori, Development of an
Extended Operational States Observer of a Power Assist
Wheelchair, IEEE ICIT 2006, Mumbai (2006)
[9] Kengo Yoshida, Naoki Hata, Toshiyuki Uchida and
Yoichi Hori, A Novel Design and Realization of Robot
Arm Based on the Principle of Bi-articular Muscles,
IEEE ICIT 2006, Mumbai (2006)
[10] Norihito Nakamura and Yoichi Hori, Consideration on
Feedforward Controller Design for Self Servo Track
Writer, IEEE ICIT 2006, Mumbai (2006)
[11] Wen Li and Yoichi Hori, Design of Fractional-order PI
Controller with Two Modes, IPEMC2006, Shanghai
(2006)
[19] 堀 洋一 他, ヒューマノイド工学（生物進化から学
ぶ２関節筋ロボット機構）, 熊本水頼編著, 東京電
機大学出版局 (2006)
総説・解説論文
[20] Yoichi Hori, Application of Advanced Motion Control
Techniques and the Prospect of Super Capacitors in
Electric Vehicles, IEEE ICIT 2006 (as Plenary Lecture),
Mumbai (2006)
[21] Yoichi Hori, Motion Control of Electric Vehicle -Future
Electric Vehicle powered by Super Capacitor-, CDC-18
(as Plenary Lecture), Tenjin (2006)
[22] Yoichi Hori, Future Vehicle driven by Electricity and
Control - Motion Control of EV and Future Prospect of
Super Capacitor -, Pusan National University, Pusan
(2006)
[23] Yoichi Hori, Future Vehicle driven by Electricity and
Control - Motion Control of EV and Future Prospect of
Super Capacitor -, KSAE Summer Symposium of
HEV&FCV, pp.1-20, Seoul (2006)
[24] 堀 洋一, 電気自動車の制御とキャパシタの可能性,
社会人のための ITS 専門講座（東大生研 ITS センタ
ー）(2006)
37
シンポジウム・研究会・大会等発表
[36] 吉田憲吾，内田利之，堀 洋一, 二関節同時駆動機
構を装備したロボットアームの設計と制作, 精密
工学会生体機構技術・応用技術研究会「二関節筋理
論を利用した革新的ハードウェアの開発展望」
(2007)
[25] 中村則仁, 堀 洋一, ベンチマークソフトを用いた
Self Servo Track Writer の性能評価, 電気学会産業計
測制御研究会, IIC-06-114 (2006)
[26] 鈴木武海，堀 洋一, 電気二重層キャパシタの電圧
変動対策と電気自動車への応用 , 平成 18 年電気学
会産業応用部門大会 (2006)
[27] 吉田憲吾, 堀 洋一, 二関節同時駆動機構をもつロ
ボットアーム, 平成 18 年電気学会産業応用部門大
会 (2006)
[28] 小池卓志, 堀 洋一, 電気モータの高速応答を利用
した電気自動車のブレーキ性能の向上, 平成 18 年
電気学会産業応用部門大会 (2006)
[29] 堀 洋一, 内田利之, 駕 鵬, 耿 聡, 河島清貴, 藤井
毅 , 殷 徳 軍 , 趙 莉 , 小 池 卓 志 （ Yoichi Hori,
Toshiyuki Uchida, Peng He, Cong Geng, Kiyotaka
Kawashima, Takeshi Fujii, Dejun Yin, Li Zhao, Takashi
Koike）, 電気自動車の制御とキャパシタの可能性
（Control of Electric Vehicle and Prospects of Super
Capacitor）, 21 世紀 COE 最終シンポジウム (2007)
[30] 堀 洋一, 呉 世訓, 呉 魯, 吉田憲吾, 中村則仁, 大
西祐介, 立田昌也（Yoichi HORI, Sehoon OH, Wu LU,
Kengo YOSHIDA, Norihito NAKAMURA, Daisuke
OHNISHI and Masaya TATEDA）, 人間親和形モーシ
ョン制御（Human Friendly Motion Control）, 21 世紀
COE 最終シンポジウム (2007)
[31] 中村則仁, 堀 洋一, 観測雑音を考慮した HDD の新
しいヘッド位置推定手法の提案（A Novel Estimation
Method of Head Position of HDD considering
Measurement Noise）, 電気学会産業計測制御研究会,
IIC-07-18 (2007)
[32] 吉田憲吾, 堀 洋一, 二関節同時駆動機構を備えた
ロボットアームの実現と筋の粘弾性を生かした制
御 に 関 す る 研 究 （ Realization of Robot Arm with
Bi-articular Driving Mechanism and its Control Using
Muscular Viscoelasticity）, 電気学会産業計測制御研
究会, IIC-07-47 (2007)
[33] 大西祐介, 堀 洋一, 表面筋電信号を用いた車椅子
のパワーアシスト手法（A New Control Method for
Power-assisted Wheel Chair based on the Surface
Myoelectric Signal）, 電気学会産業計測制御研究会,
IIC-07-54 (2007)
[34] 立田昌也, 堀 洋一, 工作機械の精密制御のための
最適パラメータ探索法（Optimal Parameter Search
Method for Precision Control of Machine Tool）, 電気
学会産業計測制御研究会, IIC-07-77 (2007)
[35] 呉 世訓, 堀 洋一, 斜め傾斜情報が検知できる車椅
子用の拡張運転状況オブザーバの設計
（ Development of Extended Wheelchair Operation
Observer to Estimate Lateral Tilt Information）, 電気学
会産業計測制御研究会, IIC-07-82 (2007)
その他
[37] Yoichi Hori, Motor Show will really become a show of
a motor!, IEEE IES Newsletter, Vol.54, No.2, pp.16-17
(2006)
[38] 堀 洋一, キャパシタだけで動く C-COMS について,
月刊 EPD／月刊 IPG 合同企画「自動車総合特集」
（㈱コスモ・リバティ）, Vol.23, No.7, p.19／Vol.21,
No.7 p.23 (2006)
[39] 堀 洋一, 電気と制御で走る近未来の車-電気自動車
実用化の研究課題, ２１世紀フォーラム（招待講演
とその講演録）, No.104, pp.66-75 (2006)
[40] 堀 洋一, 電気と制御で走る近未来のクルマ-電気二
重層キャパシタの将来性-, 財団法人産業創造研究
所 エネルギー・地球環境問題研究会（招待講演と
その講演録） (2006)
[41] 堀 洋一, いつかはキャパシタ, ECaSS フォーラム会
報, 創刊号 (2007)
38
横山研究室
Yokoyama Laboratory
fuel cost with no transient instability due to a disturbance.
(http://www.syl.t.u-tokyo.ac.jp)
2. 分散型電源と電力システムの協調
横山 明彦・スラチャイ チャイタッサニー
・入江 寛・大屋 慎次
Installation of a Large Capacity of Distributed
Generations into Power System
A. YOKOYAMA, S. CHAITUSANEY, H. IRIE and
S.OOYA
研究現況
Current Research Projects
1. 電力自由化環境における電力系統の諸問題に
関する研究
横山 明彦・タンパティパーン クリサナ
・関田 航
Power System in Deregulated Environment
A. YOKOYAMA, K. TANGPATIPHAN, and
K. SEKITA
環境負荷の低減、電力供給信頼度の維持、コスト削減
など種々の理由により、自然エネルギーを活用した太陽
光発電・風力発電やコージェネレーションなどの分散型
電源が電力系統に多数連系することが期待されている。
これらが連系される電力系統では、系統の計画、運用、
制御の各段階においてさまざまな問題が山積している。
配電系統においては、分散型電源は予備電源として、系
統信頼度を向上させるものとして期待されている。しか
し、短絡電流の増加により、系統の保護協調を低下させ
ることが懸念されており、分散型電源を導入した新たな
保護協調についての検討を行っている。また、大容量の
風力発電が連系された電力系統においては、気象条件に
よって変動する風力発電の出力が系統周波数に影響を及
ぼす。周波数変動を抑えるため、風力発電機の出力制御
やヒートポンプなどの負荷制御を組み合わせた制御方式
や、エンジン発電機による周波数制御の系統貢献の効果
について検討を行っている。
It is expected that a large number of distributed generators
will be installed in power systems because of their advantages
such as reduction of environmental burdens, improvement of
power system reliability, cost reduction, etc. However, a lot of
problems such as voltage profile, short circuit capacity,
islanding operation detection and system stability have to be
solved for promotion of interconnection of distributed
generation. In distribution system, distributed generation is
expected to improve the system reliability as its backup
generation. However, DG contribution in fault current may
cause the loss of the existing protection coordination. This
problem can drastically deteriorate the system reliability. The
model of composite DG fault current is proposed to find the
threshold beyond which existing protection coordination is
lost. In bulk power system with a large penetration of wind
power generation, the fluctuation of wind power output
affects the system frequency. We are now developing a new
frequency control scheme using battery in order to suppress
the system frequency fluctuation within a certain range.
世界的に電力自由化に向けての流れが加速する中，わ
が国でも 2005 年 4 月より，中立機関，卸電力取引所の設
立などを含む新たな電力自由化制度が始まった。電力市
場取引などによる電力価格の高騰，電力設備への投資の
減少により，電力自由化が電力供給の信頼度に何らかの
影響を与えるものと懸念されている。そこで，電力供給
信頼度の確保を目指して，「連系線における送電用信頼
度マージンの評価」，「進化的プログラミングによる最適
潮流計算」について検討している。「連系線における送電
用信頼度マージンの評価」については，自由化後の環境
において適切な算出が求められる託送可能容量の計算に
必要な TRM,CBM などの送電マージンの適切な導出手法の
検討を行っている。また，「進化的プログラミングによる
最適潮流計算」については，電力自由化後の環境におけ
る電力系統の安定化を図るために過渡安定度を考慮した
進化的プログラミングを用いた最適潮流計算による検討
を行っている。
Because the deregulation in electric power section has
already started throughout the world even in Japan starting
from April 2005, a new power market scheme has been
introduced including a neutral supervisory body for fair and
open access to transmission network and nation-wide
wholesale market. Due to the advent of deregulation, there are
many concerns such as spike price of electricity caused by
congestion in transmission lines and so on, and the decrease in
the investment for transmission facilities etc. These problems
may affect the reliability of electric power supply. In order to
keep the reliability of electric power supply at the acceptable
level, the issues of “the assessment of reliability margins in
transmission lines” and “optimal power flow solution that
consider dynamic behaviors such as transient stability by
Evolutionary Programming (EP)” are now studied. For the
assessment of the appropriate margin, the new method of the
appropriate TRM and CBM in the transmission line so that the
reliability of electric power supply is kept at the acceptable
level is proposed. For the optimal power flow with transient
stability constraints, the optimal control variables of power
system are calculated in order to reduce non-linear generator
3. パワーエレクトロニクス応用機器による電力
系統の最適潮流制御と安定化制御
横山 明彦・チャン ジュン
Application of Power Electronics Based Devices to
Optimal Power Flow Control and Stability
Enhancement of Power Systems
39
A. YOKOYAMA and J. Zhang
近年、パワーエレクトロニクス技術の進歩に伴い、
UPFC (Unified Power Flow Controller) 、 IPFC
(Interline Power Flow Controller) 等 の FACTS
(Flexible AC Transmission Systems)機器や自励式 BTB、
HVDC 及び可変速発電電動機を用いた電力系統の最適
潮流制御が提案されている。FACTS 機器は複数のネッ
トワーク制約を同時に解消することが可能である。本研
究では、複数回線に直並列補償を行う FACTS 機器の新
機器である IPFC を用い、電力系統に導入して過負荷解
消・ATC (Available Transfer Capability)拡大のための
最適潮流制御を行う手法を検討している。又、IPFC を
用いて安定度向上のための制御を行い、その効果を検証
している。
With recent development of power electronics technology,
optimal power flow control and power system stability
enhancement using FACTS (Flexible AC Transmission
Systems) devices such as UPFC (Unified Power Flow
Controller), IPFC (Interline Power Flow Controller),
self-commutated BTB, HVDC, and ASG have been proposed.
The FACTS devices can satisfy multiple constraints in the
power networks at the same time. IPFC is the newest
generation of FACTS device combining several series
compensators, which can achieve the simultaneous
compensation of multiple transmission lines. In this research,
we apply IPFC to congestion management and ATC
(Available Transfer Capability) enhancement by OPF
(Optimal Power Flow) control. And we are now also
investigating the effect of IPFC on power system stability
enhancement.
4. 広域電力系統の監視・制御による停電リスク極
小化
横山 明彦・河辺 賢一・島田 規人
Minimizing the Risk of Power Failure by Monitoring
and Controlling Wide Area Power Systems
A. YOKOYAMA, K. KAWABE and N. SHIMADA
我が国の電力系統における信頼度基準は、多くの場合、
単一設備事故の場合に停電が発生しないこと、また、ル
ート事故等の二重設備事故の場合には大幅な停電が発生
しないこととしており、停電影響の極小化は極めて重要
である。本研究では、大規模化、複雑化し、さらには電
力自由化により過酷な負荷条件で運用せざるを得なくな
っている広域電力系統を対象に、リアルタイムで把握さ
れた系統情報に基づくリアルタイムでの解析・制御を行
うことによる、停電リスクの極小化に関する検討を行う。
現状、日本では、リアルタイムの系統情報の把握は行わ
れているが、これらの情報を制御につなげていくという
取組は一般的に行われていない。リアルタイムでの解析
や制御のインテリジェント化等、系統運用に係る技術に
役立つ研究開発について進めることで、計画外の潮流に
対する対応力の向上や、設備の有効活用も期待される。
40
また、UPFC、STATCOM、BTB 等の FACTS 機器の導入
による安定性向上ついても検討を行う。
Recent years, power systems have become large-scale and
complicated, and should have been operated under severe
conditions in deregulated environment. In Japan, reliability
standard is decided so that any power interruptions caused by
single contingency and a large-scale power interruption
caused by double contingency don’t occur. These standards
in Japan are stricter than those in foreign countries. So when
the blackout occurs in a metropolitan area, it is important to
minimize the influence of the power interruption. Our study
aims at minimization of power failure risk for the modern
power systems by analyzing and controlling them in real time
using real-time information on the power system. In fact,
power companies in Japan have real-time data of the systems
but these data are not linked to the control of the systems in
general. By our research on real-time analysis and control,
we will expect improvement of response capabilities to
unplanned power flow and effective use of system
components.
In addition, we investigate stability
improvement by installing FACTS devices such as UPFC,
STATCOM, and BTB controlled based on the real-time
information.
論文・著書一覧(2006 年度)
Publications List
[13]
研究論文
[1] S. Chaitusaney and A. Yokoyama: “ Study on
Distribution Reliability with Parallel and On-site
Distributed
Generation
Considering
Protection
Miscoordinatiion and Tie Line,” 電気学会論文誌 B,
Vol.126, No.10, pp.1091-1099 (2006).
[2] 杉原俊雄, 横山明彦 他: “広域電力系統における
低次線形モデルを用いた適応型 PSS のパラメータ
のオンライン設計法,” 電気学会論文誌 B, Vol.126,
No.12, pp.1215-1222 (2006).
[3] 横山明彦 他: “競争環境下における地域間連系線
の最適 CBM の評価に関する研究,” 電気学会論文
誌 B, Vol.127, No.1, pp.28-39 (2007).
[4] 馬場旬平, 横山明彦 他: “分散型電源の導入拡大
に対応した配電系統の協調運用形態,” 電気学会論
文誌 B, Vol.127, No.1, pp.41-52 (2007).
[5] 益田泰輔, 横山明彦 他: “UPFC を用いた最適潮
流制御による過渡安定度を考慮した ATC 拡大手法
の基礎的検討,” 電気学会論文誌 B, Vol.127, No.1,
pp.53-60 (2007).
[6] 馬場旬平, 横山明彦 他: “単独マイクログリッド
におけるインバータを用いた分散型電源群による
自律分散型需給制御,” 電気学会論文誌 B, Vol.127,
No.1, pp.95-103 (2007).
[7] A. Yokoyama et al.: “ Installation Schemes of
Superconducting Generators in Power Systems,” 電気
学会論文誌 B, Vol.127, No.1, pp.104-111 (2007).
[8] S. Chaitusaney and A. Yokoyama: “ Maximum
Distributed Generation with Voltage Regulation under
Uncertainty of Renewable Energy Resources,” 電気学
会論文誌 B, Vol.127, No.1, pp.113-120 (2007).
[14]
[15]
[16]
Flow Controller(IPFC),” International Conference on
Power System Technology, Chongqing, (2006).
M. Arita, A. Yokoyama et al.: “Evaluation of Battery
System for Frequency Control in Interconnected Power
System with a Large Penetration of Wind Power
Generation,” International Conference on Power System
Technology, Chongqing, (2006).
T. Sugihara, A. Yokoyama et al. “Adaptive PSS
Designed Based on Low-order Linear Model for
Large-scale Power system,” International Conference on
Power System Technology, Chongqing, (2006).
T. Boongnong and A. Yokoyama: “Reliability
Assessment of Composite Power system in Deregulated
Environment Considering Hybrid Market Transaction
Models,” International Conference on Power System
Technology, Chongqing, (2006).
S. Chaitusaney and A. Yokoyama: “Contribution of
Distributed Generation to Voltage Regulation under
Stochastic Attribute of Renewable Energy Resources,”
International Conference on Power System Technology,
Chongqing, (2006).
総説・解説論文
[17] 横山明彦 他: “電力・エネルギー部門編修活動の
ご 紹 介 , ” 電 気 学 会 論 文 誌 B, Vol.126, No.11,
pp.1105-1107 (2006).
[18] 横山明彦 他: “平成 18 年電力・エネルギー部門
大会報告,” 電気学会論文誌 B, Vol.127, No.1, pp.3-8
(2007).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[19] 杉原俊雄, 横山明彦 他: “広域電力系統の低次線
形モデルを用いた定態安定度の継続的向上に関す
る研究,” 電気学会電力技術・電力系統技術合同研
究会資料, PE-06-22, PSE-06-22, pp.49-54 (2006).
[20] 益田泰輔, 横山明彦: “ACT 拡大のため系統に導入
した UPFC の供給信頼度に与える影響の評価,” 電
気学会電力技術・電力系統技術合同研究会資料,
PE-06-70, PSE-06-70, pp.9-14 (2006).
[21] 馬場旬平, 横山明彦: “配電系統模擬実験設備を用
いた分散型電源の連系可能最大出力の計測実験,”
電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会資料,
PE-06-86, PSE-06-86, pp.7-12 (2006).
[22] Surachai Chaitusaney and Akihiko Yokoyama: “The
Application of Distributed Generation to Voltage
Regulation Incorporating the Uncertainty from
Renewable Energy Resources,” 電気学会電力技術・
電 力 系 統 技 術 合 同 研 究 会 資 料 , PE-06-104,
PSE-06-104, pp.41-46 (2006).
[23] 有田征史, 横山明彦 他: “大容量風力発電が連系
された 2 地域系統における蓄電池による系統周波
数制御,” 電気学会電力技術・電力系統技術合同研
国際会議論文
[9] P. Attaviriyanupap and A. Yokoyama: “Price Volatility
and Service Interruption Risk-Hedging by Transmission
Contract,” IEEE PES General Meeting, Montreal,
TPWRS-00571-2004, (2006).
[10] J. Zhang and A. Yokoyama: “A Comparison between the
UPFC and the IPFC in Optimal Power Flow Control and
Power Flow Regulation,” Procedings of the 38th North
American Power Symposium(NAPS-2006), Carbondale,
Illinois, (2006)
[11] T. Masuta and A. Yokoyama: “ATC Enhancement
Considering Transient Stability Based on Optimal
Power Flow Control by UPFC,” International
Conference on Power System Technology, Chongqing,
(2006).
[12] J. Zhang and A. Yokoyama: “Optimal Power Flow
Control for Congestion Management by Interline Power
41
究会資料, PE-06-110, PSE-06-110, pp.77-82 (2006).
[24] ブンヨン・タッサポン, 横山明彦: “電力自由化環
境下におけるハイブリッド型電力取引モデルを考
慮した送電システム供給信頼度評価,” 電気学会電
力技術・電力系統技術合同研究会資料, PE-06-126,
PSE-06-126, pp.61-66 (2006).
[25] 馬場旬平, 横山明彦 他: “単独マイクログリッド
におけるインバータを用いた分散型電源群による
自律分散型需給制御,” 平成 18 年電気学会電力・
エネルギー部門大会論文集, No.7, pp.8-9 - 8-16
(2006).
[26] 馬場旬平, 横山明彦 他: “分散型電源の導入拡大
に対応した配電系統の協調運用形態,” 平成 18 年
電気学会電力・エネルギー部門大会論文集, No.41,
pp.35-17 - 35-26 (2006).
[27] S. Chaitusaney and A. Yokoyama: “ Maximum
Distributed Generation with Voltage Reguration under
Uncertainty of Renewable Energy Resources,” 平成 18
年電気学会電力・エネルギー部門大会論文集, No.44,
pp.38-11 - 38-17 (2006).
[28] 益田泰輔, 横山明彦 他: “UPFC を用いた最適潮
流制御による過渡安定度を考慮した ATC 拡大手法
の基礎的検討,” 平成 18 年電気学会電力・エネル
ギー部門大会論文集, No.47, pp.39-13 - 39-20 (2006).
[29] 横山明彦 他: “競争環境下における地域間連系線
の最適 CBM の評価に関する研究,” 平成 18 年電気
学 会 電 力 ・ エ ネ ル ギ ー 部 門 大 会 論 文 集 , No.57,
pp.45-15 - 45-25 (2006).
[30] W.Sea-Kok and A.Yokoyama: “Installation Schemes of
Superconducting Generators in Power Systems,” 平成
18 年電気学会電力・エネルギー部門大会論文集,
No.65, pp.50-1 - 50-10 (2006).
[31] 横山明彦: “分散型電気エネルギーネットワークに
おけるシステム面から見た燃料電池・新型電池活用
への期待,” 化学工学会第 38 回秋季大会, (2006).
[32] 馬場旬平, 横山明彦 他: “直流電気鉄道における
電力系統信頼度の研究 -Evaluation of D.C. Feeding
System Reliability-,” J-Rail 2006 第 13 回鉄道技術連
合シンポジウム (2006).
[33] Surachai Chaitusaney and Akihiko Yokoyama:
“ Momentary Electricity Interruption from Voltage
Violation due to the Presence of Renewable Energy
Sources, ” 電 気 学 会 電 力 系 統 技 術 研 究 会 資 料 ,
PSE-07-1, pp.1-6 (2007).
[34] 馬場旬平, 横山明彦 他: “配電系統模擬実験によ
る分散型電源と配電系統との協調運用形態の検
証,” 電気学会電力技術・電力系統技術・電力変換
技術合同研究会資料, PE-07-3, PSE-07-18, SPC-07-43,
pp.11-20 (2007).
[35] Jun Zhang・横山明彦: “Effect of the Interline Power
Flow Controller on the Power-Angle Curve of a Simple
Power System,” 平成 19 年電気学会全国大会講演論
文集[6] 電力システム, 6-010, pp.17-18 (2007).
[36] スラチャイ・チャイタッサニー, 横山明彦: “分散
型電源による電圧変動の信頼度へ与える影響評価
-MAIFIE の最大値の評価-,” 平成 19 年電気学会全
国大会講演論文集[6] 電力システム, 6-017, pp.30-31
(2007).
[37] Sajiya, Akihiko Yokoyama et al.: “ Application of
Decision Analysis to Obtain the Best Short-term
Operating Strategy,” 平成 19 年電気学会全国大会講
演論文集[6] 電力システム, 6-020, pp.35-36 (2007).
[38] 入江寛・横山明彦: “インバータを用いた分散型電
源で構成される単独マイクログリッドにおける周
波数制御システム,” 平成 19 年電気学会全国大会
講 演 論 文 集 [6] 電 力 シ ス テ ム , 6-039, pp.66-68
(2007).
[39] ブンヨン・タッサポン, 横山明彦: “競争環境下に
おけるハイブリッド型電力取引モデルを考慮した
電力系統の供給信頼度評価,” 平成 19 年電気学会
全 国 大 会 講 演 論 文 集 [6] 電 力 シ ス テ ム , 6-043,
pp.75-76 (2007).
[40] 馬場旬平, 横山明彦 他: “配電ネットワーク模擬
実験設備を用いた分散型電源協調型の配電ネット
ワーク制御方法の検証 ,” 平成 19 年電気学会全国
大会講演論文集[6] 電力システム, 6-110, pp.186-187
(2007).
[41] 益田泰輔, 横山明彦: “過度安定度制約を含む ATC
拡大のため系統に導入した UPFC の供給信頼度に
与える影響の評価,” 平成 19 年電気学会全国大会
講 演 論 文 集 [6] 電 力 シ ス テ ム , 6-119, pp.203-204
(2007).
[42] 有田征史, 横山明彦 他: “大容量風力発電が連系
された 2 地域系統における蓄電池による系統周波
数制御 -蓄電池特性の付加による連系線潮流変動
の抑制-,” 平成 19 年電気学会全国大会講演論文集
[6] 電力システム, 6-124, pp.213-214 (2007).
42
小野研究室
Ono Laboratory
reflected laser light path in order to reduce the necessary
number of detectors. Rayleigh scattering lights from two
measurement points and Raman scattering lights from three
points in the atmosphere were successfully observed
suggesting that the basic principle of the 2-D Thomson
scattering system functions effectively as a new extension of
LIDAR (LIght Detection And Ranging) Thomson scattering
system. Pressure dependency of Raman scattering light
intensity was also observed to prepare for the electron density
measurement.
(http://www.tanuki.t.u-tokyo.ac.jp)
研究状況
Current Research Projects
1.
Developing a 3D plasma flow spectroscopic
diagnostic for TS-4
S. You, T. Hayamizu, Y, Horii, Y. Ono
Knowing the plasma flow velocity is crucial for
understanding the properties of compact-toroid configurations
in a two-fluid magnetohydrodynamic (MHD) framework.
Using ion Doppler spectroscopy, the existing diagnostic on
the TS-4 experiment only measures the toroidal component of
the velocity. We are therefore developing a new diagnostic to
measure the full 3D velocity vector. The technique is based on
the tomographic reconstruction of a sufficient number of ion
Doppler measurements. A simulation reconstructs the TS-4
experiment and the proposed diagnostic, to optimize the
number and position of line-of-sights in advance of hardware
development.
3. 球状トカマク実験装置 UTST の開発
今澤良太・赤沼茂樹・森井亮典・中川誠・小野田学・
小野靖
Development of a spherical TOKAMAK device,
UTST.
R. Imazawa, S. Akanuma, R. Morii, M. Nakagawa,
M. Onoda, Y. Ono
本研究室の TS-3/4 装置において、超高 β 球状トカマ
クの立ち上げ法として実証されたプラズマ合体法を、よ
り実用炉に近い条件(プラズマを制御するコイルが全て
真空容器外にあるという条件)で実証するために作られ
た新実験装置 UTST の開発を行った。プラズマ生成の為の
予備電離装置であるワッシャーガンをセットアップし、
トロイダル磁場コイルとポロイダル磁場コイルの真空磁
場(らせん磁場)下で予備電離実験を行った。そこで、ガ
ンと真空容器との間の絶縁破壊や、強磁場下でガンで種
プラズマが発生しないなどの問題が発生した。それらの
問題を解決し、ガンで生成した種プラズマをらせん磁場
に沿って真空容器全体に供給する事に成功した。現在は
この種プラズマを元に球状トカマクを生成する実験を行
っている。
Our devices, TS-3/4, showed that the plasma marging
method can start up ultra high beta ST. A new device, UTST,
will verify that the merging method is favorable under the
condition like a commercial reactor i.e. all coils controlling
plasma are placed outside a vacuum vessel. We set up a
washer gun that can preionize neutral gas and discharged it
under vacuum magnetic field made by toroidal field coils and
poloidal field coils. We solved some problems that breakdown
occurred between the gun and UTST, that we could not
discharge it under strong field and so on. So preionized gas
successfully spread over the vacuum vessel along magnetic
field. We now challenge to make spherical tokamak from this
seed plasma.
2. ２次元トムソン散乱計測システムの開発
住川隆・山下恒平・伊藤慎悟・小野靖
Construction of the 2-dimensional measurement
system of electron temperature and density using the
Thomson scattering
T. Sumikawa, K. Yamashita, S. Ito, Y. Ono
入射レーザー光のミラーによる複数回反射、飛行時間
差を利用したトムソン散乱光の空間 2 次元計測を設計し
た。私たちの新手法ではプラズマの電子温度・密度をト
ーラスプラズマの r（径方向）と z（中心軸方向）の２次
元分布の計測が可能となる。その新手法とは、（１）YAG
レーザー光を複数回反射させて r-z 平面をレーザー光で
カバーさせ、（２）レーザー光の飛行時間差を利用するこ
とにより、散乱光の検出素子の数を削減するものである。
レーザー光の複数回反射、飛行時間差を利用して大気の
レイリー散乱光の２点計測、ラマン散乱光の３点計測に
成功し、私たちのトムソン散乱計測の２次元化の基本原
理が LIDAR トムソン散乱計測法の拡張として有効であ
ることを実証した。またラマン散乱光強度の大気圧力依
存性を計測し、トムソン散乱計測による電子密度計測の
準備も整えた。
Two-Dimensional Thomson Scattering Measurement (2-D
TS) was designed using multiple reflections and the
time-flight of laser light. This new approach enable us to
measure the r(radial)-z(axial) profiles of electron temperature
and density: In this approach, (1) multiple reflections of YAG
laser light are used to cover the whole r-z plane of the ST
plasma, and (2) the time delay of the scattered light along the
laser beam is arbitrarily arranged by adjusting the multiply
4. 二次元磁気プローブ系による磁場診断
森井亮典・小野靖
Construction of new 2-dementional measurement
system of the magnetic field using magnetic probes.
R. Morii, Y. Ono
ＳＴの電流密度や q プロファイルなどを調べるため
43
赤沼茂樹・河森栄一郎・小野靖
Development of flow measurement method using
laser-induced fluorescence at scrape off layer plasma
S. Akanuma, E. Kawamori, Y. Ono
我々は 64 点で 2 方向の磁場を計測可能な二次元磁気プロ
ーブアレイを設計製作し UTST 装置で磁場の計測を行っ
た。現在 UTST 装置での最適なプラズマ立ち上げについて
実験を行っている。
We developed new 2-dementional measurement system of
magnetic field using magnetic probes, which can measure two
components of magnetic field in 64 points, on UTST device in
order to investigate the current density and q profile and so on
of ST and we measured magnetic field for real. Now we
experiment and look into the best way of plasma formation on
UTST device.
プラズマの乱流構造を明らかにするために、レーザー
誘起蛍光法を用いた流速計測法の開発を行った。この流
速計測法を球状トカマク装置 UTST によって実験し、検証
する。現在の活動は集光システムの設計、レーザーの性
能向上、光検出システムの設計の実験準備を行っている。
Our group is developing a flow measurement method using
laser-induced fluorescence to evince turbulence structure in
plasma. We plan to experiment and test this method in
spherical tokamak device. Recently we are preparing for
experiment, including design of light focus system,
improvement of the laser performance, and design of photo
detection.
5. 低電圧高電流型中性粒子ビーム入射装置の開
発
今中平造・澤畠公則・小野靖
Development of neutral beam injection device of a
low-voltage and large-current type
H. Imanaka, K. Sawahata, Y. Ono
中性粒子ビーム入射加熱(Neutral Beam Injection : NBI)
は核融合プラズマの加熱法として世界的に大きな期待が
寄せられている。反面、高価かつメンテナンスにも手間
がかかり、中規模以下の装置にはほとんど導入されてい
ない。そこで、低コストかつ保守が容易な NBI 装置の開
発を目指している。その第一段階としてプラズマ源の評
価とイオンビームの引き出しまで行われている。プラズ
マ源で生成されるプラズマ密度は～1019[m-3]の値を示し、
容器内では 1017～1018[m-3]の範囲で分布しており、生成
するプラズマが NBI 装置のイオン源として適切であるこ
とを確認した。ビーム引き出し実験を行い、ビームが集
束する手前でビーム電流を測定したところ、電流が約
4[mA]計測でき、集束位置でのビーム電流に換算したと
ころ 30.8[A]となり、目標値をクリアしている。
Neutral Beam Injection (NBI) is expected to be favorable as
a heating method of the nuclear fusion plasma worldwide.
However, because of a high price and troublesome
maintenance require trouble, and NBI devices are only
installed into large devices. Therefore we aim at the
development of the NBI device with a low cost and easy
maintenance. For the first step, the plasma source was
evaluated and ion beam was drawn. The plasma generated in
the source was at the density of ~1019[m-3], and was
distributed in the chamber at a range of 1017 - 1018[m-3].
Consequently, it was confirmed that generated plasma was
appropriate as the ion source for an NBI device. Beam
drawing experiments were also performed. A beam current of
about 4[mA] was measured in front of the convergence point.
From the experiment, the beam current at the convergence
point can be expected to be 30.8[A], which is over our target
value.
6. レーザー誘起蛍光法を用いたスクレイプオフ
層プラズマの流速計測法の開発
44
7. TS-4 装置による磁気リコネクションにおける
非定常効果の検証
林由記・小野靖
Non-steady effect of magnetic reconnection in the
TS-4
Y. Hayashi, Y. Ono
TS-4 装置において磁気リコネクションの非定常効果
を検証するため、磁気プローブを追加し分解能を向上さ
せた。高 q の ST を合体時の強い縦磁場下でのリコネクシ
ョンの磁場計測により、電流シートのインフローの駆動
が小さい場合は古典モデルに一致する定常リコネクショ
ンが発生するが、加速コイルによるインフロー駆動を大
きくした場合電流シートにおけるパイルアップ効果によ
りリコネクション速度が増加していることを示した。
We made new magnetic probes and improved resolution in
order to
investigate non-steady effect of magnetic
reconnection in TS-4. And we showed by magnetic field
measurement of reconnection under strong guiding field by
high q ST merging that steady reconnection like classical
model occurs under low inflow of current sheet, while
reconnection speed increases by pile-up effect in the current
sheet under strong inflow produced by acceleration coils.
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
China), EX/P7-12, Oct. 2006.
[10] E. Kawamori, T. Sumikawa, H. Imanaka, R. Imazawa, K.
Yamashita, T. Hayamizu K. Umeda and Y. Ono, “Long
Sustainment of FRC-Equilibrium by Use of Center
Solenoid in TS-4”, 21st IAEA Fusion Energy 2006,
(Chengdu, China), EX/P7-12, Oct. 2006.
[11] Y. Ono, S. Akanuma, R. Imazawa, E. Kawamori, R.
Morii, M. Onoda, F. Suzuki, Y. Takase, T. Asai, A. Ejiri,
T. Takahashi, Y. Torii: “Initial Operation of UTST
High-Beta Spherical Tokamak Merging Device”, 12th
International Workshop on Spherical Torus (ISTW 2006),
p. ??, Chengdu, China, Oct. 2006.
[12] Y. Ono, “Initial Operation of UTST High-Beta Spherical
Tokamak Merging Device”, Bulletin of American
Physical Society, 51, 8, p.95, (Philadelphia, PA, USA),
Nov. 2006.
[13] E.
Kawamori,
“Laser
Induced
Fluorescence
Spectroscopy for Measuring Flow Vector in Scrape-Off
Layer Plasma,” Bulletin of American Physical Society,
51, 8, p.95, (Philadelphia, PA, USA), Nov. 2006.
[14] M. Sawahata, “Development of Low-Cost Pulsed NBI
system for UTST high-beta ST Experiment,” Bulletin of
American Physical Society, 51, 8, p.95, (Philadelphia,
PA, USA), Nov. 2006.
[15] Y. Ono, “US/Japan Cooperation in Fusion Energy
Research”, 2006 US/Japan Workshop on Compact Torus
Plasmas The Role of Flow in Compact Torus Plasmas,
Swarthmore College PA, USA, Nov. 2-4, 2006
(Invited).]
[16] E. Kawamori, “Sustainment of FRC-Equilibrium by
Magnetic Flux Injection of Center Solenoid in TS-4”,
2006 US/Japan Workshop on Compact Torus Plasmas
The Role of Flow in Compact Torus Plasmas,
Swarthmore College PA, USA, Nov. 2-4, 2006.
[17] E. Kawamori, Y. Ono, “Laser Induced Fluorescence
Spectroscopy for Measuring Flow Vector in Scrape-Off
Layer Plasma”, the 48th Annual Meeting of the Division
of Plasma Physics, Philadelphia, PA, U.S.A., VP1, Nov.
2006..
[18] T.Sumiakwa, K.Yamashita, E.Kawamori and Y.Ono,
"Pulsed Poloidal Current Drive of the Compact Revered
Field Pinch Plasma Using Plasma Merging”
Post-deadline, American Physical Society, Philadelphia,
PA, Nov. 2006.
[19] T. Sumikawa, K. Yamashita, E. Kawamori, Kazumichi
and Y. Ono, “Development of 2-D Thomson Scattering
Measurement Using Multiple Reflection and the
Time-of-Flight of Laser Light”, 16th International Toki
Conference on “Advanced Imaging and Plasma
Diagnostics”, P8-25, Toki city, Japan, Dec. 5-8, 2006.
[20] Y. Ono, “Present Status of Plasma Physics Devsion of
JPS”, Key-person Meeting for Establishment of DPP in
研究論文
[1] T. Sumikawa, K. Yamashita, M. Onoda, T. Tokuzawa, E.
Kawamori and Y. Ono, “Development of the
two-dimensional Thomson scattering diagnostic system
by use of multiple reflection and time-of-flight of laser
light”, Plasma and Fusion Research, Volume 1, pp.
014-106 (2006).
[2] Y. Ono, R. Imazawa, H. Imanaka, T. Hayamizu, M. Y.
Ono, R. Imazawa, H. Imanaka, T. Hayamizu, M.
Inomoto, M. Sato , E. Kawamori, A. Ejiri, Y. Takase, T.
Asai, T. Takahashi, “Transient and Intermittent Magnetic
Reconnection in TS-3 / UTST Merging Startup
Experiments”, Fusion Energy 2006, EX/P7-12, (2007).
[3] E. Kawamori, T. Sumikawa, H. Imanaka, R. Imazawa, K.
Yamashita, T. Hayamizu K. Umeda and Y. Ono, “Long
Sustainment of FRC-Equilibrium by Use of Center
Solenoid in TS-4”, Fusion Energy 2006, EX/P7-13,
(2007).
[4] E. Kawamori, T. Sumikawa, Y. Ono, and A. Balandin,
“Measurement of global instability of compact torus by
three-dimensional tomography”, Review of Scientific
Instruments Vol. 77, 093503, (2006).
[5] T. Sumikawa, K. Yamashita, E. Kawamori, K. Narihara
and Y. Ono, “Development of 2-D Thomson Scattering
Measurement Using Multiple Reflection and the
Time-of-Flight of Laser Light”, Plasma and Fusion
Research, (to be published)
解説論文
[6] 小野：
「第２１回 IAEA 核融合エネルギー会議 球状
トカマク，RFP/CT 実験」プラズマ核融合学会誌、
第 83 巻，第 1 号，2007 年 1 月，pp.105-106.
国際会議論文
[7] Y. Ono, “Transient and Intermittent Magnetic
Reconnections in TS-3/4 Merging Experimentsand Their
Extension to UTST High-Beta ST Experiment”,
Proceedings of Petschek Memorial Conference, (College
Park, Maryland, USA), March 2006 (Invited).
[8] Y. Ono, “Transient and Intermittent Magnetic
Reconnections in TS-3/4 Merging Experimentsand Their
Extension to UTST High-Beta ST Experiment”,
Proceedings of Petschek Memorial Conference, (College
Park, Maryland, USA), March 2006 (Invited).
[9] Y. Ono, R. Imazawa, H. Imanaka, T. Hayamizu, M.
Inomoto, M. Sato , E. Kawamori, A. Ejiri, Y. Takase, T.
Asai, T. Takahashi, “Transient and Intermittent Magnetic
Reconnection in TS-3 / UTST Merging Startup
Experiments”, 21st IAEA Fusion Energy 2006, (Chengdu,
45
おける連結階層シミュレ-ション研究の研究会, 名
古屋, 2006 年 11 月.
[33] 小野靖：「ワッシャーガンを用いた NBI 用プラズマ
源・イオンビーム発生装置の開発」, 第 22 回トライ
アム研究会, 2006 年 12 月.
[34] 小野靖：
「２次元トムソン散乱計測システムの開発」
平成１８年度ＬＨＤ計画共同研究成果報告会, ,
2006 年 12 月.
[35] 小野靖：
「日本物理学会と将来展望」2006 Key-Person
Meeting for Establishment of DPP in AAPPS, 2006 年
12 月.
[36] 住川隆、河森栄一郎、小野靖：「プラズマ合体法を
用いたコンパクト逆磁場ピンチのポロイダル電流
駆動」、プラズマ核融合学会第 23 回年会,29aB25P,
つくば, 2006 年 11 月.
[37] 河森栄一郎、小野靖：「レーザー誘起蛍光法を用い
たスクレイプオフ層プラズマの流速ベクトル計測
法 の 開 発 」、 プ ラ ズ マ 核 融 合 学 会 第 23 回 年 会 ,
01aC19P, 筑波大学大学会館、茨城, 2006 年 11 月 28
日-12 月 1 日.
[38] ]山下恒平、住川隆、河森栄一郎、小野靖：
「飛行時
間差を利用した２次元トムソン散乱計測システム
の開発」、プラズマ核融合学会第 23 回年会,01aC20P,
つくば, 2006 年 11 月.
[39] 松山智文、小野靖「低楕円度 FRC のティルト不安定
性の実験的検証」, プラズマ・核融合学会第 23 回
年会予稿集 p.109, つくば, 2006 年 11 月.
[40] 住川隆、河森栄一郎、小野靖：「プラズマ合体法を
用いた逆磁場ピンチのポロイダル電流駆動」、平成
18 年度核融合科学研究所共同研究会,1-4,核融合科
学研究所, 2006 年 12 月.
[41] 河森栄一郎、伊神弘恵：「逆転磁場配位プラズマの
定常維持」、平成 18 年度核融合科学研究所共同研究
会「高ベータプラズマの閉じ込めと MHD 緩和現象」、
核融合科学研究所、平成 18 年 12 月 21-22 日
[42] 山下恒平、住川隆、河森栄一郎、小野靖：「飛行時
間差を利用した２次元トムソン散乱計測システム
の開発」、電気学会プラズマ研究会,PST-07-11,金沢
大学, 2007 年 1 月.
[43] 河森栄一郎、今中平造、住川隆、小野靖：「コンパ
クトトーラス合体を用いた球状トカマク生成法の
比較」、平成 18 年度逆磁場ピンチ研究会、産業技術
総合研究所、茨城、平成 19 年 3 月 1 日.
[44] 小野 靖：
「球状トカマク調査専門委員会の現状と将
来」、球状トカマク調査専門委員会、岐阜、平成 19
年 3 月.
[45] 河森栄一郎：「レーザー誘起蛍光法を用いたスクレ
イプオフ層プラズマの二次元流速ベクトル計測法
の開発」、日本物理学会 2007 年春季大会、 21aQC-7,
鹿児島大学、鹿児島, 2007 年 3 月 18 日-3 月 21 日.
[46] 小野 靖「プラズマ合体と磁気リコネクションの物
理」, 日米科学技術協力事業核融合分野事業報告会，
AAPPS, Association of Asia Pacific Physical Societies
(AAPPS), Osaka, Dec. 2006, (Invited).
[21] Y. Ono, “Transient and Intermittent Magnetic
Reconnections in TS-3 Spherical Tokamak Merging
Experiment”, National Cheng Kung University
Symposium, Tainan, Taiwan, Jan. 4, 2007
[22] E. Kawamori “Effect of Ion Skin Depth onRelaxation of
Merging Spheromaks to an FRC”, National Cheng Kung
University Symposium, Tainan, Taiwan, Jan. 45, 2007.
[23] Y. Ono: “What can our merging experiment do for
magnetic reconnection research?” UKAEA Fusion
Forum, Culham UK, Feb. 2007.
[24] Y. Ono: “Merging Formation of Field-Reversed
Configuration”, PPPL Coroqium, Princeton NJ, USA,
Mar. 2007.
[25] Y. Ono: “Transient and Explosive Magnetic
Reconnections in TS-3 and 4 Merging Experiments”,
The US-Japan Symposium on Plasma Merging and
Magnetic Reconnection, St. Michael MD, USA, Mar.
2007 (Invited).
シンポジウム・研究会・大会等発表.
[26] 河森栄一郎、小野靖：「レーザー誘起蛍光法を用い
たスクレイプ層プラズマの流速ベクトル計測法の
開発」、科研費特定領域「プラズマ燃焼のための先
進プラズマ計測」平成１8 年度 総括班 第 1 回会合、
東北大学工学部青葉記念会、宮城、平成 18 年 6 月 2
日-６月３日.
[27] 今澤良太，小野靖，小野田学，森井亮介，江尻晶，
高瀬雄一「球状トカマク実験装置 UTST の建設と現
状」
，第 5 回核融合エネルギー連合講演会，
13A54, 富
山，2006 年 6 月.
[28] 今中平造，河森栄一郎，小野靖：「磁気中性点を用
いた球状トカマクの誘導立ち上げ実験」, 第 5 回核
融合エネルギー連合講演会，13A53, 富山，2006 年
6 月.
[29] 浅井朋彦，高橋努，薗田將人，澤畠公則，今中平造，
矢田尚，河森栄一郎，小野靖，江尻晶，高瀬雄一，
平野洋一，榊田創，木山學：「UTST 球状トカマク
への中性粒子ビーム入射実験計画」, 第 5 回核融合
エネルギー連合講演会，13C13, 富山，2006 年 6 月.
[30] 澤畠公則，薗田将人，矢田尚，河森栄一郎，小野靖，
江尻晶，高瀬雄一，浅井朋彦，高橋努：「ワッシャ
ーガンを用いた中性粒子ビーム用プラズマ源の開
発」, 第 5 回核融合エネルギー連合講演会，13C14,
富山，2006 年 6 月.
[31] 小 野 靖 ：「 Pulsed High-Power Heating of Magnetic
Reconnection in TS-3/4 ST Merging Experiments」プラ
ズマトリニティー会議,大阪, 2006 年 9 月.
[32] 小野靖：
「TS 実験における非定常/間欠リコネクショ
ン現象」平成１８年度自然界と実験室のプラズマ研
究の交流拠点形成および重力多体系・プラズマ系に
46
東京ガーデンパレス，2007 年 3 月.
[47] 住川隆、山下恒平、河森栄一郎、小野靖：「レーザ
ー光飛行時間差型トムソン散乱法を用いたプラズ
マ電子温度・密度計測システムの開発」、第３回新
領域若手の会,A-13,柏, 2007 年 3 月.
47
大崎研究室
Ohsaki Laboratory
ビリティ研究などを進めている。例えば，YBCO 超電導膜
を利用した次世代の超電導線材および限流器に関しては，
交流損失特性および限流素子の限流特性を主要な解析対
象として，数値解析モデルを構築し，薄板近似の電流ベ
クトルポテンシャル法を適用した解析ツールを開発し，
その特性解析を行っている。また，その検証のための実
験も実施している。フライホイールエネルギー貯蔵シス
テムについては超電導磁気軸受での電磁的回転損失の解
析を行い，低損失軸受の研究を進めている。
Practical application of superconductors in industrial fields
including power engineering and transportation has been
studied. From the viewpoint of machine design, the analysis
of electromagnetic phenomena, system studies, and feasibility
studies are carried out especially for flywheel energy storage,
superconducting magnetic energy storage, fault current
limiters, electric motors, etc. For example, the application of
YBCO superconducting film to wires and fault current
limiters has been investigated. Numerical analysis models and
tools based on the current vector potential method with
thin-plate approximation have been developed to study AC
loss characteristics and current limiting performance.
Experiments have been also performed for verification of
numerical analysis. Flywheel energy storage systems have
been also studied with emphasis on numerical analysis of
rotation losses in the superconducting magnetic bearings.
(http://www.ohsaki.t.u-tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
バルク超電導体の電磁現象とマグネット応用
関野正樹・小見慶樹・大崎博之
Electromagnetic Phenomena in Bulk
Superconductors and their Magnet Applications
M. SEKINO, Y. KOMI and H. OHSAKI
優れた磁束ピン止め特性により高臨界電流密度を有す
る RE（希土類）系バルク超電導体の応用を目指して，そ
の中での電磁現象を中心に研究を進めている。まずバル
ク超電導体のマグネット応用のためのパルス着磁に着目
し，有限要素法を用いた電磁界・熱伝導場連成解析ツー
ルを開発して，着磁効率の向上と着磁過程での磁束運動
などの詳細な電磁現象の解明を進めてきた。実験と解析
との比較により，例えば，超電導特性の不均一な分布の
影響などの検討も行っている。一方，磁界中冷却を利用
して，ある空間にできるだけ一様な分布の強磁界を発生
するために，バルク超電導体を利用したマグネットの構
成法などについての検討も進めている。
For practical application of (RE)BCO bulk superconductors,
which have high critical current densities based on strong flux
pinning characteristics, electromagnetic phenomena inside the
superconductors have been studied. Focusing on pulsed-field
magnetization for their magnet applications, a FEM analysis
tool for coupled problems of electromagnetic and thermal
fields has been developed for studying improvement of
magnetization performance and electromagnetic phenomena
including flux motion during the magnetization process. From
comparison between experimental and analysis results, the
influence of inhomogeneous superconducting properties, for
example, has been investigated. In addition, to produce a
strong and sufficiently uniform magnetic field in a space
using the field cooling method, we study how to design a
magnet system using bulk superconductor and how to
magnetize it.
3.
電気的特性を可視化する新しい MRI 測定技術
関野正樹・多田羅智史・大崎博之
New Imaging Techniques for Electrical Properties of
Biological Bodies using MRI
M. SEKINO, S. TATARA and H. OHSAKI
MRI (magnetic resonance imaging)を応用して，従来は有
効な計測手段が無かった生体の誘電率や導電率の空間分
布を計測する新しい手法を開発している。この手法は生
体に微弱な交流電流を流した状態と流さない状態とで画
像を取得し，その差から測定対象物の電気的特性を推定
する。手法の有効性・妥当性を理論と実験の両面から示
すとともに，将来は脳機能研究や，生体内電磁現象を解
析するためのモデルの構築への応用を目指して研究を進
めている。
We develop a new MRI technique for imaging dielectric
properties of biological tissues which could not be measured
using conventional techniques. In this method, a weak electric
current is applied to the tissue, and its electrical properties are
estimated from images acquired with and without the
application of current. Our theoretical and experimental
studies show the efficacy and validity of the technique. The
technique has possible applications in studies of brain
function, and development of numerical models for analyses
of electromagnetic fields in tissues.
2.
超電導応用機器・システム
鈴木達矢・小見慶樹・関野正樹・大崎博之
Superconducting Electrical Machines and Systems
T. SUZUKI, Y. KOMI, M. SEKINO
and H. OHSAKI
液体窒素温度で超電導状態を示す酸化物系超電導体に
重点を置きつつ，金属系も含めた超電導体の電力・輸送・
産業応用分野での実用的応用を目指している。特に，フ
ライホイールエネルギー貯蔵，超電導エネルギー貯蔵シ
ステム，超電導限流器，超電導モータ，等について，機
器の視点からの電磁現象解析やシステム検討，フィージ
4.
48
小形で大変位可能な平面アクチュエータ
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
上田靖人・大崎博之
Small Planar Actuators Capable of Traveling over
Large Displacements
Y. UEDA and H. OHSAKI
研究論文
可動子が小形で大変位が可能な平面アクチュエータの
研究を進めている。平面アクチュエータは可動子が単体
で平面内の並進駆動が可能であるため，多自由度駆動シ
ステムを簡素化することができる。特に我々の平面アク
チュエータでは，固定子上でのどの場所でも可動子の位
置に依存しない駆動力を平面内の並進方向と回転方向に
独立に発生させることができる。高精度な位置決めが可
能な平面アクチュエータを目指して，位置決め特性の研
究を行っている。
Planar actuators with a small mover capable of traveling
over large displacements have been studied. Because planar
actuators, which have only one mover, can drive in
translational direction on a plane, planar actuators enable
drive systems for multi-degrees of freedom to be simpler. In
particular, our planar actuator can generate driving forces in
the translational and rotational directions anywhere on the
stator without dependence on the mover position on the plane.
A purpose of this study is realization of small planar actuators
for precise positioning. Their positioning characteristics have
been studied.
[1] R. Shiraishi and H. Ohsaki: Flux Dynamics in
Inhomogeneous Bulk Superconductor During Pulsed
Field Magnetization, IEEE Transactions on Applied
Superconductivity, Vol.16, No.2, pp.1794-1797 (2006).
[2] Y. Ichiki and H. Ohsaki: Transient Electromagnetic
Phenomena during Current Limiting Process in YBCO
Thin Film, Journal of Physics: Conference Series Vol.43,
pp.942-945 (2006).
[3] 関野正樹, 上野照剛, 大崎博之: 経頭蓋的磁気刺激
における渦電流分布の数値解析, 日本生体電気刺
激研究会誌, Vol.20, pp.1-4 (2006).
[4] 田中堅一郎, 関野正樹, 今江禄一, 上野照剛, 大崎
博之, 美馬和男: 生体組織の機械的変形が組織内水
分子の拡散に与える効果, 日本応用磁気学会誌,
Vol.31, No.3, pp.283-287 (2007).
[5] 今江禄一, 篠原廣行, 関野正樹, 上野照剛, 大崎博
之, 美馬和男, 大友邦: 生体内水分子の磁化拡散シ
ミュレーションにおける離散化誤差を最小とする
条件, 日本応用磁気学会誌, Vol.31, No.3, pp. 279-282
(2007).
5.
国際会議論文
表面波プラズマのプラズマポテンシャル制御
とダイヤモンド薄膜合成への応用
金東珉・大崎博之
Plasma Space Potential Control of Surface Wave
exited Plasmas and Synthesis of Diamond Films
D. KIM and H. OHSAKI
[6] H. Ohsaki and Y. Ueda: Numerical Simulation of Mover
Motion of a Surface Motor using Halbach Permanent
Magnets, International Symposium on Power
Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion
(SPEEDAM 2006), Taormina (2006).
[7] Y. Yamauchi, N. Uchiyama, E. Suzuki, M. Kubota, M.
Fujii and H. Ohsaki: Development of 50kWh-class
Superconducting Flywheel Energy Storage System,
International Symposium on Power Electronics,
Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM
2006), Taormina (2006).
[8] J. Kim, H. Ohsaki, M. Katsurai, N. Kashima and S.
Nagaya: Nanocrystalline diamond film CVDs below
30mTorr and below 430ºC for nonpretreated grounded
substrates in surface-wave excited plasmas with very
deep DC biasing, 8th Asia-Pacific Conference on
Plasma Science and Technology and 19th Symposium
on Plasma Science for Materials (APCPST8) (2006).
[9] H. Ohsaki, S. Kawamoto and R. Shiraishi: Numerical
Analysis of Pulsed Field Magnetization of ConductionCooled Bulk Superconductor, International Cryogenic
Engineering Conference 21 (ICEC 21), Prague, No.345
(2006).
[10] Y. Ichiki and H. Ohsaki: Influence of inhomogeneous
superconducting properties of YBCO thin film on
current
limiting
characteristics,
Applied
表面波プラズマのプラズマポテンシャルを制御する新
しいバイアス方法を研究し，そのバイアス方法をプラズ
マ CVD (Chemical Vapor Deposition) によるダイヤモンド
薄膜合成へ応用している。そのバイアス方法により，
100mTorr 以下の低気圧，600℃付近の低い基板温度の条
件で，ダイヤモンド薄膜合成を行っている。さらに，ダ
イヤモンド薄膜合成におけるプラズマパラメータと
CVD パラメータとの関係の解明やバイアス効果の有効
性の検証を進めている。
A new bias method has been developed to control the
plasma space potential of surface wave exited plasmas. This
bias has been applied to the synthesis of diamond films with
plasma chemical vapor deposition (CVD). And diamond films
are synthesized under the conditions of low pressures below
100 mTorr and low substrate temperatures around 600 ℃.
Moreover, the relationship between plasma parameters and
CVD parameters, and the validity of the bias method on
diamond films deposition are studied.
49
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
学・超電導学会, 大阪, 2P-p25, 2006 年 5 月.
[21] 一木洋太, 大崎博之: 数値解析による Y 系薄膜限流
素子の大容量化に関する検討, 2006 年度秋季低温工
学・超電導学会, 熊本, 1P-p34, 2006 年 11 月.
[22] 河本哲, 白石良佑, 大崎博之: 伝導冷却によるバル
ク超電導体のパルス着磁に関する数値解析, 2006 年
度秋季低温工学・超電導学会, 熊本, 2P-p14, 2006 年
11 月
[23] 橋本昌樹, 大崎博之: 高温超電導線材による SMES
コイルのモデル設計, 2006 年度秋季低温工学・超電
導学会, 熊本, 2P-p29, 2006 年 11 月.
[24] 大崎博之: 基調講演Ⅰ 超電導体を利用した磁気浮
上技術の動向（基調講演）, 第 18 回「電磁力関連
のダイナミクス」シンポジウム , 神戸 , pp. 1-2,
A1K01, 2006 年 5 月（招待講演）.
[25] 白石良佑, 藤本将司, 大崎博之: パルス着磁におけ
る多チャンネル磁場センサを用いたバルク超電導
体の過渡電磁特性の測定, 第 18 回「電磁力関連の
ダイナミクス」シンポジウム, 神戸, pp.71-74, A1A18,
2006 年 5 月.
[26] 上田靖人, 大崎博之: 永久磁石リニア同期モータを
原理とする空心形サーフェスモータの駆動制御に
関する考察, 第 18 回「電磁力関連のダイナミクス」
シンポジウム, 神戸, pp.489-494, A2P01, 2006 年 5 月.
[27] 上田靖人, 大崎博之: 永久磁石同期モータに基づく
空心形サーフェスモータの電磁力特性, 平成 18 年
電気学会産業応用部門大会(JIASC2006), 名古屋,
2006 年 8 月.
[28] 上田靖人, 大崎博之: 小型多自由度アクチュエータ
の駆動に関する検討, 電気学会 交通・電気鉄道／
リ ニ ア ド ラ イ ブ 合 同 研 究 会 , 札 幌 , LD-06-29/
TER-06-51, 2006 年 7 月.
[29] 上田靖人, 大崎博之, 小型多自由度アクチュエータ
の電磁力特性, 電気学会リニアドライブ研究会, 東
京, LD-06-63, 2006 年 10 月.
[30] 服部幸博, 大崎博之, 久保田通彰, 山内雄介: 超電
導コイル利用スラスト軸受の回転損失の解析, 電
気学会 半導体電力変換／リニアドライブ合同研究
会, 金沢, LD-06-86/SPC-06-184, 2006 年 12 月.
[31] 坂本泰明, 村井敏昭, 村井宗信, 地蔵吉洋, 大崎博
之: 磁気支持応用機器（輸送機器）の開発現状と高
機能化, 電気学会 半導体電力変換／リニアドライ
ブ合同研究会, 金沢, LD-06-90/SPC-06-188, 2006 年
12 月.
[32] 金 載 浩 , 大 崎 博 之 , 桂 井 誠 : Microwave excited
blowing-type plasmas at atmospheric pressure, 平成 18
年電気学会 A 部門大会, 2006 年 8 月.
[33] 金載浩, 大崎博之, 桂井誠, 鹿島直二, 長屋重雄:
Nanocrystalline
diamond
film
deposition
on
non-pretreated substrates by low-pressure and
low-temperature surface-wave excited plasma CVDs,平
成 18 年電気学会 A 部門大会, 2006 年 8 月.
Superconductivity Conference (ASC 2006), Seattle,
2LF13 (2006).
R. Shiraishi and H. Ohsaki: Multipoint Measurements of
Transient Flux Motion on Bulk Superconductor during
Pulsed Field Magnetization, Applied Superconductivity
Conference (ASC 2006), Seattle, 1MH02 (2006).
H. Ohsaki and S. Bando: Numerical analysis of elastic
vibration of superconducting maglev vehicle, The 19th
International Conference on Magnetically Levitated
Systems and Linear Drives (Maglev’2006), Dresden,
pp.269-274 (2006).
Y. Ichiki and H. Ohsaki: Numerical analysis and design
of fault current limiting elements using large-size
YBCO thin films, 19th International Symposium on
Superconductivity (ISS 2006), Nagoya, SAP-19, p. 345
(2006).
Y. Ueda and H. Ohsaki: Application of Vector Control to
a Coreless Surface Motor based on a Permanent Magnet
Type Linear Synchronous Motor, The International
Conference Electrical Machines and Systems
(ICEMS2006), Nagasaki, DS1E2-06 (2006).
Y. Ueda and H. Ohsaki: Two-dimensional Drive with
Yawing motion by a Small Surface Motor, The 8th
University of Tokyo – Seoul National University Joint
Seminar on Electrical Engineering, Seoul, pp.79-82
(2007).
M. Sekino, S. Ueno and H. Ohsaki: Magnetic
Resonance Imaging of Water Diffusion and Cell
Microstructures in Biological Tissues, The 8th
University of Tokyo – Seoul National University Joint
Seminar on Electrical Engineering, Seoul, Seoul,
pp.113-116 (2007).
総説・解説論文
[17] 大崎博之: IEC 61000 シリーズ概要解説「序章」, 電
磁環境工学情報 EMC, 2006 年 8 月号, ミマツコーポ
レーション, No.220, pp.102-104 (2006).
[18] 大 崎 博 之 : IEC 61000 シ リ ー ズ 概 要 解 説 「 IEC
61000-1-1 電磁両立性(EMC)－第 1 部：一般－第 1
部：基本定義および用語の適用および解釈」, 電磁
環境工学情報 EMC, 2006 年 8 月号, ミマツコーポレ
ーション, No.220, pp.105-110 (2006).
著書
[19] 仁田旦三, 石山敦士, 大崎博之, 佐藤敏美, 白井康
之, 高尾智明, 福井聡, 淵野修一郎, 船木和夫, 松
本要（共著）: EE Text 超電導エネルギー工学, オー
ム社, pp.97-103, pp.165-166, pp.174-179 (2006).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[20] 一木洋太, 大崎博之: ミアンダ形 Y 系薄膜限流素子
の動作特性に関する数値解析, 2006 年度春季低温工
50
[34] 関野正樹, 上野照剛, 大崎博之: MRI における画素
サイズより小さい試料の計測と定量化誤差. 第 15
回 MAGDA コンファレンス, 桐生, pp.268-273, 2006
年 11 月.
[35] 関野正樹, 上野照剛, 大崎博之: FDTD シミュレー
ションによる超強磁場 MRI の信号不均一解析. 第
16 回コンピュータ支援画像診断学会大会, 東京,
pp.317-318, 2006 年 10 月.
[36] 関野正樹, 今江禄一, 上野照剛, 大崎博之: 傾斜磁
場下での巨視的磁化の拡散方程式とその解. 第 34
回日本磁気共鳴医学会大会, つくば, p.118, 2006 年 9
月.
[37] 今江禄一, 篠原廣行, 関野正樹, 上野照剛, 大崎博
之, 美馬和男, 大友邦: 有限差分拡散シミュレーシ
ョンによる誤差を最小にするための計算条件. 第
34 回日本磁気共鳴医学会大会, つくば, p.239, 2006
年 9 月.
[38] 今江禄一, 篠原廣行, 関野正樹, 上野照剛, 大崎博
之, 美馬和男, 大友邦: 生体内水分子の磁化拡散シ
ミュレーションにおける離散化誤差に関する基礎
的検討. 第 30 回日本応用磁気学会学術講演会, 松
江, 2006 年 9 月.
[39] 田中堅一郎, 関野正樹, 今江禄一, 上野照剛, 大崎
博之, 美馬和男: 生体組織の機械的変形が組織内水
分子の拡散にあたえる効果, 第 30 回日本応用磁気
学会学術講演会, 松江, 2006 年 9 月.
[40] 関野正樹, 上野照剛, 大崎博之: 経頭蓋磁気刺激の
基礎. 第 29 回日本神経科学大会サテライトシンポ
ジウム, 京都, 2006 年 7 月.
[41] 関野正樹, 龍岡穂積, 山口さち子, 江口和, 上野照
剛, 大崎博之: 神経興奮に対する強静磁場の影響.
第 21 回日本生体磁気学会大会, pp.160-161, 東京,
2006 年 6 月.
[42] 関野正樹, 畑田寛久, 上野照剛, 大崎博之: MRI を
用いた神経活動磁場の検出. 第 21 回日本生体磁気
学会大会, 東京, pp.162-163, 2006 年 6 月.
[43] 関 野 正 樹, キム ド ン ミン , 上 野 照 剛, 大崎 博 之:
11.7T 強磁界 MRI における頭部 RF 吸収の解析, 電
気学会全国大会, p.189 (2007).
[44] 銭小飛, 関野正樹, 大崎博之: 圧縮機用リニア振動
アクチュエータのモデル解析, 電気学会全国大会,
p.77 (2007)
[45] 関野正樹, 上野照剛, 大崎博之: 強磁場 MRI による
電気的現象の可視化, 東京大学シンポジウム 強磁
場 MRI－生命の可視化－ (2007).
[46] 大 崎 博 之 , 一 木 洋 太 , 関 野 正 樹 : Superconducting
Fault Current Limiters for Advanced Electric Power
Systems, 東京大学 21 世紀 COE シンポジウム－豊か
な社会を築くセキュアライフ・エレクトロニクス－
(2007).
[47] 上田靖人, 上杉春奈, 奈良雅文, 藤井康正, 大熊栄
一 : キ ャ ン パ ス ラ イ フ が 変 わ る !?, 電 気 学 会 誌 ,
2006 年 12 月号, pp.775-778 (2006).
[48] 大崎博之: これからの EMC, 電磁環境工学情報
EMC, 2007 年 1 月号, ミマツコーポレーション,
No.225, p.33 (2007).
その他
51
古関研究室
Koseki Laboratory
urban transportation system using Linear Induction Motor
(LIM). The linear motor drive system is a good choice for
heavy slope and tight curve transit compared with rotary
motors because of free from adhesion. In linear motors, LIM
has a merit of low cost compared with linear synchronous
motors because the secondary part consists of only reaction
plate and its control system is compatible type of rotary
induction motors; i.e. LIM has no position sensor and no
magnet on the ground. On the other hand, There is a problem
of "end-effect" and "edge-effect" in LIM drive system. Motor
constants that are needed for vector control change on the
condition of LIM's operation points. A practical numerical
calculation method is proposed by taking their effects into
account and an equivalent circuit model for the control is built
by using fitting scheme based on the numerical calculation.
(http://www.koseki.t.u-tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
判断の因果関係を正しく表現する列車運転異
常時の乗客流推定法
大山大介・原和弘・古関隆章
Passenger flow estimation for irregular train
operation with appropriate causality model of
passengers' decision
OOYAMA D., HARA K., KOSEKI T.
鉄道ダイヤが乱れた際に行われる運転整理は、現在は
鉄道指令員によって手動で行われている。この負担は大
きく、コンピュータによる支援処理システムが求められ
ている。本研究では、グラフ理論を用いた運転整理を定
量的に行うための、動的な乗客流動の解析に主眼を置い
た。運行計画変更時における乗客流解析を行う考え方を
提案し、実在の路線をモデルにして正しい乗客流推定が
行われていることを示した。
Currently, train rescheduling is executed by train operators
manually. Assistance by computers is required because train
rescheduling is a burden for train operators. In this research, I
notice estimation method of dynamic passengers' behavior for
quantitative evaluation of train rescheduling based on graph
theory. I proposed how to analyze passengers' behavior on
rescheduling and indicated that I succeeded in proper analysis
by using a model of an actual diagram.
3.
電気鉄道車両のインバータの予防保全のため
のデータ解析による余寿命推定方法
鈴木武海・古関隆章
Estimation of the Remaining Lifetime of an inverter
of DC-electrified Train Using Data Analysis for
Preventive Maintenance
SUZUKI T., KOSEKI T.
2.
都市交通用リニア誘導モータの端効果・縁効
果を考慮したモデルの構築とベクトル制御
野崎雄一郎・山口瑛史・古関隆章
Calculation Model for Vector Control of Linear
Induction Motor for Urban Transportation System
with End-Effect and Edge-Effect
NOZAKI Y., YAMAGUCHI T., KOSEKI T.
リニア誘導モータ(LIM)を用いた都市内交通として
HSST やリニアメトロなどが挙げられる。リニアモータ
駆動は回転形モータによる駆動方式と比較し、粘着によ
らない駆動であり急勾配や急曲線の走行が可能となる。
また、誘導モータとしての基本的な性質は回転型と同様
なため、これまでの回転形の制御装置を変更することな
く駆動することができるので低コストであるメリットが
ある。一方で LIM は回転形モータと比較すると端を持つ
ことが原因となる端効果・縁効果がありそのモータの定
数が動作点の状態により変化する。端効果・縁効果を考
慮した実用的な数値計算手法の提案を行い、制御のため
のモデルとして等価回路を考え、数値計算からのマッピ
ングによりその効果を反映した等価回路の作成を行った。
Linear Metro (Linear motor subway) and HSST are an
52
直流電気鉄道においては、伝統的な直流電動機の抵抗
制御による駆動から誘導電動機のインバータ制御による
駆動に転換することにより、ブラシなどの保守作業の低
減に伴うメンテナンス性の大幅な向上が図られた。しか
し、インバータは動的な機械ではないため整備の現場に
おいて一目でその動作不良を確かめることは難しい。本
研究では、インバータの電圧波形・電流波形・温度など
の動作記録を取得し解析することにより、インバータの
余寿命を推定する、またはインバータの故障の前兆現象
をつかみ、電車の整備や装置交換などの予防保全のため
に有用な情報を提供することを目的としている。
At a DC-electrified railway, the change from conventional
DC motor drive controlled by a resistor to recent induction
motor drive controlled by an inverter reduced the cost and
effort for maintenance. However, the failure of an inverter is
hard to be found by visual check because it is an static
machine. And the failure of an inverter frequently causes a
train stall on a main line. The research aims to estimate the
remaining lifetime of an inverter or catch a precursor of the
failure by data analysis for preventive maintenance.
4.
ロボットアームのための軽量・大推力永久磁
石リニア同期型アクチュエータの設計と粘弾
性を模擬した制御
福正博之・古関隆章
Design of a light PM-type linear synchronous
actuator for producing large thrust and control of it
with arbitrary stiffness and damping emulation for a
robot arm
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
FUKUSHO H., KOSEKI T.
ロボットの運動性能向上のために、生物の仕組みをロ
ボットに取り込むための研究が盛んになっている。二関
節筋がその一つである。二関節筋の役割をするアクチュ
エータを持つロボットは、従来の複雑な制御手法を用い
ずに生体のような素早く柔軟な動きを実現できることが
分かってきた。本研究では、二関節筋駆動用の軽量・大
推力リニア同期型アクチュエータを設計し、実際に開発
した。そして、ヒト型サイズのロボットアームに必要な
静推力を得られる事を評価した。また、生物の粘弾性を
ロボットで表現するために、粘性・減衰係数をソフトウ
ェアを用いて自在に調整する制御手法を提案し、実験機
を用いて実現した。
The studies for emulating the natural biomechanics are
being active. The study on bi-articular muscle is an important
one of them. It has been found that a robot with actuators as
bi-articular muscles can move as quickly and flexibly as a
natural human without any complex calculation. In this
research, I have designed a new light PM-type linear
synchronous actuator that can produce a large thrust and made
it actually. And I have evaluated the actuator can generate the
enough static thrust as an actuator for the role of an
bi-articular muscle. In addition, I have designed a control
system with arbitrary stiffness and damping factor for the
actuator. I have succeeded the parameters of arbitrary stiffness
and damping factor can be changed easily using software and
the actuator can be moved flexibly.
研究論文
[1] Lilit Kovudhikulrungsri and T. Koseki: “Precise Speed
Estimation From a Low-Resolution Encoder by
Dual-Sampling-Rate
Observer,”
IEEE/ASME
Transactions on Mechatronics, Vol.11, No.6, pp.
661-670, Dec. 2006.
国際会議論文
5.
フラックスゲート型 DC 電流センサのダイナミ
ックシミュレーションと外乱の抑制に関する
考察
Cheung Cheuk Kei Brian・古関隆章
Dynamic simulation of flux-gate DC current sensor
and study about suppression the disturbance in
Cheung Cheuk Kei Brian, KOSEKI T.
フラックスゲート型電流センサは磁性体の非線形現象、
飽和とヒシテリシスを利用したセンサであり、最も一般
的な電流センサであるホール素子型センサに比べて高感
度、高分解能である。本研究では、磁気回路法を用いた
磁気回路のシミュレータを作成し、電子回路のシミュレ
ータを併用して解析し、実機と比較を行った。また、フ
ラックスゲート型 DC 電流センサの外乱を抑制する手法
について、解析、評価を行った。
A flux-gate current sensor use non-linear characteristic in
magnetic permeability of ferromagnetic material saturation
and hysteresis and is more sensitive than a hall element in
detecting current and has high resolution. In this research,
make non-linear phenomena based magnetic circuit simulator
and analyzed analyzed using it together with electric circuit
simulator, and it compared it with a real machine. Moreover,
the technique for controlling disturbance of flux-gate DC
current sensor was analyzed, and evaluated.
53
[2] Y. Nozaki, T. Yamaguchi and T. Koseki: “Equivalent
Circuit Model with Parameters Depending on Secondary
Speed for High-Speed Transport --- A Smart
Combination of Classical Modeling and Numerical
Electromagnetic Calculation,” MAGLEV' 2006,
Dresden, pp.537-543, Sep. 2006.
[3] Y. Okada and T. Koseki: “Dynamic Calculation of a
DC-Electrification of an Urban Railway for Studies on
Control of Regenerative Brakes and Management of
Their Electric Power,” The 2006 International
Conference on Electrical Machines and Systems,
Nagasaki, DS1F3-10, 6pages, Nov. 2006.
[4] H. Fukusho, T. Koseki, H.KIM and H. Shibata: “Design
method and fundamental calculation of a light PM-type
linear synchronous actuator for producing large thrust,”
The 2006 International Conference on Electrical
Machines and Systems, Nagasaki, DS4F1-13, 6pages,
Nov. 2006.
[5] Y. Nozaki, T. Yamaguchi and T. Koseki: “Practical
Equivalent Circuit Model of Linear Induction Motors for
Urban Transportation System Depending on Secondary
Speed Based on Electromagnetic Analysis,” The 2006
International Conference on Electrical Machines and
Systems, Nagasaki, LS3B-1, 6pages, Nov. 2006.
[6] T. Koseki: “Nonlinear Controller Design of Three
Degree-of-Freedom Hybrid Magnetic Levitation Control
Based on Fuzzy Model for a Contactless
Servo-Actuator,” COE Symposium on Advanced
Electronics for Future Generations - Secure-Life
Electronics for Quality Life and Society -, Presentation
number 4-16, 6pages, Jan. 2007.
[7] Y. Nozaki, T. Yamaguchi, and T. Koseki: “Equivalent
Circuit Model of Linear Induction Motor with
Parameters Depending on Secondary Speed for Urban
Transportation System,” The 8th University of Tokyo Seoul National University Joint Seminar on Electrical
Engineering, Seoul, pp.83-86, Feb. 2007.
[8] H. Fukusho and T. Koseki: “Control of a PM-type linear
synchronous actuator for an artificial muscle with
arbitrary stiffness and damping emulation,” The 8th
University of Tokyo - Seoul National University Joint
Seminar on Electrical Engineering, Seoul, pp.93-96, Feb.
2007.
著書
[9] 古関隆章: 電気鉄道ハンドブック, コロナ社, 1.1.4
節, 10.3.5 節, 12.3.3 節 (2006).
総説・解説論文
[10] 古関隆章: “安全・快適な鉄道システム実現のための
計測技術への期待,” 電気学会 E 準部門フィジカル
センサ研究会特別企画「鉄道輸送とセンサ技術」招
待講演, 4pages (2006).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[11] 福正博之, 山本裕介, 古関隆章: “二関節筋電磁アク
チュエータの磁気回路設計と静推力特性,” 第 18 回
「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム, 兵庫,
pp.19-22, May. 2006.
[12] 山ロ瑛史, 野崎雄一郎, 古関隆章: “等価回路定数を
機械的速度の関数とするリニア誘導モータの近似
モデルとその同定法,” 第 18 回「電磁力関連のダイ
ナミクス」シンポジウム, 兵庫, pp.495-500, May.
2006.
[13] 野崎雄一郎, 山ロ瑛史, 古関隆章: “車両駆動用 LIM
の端効果を考慮した等価回路に基づくベクトル制
御,” 電気学会リニアドライブ・半導体電力変換研究
会, 石川, pp.21-24, Dec. 2006.
[14] 福正博之, 古関隆章: “ロボットアーム駆動用リニア
同期アクチュエータの負荷力オブザーバを用いた
剛性・減衰係数の制御,” 電気学会リニアドライブ・
半導体電力変換研究会, 石川, pp.25-28, Dec. 2006.
[15] 大山大介, 原和弘, 古関隆章: “判断の因果関係を正
しく表現する列車運転異常時の乗客流推定法,” 平
成 19 年電気学会全国大会, 富山, pp.137-138, Mar.
2007.
54
馬場研究室
Baba Laboratory
研究現況
Current Research Projects
SCFCLs by use of metal superconductors have been
developed. Experimental and theoretical results show that
they have very good characteristics. They, however, have only
one weak point, that is, they operate incorrectly due to surge
current generated at non-protection zone. 2 kinds of SCFCLs
without such a weak point have been being developed.
1.
3.
(http://www.asc.t.u-tokyo.ac.jp)
超電導エネルギー貯蔵装置を用いた電力系統
の運転状態把握に関する研究
馬場旬平・米津武則
Studies on Diagnosis of Operating Conditions of
Power Systems by use of Superconducting Magnetic
Energy Storage
J. BABA and T. YONEZU
マイクログリッドにおける電力制御に関する
研究
馬場旬平・西川勝也
Studies on power control in micro grid power system
with various generators
J. BABA and K. NISHIKAWA
マイクログリッドは複数の分散型電源と負荷を有する
小規模電力系統である．マイクログリッドの安定運用の
ためには様々な課題が残されているが，そのうちの一つ
が複数種類の分散型電源を統合制御し負荷変動補償をす
る手法の確立である．実際に複数の分散型電源の有効電
力周波数応答特性を計測し，統合制御手法を提案した．
実験結果より提案手法によって負荷変動分の電力補償が
可能であることを示したが，更にエネルギー貯蔵装置の
有効活用，高い発電効率を得るための制御手法の確立を
目指して研究を進めている．
電力系統は複雑化巨大化し，その安定運転はますます
重要な課題となってきている．現状ではオフラインの固
有値計算等でその安定運転を保証している．しかし，系
統の運転状態を記述する方程式のパラメータが正確には
得られないのが現状であり，計算結果からの大きなマー
ジンを持って運転しているのが現状である．そこで，オ
ンラインで運転状態が把握できれば，より経済的に安定
運転が可能であると考える．そのために，超電導エネル
ギー貯蔵装置を利用した方法を提案してきた．固有値，
固有ベクトル，伝達関数などの測定に成功しつつある．
Stable operations of power systems, which are becoming
larger and more complicated, are becoming more important.
The off-line calculations, such that eigenvalues analysis,
guarantee the stable operations. However, due to the
inaccuracy of numerical values for the calculations, systems
must be operated with large margin. The purposes of the
studies are on-line measurements of eigen values, eigen
vectors, transfer functions and so on by use of
superconducting magnetic energy storage which has good
properties of quick response, high efficiency, large impedance
and so on..
Micro grid is a small electric power system that
consists of several distributed generation systems
(DGs) and loads. One of the important issues to
realize stable operation of micro grid is to
compensate load fluctuations by several kinds of
DGs. Frequency response characteristics of DGs
have been measured and combination control method
to compensate load fluctuations has been proposed.
Experiments have been carried out and it has been
shown that the load fluctuation is compensated well
by use of the control method. Effective use of energy
storage systems in micro grid and the control method
to obtain high power generation efficiency have been
being developed.
2.
超電導故障電流限流器に関する研究
馬場旬平・守末奨・
鈴木公三・エインズリー マーク
Studies on Superconducting Fault Current Limiter
J. BABA, S. MORISUE,
K.SUZUKI and M. AINSLIE
定常時に低インピーダンスで故障時に高インピーダン
スとなる超電導故障電流源器は電力系統での活躍が期待
されている．これまで，金属系の動作電流調整可能な限
流器を開発し，優れた動作を実験的・理論的に示してき
た．この唯一の欠点は，保護区間外のサージにより誤動
作する点にある．この欠点のない限流器に関して２種類
の限流器を開発中である．
Superconducting fault current limiters (SCFLCs) which are
of low impedance in steady states and of high impedance at
fault conditions are expected to be used in power systems.
55
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
[10] K. Furushiba, T. Yoshii, Y. Shirai, M. Shiotsu, K. Fushiki,
J. Baba and T. Nitta, Characteristics of the SCFCL in
parallel with a resistor and a ZnO device by the
numerical analysis, The International Conference on
Electrical Engineering (ICEE2006), Yongpyong Resort,
Korea, PS1-PR1-16, (CD-ROM) (2006).
[11] Y. Morita, T. Ishida, Y. Shirai, T. Nitta and K. Shibata,
On-line measurement of eigenvalues of Power Syetem
with System Identification Method by Use of SMES
under Its Stabilizing control, The International
Conference on Electrical Engineering (ICEE2006),
Yongpyong Resort, Korea, PS2-PR2-13, (CD-ROM)
(2006)
[12] T. Nitta, K. Fushiki and J. Baba, Design and basic test of
SFCL of transformer type by use of AG sheathed
BSCCO wire, 2006 Applied Superconductivity
Conference (ASC’06), Seattle, USA, 2LF14 (2006).
[13] M. Maruyama, D. Iioka, Y. Yokomizu, T. Matsumura, H.
Shimizu, M. Shibuya, T. Nitta, M. Ichikawa and H.
Kado,, Inductance Ratio of Flat Type Fault Current
Limiter with High Tc Superconducting Disks, 2006
Applied Superconductivity Conference (ASC’06),
Seattle, USA, 3LE01 (2006).
[14] S. Morisue, J. Baba, M. Chiba, T. Nitta and M, Shibuya,
Recovery time characteristics of SFCL by use of Y123
thin film, 2006 Applied Superconductivity Conference
(ASC’06), Seattle, USA, 3LE12 (2006).
[15] K. Furushiba, T. Yoshii, Y. Shirai, K. Fushiki, J. Baba
and T. Nitta, Power system characteristics of the SCFCL
in parallel with a resistor and a ZnO device, 2006
Applied Superconductivity Conference (ASC’06),
Seattle, USA, 5LI05 (2006).
[16] J.Baba, K.Nishikawa, E.Shimoda, S.anumata, S.Suzuki,
Y.Ueda, T. Nitta and E. Masada, A method to determine
functional requirement for EDLC power conditioning
system in a micro grid system, 2nd European Symposium
on Super Capacitors and Applications (ESSCAP’06),
Lausanne, Switzerland, Session1 (2006).
研究論文
[1] Y. Shirai, T. Morimoto, K. Furushiba, M. Shiotsu, K.
Fushiki, J. Baba and T. Nitta,, Current Limiting
Characteristics of Inductive Type SCFCL with ZnO
Device and Resistor in Parallel, IEEE. Trans. on Applied
Superconductivity, Vol.16, No.2, pp. 654-657 (2006).
[2] O. Sakamoto and T. Nitta, Consideration on Damper
Cylinder Design for Effectiveness of Superconducting
Generator, IEEE. Trans. on Applied Superconductivity,
Vol.16, No.2, pp. 1493-1496 (2006).
[3] J. Baba, S. Morisue, M. Chiba and T. Nitta,
Measurement of Relation between Current Applying
Time and Trigger Current Level of Y123 Thin Film for
Sinusoidal Current, Superconductor Science and
Technology, Vol. 19, No. 3, Journal on Physics:
Conference Series, Vol. 43, pp. 921-924 (2006).
[4] Y. Shirai, T. Morimoto1, K. Furushiba1, M. Shiotsu, K.
Fushiki, J. Baba and T. Nitta, A Model Experiment of
Current Limiting Characteristics of Superconducting
Fault Current Limiter in the Demand Side with
Distributed Generator, Superconductor Science and
Technology, Vol. 19, No. 3, Journal on Physics:
Conference Series, Vol. 43, pp. 958-961 (2006).
[5] K. Fushiki, T. Nitta and J. Baba, Conceptual Design for
Transformer Type SC-FCL by use of Silver Sheathed
BSCCO Wire, Superconductor Science and Technology,
Vol. 19, No. 3, Journal on Physics: Conference Series,
Vol. 43, pp. 971-974 (2006).
[6] 山崎裕文, 新井和昭, 古瀬充穂, 中川愛彦, 海保勝
之, 熊谷俊弥, 渋谷正豊, 仁田旦三, 超電導薄膜限
流器とテープ巻線型限流器の導体コスト比較, 低温
工学, 41 巻, 9 号, pp.397-404 (2006).
[7] T. Matsumura, K. Mutsuura, Y. Yokomizu, H. Shimizu,
M. Shibuya, T. Nitta, H. Kado and M. Ichikawa,
Increase of Inductance Ratio of Flat Type Fault Current
Limiter with High-Tc Superconducting Disk, Trans. of
Electrical and Electronic Engineering IEEEJ Trans 2006,
pp.276-284 (2006).
[8] 長野進, 徳増正, 藤田真史, 一文字正幸, 関戸忍, 平
松大典, 長倉謙, 仁田旦三, 大容量円筒形同期機固
定子巻線端部電磁力の研究―リアクタンス推定精
度向上と電磁力評価―, 電気学会論文誌 D(産業応
用部門誌), Vol. 126, No. 12, pp. 1608-1615 (2006).
[9] 長野進, 徳増正, 藤田真史, 一文字正幸, 関戸忍, 平
松大典, 長倉謙, 仁田旦三, 大容量円筒形同期機固
定子巻線端部振動の研究, 電気学会論文誌 D(産業
応用部門誌), 127 巻 , 1 号, pp. 17-24 (2007).
著書
[17] 仁田旦三編著, EE Text 超電導エネルギー工学 ,
OHM 社 (2006).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[18] 西川勝也, 馬場旬平, 仁田旦三, 沼田茂生, 下田英
介, 電力・電力変化率遷移確率分布のサンプリング
間隔の違いによる電力需要の特徴抽出, 電気学会電
力・エネルギー部門大会論文集, 151, pp. 7.1-7.2
(2006).
[19] 坂本織江, 仁田旦三, 単層ダンパをもつ低速応型超
電導発電機の機器定数の構造パラメータによる簡
易表現式, 電気学会電力・エネルギー部門大会論文
国際会議論文
56
集, 410, pp. 43.9-43.10 (2006).
[20] 志岐 明, 横山明彦, 馬場旬平, 高野富裕, 合田忠
弘, 泉井良夫, 単独マイクログリッドにおけるイン
バータを用いた分散型電源群による自律分散型需
給制御, 電気学会電力・エネルギー部門大会論文集,
7, pp. 8.9-8.16 (2006).
[21] 林 泰弘, 川崎章司, 松木純也, 若尾真治, 馬場旬
平, 北條昌秀, 横山明彦, 小林直樹, 平井崇夫, 生石
光平, 分散型電源の導入拡大に対応した配電系統の
協調運用形態, 電気学会電力・エネルギー部門大会
論文集, 41, pp. 35.17-35.26 (2006).
[22] 林 泰弘, 川崎章司, 松木純也, 酒井重和, 馬場旬
平, 横山明彦, 北條昌秀, 若尾真治, 小林直樹, 生石
光平, 分散型電源連系配電ネットワーク模擬実験設
備を用いた送出し電圧制御に関する基礎実験, 電気
学会電力・エネルギー部門大会論文集, 353, pp.
35.9-35.10 (2006).
[23] 松原克夫, 野口浩二, 野川修一, 仁田旦三, YBCO 高
温超電導変圧器における設計パラメータと特性の
考察, 電気学会静止器研究会資料, SA-06-102, pp.1-6
(2006).
[24] 林 泰弘，川﨑章司，松木純也，酒井重和，野村知
弘, 馬場旬平，横山明彦, 北條昌秀, 若尾真治, 小林
直樹，生石光平, 配電系統模擬実験による分散型電
源と配電系統との協調運用形態の検証, PE-07-3/
PSE-07-18/ SPC-07-43, 電気学会 電力技術・電力系
統技術・半導体電力変換合同研究会, pp.11-20 (2007).
[25] 沼田茂生，下田英介，森野仁夫, 田邊隆之，伊藤孝
充，鈴木茂之, 古賀 毅, 馬場旬平，仁田旦三, 正田
英介, PE-07-6/ PSE-07-21/ SPC-07-46,電気学会 電
力技術・電力系統技術・半導体電力変換合同研究会,
pp.33-38 (2007).
[26] 堀田直克, 飯岡大輔，横水康伸，松村年郎, 渋谷正
豊，仁田旦三，熊谷俊弥，山崎裕文，鳥居慎治, 30mm
×120mm YBCO 超伝導薄膜への過電流通電による
部分的常伝導転移, 平成 19 年電気学会全国大会,
5-024, 第 5 分冊, p. 28 (2007).
[27] 鈴木公三, 仁田旦三, 馬場旬平, 銀シース BSCCO 線
材を用いた超電導限流器の動作開始電流値の周波
数特性に関する実験的考察, 平成 19 年電気学会全
国大会, 5-034, 第 5 分冊, pp. 40-41 (2007).
[28] 守末奨, 馬場旬平, 仁田旦三, 熊谷俊弥, YBCO 薄
膜を用いた超電導限流器の復帰時間測定, 平成 19
年電気学会全国大会, 5-036, 第 5 分冊, p. 44 (2007).
[29] 正野 由美，古芝 邦充，白井 康之, 馬場 旬平, 仁
田 旦三, ZnO 素子と抵抗を並列した SCFCL 設置
による電力系統への影響, 平成 19 年電気学会全国
大会, 5-040, 第 5 分冊, p. 49 (2007).
[30] 沼田茂生, 下田英介, 馬場旬平, 鈴木茂之, 古賀 毅,
仁田旦三, 正田英介, 自律的に出力協調させた複数
種類分散型電源による自立運転模擬試験, 平成 19
年電気学会全国大会, 6-036, 第 6 分冊, pp. 62-63
(2007).
[31] 馬場旬平, 下田英介, 沼田茂生, 広橋滋人, 菊池卓
郎, 仁田旦三, 正田英介, マイクログリッドの有効
電力統合カスケード制御における計測及び伝達時
間遅れの影響, 平成 19 年電気学会全国大会, 6-037,
第 6 分冊, p. 67 (2006).
[32] 馬場旬平, 下田英介, 沼田茂生, 菊池卓郎, 広橋滋
人, 仁田旦三, 正田英介, 有効電力統合カスケード
制御を用いた複数種類分散型電源によるマイクロ
グリッドの自立運転模擬試験, 平成 19 年電気学会
全国大会, 6-038, 第 6 分冊, pp. 65-66 (2007).
[33] 石川 博之，森田友輔，白井康之, 仁田旦三, 柴田勝
彦, SMES を用いた多機電力系統の安定度評価, 平
成 19 年電気学会全国大会, 6-119, 第 6 分冊, pp.
196-197 (2007).
[34] 酒井重和，林 泰弘，川﨑章司，松木純也，馬場旬
平, 横山明彦, 北條昌秀，若尾真治，小林直樹，生
石光平, 配電ネットワーク模擬実験設備を用いた分
散型電源協調型の配電ネットワーク制御方式の検
証, 平成 19 年電気学会全国大会, 6-115, 第 6 分冊, pp.
189-190 (2007).
その他
[35] 仁田旦三, コラム りあくてぃぶなお話, Vol. 93,
No.4～Vol. 94, No.3
57
原島・苗村研究室
Harashima & Naemura Laboratory
also the software such as the interface and the content for the
Human interactive media world. And also, the aim of this
work is to combine these technologies and create “Kansei”
space.
(http://www.hc.ic.i.u-tokyo.ac.jp/)
研究現況
Current Research Projects
1.
3.
ヒューマンコミュニケーションメディア
原島 博・苗村 健・
田中 崇・大谷 智子・高橋 桂太・筧 康明
Human Communication Media
H.HARASHIMA, T.NAEMURA, T.TANAKA,
T.OHTANI, K.TAKAHASHI and Y.KAKEHI
映像の構造的記述と知的画像符号化
原島 博・苗村 健・崔 昌石・
ナイワラ チャンドラシリ
Structural Representation and
Intelligent Coding of Image Sequences
H.HARASHIMA, T.NAEMURA,
C.S.CHOI and CHANDRASIRI N.P.
映像を中心とするマルチメディア情報の高度で柔軟な
処理環境の実現に向けて，映像情報の構造的な分析・記
述・合成手法に関する研究を進めている．特に，顔画像
を対象とした，実時間で表情情報を抽出・認識する新た
な技術や表情合成技術と結び付けて顔画像の知的画像符
号化や感性ユーザーインタフェースへの応用を行う研究
を行っている．
In order to realize advanced and flexible visual data
processing, we are investigating methods for structural
analysis, description and synthesis of image sequences.
Taking facial image sequences as special targets, novel
techniques for real-time analysis and extraction of facial
expression information are investigated. They are combined
with real time facial expression synthesis techniques for
building intelligent image coding applications and,
man-machine interfaces based on KANSEI interactions.
コンピュータと映像・音響技術を結び付けたメディア
技術が広く普及し，人とコンピュータの関係は大きく変
わりつつある．これに伴い，感性情報の処理，現実世界
と仮想世界の境界に挑む複合現実感技術，空間を対象と
した情報処理・アート・デザイン・インタフェース，人
に優しいメディア環境などの話題が注目されるようにな
ってきた．この研究では，その目指す方向，技術課題，
メディア社会に与える光と影の問題を論ずるとともに，
人間主体の「ヒューマンコミュニケーションメディア」
へ至る道を総合的に検討している．
The interaction between human and computer has been
drastically changing to a new generation, as the multi-media
technologies in which computers and audio-visual
technologies are systematically integrated have come into
wide use. Moreover, many other promising technologies, such
as virtual reality and “Kansei” information processing, are
making rapid progress. Considering such a situation, we are
studying and investigating the future prospect, technological
problems, and the merits and demerits of human
communication media designed to be very comfortable for the
human.
4.
2.
次世代インタラクティブメディアと感性空間
の創出
原島 博・苗村 健・坂井 理笑
Frontier of Next Generation Interactive Media
and Kansei Information Spaces
H. HARASHIMA, T. NAEMURA and R. SAKAI
顔画像処理と感性コミュニケーション
原島 博・苗村 健・崔 昌石・
ナイワラ チャンドラシリ・
中洲 俊信
Facial Image Processing and
"Kansei" Communication
H. HARASHIMA, T. NAEMURA, C.S.CHOI
N.P.CHANDRASIRI and T.NAKASU
人の顔・表情や身振り・手振りは，感性的な対人コミ
ュニケーションの基本であり，その研究は将来の情報シ
ステムや通信システムにおけるヒューマンインタフェー
スの設計に大きなインパクトを与えるものと予想される．
本研究では，画像処理並びにコンピュータグラフィック
スの手法を駆使して，顔・表情画像や身振り・手振り画
像の動的な分析と合成を行い，併せて，各種の心理学実
験を通じて，顔・表情や身振り・手振りによる感性コミ
ュニケーションモデルを構築することを目的としている．
また，心理学者などとの共同研究を通じて「顔学」なる
学際的な新分野の開拓を目指している．
Since the facial expressions and gestures are the basics of
“Kansei” communication, the progress in this technical field
will promote the human interface technologies in the future
communication systems. We are examining how to analyze
ヒューマンコミュニケーションメディアにおいて，人
とコンピュータをより密接な関係として構造化すること
は重要である．また，そのための技術課題も多く存在す
る．本研究では，より人間に近い関係にあるインタラク
ティブメディア環境の実現に向けて，インタフェースや
コンテンツといったハードおよびソフト技術の融合と新
たな感性空間の創出を目指している．
It is important to systematize the Human communication
media as the human in strong relation to the computer. To
realize this, we have many problems to be solved. In this work,
we are studying and investigating not only the hardware but
58
and synthesize images of facial expressions and gestures by
utilizing the techniques of image processing and computer
graphics. The aim of this work is to construct a “Kansei”
communication model in which the facial expressions and
gestures will play an important role by several kinds of
psychological experiments. We have also opened up the
new academic area of “Facial Studies” in cooperation with
psychologists and so on.
5.
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
超臨場感通信へ向けた光線記述に基づく空間
情報の処理
苗村 健・原島 博・
高橋 桂太・筧 康明・
小池 崇文・田口 裕一・
上田 健介・伊野 浩太・太田 昌宏
Light Field Processing
for Ultra-Realistic Communication
T. NAEMURA, H.HARASHIMA,
K.TAKAHASHI, Y.KAKEHI, T.KOIKE,
Y.TAGUCHI, K.UEDA, K.INO and M.OTA
6.
より高度な臨場感の記録と伝送を実現するためには，
３次元空間情報を対象とした研究が必要不可欠である．
本研究では，標本化対象の空間構造に依存しない「光線
記述方式」による空間情報の取得・処理・圧縮・提示方
法についての検討を進めている．特に，以下のような研
究を行っている．
(1) 光線記述方式に関する概念の提唱と理論的体系化
(2) 空間情報の標本化に関する理論的検討
(3) カメラアレイシステムを用いた動空間情報の実時間
処理（Video-Based Rendering，All-in Focus Light Field
Rendering，128 眼カメラアレイ）
(4) 数千眼レンズアレイシステムの光学的検討と動空間
情 報 の 実 時 間 処 理 （ Computer Graphics Based on
Integral Photography, LIFLET）
(5) 可変焦点レンズを用いた Computational Photography
(6) 光線空間の視点依存階層符号化と空間共有システム
の実装
(7) 実物体と映像の混在を可能にする複合現実型空間像
ディスプレイ
(8) 光線記述に基づくディスプレイ方式の体系化と超臨
場感ディスプレイの実現
Real-time processing of dynamic spatial data using a
versatile camera array system
Optical study of thousands of lenslets array system, and
real-time processing of 3-D spatial data with this system
Computational Photography using auto focus liquid
lenses
View-dependent coding of light fields and space sharing
communication systems
Mixed reality display without eye glasses
Ultra-realistic display based on light field notation
複合現実環境へ向けた実世界とバーチャル世
界の融合
苗村 健・原島 博・
高橋 桂太・筧 康明・
橋田朋子・
松本 裕子・木村 翔・吉野 祥之・
岩渕 正樹・大口 諒・Pham Viet Quoc
Combining Physical and Virtual Worlds
into Mixed Reality Environment
T. NAEMURA, H.HARASHIMA,
K.TAKAHASHI, Y.KAKEHI, T.HASHIDA,
Y.MATSUMOTO, S.KIMURA, A.YOSHINO
M.IWABUCHI, R.OGUCHI and P.V.QUOC
情報メディアは人を取り巻く環境へと進化しつつある．
本研究では，我々が生活する「実世界」と，コンピュー
タの中に作り出された「バーチャル世界」を統合的に扱
う情報環境の実現に向け，さまざまな入力方式・実時間
処理・画像合成方式・対話的インタフェース・ディスプ
レイ装置の研究を進めている．具体的には下記のテーマ
が挙げられる．
(1) テーブル型ディスプレイと垂直映像オブジェクトを
連動させた新たなメディア環境の提案とコンテンツ
制作（Tablescape Plus）
(2) 不可視情報プロジェクションによる空間分割型可視
光通信と Display-Based Computing（EmiTable）
(3) 温度情報を利用してビデオ入力から人物領域を実時
間で自動抽出するシステム（Thermo-key）とその応
用（Thermosaic）
(4) コ ン ピ ュ ー タ を 介 し た 音 楽 表 現 支 援 シ ス テ ム
（Tempo Primo, otoato）
(5) 超音波を用いた実音場の拡張（u-soul）
(6) 対面コミュニケーション支援に向けたインタラクテ
ィブな方向依存ディスプレイ (Lumisight, Lumisight
Table)
(7) 鏡 の 中 の 自 分 自 身 と 対 戦 す る メ デ ィ ア ア ー ト
（through the looking glass）
(8) 影に彩りや情報を持たせることによる空間の演出
（Graphic Shadow）
For realizing recordings and transmissions of a better sense
of presence, it's indispensable to advance research on 3-D
spatial information processing. We are now studying how to
acquire and process 3-D spatial information using a ray-based
description that is independent of the structure of 3-D space.
Our main research interests are in:
(1) Proposing a concept of space coding using ray-based
description
(2) Theoretical study on the sampling of 3-D spatial
information
In these years, IT media is surrounding us more and more.
In this study, we research about various input devices,
59
real-time processing, image composition, interactive
interfaces, and displays toward accomplishment of MR
environment in which Real-World where we live and
Virtual-World made by computers are combined naturally.
The details of these researches are as follows:
(1) Upstanding tiny displays on Tabletop Display
(2) Visible light communication and Display-Based
Computing
(3) Human region segmentation system from video using
thermal information and its applications
(4) Proposal of system for supporting musical expressions
by making use of players’ beat
(5) Enhancing real sound field by ultrasonic wave
(6) Interactive view-dependent tabletop display surrounded
by multiple users
(7) You can play against your own reflection in the mirror
(8) Transforming your shadow into colorful visual media
7.
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
デジタルコンテンツの創造支援
苗村 健・原島 博・
高橋 桂太・筧 康明・
チェン ドミニク・中洲 俊信・
塚本 敏弘・天野 翔・成 玲姁・高田 英明
Cultivating Creativity and
Designing Digital Content
T. NAEMURA, H.HARASHIMA,
K.TAKAHASHI, Y.KAKEHI,
D.CHEN, T.NAKASU, T.TSUKAMOTO,
S.AMANO, Y.SEONG and H.TAKATA
メディア技術の発展により，そこに提示されるコンテ
ンツ技術も新たな時代を迎えようとしている．本研究で
は，視覚に留まらず聴覚や嗅覚も含めたメディア技術お
よびデジタルコンテンツの創造支援技術の検討を進めて
いる．具体的には下記のテーマが挙げられる．
(1) 創造支援型メディア芸術アーカイヴ（HIVE）
(2) 回路キットの多次創造基盤（Pri/Pro）
(3) インタラクティブな似顔絵作成システム（NIGAO）
(4) 社会的印象の顔印象解析
(5) ひずみ計測を応用したユビキタスインタフェース
（Strino の葉）
(6) デ ジ タ ル パ ブ リ ッ ク ア ー ト に お け る セ ン サ 応用
（Log-Log）
(7) 匂いをキーにしたライフログシステム（scentlog）
(8) Metaverse システムにおける Augmented Virtuality
With the development of media technologies, it has become
a significant issue to design digital content technologies. We
are investigating to realize balanced design of media and
content technologies including acoustic sense and olfactory
sense as well as visual sense. The details of these researches
are as follows:
(1) Media art archiving system based on the concept of
60
creative commons
Multi-derivative platform for electrical circuit units
Interactive Facial Caricature Drawing System using
Genetic Algorithm
Social impression analysis of human faces
Strain-based user interface with tactile of elastic natural
objects
Application of cutting-edge sensor devices for digital
public arts
Olfactory sensing for life-log application
Augmented virtuality on Metaverse System
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
[13]
研究論文
[1]
Keita Takahashi and Takeshi Naemura: ``Layered
Light-Field Rendering with Focus Measurement,''
EURASIP Signal Processing: Image Communication,
vol.21, no.6, pp. 519 -- 530 (2006.7).
[2] Yugo Minomo, Yasuaki Kakehi, Makoto Iida and
Takeshi Naemura: ``Transforming your shadow into
colorful visual media: multiprojection of complementary
colors,'' ACM Computers in Entertainment, vol. 4, no. 3,
article 6D (2006.7)
[3] 大谷 智子: ``誘導の空間的波及効果に関する実験視覚的注意の空間的波及効果を考慮して-'', 日本
色 彩 学 会 誌 , Vol. 30, No. 3, pp. 135 -- 145
(2006.9).
[4] 高橋 桂太, 苗村 健: ``視点依存奥行きマップ実時
間推定に基づく多眼画像からの自由視点画像合成
'', 映像学誌, 60, 10, pp. 1611 -- 1622 (2006.10).
[5] 筧 康 明 , 飯 田 誠 , 苗 村 健 , 松 下 光 範 :
``Tablescape Plus: インタラクティブな卓上映像
シアター'', VR 論, Vol. 11, No. 3, pp. 377 -- 386
(2006.9).
[6] 田口 裕一, 苗村 健: ``自由視点画像合成に基づく
光線空間符号化'', 映情学誌, 60, 4, pp. 569 -- 575
(2006.4).
[7] 北村 匡彦, 苗村 健: ``DMD を用いた空間分割型可
視光通信の基礎検討'', FIT2006 第 5 回情報科学技
術 フ ォ ー ラ ム 情 報 科 学 技 術 レ タ ー ズ , vol.5,
LK-010, pp. 293 -- 295 (2006.9).[ FIT2006 船井
ベストペーパー賞 受賞 (2006.9.6) ]
[8] 木村 翔, 筧 康明, 苗村 健: ``赤外可視変換素材
を 用 い た 選 択 的 情 報 提 示 に 関 す る 基 礎 検 討 '',
FIT2006 第 5 回情報科学技術フォーラム 情報科学
技術レターズ, vol. 5, LK-009, pp. 289 -- 291
(2006.9).
[9] 金 時煥, 河 宗玄, 田口 裕一, 高橋 桂太, 苗村
健: ``自由視点画像合成における見え方を考慮した
レンズアレイ撮像系の設定'', 映像学誌, 60, 10,
pp. 1658 -- 1663(2006.10).
[10] 吉野 祥之, 橋田 朋子, 苗村 健: ``超音波を用い
た実音場の拡張に関する基礎検討'', FIT2006 第 5
回情報科学技術フォーラム 情報科学技術レターズ,
vol. 5, LK-008, pp. 287 -- 288 (2006.9).
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
国際会議論文
[11] Takeshi NAEMURA: ``Light Field Live with Thousands
of Lenslets,'' IEEE Workshop on Three-Dimensional
Cinematography (3DCINE'06), Keynote Speech
(Invited) (2006.6).
[12] Makoto Iida, Shoji Kawakami and Takeshi Naemura:
[23]
[24]
61
``Strino for Interactive Digital Park,'' ACM
SIGGRAPH2006 Research Posters, no. 85 (2006.7).
Kumiko Morimura, Makoto Iida, Takeshi Naemura and
Hiroshi Harashima: ``A Proposal on a Learning System
to Realize Maestro's Favorite SPL Balance in a Chorus'',
9th Intern. Conf. Music Perception and Cognition
(ICMPC2006)(2006.8).
Kumiko Morimura, Makoto Iida, Takeshi Naemura and
Hiroshi Harashima: ``A Multi-channel Recording and
Presentation System to Realize a Good SPL Balance in a
Chorus,'' The 9th Western Pacific Acoustics Conference
(WESPAC IX)(2006.6).
Keita Takahashi and Takeshi Naemura: ``A Theory of
Aliasing Separation for Light Field Data,'' IEEE Intern.
Conf. Image Process. (ICIP2006), pp. 1201 -- 1204
(2006.10).
Yasuaki Kakehi, Makoto Iida, Takeshi Naemura and
Mitsunori Matsushita: ``Tablescape Plus: Upstanding
Tiny Displays on Tabletop Display,'' ACM
SIGGRAPH2006 Emerging Technologies, ET-060
(2006.7).
Yasuaki Kakehi, Makoto Iida, Takeshi Naemura and
Mitsunori Matsushita: ``Tablescape Plus: Upstanding
Tiny Displays on Tabletop Display,'' ACM
SIGGRAPH2006 Emerging Technologies Sketches
(2006.7).
Takafumi Koike, Michio Oikawa, Kei Utsugi, Miho
Kobayashi, and Masami Yamasaki: ``Autostereoscopic
Display with 60 Ray Directions Using LCD with
Optimized Color Filter Layout,'' Stereoscopic Displays
and Applications XVIII, Vol.6490A, 649028, (2007.1).
Takafumi Koike, Michio Oikawa, and Kei Utsugi:
``Moire Reduction for Integral Videography,'' IDW'06 The 13th International Display Workshops, 3D4-4L,
(2006.12).
Takafumi Koike, Michio Oikawa, Masami Yamasaki,
Kei Utsugi, and Miho Kobayashi: ``Interactive
Autostereoscopic Display with 60 Ray Directions, ''
Research Posters, ACM SIGGRAPH 2006, No. 147,
(2006.8).
Yuichi
Taguchi
and
Takeshi
Naemura:
``View-Dependent Coding of Light Fields Based on
Free-Viewpoint Image Synthesis,'' IEEE Intern. Conf.
Image Process. (ICIP2006), pp. 509 -- 512 (2006.10).
Yuichi Taguchi, Keita Takahashi and Takeshi Naemura:
``View-Dependent Scalable Coding of Light Fields
Using ROI-Based Techniques,'' SPIE Three-Dimensional
TV, Video, and Display V, vol. 6392 (2006.10).
Dominique Chen: ``HIVE: initiative for a derivative
archive,''
Ludwig
Boltzmann
Institute
Media.Art.Research., Linz, Austria (2006.6).
Dominique Chen + Yuko Noguchi: `ccClinics: Japan
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]
case-study'', iSummit 2006, Rio de Janeiro,
Brazil(2006.6).
Norio Kato and Takeshi Naemura: ``Mixed Reality
Environment with a Mirror,'' ACM SIGGRAPH2006
Research Posters, no. 155 (2006.7).
河 宗玄, 苗村 健: ``LIFLET 光学系の二重化に関す
る研究 - 2 つのレンズアレイを用いた実時間 IBR
システム -'', 2006 アジア芸術科学学会学術大会
(2006.6).
Naiwala P. Chandrasiri, Ryuta Suzuki, Nobuyuki
Watanabe, Hiroyuki, Yoshida, Hiroshi Yamada, Hiroshi
Harashima: "Is Average Face Recognized as the
Average?", Proc.(CD-ROM) IEEE Int'l Symposium on
Signal Processing and its Applications (ISSPA 20007), 4
pages, U.A.E(2007.2).
Michitaka Hirose, Keita Takahashi, Kazuyoshi Tagawa,
Hideaki Toyama, Atsushi Hiyama: ``Cyber Interface
Environment for IRT,'' 1st International Workshop on
IRT, (2007.3).
Miho Kobayashi, Michio Oikawa, Takafumi Koike, Kei
Utsugi, Masami Yamasaki, and Satoshi Kitagawa:
``Character Interaction System with Autostereoscopic
Display and Range Sensor ,'' IEEE Symposium on 3D
User Interfaces 2007, (2007.3).
望（小特集）「テーブル型システムの現状」, vol. 9,
no. 1, p. 54 (2007.1).
[39] チェン ドミニク: ``クリエイティブ・コモンズの
理念と実践：Web2.0 における権利表現という文化
について'', 情報管理（科学技術振興機構）, Vol.
49, No. 7, pp. 387 -- 391 (2006.10).
[40] 土井 美和子, 原島 博: "工学と芸術を融合する若
い息吹", 情報処理, Vol.47, No.4, pp.338 - 339
(2006.4).
[41] 生貝 直人, チェン・ドミニク, 松本 昴, 野口 祐
子: ``クリエイティブ・コモンズの進化と変容: ビ
ジネスモデルと Web2.0 を巡って'', 情報管理（科
学技術振興機構）, Vol. 49, No. 7, pp. 576 -- 585
(2007.1).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[42] 苗村 健: ``［招待講演］実世界に情報を宿す拡張
現実型情報提示手法の検討'', 情報社会のデザイン
シンポジウム, 信学技報 MVE2006-63, vol. 106, no.
396, pp. 1 -- 4(2006.11).
[43] 苗村 健: ``技術と芸術を結ぶ光学的アプローチ'',
第 12 回ビジュアリゼーションカンファレンス
(2006.10).
[44] 苗村 健: ``人・実体をデジタルメディアに活用す
る技術'', 第 2 回デジタルコンテンツシンポジウム,
P1-5 (2006.6).
[45] 大谷 智子, 横澤 一彦, 永井 淳一: ``視覚的注意
の周辺領域における色特徴の処理とその空間特性
－二重課題を用いた検討－'', 第 70 回日本心理学
会大会論文集, p. 590(2006.11).
[46] 高橋 桂太, 苗村 健: ``多眼ステレオ法の周波数解
析的な解釈と一般化'', 映像メディア処理シンポジ
ウ ム (IMPS2006), I5-01, pp. 99 -- 100
(2006.11).[ IMPS フロンティア賞 受賞 ]
[47] 高橋 桂太, 苗村 健: ``Light Field Rendering の
ためのエイリアシング分離に関する理論とその奥
行き推定への応用'', 画像の認識・理解シンポジウ
ム（MIRU2006), IS1-57, pp. 648 -- 653 (2006.7)
[48] 筧 康明, 近森 基, 久納 鏡子: ``香りを入力とす
るインタラクティブ映像システム hanahana の基礎
検討'', インタラクション 2007, B-201 (2007.3) .
[49] 筧 康明, 苗村 健, 松下 光範: ``テーブル内蔵型
ProCam システムにおけるマーカ認識のための光学
系の検討 ― Tablescape Plus への適用 ―'', 情
処 研 報 CVIM, Vol.2006, No.115, pp.33 -- 40
(2006.11).
[50] 筧 康明, 飯田 誠, 苗村 健, 松下 光範: ``インタ
ラクティブな卓上映像シアターTablescape Plus の
提案'', 第 2 回デジタルコンテンツシンポジウム,
2-3(2006.6).[ 第２回デジタルコンテンツシンポジ
ウム船井賞 受賞 (2007.6.6)]
[51] 橋田 朋子, 苗村 健, 佐藤 隆夫: ``演奏者のテン
総説・解説論文
[30] 原島 博: ``進化する映像情報メディア'', 映像情
報メディア学会, Vol.60, No.10, pp. 1523 -- 1529
(2006.10).[ 10 月号ベストオーサー選定 ]
[31] 原島 博: ``情報メディアの進化－コンテンツの時
代に向けて－'', 画像の認識・理解シンポジウム
(MIRU2006)ダイジェスト冊子, p.25 (2006.7).
[32] 原島 博: ``想像から創造へ，そして･･･'', 日本バ
ーチャルリアリティ学会, Vol. 11, No. 2, pp. 50
-- 52 (2006.6).
[33] 原島 博: ``高木 幹雄先生を偲んで'', 映像情報メ
ディア学会誌, Vol. 60, No. 4, pp. 479 -- 480
(2006.4).
[34] 苗村 健: ``DMD を用いた空間分割型可視光通信'',
可視光通信コンソーシアム, 第 32 回普及促進委員
会 (2006.9).
[35] 苗村 健: ``自己投影型エンタテインメント体験を
もたらす映像メディア技術'', 映情学誌, 60, 4, pp.
499 -- 501 (2006.4).
[36] 苗村 健: ``技術と芸術を結ぶ光学的アプローチ'',
情報処理, 47, 4, pp. 356 -- 361(2006.4).
[37] 筧 康 明 , 飯 田 誠 , 苗 村 健 , 松 下 光 範 :
``Lumisight Table'', ヒューマンインタフェース
学会誌 技術展望（小特集）「テーブル型システムの
現状」, vol. 9, no. 1, pp. 50 -- 51(2007.1).
[38] 筧 康 明 , 苗 村 健 , 松 下 光 範 : ``Tablescape
Plus'', ヒューマンインタフェース学会誌 技術展
62
ポ感をいかした音楽表現支援システム'', インタラ
クション, A-111, pp. 47 -- 48 (2007.3).
[52] 橋田 朋子, 苗村 健, 佐藤 隆夫: ``演奏者のビー
ト感を生かした音楽表現支援の提案'', 情報処理学
会 第 66 回 音楽情報科学研究会「夏のシンポジウ
ム 」 , 情 処 研 報 , 2006-MUS-66 (4), pp. 19 -24(2006.8).
[53] 橋田 朋子, 苗村 健, 佐藤 隆夫: ``コンピュータ
を介した音楽表現のフレームワークに関する基礎
的検討'', 第 2 回デジタルコンテンツシンポジウム,
5-5 (2006.6).
[54] 小池 崇文, 及川 道雄, 宇都木 契, 山崎 眞見: ``
カ ラ ー フ ィ ル タ 配 置 を 変 更 し た Integral
Videography ディスプレイ'', 映像メディア処理シ
ン ポ ジ ウ ム (IMPS2006), I6-03, pp. 109-110,
(2006.11).
[55] 田口 裕一, 苗村 健: ``Distributed Coding と自
由視点画像合成の連携に関する一検討'', 画像符号
化シンポジウム(PCSJ2006), P1-01, pp. 29 -- 30
(2006.11).
[56] 田口 裕一, 高橋 桂太, 苗村 健: ``光線空間の視
点依存階層符号化の基礎検討'', ３次元画像コンフ
ァレンス 2006, pp. 77 -- 80 (2006.7).
[57] チェン ドミニク, 陰山 直樹, 苗村 健: ``創造支
援型メディア芸術アーカイヴ HIVE を用いた実空間
演出システム'', 第 2 回デジタルコンテンツシンポ
ジウム, 2-5(2006.6).
[58] 中洲 俊信, チャンドラシリ N.P., 苗村 健, 原島
博: ``対話型似顔絵作成システム NIGAO における印
象反映インタフェースの評価'', 第 2 回デジタルコ
ンテンツシンポジウム, 5-1 (2006.6).
[59] 加藤 紀雄, 苗村 健: ``２つの結像系を用いた空間
立像ディスプレイの基礎検討'', 映像メディア処理
シ ン ポ ジ ウ ム (IMPS2006), I2-02, pp. 17 -- 18
(2006.11).
[60] 加藤 紀雄, 苗村 健: ``鏡を用いた複合現実型空間
像提示システムの光学設計'', ３次元画像コンファ
レンス 2006, pp. 215 -- 218 (2006.7).
[61] 川上 翔治, 飯田 誠, 苗村 健: ``公園におけるひ
ずみセンシングを用いたインタラクティブメディ
アの研究'', エンタテインメントコンピューティン
グ 2006, pp. 67 -- 68(2006.9).
[62] 川上 翔治, 飯田 誠, 苗村 健: ``公園遊具におけ
るひずみ計測を用いたデジタルコンテンツの基礎
検討'', 第 2 回デジタルコンテンツシンポジウム,
2-6 (2006.6).
[63] 北村 匡彦, 苗村 健: ``ProCam システムのための
DMD を用いた空間分割可視光通信の検討'',情処研
報 CVIM, Vol.2006, No.115, pp.17 -- 24 (2006.11).
[64] 北村 匡彦, 苗村 健: ``DMD を用いた空間分割可視
光通信による静止画への情報埋め込み'', 日本バー
チャルリアリティ学会第 11 回大会, pp. 502 -- 505
(2006.9).
[65] 河 宗玄, 苗村 健: ``二層型レンズアレイ撮像系を
用 い た 自 由 視 点 画 像 合 成 法 '', 信 学 技 報
IE2006-292 , pp. 99 – 104 (2007.3).
[66] 一松 隆平, 高橋 桂太, 苗村 健: ``大口径凸レン
ズを用いたスケーラブルな多眼撮像方式に関する
基礎検討'', 映メ年次大会, 18-9 (2006.8).
[67] 金 時煥, 河 宗玄, 田口 裕一, 高橋 桂太, 苗村
健: ``自由視点画像合成における見え方を考慮した
レンズアレイ撮像系の設計'', ３次元画像コンファ
レンス 2006, pp. 73 -- 76 (2006.7).
[68] 吉野 祥之, 苗村 健: ``u-soul: 超音波を用いた音
像 提 示 イ ン タ フ ェ ー ス '', イ ン タ ラ ク シ ョ ン ,
A-122, pp. 69 -- 70 (2007.3). [ インタラクティ
ブ発表賞 受賞 (2007.3.15) ]
[69] 松下 光範, 松田 昌史, 筧 康明, 苗村 健: ``遠隔
地間の非同期コミュニケーションを可能にするテ
ーブル型システム'', インタラクション, B-233, pp.
213 -- 214 (2007.3).
[70] 松田 昌史, 松下 光範, 筧 康明, 苗村 健: ``イン
フォーマルコミュニケーションのための対話メデ
ィア'', インタラクション, A-133, pp. 89 – 90
(2007.3).
[71] 小林 美保, 小池 崇文, 宇都木 契, 及川 道雄, 山
崎 眞見: ``裸眼立体視ディスプレイによるインタ
ラクティブアプリケーションの開発'', エンタテイ
ン メ ン ト コ ン ピ ュ ー テ ィ ン グ 2006, B5-3,
(2006.9).
その他（出版物・講演）
[72] 原島 博, 中島 信也, 枡野 浩一, 蜷川 有紀: ``第
28 回日本文化デザイン会議'06 in とくしま,'' ASA,
Vol. 19, No. 4, p. 120 (2006.12).
[73] 筧 康明: ``Creators' Work and Soul'', AXIS 誌,
vol.125, pp. 143 (2007.1).
[74] チ ェ ン ド ミ ニ ク : ``Grab Your Imagination:
Creative Commons'' 銀 座 ア ッ プ ル ス ト ア
(2007.2).
[75] チェン ドミニク: ``予定調和としての情報＝身体
を超えて〜身体・道具・環境の並列化に抗う〜'', 未
来心理研究会「SIG-CYB.ORG」, NTT DoCoMo モバイ
ル社会研究所 (2006.9)
[76] チェン ドミニク, 遠藤 拓己, 山形 浩生, 椿 昇,
楠見 清: ``ICC「オープンサロン」アートのオープ
ンソース化は可能か？'', NTT インターコミュニケ
ーションセンター(2006.9)
[77] チェン ドミニク, 遠藤 拓己, 徳井 直生, 城 一裕,
永野 哲久, 北野 宏明, 茂木 健一郎: ``ICC「オー
プンサロン」未踏ソフトウェアの創造'', NTT イン
ターコミュニケーションセンター (2006.7)
[78] チェン ドミニク, 野口 祐子: ``iSummit2006 に見
る CC の展望'', 国立情報学研究所(2006.7)
63
Plus'', 文化庁メディア芸術祭 審査員推薦作品
(2007.2.24 - 3.4)
[94] 筧 康明, 苗村 健, 松下 光範: ``映像メディアと
ス ク リ ー ン の 先 端 技 術 が ア ー ト に ― Tablescape
Plus <ver. ice world>―'', 先端技術ショーケー
ス'07 (2007.2.24 - 3.4)
[95] 筧 康 明 , 苗 村 健 , 松 下 光 範 : ``Tablescape
Plus'', 文化庁メディア芸術祭 10 周年企画展日本
の表現力 展示３未来の可能性 (2007.1.21 - 2.4)
[96] 筧 康 明 , 飯 田 誠 , 苗 村 健 , 松 下 光 範 :
``Tablescape Plus'', 21 世紀の ID 展, AXIS ギャ
ラリー (2006.9.29 - 10.8).
[97] 筧 康 明 , 飯 田 誠 , 苗 村 健 , 松 下 光 範 :
``Tablescape Plus'', インタラクティブ東京 2006,
p. 38 (2006.9.15 - 17).
[98] 筧 康明, 苗村 健: ``through the looking glass'',
映像文 化都市 フェス ティバ ル ヨ コハマ EIZONE
(2006.7.22 - 30).
[99] 橋田 朋子, 苗村 健, 佐藤 隆夫: ``tempo primo'',
第六回 東京大学大学院学際情報学府・コンテンツ
創造科学産学連携教育プログラム 制作展
(2006.12.8 - 13).
[100]
中洲 俊信, N.P.Chandrasiri, 苗村 健, 原島
博: ``NIGAO: 対話型 GA を用いた似顔絵作成システ
ム'', 第 11 回日本顔学会大会, 特別企画展示２「似
顔絵生成にみる顔学の魅力」 (2006.9).
[101]
西貝 吉晃, 澤田 耕司, 筧 康明, 苗村 健:
``trans-past cafe'', 第五回 東京大学大学院学際
情報学府・コンテンツ創造科学産学連携教育プログ
ラム 制作展 (2006.7.4 - 9).
[102]
Shoji Kawakami, Makoto Iida, and Takeshi
Naemura: ``Strino Plant Instrument,'' Tokyo
Fiesta (New York)(Invited) (2006.10.27 - 29).
[103]
川 上 翔 治 , 飯 田 誠 , 苗 村 健 : ``Strino
Plant Instrument'', インタラクティブ東京 2006,
p. 37 (2006.9.15 - 17).
[104]
川 上 翔 治 , 飯 田 誠 , 苗 村 健 : ``Strino
Plant Instrument'', 予感研究所, 日本未来科学館
(2006.5.3 - 5.7).
[105]
成 玲姁, 筧 康明, ドロネー・ジャン・ジャ
ック, 苗村 健: ``scentlog'', 第六回 東京大学大
学院学際情報学府・コンテンツ創造科学産学連携教
育プログラム 制作展(2006.12.8 - 13).
[106]
吉野 祥之, 岡田 敦, 苗村 健: ``ti m e
l
a
g'', 第五回東京大学大学院学際情報
学府・東京大学学際情報学環 コンテンツ創造科学
産学連携教育プログラム制作展 (2006.7.4 - 9).
[107]
plaplax (近森 基, 久納 鏡子, 筧 康明):
``hanahana'', 文化庁メディア芸術祭(2007.2.24 3.4)
[108]
plaplax (近森 基, 久納 鏡子, 筧 康明):
``Gulliver Tunnel'', ICC キ ッ ズ プ ロ グ ラ ム
[79] チェン ドミニク: ``社会のベンディング：可塑性
の構築とリアリティを巡って'', 月刊春秋, pp. 13
-- 16 (2007.1).
[80] チェン ドミニク: ``可塑性・批評性・対称性につ
いて〜ネットワーク＝実世界環境の往復に向けた
試論,'' 季刊インターコミュニケーション, Winter
2007, No. 59, pp. 24 -- 37 (2006.12).
[81] チェン ドミニク: ``ICC Report: ICC「オープンサ
ロン」アートのオープンソース化は可能か？'' 季
刊インターコミュニケーション, Winter 2007, No.
59, p 190(2006.12).
[82] チェン ドミニク: ``Architectural/archival 第４
回, 物理＝情報空間の享楽的な統合について'', 季
刊 10+1 （INAX 出版）, 2006, No. 43, (2006.7).
[83] チェン ドミニク: ``ゲームの超越について'', 月
刊ユリイカ詩と批評 (青土社), Vol. 38, No. 6, pp.
159 -- 165 (2006.5).
[84] Dominique Chen: ``Review: Lab Motions! DIY
Revolution'', Tokyo Art Beat, (2007.3).
http://www.tokyoartbeat.com/tablog/entries.en/2007/03/l
abmotions_diy_revolution.html
[85] Dominique Chen: ``Review: Power of Expression,
JAPAN'', Tokyo Art Beat, (2007.2).
http://www.tokyoartbeat.com/tablog/entries.en/2007/01/t
he_power_of_expression_japan.html
[86] Dominique Chen: ``Review: Open Sky 2.0'', Tokyo Art
Beat, (2007.1).
http://www.tokyoartbeat.com/tablog/entries.en/2007/01/h
achiya_kazuhiko_opensky_20.html
[87] チェン ドミニク: ``メディア＝政治の詩学──表象
的空間から応答的環境へ'', 大日本印刷アートスケ
ープ, (2007.1).
http://www.dnp.co.jp/artscape/exhibition/focus/2007_do
minic.html
[88] Naiwala P. Chandrasiri, "固有顔方式による顔画像処
理", 第 1 回 認知・行動・計量セミナー
(2006.8).
[89] Naiwala P. Chandrasiri, "平均顔は平均顔なの
か？：平均顔の知覚に関する基礎検討", 第 1 回 認
知・行動・計量セミナー (2006.8).
[90] 中島 信也, 原島 博: ``デザイン会議通信 vol.3'',
ASA, Vol. 18, No. 11, pp. 80 -- 81(2006.7).
[91] 中島 信也, 蜷川 有紀, 原島 博: ``デザイン会議
通信 vol.4'', ASA, Vol. 18, No. 12, pp. 76 -- 77
(2006.8).
[92] 大向 一輝, 黄川田 光国, チェン ドミニク, 前田
栄作, 長尾 確, 中嶋 謙互, 小口 尚思: ``知った
かぶりのあなたのための「Web X キーワード事典」
'' 季刊インターコミュニケーション, Winter 2007,
No. 59, pp. 94 -- 120 (2006.12).
その他（展示）
[93] 筧 康 明 , 苗 村 健 , 松 下 光 範 : ``Tablescape
64
(2006.7.22 - 8.20).
表現力”が開幕'', ASCII24
http://ascii24.com/news/i/topi/article/2007/0
1/22/667383-000.html
[121]
ウェブ報道: ``『AXIS』、「21 世紀の ID 展」を
開催中 ～最新インタラクションデザインのプロト
タイプを展示'', Robot Watch
http://robot.watch.impress.co.jp/cda/news/200
6/10/03/197.html
[122]
ウェブ報道: ``SIGGRAPH 2006 - 「EMERGING
TECHNOLOGIES」展示セクションをレポート(2) (4)
映像が浮き出る不思議なテーブル'', マイコミジャ
ーナル
http://journal.mycom.co.jp/articles/2006/08/1
0/siggraph05/003.html
その他（報道）
[109]
テレビ取材（加藤 紀雄, 苗村 健）: ``テレ
ビの未来は？'', テレビ東京 ワールドビジネスサ
テライト (2007.2.20).
http://www.tv-tokyo.co.jp/wbs/2007/02/20/news_
day/n1.html
[110]
テレビ取材（西貝 吉晃, 苗村 健）: ``透明
人間実験'', 日本テレビ 世界まる見え！テレビ特
捜部 (2006.6.19）.
[111]
新聞取材（苗村 健）: ``東大 可視光通信対
応プロジェクター 大量データ送信可能に 画像と
同時に光信号'', 日経産業新聞, 2006 年 8 月 23
日 11 面記事.
[112]
雑誌取材（筧 康明, 苗村 健）: ``特集「21 世
紀の ID」インダストリアルデザインからインタラク
ションデザインへ 「テーブルスケープ・プラス」
'', AXIS 誌, vol. 123, pp. 56 -- 57 (2006. 9).
[113]
雑誌取材（チェン ドミニク）: ``Can art fight
back? Behind the Scenes #009: アジアのアートに
おける検閲と自粛'', ARTiT, Winter/Spring 2007,
No. 14, pp. 126 -- 127 (2007.1).
[114]
雑誌取材（新妻 美保子, チェン ドミニク, 高
橋 透）: ``「未来心理研究会「SIG-CYB.ORG」〜情
報化に抗う身体性について－メディア・工学・哲学
の横断」'' 未来心理（NTT DoCoMo モバイル社会研
究所）, Vol. 8, 06 Winter, pp. 62 -- 66(2006.12).
[115]
ウェブ取材（苗村 健）: ``フォーカス: 情報
メディア技術で心を豊かにする文化を築きたい'',
東 京 大 学 情 報 理 工 学 系 研 究 科 Web ニ ュ ー ス
(2007.3)
http://www.i.u-tokyo.ac.jp/news/focus/070301_1
.shtml
[116]
ウェブ取材（蓑毛 雄吾, 苗村 健）: ``キヤ
ノン：パワープロジェクター導入事例（東京大学大
学院）'' (2006.5).
http://cweb.canon.jp/projector/casestudy/case04.html
[117]
新聞報道: ``情報系の講義を全学に開放－コ
ンテンツ産業率いる人材育成へ'', 東京大学新聞,
2 面(2006.11.21).
[118]
新聞報道: ``日本文化デザイン会議控え－女
優ら神山を視察'', 徳島新聞, 31 面(2006.6.21).
[119]
雑誌報道: ``Town Topics －クールジャパン
のいまを感じられる``メディア芸術祭''を観に行
こう！－'', 週刊アスキー(2007 年 3 月 13 日号),
pp. 19, (2007.2).
[120]
ウェブ報道: ``ガンダムが、マリオが、ナウ
シカが、六本木・国立新美術館に堂々出現!! 六本
木アートトライアングルの一角をなす国立新美術
館で文化庁メディア芸術祭 10 周年企画展“日本の
65
石塚研究室
Ishizuka Laboratory
について研究してきた．ここ数年は，Web 上のテキスト
文を知識として活用することを目指し，自然言語表現に
適合する知識表現と，関連する推論機構について研究を
行っている．米国，欧州を中心に次世代 Web 基盤として
Semantic Web の研究開発が進行しているが，我々は他機
関とも連携しこれとは異なる視点から，日本発の意味計
算(Semantic Computing)技術に基づく次世代 Web 基盤の
研究と国際標準化を進めている．
Previously, we worked, toward advanced artificial
intelligence functions, on hypothetical reasoning or abduction,
especially on its fast inference mechanisms. In recent years,
we are working on a new knowledge representation and
inference scheme fitted to natural language expressions,
aiming to enable the advanced utilization of a huge volume of
texts on the Web as knowledge. The research and
development of the “Semantic Web” is progressing primarily
in the US and Europe toward a next-generation Web
foundation. In cooperation with other organizations, we are
pushing, with an original viewpoint different from the
Semantic Web, our original approach based on the semantic
computing of natural-language texts, and making efforts to
standardize it internationally as a next-generation Web
foundation.
(http://www.miv.t.u-tokyo.ac.jp/)
研究現況
Current Research Projects
1.
Web インテリジェンス
石塚
満
Web Intelligence
M. ISHIZUKA
情報・知識の流通と共有の重要なインフラストラクチ
ャになってきている WWW(Web)を，より利用価値の高い親
しみやすい情報空間にするための知能機能の研究を行っ
ている．特に Web のテキスト部の情報を重視し，そのテ
キスト処理手法に基づく知能化を図っている．関連する
基礎技術として，キーワード抽出法，重要文抽出法，関
係語の抽出法，テキスト要約法，テキストマイニング法
などを開発している．これらに基づき，指定した話題に
関する所定期間の Web 新規情報を整理して提示するシス
テム，複数 Web ページの要約，Web からピンポイントで
必要な情報を探り当てる質問応答，Web からの人間関係
ネットワーク抽出，Web 情報の分類や推薦システム，な
どの研究を進めている．
The World Wide Web (WWW or Web) is now an important
infrastructure for information/knowledge distribution and
sharing. In order to make the Web more valuable and more
friendly to us, we have been investigating and exploiting Web
intelligence functions. Specifically, we focus on the text
parts of the Web, and are aiming at the Web intelligence based
on text processing. As its basic technologies, we have
developed our methods for keyword extraction, important
sentence extraction, synonym extraction, text summarization,
text mining, etc. Based on these methods, we have carried
out, for example, the fallowing system developments. 1) A
system for summarizing new information appeared on the
Web associated with a set of given keywords, 2) A
summarization system of multiple Web pages, 3) Q&A system
for finding pin-pointed information from the Web, 4) An
extraction system of human network from the Web, and 5)
Systems for classification and recommendation of Web
information.
2.
3.
生命的エージェントとマルチモーダル・メデ
ィア
石塚 満・土肥 浩
Life-like Agents and Multimodal Media
M. ISHIZUKA and H. DOHI
顔と姿，音声対話機能，感情，知能を有する生命的エ
ージェントと，これによるマルチモーダル・メディアに
関する研究開発を行っている．HTML で誰でもが容易に作
成できることにより Web コンテンツが膨大になったよう
に，上記のマルチモーダルコンテンツも誰でもが使用で
きる記述言語が重要であるのとの考え，MPML(Multimodal
Presentation Markup Language)の開発を行ってきている．
この MPML は各種の機能を統合するコアの役割も果たし
ている．MPML は実用的なプレゼンテーション記述，制作
ツールとして使用でき，ソフトウェアを公開している．
Web コンテンツを対象とするバージョンに加えて，3 次元
VRML 空間，携帯電話，ヒューマノイドロボットを対象と
するバージョンも開発している．学習支援システムへの
適用なども進めている．
We are developing life-like agents with face, body, voice
communication capability, emotion and intelligence, and
multimodal media systems using these life-like agents. Like
HTML has allowed many people to produce Web contents
easily and thus expanded Web information space
tremendously, we consider that a common and easy-to-use
description language is required for the multimodal contents,
and have been developing such a description language called
MPML (Multimodal Presentation Markup Language).
自然言語テキストの知識化に基づく次世代
Web 基盤
石塚 満
Knowledge Representation/Inference Scheme
for a Next-generation Web Foundation
M. ISHIZUKA
以前には，高次人工知能機能の利用に向けて，不完全
な知識を操作することで有用な枠組みである仮説推論，
アブダクション（発想的推論）の高速化推論メカニズム
66
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
MPML also serves as a core of integrating a variety of
functionalities. It is provided as free software, and can be
used to describe and produce practical multimodal
presentations. In addition to its main version for Web
contents, other versions for 3D VRML space, mobile phones
and humanoid robots are developed. We have also studied
on a learning support system and other application systems
associated with MPML.
研究論文
[1] Michael Nischt, Helmut Prendinger, Elisabeth Andre,
and Mitsuru Ishizuka: Creating Three-Dimensional
Animated Characters: An Experience Report and
Recommendations of Good Practice, The European Jour.
for the Informatics Professionals (UPGRADE), Vol.VII,
No.2, pp.36-41 (2006.4)
[2] Khoo Khyou Bun and Mitsuru Ishizuka: Emerging
Topic Tracking System in WWW, Knowledge-Based
Systems, Vol.19, Issue 3, pp.164-171 (2006.7)
[3] Adam Jatowt and Mitsuru Ishizuka: Temporal
Multi-Page Summarization, Web Intelligence and Agent
Systems -- An Int'l Journal (IOS Press), Vol.4, No.2,
pp.163-180 (2006)
[4] Helmut Prendinger, Christian Becker and Mitsuru
Ishizuka: A Study in Users' Physiological Response to
An Emphatic Interface Agent, Int'l Journal of Humanoid
Robotics, Vol.3, No.3, pp.371-391 (2006.9)
[5] 金 英子，松尾豊，石塚満： Web 上の情報を用いた
企業間関係の抽出，人工知能学会論文誌，Vol.22,
No.1, pp.48-57 (2007.1)
[6] Helmut Prendinger, Chunling Ma and Mitsuru Ishizuka:
Eye Movements as Indices for the Utility of Life-like
Interface Agents: A Pilot Study, Interacting with
Computers (Elsevier), Vol.19, Issue 2, pp.281-292
(2007.3)
[7] Yoshitaka Nishimura, Kazutaka Kushida, Hiroshi Dohi,
Mitsuru Ishizuka, Johane Takeuchi, Mikio Nakano,
Hiroshi Tsujino: Development of Multimodal
Presentation Markup Language MPML-HR for
Humanoid Robots and its Phychological Evaluation, Int'l
Jour. of Humanoid Robotics, Vol.4, No.1, pp.1-20
(2007.3)
国際会議論文
[8] Arturo Nakasone, Helmut Prendinger and Mitsuru
Ishizuka: Web Presentation System using RST Events,
Proc. 5th Int'l Joint Conf. Autonomous Agent and
Multiagents
Systems
(AAMAS-06),
Hakodate,
pp.955-957 (2006.5)
[9] Collomb Etienne and Mitsuru Ishizuka: Towards
Morphology Study of Massive Multi-Agent System to
Represent Robot States, Proc. Joint Workshop on
Massively Multi-Agent Systems, and Challenges in the
Coordination of Large Scale Multi-agent Systems
(MMAS/LSMAS) in conjunction with the 5th Int'l Joint
Conf. Autonomous Agent and Multiagents Systems
(AAMAS-06), pp.169-175, Hakodate (2006.5)
[10] Yutaka Matsuo, Junichiro Mori, Masahiro Hamasaki,
67
Keisuke Ishida, Takuichi Nishimura, Hideaki Takeda,
Koiti Hasida and Mitsuru Ishizuka: POLYHONET: An
Advanced Social Network Extraction System from the
Web, Proc. (CD-ROM) 15th World Wide Web Conf.
(WWW2006), Edinburgh, UK (2006.5)
[11] Yang Jie and Mitsuru Ishizuka: Lego-Note: To Generate
Semantic Web Content by Graphic Tagging, Online Proc.
Workshop on Scripting for the Semantic Web
(SFSW'06), 2 pages, Budva, Montenegro (2006.6)
[12] Nikolaus Bee, Helmut Prendinger, Arturo Nakasone,
Elisabeth Andre, and Mitsuru Ishizuka: AutoSelect:
What You Want Is What You Get: Real-time Processing
of Visual Attention and Affect, Perception and
Interactive Technologies (Proc. International Tutorial
and Research Workshop on Perception and Interactive
Technologies (PIT-06), Kloster Irsee, Germany), (E.
Andre, L. Dybkjaer, W. Minker, H. Neumann, and M.
Weber (Eds.)), Springer LNAI 4021,pp.40-52 (2006.6)
[13] Yutaka Matsuo, Masahiro Hamasaki, Yoshiyuki
Nakamura, Takuichi Nishimura, Koiti Hasida, Hideaki
Takeda, Junichiro Mori, Danushka Bollegala and
Mitsuru Ishizuka: Spinning Multiple Social Networks
for Semantic Web, Proc. 21st National Conf. on
Artificial Intelligence (AAAI2006), pp.1381-1387,
Boston, MA, USA, (2006.7)
[14] Yutaka Matsuo, Takeshi Sakaki, Koki Uchiyama and
Mitsuru Ishizuka: Graph-based Word Clustering using
Web Search Engine, Proc. 2006 Conf. on Empirical
Methods in Natural Language Processing (EMNLP
2006), pp.542-550, Sydney, Australia (2006.7)
[15] Danushka Bollegala, Yutaka Matsuo and Mitsuru
Ishizuka: Extracting Key Phrases to Disambiguate
Personal Name Queries in Web Search, Proc. of the
Workshop "How can Computational Linguistics improve
Information Retrieval?" at the joint 21st Int'l Conf. on
Computational Linguistics and the 44th Annual Meeting
of the Association for Computational Linguistics
(COLING-ACL2006), pp.17-24, Sydney, Australia
(2006.7)
[16] Danushka Bollegala, Naoaki Okazaki and Mitsuru
Ishizuka: A Bottom-up Approach to Sentence Ordering
for Multi-document Summarization, Proc. of the joint
21st International Conference on Computational
Linguistics and the 44th Annual Meeting of the
Association
for
Computational
Linguistics
(COLING-ACL2006), pp.385-392, Sydney, Australia
(2006.7)
[17] Masahiro Ono and Mitsuru Ishizuka: Learning and
Evolution Affected by Spatial Structure, PRICAI 2006:
Trends in Artificial Intelligence (Qiang Yang and Geoff
Webb (eds.)), (Proc. 9th Pacific Rim Int'l Conf. on AI,
Guilin, China), LNAI No.4099, pp.651-660, Springer
(2006.8)
[18] Michael Nischt, Helmut Prendinger, Elisabeth Andre and
Mitsuru Ishizuka: MPML3D: A Reactive Framework for
the Multimodal Presentation Markup Language,
Intelligent Virtual Agents (Proc. 6th Int'l Conf. on
Intelligent Virtual Agents, Marina del Ray, CA, USA)
LNCS No.4133, pp.218-229, Springer (2006.8)
[19] Danushka Bollegala, Yutaka Matsuo and Mitsuru
Ishizuka: Disambiguating Personal Names on the Web
using Automatically Extracted Key Phrases, Proc.
European Conf. on Artificial Intelligence (ECAI 2006),
pp.553-557, Trento, Italy (2006.8)
[20] Yoshitaka Nishimura, Mikio Nakano, Kazuhiro Nakadai,
Hiroshi Tsujino and Mitsuru Ishizuka: Speech
Recognition for a Robot under its Motor Noises by
Selective Application of Missing Feature Theory and
MLLR, Proc. of ISCA Tutorial and Research Workshop
on Statistical and Perceptual Audition (SAPA2006),
pp.53-58, Pittsburgh (2006.9)
[21] Nikolaus Bee, Helmut Prendinger, Elisabeth Andre and
Mitsuru Ishizuka: Automatic Preference Detection by
Analyzing the Gaze 'Cascade Effect', Electronic Proc.
2nd COGAIN Annual Conf. on Communication by Gaze
Interaction, pp.61-64, Turin, Italy (2006.9)
[22] Masahiro Ono and Mitsuru Ishizuka: Controllability of
Population Characteristics of IPD Game Players based
on the Spatial Structure, Technical Report of AAAI Fall
Sympo. on Interaction and Emergent Phenomena in
Societies of Agents, No. FS-06-05, pp.119-126,
Washington D.C. (2006.10)
[23] YingZi Jin, Yutaka Matsuo and Mitsuru Ishizuka:
Extracting a Social Network among Entities by Web
Mining, Online Proc. ISWC06 Workshop on Web
Content Mining with Human Language Technologies, 10
pages, Athens, GA, USA (2006.11)
[24] Junichiro Mori, Takumi Tsujishita, Yutaka Matsuo and
Mitsuru Ishizuka: Extracting Relations in Social
Networks from the Web Using Similarity Between
Collective Contexts, The Semantic Web - ISWC 2006
(Proc. 5th Int'l Semantic Web Conf., Athens, GA, USA)
LNCS 4273, pp.487-500, Springer (2006.11)
[25] Arturo Nakasone and Mitsuru Ishizuka: SRST: A
Storytelling Model Using Rhetorical Relations,
Technologies for Interactive Digital Storytelling and
Entertainment (Proc. TIDSE, Darmstadt, Germany),
LNCS No.4326, pp.127-138, Springer (2006.12)
[26] Shaikh Mostafa A. Masum, Md. Tawhidul Islam and
Mitsuru Ishizuka: ASNA: An Intelligent Agent for
Retrieving and Classifying News on the Basis of
Emotion-Affinity, Proc. Int’l Conf. on Intelligent Agents,
Web Technologies and Internet Commerce (IAWTIC’06),
Sydney (2006.11)
68
[27] Shaikh Mostafa A. Masum and Mitsuru Ishizuka:
Making Topic-Specific Report and Multimodal
Presentation Automatically by Mining the Web
Resources, Proc. (CD-ROM) IEEE/WIC/ACM Int’l
Conf. on Web Intelligence (WI2006), 7 pages, Hong
Kong (2006.12)
[28] Arturo Nakasone and Mitsuru Ishizuka: Storytelling
Ontology Model Using RST, Proc. (CD-ROM)
IEEE/WIC/ACM Int'l Conf. on Intelligent Agent
Technology (IAT2006), 7 pages, Hong Kong (2006.12)
[29] Hua Wang, Jie Yang, Mark Chignell and Mitsuru
Ishizuka: Empathic Multiple Tutoring Agents for
Multiple Learner Interface, IAT2006 Workshop Proc.
(CD-ROM) -- Workshop 8: Int'l Workshop on
Communication between Human and Artificial Agents, 4
pages, Hong Kong (2006.12)
[30] Shaikh Mostafa Al Masum, Helmut Prendinger and
Mitsuru Ishizuka: SenseNet: A Linguistic Tool to
Visualize Numerical-Valance Based Sentiment of
Textual Data, Proc. ICON-2007 5th Int'l Conf. on
Natural Language Processing, pp.147-152, Hyderabad,
India (2007.1)
[31] Jie Yang and Mitsuru Ishizuka:
Social Graphic
Tagging for Semantic Metadata and a Case Study on
Consensus Discovery, Proc. (CD-ROM) IJCAI-07
Workshop on Semantic Web for Collaborative
Knowledge Acquisition, 7 pages, Hyderabad, India
(2007.1)
[32] Danushka Bollegala, Yutaka Matsuo and Mitsuru
Ishizuka: Identifying People on the Web through
Automatically Extracted Key Phrases, Proc. (CD-ROM)
IJICAI-07 Workshop on Text-Mining and Link-Analysis
(TextLink2007), 10 pages, Hyderabad, India (2007.1)
[33] Dat P.T. Nguyen, Yutaka Matsuo and Mitsuru Ishizuka:
Exploiting Syntactic and Semantic Information for
Relation Extraction from Wikipedia, Proc. (CD-ROM)
IJCAI-07 Workshop on Text-Mining and Link-Analysis
(TextLink2007), 11 pages, Hyderabad, India (2007.1)
[34] Junichiro Mori, Mitsuru Ishizuka and Yutaka Matsuo:
Extracting Keyphrases to Represent Relations in Social
Networks from Web, Proc. Int’l Joint Conf. on Artificial
Intelligence (IJCAI’07), pp.2820-2825, Hyderabad,
India (2007.1)
[35] Alena Neviarouskaya, Helmut Prendinger and Mitsuru
Ishizuka: Analysis of Affect Expressed through the
Evolving Language of Online Communication, Proc. of
Int'l Conf. on Intelligent User Interfaces(IUI-07),
pp.278-281, Hawaii, USA (2007.1)
[36] Yoshitaka Nishimura, Shinichiro Minotsu, Hiroshi Dohi,
Mitsuru ishizuka, Mikio Nakano, Kotaro Funakoshi,
Johane Takeuchi, Yuji Hasegawa and Hiroshi Tsujino:
A Markup Language for Describing Interactive
Humanoid Robot Presentation, Proc. of Int'l Conf. on
Intelligent User Interfaces(IUI-07), pp.333-336, Hawaii,
USA (2007.1)
[37] Istvan Barakonyi, Helmut Prendinger, Dieter
Schmalstieg, and Mitsuru Ishizuka: Cascading Hand
and Eye Movement for Augmented Reality
Videoconferencing, Proc. 2nd IEEE Symposium on
3D User Interfaces 2007 (3DUI 2007), pp.71-78,
Charlotte, North Carolina, USA (2007.3)
[38] Arjen Hoekstra, Helmut Prendinger, Nikolaus Bee, Dirk
Heylen, and Mitsuru Ishizuka: Presentation Agents
that Adapt to Users' Visual Interest and Follow Their
Preferences, Workshop on Computational Attention
and Applications (WCAA 2007), Proc. 5th Int'l Conf.
on Computer Vision Systems (ICVS 2007), Bielefeld,
Germany
(Applied Computer Science Group,
Bielefeld University), 10 pages (2007.3)
[39] Tadanobu Furukawa, Yutaka Matsuo, Ikki Ohmukai,
Koki Uchiyama and Mitsuru Ishizuka: Social Networks
and Reading Behavior in Blogosphere, Proc. Int’l Conf.
on Weblogs and Social Media (ICWSM 2007), pp.51-58,
Boulder, Colorado, USA (2007.3)
[40] Alena Neviarouskaya, Helmut Prendinger and Mitsuru
Ishizuka: Narrowing the Social Gap among People
Involved in Global Dialog: Automatic Emotion
Detection in Blog Posts (poster paper), Proc. Int’l Conf.
on Weblogs and Social Media (ICWSM 2007),
pp.293-294, Boulder, Colorado, USA (2007.3)
[41] Daisuke Kobayashi, Naohiro Matsumura and Mitsuru
Ishizuka: Automatic Estimation of Bloggers’ Gender
(poser paper), Proc. Int’l Conf. on Weblogs and Social
Media (ICWSM 2007), pp.279-280, Boulder, Colorado,
USA (2007.3)
著書
[42] 石塚満：人工知能の歴史，「情報システムのための
情報技術辞典」の第４部，培風館，pp.4-153～4-156
(2006.6)
[43] 石塚満：推論（機構）
，「情報システムのための情報
技 術 辞 典 」 の 第 ３ 部 ， 培 風 館 ， pp.3-238 ～ 3-240
(2006.6)
総説・解説論文
[44] 石塚満：次世代 Web 基盤と海外のことなど，画像
電子学会誌，スキャニング，Vol.35, No.4, pp.371-274
(2006.7)
[45] 石塚満：自然言語テキストの共通的概念記述，人工
知能学会誌，Vol.21, No.6, pp.691-698 (2006.11)
[46] 石塚満：生命的エージェントによるインタフェース
/メディア，情報処理，Vol.48, No.3, pp.31-37 (2007.3)
[47] 大沢英一，石田亨，石塚満，武田英明，寺野隆雄，
本位田真一，横尾真：パネル討論：エージェントの
69
社 会 的 イ ン パ ク ト ， 情 報 処 理 ， Vol.48, No.3,
pp.278-285 (2007.3)
シンポジウム・研究会・大会等発表
[48] Helmut Prendinger, Arjen Hoekstra, Nikolause Bee,
Michael Nischt, and Mitsuru Ishizuka: Visual Interest
Contingent Presentation Agents (invited talk), Electric
Proc. of Joint Agent Workshop & Symposium (JAWS
2006), 12 pages, Suzuka, Japan (2006.10)
[49] 西村義隆，竹内誉羽，櫛田和貴，中野幹生，辻野広
司，土肥浩，石塚満：ヒューマノイドロボットとス
クリーンエージェントのプレゼンテーションにお
ける視聴者に与える影響，合同エージェントワーク
ショップ＆シンポジウム(JAWS2006)電子論文集，8
ページ，鈴鹿 (2006.10)
[50] 西村義隆，中臺一博，中野幹生，辻野広司，石塚満：
MTF を用いたロボットの動作中における音声認識
手法の提案，人工知能学会・第 48 回言語・音声理
解と対話処理研究会(SIG-SLUD)及び AI チャレンジ
研究会(SIG-Challenge)資料，京都 (2006.11)
[51] 西村義隆，簑津真一郎，土肥浩，石塚満，中野幹生，
船越孝太郎，竹内誉羽，長谷川雄二，辻野広司：イ
ンタラクション機能を有するプレゼンテーション
記述言語の開発，電子情報通信学会・ヒューマンコ
ミュニケーション基礎研究会技報，HCS2006-56
（HAI シンポジウム予稿集 No.20S-C-1），Vol.106,
No.412, pp.43-48 (2006.12)
[52] 唐門準，松尾豊，石塚満：論文ネットワークからの
リンクマイニング，電子情報通信学会・知能ソフト
ウェア研究会技報，KBSE2006-67 (Vol.106, pp.73-78)，
及び人工知能学会・知識ベース研究会(JSAI-KBS)
資料 (2007.1)
[53] 榊剛史，松尾豊，石塚満：制約クラスタリングを用
いた論文分類，人工知能学会全国大会，No.1A1-1
(2006.6)
[54] 小林大祐，松村真宏，石塚満：知識検索サイトにお
ける有害情報のフィルタリング知識の表出化，人工
知能学会全国大会，No.1A1-3 (2006.6)
[55] 森純一郎，辻下卓見，松尾豊，石塚満：Web からの
エンティティ間の関係情報の抽出，人工知能学会全
国大会，No.1A3-4 (2006.6)
[56] Nguyen P. T. Dat and Mitsuru Ishizuka: Textual
Semantic Role Labeling with AdaBoost, 人工知能学会
全国大会，No.2E1-3 (2006.6)
[57] 小林大祐，松村真宏，石塚満：ブログ分類知識に基
づく男性語・女性語の抽出，人工知能学会全国大会，
No.3D2-4 (2006.6)
[58] 金英子，松尾豊，石塚満：Web 上の情報を用いたア
ーティスト間のネットワーク抽出，人工知能学会全
国大会，No. 3D4-3 (2006.6)
[59] 森純一郎，武田英明，石塚満：社会ネットワークの
構造に基づく Trust モデル，人工知能学会全国大会，
70
No. 3D4-5 (2006.6)
[60] Danushka Bollegala and Mitsuru Ishizuka: Extracting
Key Phrases to Disambiguate Personal Names on the
Web, 人工知能学会全国大会，No. 3G1-5 (2006.6)
[61] 金英子，松尾豊，石塚満：Web 上からソーシャルネ
ットワークを抽出する汎用モデル，情報処理学会全
国大会，No.4T-1 (2007.3)
[62] 古川忠延，松尾豊，大向一輝，内山幸樹，石塚満：
Weblog 上の話題伝播過程を利用した重要語抽出，
情報処理学会全国大会，No.4T-6 (2007.3) [情報処
理学会大会奨励賞受賞]
[63] Arturo Nakasone，石塚満：Story Summarization using
an RST based Ontology Model，情報処理学会全国大
会，No.2B-2 (2007.3)
[64] 小林大祐，松村真宏，木戸冬子，石塚満：知識検索
サイトにおける不適切な投稿の分類，情報処理学会
全国大会，No.5ZB-2 (2007.3)
[65] 広畑堅治，岡崎直観，石塚満：機械学習による論文
概要のセグメンテーション，情報処理学会全国大会，
No.5ZB-6 (2007.3)
[66] 山口俊輔，石塚満：RDF を用いた CDL(Concept
Description Language)の表現と相互変換，情報処理学
会全国大会，No.1S-2 (2007.3)
[67] Alena Neviarouskaya，Helmut Prendinger，石塚満：
Towards expressive online communication: textual
affect sensing and visualization，情報処理学会全国大
会，No.4Y-6 (2007.3)
[68] 簑津真一郎，西村義隆，土肥浩，石塚満，中野幹生，
船越孝太郎，竹内誉羽，長谷川雄二，辻野広司：プ
レゼンテーション記述言語 MPML-HR における音
声インタラクション機能，情報処理学会全国大会，
No.5Q-8 (2007.3)
[69] 川上徹，土肥浩，石塚満：温度情報と画像情報を統
合利用したユーザ・インタフェース，情報処理学会
全国大会，No.3P-4 (2007.3)
[70] 岡崎直観，石塚満：言い換え可能な括弧表現の抽出
法，言語処理学会年次大会，No.E4-4 (2007.3)
その他
[71] 石塚満：次世代 Web 基盤，Ohm Bulletin, Vol.42 夏号
（通巻 171 号）, p.1 (2006.8)
[72] 石塚満：AI コアと情報環境/周辺，人工知能学会全
国大会基調講演 (2006.6)
[73] Mitsuru Ishizuka: Multimodal Lifelike Agents: a state of
the art with reference to our work (Invited Talk), Int’l
Sympo. on Artificial Intelligence (ISAI’06), Beijing
(2006.8.1-3)
[74] オンラインメディア報道(Danushka Bollegala and
Mitsuru Ishizuka) ： “Software distinguishes between
online namesakes”, NewScientistTec (2006.11.16);
“Software tells people with same name apart”, Political
Gateway (2006.11.17); “Search software can tell its
Michael Jacksons apart”, The INQUIER (2006.11.16);
“Software tells people with same name apart”,
Science&Nature Science News (2006.11.17); “Software
distinguishes between online namesakes”, ACM Tech
News (2006.11.20); “New software tool provides an
identity fix for search engines”, BizAsia (2006.11.17);
“Software distinguishes between online namesakes”,
Yahoo News UK&Ireland (2006.11.16); “Software that
can differentiate between Michael Jackson and his
beer-guru namesake!”, Yahoo News India (2006.11.17);
“Software distinguishes between online namesakes”,
NowPublic (2006.11.17); “Software distinguishes
between online namesakes”, Nuke's news&views
(2006.11.17); “Software distinguishes between online
namesakes”, STEP news (2006.11.17)
[75]
71
広瀬・峯松研究室
Hirose & Minematsu Laboratory
Narino, Y. Qiao, R. Matsuura
音響モデル・言語モデルの効率的な適応，及び韻律の
有効な利用，更には最近提案された音声の音響的普遍構
造に基づく音声認識について研究を進めている。音声認
識性能を劣化させる理由の一つとして，学習環境と評価
環境のミスマッチがあるが，音響モデル，言語モデルの
両者に対してこのミスマッチに対処する手法を考案した。
特に，感情音声や非母国語の音声など，その歪みが大き
い音声に対する効果的な手法を提案している．韻律の利
用については，韻律境界情報によって大語彙連続音声認
識の探索幅を動的に制御する手法，韻律・文節境界情報
を用いて複数の音響モデルを切り替える手法，韻律境界
の情報を用いて，言語モデルを切り替える手法，韻律の
観点から音声認識プロセスで得られるフィラー仮説を検
証する手法を提案した。更に，近年提案された，音声物
理の全く新しい表象である音響的普遍構造に基づいた音
響モデリングについての検討している。従来数千人規模
の音声資料より音響モデルを構築していたが，数人規模
の音声資料より構築される音声の構造モデルが従来法を
上回る性能を示している。
In order to realize high-performance in speech recognition,
research works have been conducted from several aspects.
One of the major problems in speech recognition is
mismatches between training and testing environments. We
proposed adaptation techniques to solve the mismatch
problem in acoustic modeling and linguistic modeling.
Especially to handle emotional speech and non-native speech
well, which have larger variances and distortions, novel
techniques for the adaptation are proposed. As for the use of
prosodic features in continuous speech recognition, we have
developed several methods, where prosodic boundary
information was utilized to realize dynamic control of beam
width and dynamic switching of acoustic models and
language models according to whether a prosodic boundary is
found in a speech segment which is processed and recognized.
Also, we have developed a method to evaluate the hypotheses
of filled pauses from the aspect of prosody during the
decoding process of spontaneous speech recognition. Further,
we started to investigate effective acoustic modeling of speech
based upon the acoustic universal structure in speech, which
was proposed recently. We obtained a better performance by
using the structural acoustic models trained by several
speakers than by using the conventional acoustic models
trained by thousands of speakers.
(http://www.gavo.t.u-tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1. 柔軟な音声合成における韻律制御
広瀬啓吉・峯松信明・孫慶華・越智景子・印南圭祐
Control of Prosody in Flexible Speech Synthesis
K. Hirose, N. Minematsu, Q. Sun, K. Ochi, and K.
Innami
種々のスタイルが可能な音声合成について、主に韻律
の観点から研究を進めている。生成過程モデルの枠組み
でコーパスベース韻律制御手法を開発し、種々のスタイ
ルの例として、感情を取り上げ、感情音声の合成を行っ
た。規則により生成過程モデルパラメータを制御するこ
とと組合せ、コーパスによらない新しいスタイルの音声
合成を目指している。中国語についても研究を進め、イ
ントネーションを規則により制御し、声調をコーパスベ
ースで制御する手法を開発し、自然性の高い合成音声を
得ている。関連して、観測される音声の基本周波数パタ
ーンから生成過程モデルパラメータを自動抽出する手法
の開発を日本語と中国語について行った。また、テキス
トからの音声合成で特に重要な、アクセント変形の統計
的規則化についても研究を進め、従来よりも見通しの良
い規則を開発した。
Researches are being conducted to realize “flexible” speech
synthesis, where various styles are possible, with a special
focus on prosody. A corpus-based method was developed to
control F0 contours of speech in the framework of generation
process model, and emotional speech synthesis was conducted
to show method’s “flexibility.” We are now trying to add
rule-based control to the method to realize a new style in
speech synthesis without corpus.
Similar work was
conducted on Chinese, and a new method of prosodic control
was realized, where intonation aspect was controlled rule-base,
while tone aspect was controlled corpus-base. Highly
natural synthetic speech was obtained. As a part of these
works, methods of automatically extracting model parameters
from observed F0 contours were developed for Japanese and
Chinese. Rules of word accent sandhi, indispensable for text
to speech conversion, were also investigated using a large text
corpus with accurate accent labeling, and a CRF-based
module for predicting the accent sandhi was developed with
increased consistency as compared to former modules.
3.
ユーザフレンドリな音声対話システム
広瀬啓吉・峯松信明・高田靖也・篠田和宏
Development of User-friendly Spoken Dialogue
Systems
K. Hirose, N. Minematsu, S. Takada, and K. Shinoda
2. 高精度音声認識
広瀬啓吉・峯松信明・王暁東・朝川智・ナリニョオ
パブロ ホアン・ナジャンド アリ・喬宇・松浦良
High-Performance Speech Recognition
K. Hirose, N. Minematsu, S. Wang, S. Asakawa, J.
音声合成，音声認識などの技術を応用し，適切かつ高
品質な応答音声の生成，対話の流れに即した動作，及び，
72
ユーザの状況に応じた応答生成に重点を置いて，ユーザ
フレンドリな音声対話システムを構築している。現在、
エージェント対話システム、道案内対話システムを構築
し、概念から直接音声出力を合成することを進めている。
また、この中で、ユーザの特性に応じてシステムの挙動
を変化させることを検討している。現在着眼している特
性は，ユーザの年代、性別、精神状態（感情）等であり，
これらの特性を音声情報から抽出し，それに応じてシス
テムの挙動を動的に制御する。特性の推定に関しては，
話者認識技術を拡張することで実現している。また，近
年全く新しい音声の物理表象として音響的普遍構造分析
が提案されているが，その構造歪みに基づく発話意図検
証についても開始している。更に，従来の対話システム
ではあまり検討されていなかった，対話内容が時間的，
空間的広がりをもつ場合に必要な対話制御，韻律制御に
対しても実験的検討を進めている．
By applying speech synthesis techniques and speech
recognition ones, development of spoken dialogue systems are
being conducted, where the generation of appropriate speech
response with high quality, efficient database search by using
focus of the dialogue were realized. Using these modules,
several spoken dialogue systems were constructed where
output speech was directly generated from the output concepts.
Also we are discussing two new functions; dynamic control of
system attributes according to users’ characteristics and
dialogue strategy for handling temporal and spatial
information.
For the former, an automatic estimation
method of users’ age was developed based upon speaker
recognition techniques. Using this method, a dynamic
control of dialogue strategy of the system will be realized,
which can be often seen in human-to-human speech
communication. A new method of estimating users’ attitudes
is developed based upon the acoustic universal structure in
speech, which is recently proposed as a new acoustic
representation of speech sounds. As for the latter, to treat both
of temporal and spatial information well, adequate dialogue
strategy and prosodic control of the response generation are
investigated.
成により，矯正音声を学習者自身の音声で提示する英語
教育システム，(2)拍の平均基本周波数を測定してアクセ
ント型の誤りを自動判定する日本語アクセント型教育シ
ステム，(3)英単語・英文中の強勢音節位置の自動検出シ
ステム，(4)強勢生成に見られる日本人特有の癖を推定し，
理解容易な形態で視覚化するシステム等，の開発を進め
ている。また，これらシステム開発に必要な大規模音声
データベースの作成も行ない，コーパスに基づく日本人
英語の分析，日本語・英語間の言語的差異の分析なども
行なっている。最近では，音声の音響的普遍構造分析に
基づき，地球上に存在する 20 億とも言われる英語学習者
一人一人を異なる対象として発音の変化を記述し（発音
カルテ），彼等を分類するための技術的枠組みや，学習者
の発音と教師の発音との比較を通して，どこの発音から
矯正するのが効率的かを示す枠組みを構築している。
An advanced computer aided language learning system has
been developed, in which accented pronunciation in foreign
language learners is automatically detected with instructions
for its correction using speech analysis, recognition and
synthesis techniques. Several sub-systems were already
developed, including:(1) An English learning system, where
learner's utterance is time-aligned to teacher's utterance, and,
then, accented pronunciation on pitch, phoneme duration and
others is pointed out with guides to correction. Corrected
speech is also generated in his own voice using PSOLA-based
speech synthesis. (2) A Japanese word accent type training
system, where accent type errors in learner's pronunciation are
automatically detected by measuring average mora F0 values.
(3) A stressed syllable detector, where a stressed syllable is
located using four acoustic factors of power, pitch, duration
and vowel quality. (4) A pronunciation habit estimator, where
habits peculiar to Japanese learning English are detected and
the strength of the habits is also estimated automatically. To
build the systems, a large speech database of non-native
speech is required. In our study, a project of collecting
non-native speech is also carried out. Using this database,
error analysis of non-native speakers’ pronunciation is
conducted and acoustic-linguistic differences between English
and Japanese are investigated. Recently, a new and novel
acoustic representation of speech sounds was proposed, called
the acoustic universal structure in speech. Based on this
representation, we developed a method to describe 20 billion
English students as different objects and classify them purely
based on their pronunciation structure. Further, a method was
created for instructing a student by showing which phonemes
should be corrected at first. The pronunciation of students has
many inadequate manners in producing speech sounds. We
can detect which one should be corrected with priority.
4. 語学教育 CAI システム
広瀬啓吉・峯松信明・平野宏子・羅徳安・鎌田圭・
三輪周作
Development of Language Learning CAI Systems
Using Speech Technologies
K. Hirose, N. Minematsu, H. Hirano, D. Luo, K.
Kamata, and S. Miwa
音声分析，認識，合成技術を利用し，外国語学習者の
「なまった」発音を自動的に検出して発音矯正のための
指示を与える高度な計算機支援による語学学習システム
の開発を進めている。例えば，(1)学習者音声と教師音声
の時間対応を取ったうえで，ピッチ，持続時間，パワー
等の発音誤りと矯正方法を指示し，また，PSOLA 音声合
5. ブラインド音源分離と雑音除去
広瀬啓吉・峯松信明・カデマル イスラム・デゲル エ
ルハン・レボルダオ アントニオ
73
人間対人間間のコミュニケーションにおけるフィラー
（つなぎ語）の役割の分析である。文字言語として書き
示されることが少ない現象であるが，日常の音声活動の
中には多発する。どのような種類のフィラーがどのよう
な場面で登場し，それによって音声コミュニケーション
がより円滑になるのか，ならないのか，そういった観点
から種々の知覚実験を通して分析を行なっている。
This project aims at investigating human processing of
speech and implementing the obtained findings in machine
processing of speech. Two analyses are being done. The first
one collects data of American listeners’ misrecognition when
hearing Japanese English. A large amount of speech samples
of Japanese English were presented to American who were
asked to write down what they heard. With the obtained data,
based on machine learning, a series of analyses were done to
find out what kind of combination of pronunciation errors is
more fatal to the smooth communication. The second analysis
investigates the role of fillers in the smooth human-to-human
communication. Fillers are often ignored when describing
speech events in documents but they occur frequently. The
analysis focuses on what kind of types of fillers are observed
in what kind of linguistic situations and whether fillers make
the speech communication smoother or not.
Blind Source Separation and Speech Enhancement
K. Hirose, N. Minematsu, Md. Kahdemul Islam
Molla, E. Deger, and A. Rebordao
複数の音響信号を分離する技術は、音声認識、情景分
析等の重要な要素技術となっている。ここでは、マイク
ロフォンの数が音源の数より少ない劣条件下で、音源の
特徴に関する事前知識の無いブラインド音源分離手法の
開発を進めている。1 チャンネルの混合音響信号の分離
に関しては、スペクトルの時間方向、周波数方向の特徴
の連続性に着目する手法を開発した。2 チャンネルの混
合音響信号の分離に関しては、最適な帯域に着目して音
源方向を同定することに基づく手法を開発した。独立成
分分析とヒルベルトスペクトルによるスペクトルの詳細
表現、EMD による帯域分割、等の新しい手法の導入によ
り従来を超える分離度を達成した。音声認識への利用を
念頭に、音源が動いている場合について、手法を発展さ
せる事を進めている。音声の雑音除去については、Soft
閾値法に EMD 帯域分割を導入する新しい手法を開発し
た。
Separating component sources from their mixture comes a
key technology in speech recognition, acoustic scene analysis,
etc. We are conducting research works to realize such a
technology in severe conditions: when number of sources is
larger than their mixtures, and when no priori information is
available on the sources. As for the source separation form
one mixture, a method was developed, which views continuity
of acoustic features along time and frequency dimensions.
As for the separation from two mixtures, a beam-former was
developed, which searches the source direction using
frequency components less affected by environments, such as
room echo, etc. By introducing precise representation of
spectrum using independent component analysis and Hilbert
spectrum, empirical mode decomposition (EMD) of frequency
bands, etc., separation performance exceeding conventional
methods was accomplished.
We are now targeting
separation of moving sources, aiming to apply the developed
methods for speech recognition. As for speech enhancement,
a new and effective method was developed by introducing
EMD to the soft thresholding technique.
6.
7. 音声に内在する音響的普遍構造
峯松信明・広瀬啓吉・朝川智・喬宇・齋藤大輔・
下村直也
The Acoustic Universal Structure in Speech
N. Minematsu, K. Hirose, S. Asakawa, Y. Qiao,
D. Saito, and N. Shimomura
音声工学は音響音声学を基盤として構築されている。
その結果，音声の物理表象であるスペクトルには，言語・
パラ言語・非言語情報全てが混入する。全てが見えると
いうことは，例えば音声認識のように音声の言語情報の
みを対象とする場合には不都合な表象となる。本研究で
は，音声に内在する非言語情報を表現する次元を消失す
る形で定義される音声の物理表象を提案している（音声
の音響的普遍構造）。これはある意味，言語学を物理学と
して捉え直す方法論である。音響事象を確率論的に分布
として捉え，分布間の距離を情報論的に計算し，最終的
に分布群を構造論的に捉える。こうして得られる構造は，
一切の非言語情報を保有しない音声の物理表象となる。
この表象に基づく工学応用として，語学教育支援，音声
認識，音声合成，更にはパラ言語情報抽出などを検討し
ている。
Speech engineering is built based on acoustic phonetics.
Speech representation of acoustics phonetics, i.e., spectrogram,
inevitably shows linguistic, para-linguistic, and non-linguistic
information of speech. It directly means that spectrogram is
very noisy representation to implement speech recognition on
machine because the non-linguistic information in speech is
completely irrelevant to speech recognition. In this study, a
人間による音声情報処理
広瀬啓吉・峯松信明・渡辺美知子
Human Speech Processing
K. Hirose , N. Minematsu, and M. Watanabe
人間による音声情報処理の様子を定量的に分析し，そ
の知見を種々の音声処理技術へ反映させることを目的と
する。現在 2 つの分析を進めている。一つは日本人英語
を日本人と面会したことが無い米国人に聴取させ，その
書き取り結果を収集している。得られた誤認識結果を分
析することで，日本人英語の何がコミュニケーション障
害をもたらすのか，という問題をデータマイニング的手
法に基づいて解くことを試みている。もう一つの分析は
74
論文・著書一覧（2007 年度）
Publications List
novel representation of speech is proposed, where there exists
completely no dimensions to indicate the static non-linguistic
information in speech. In a meaning, this study attempts to
implement linguistics as physics. Acoustic speech events are
captured as distributions, distribution-to-distribution distance
is defined based on information theory, and finally a set of the
distributions is modeled as a structure. The resulting structure
has no dimensions to indicate the non-linguistic information.
Some applications were already investigated based on the new
representation, such as CALL, speech recognition, speech
synthesis, and estimation of users’ attitude and emotion.
学会誌学術論文
[1] 渡辺美知子，広瀬啓吉，伝康晴，峯松信明,"音声聴
取時のフィラーの働き ～「エート」による後続句
の複雑さ予測～", 日本音響学会誌，vol.62，no.5，
pp.370-378 (2006-5)
[2] Jinfu Ni, and Keikichi Hirose, "Quantitative and
structural modeling of voice fundamental frequency
contours
of
speech
in
Mandarin,"
Speech
Communication, Vol.48, No.8, pp.989-1008 (2006-8).
[3] Wentao Gu, Keikichi Hirose, and Hiroya Fujisaki,
"Modeling the effects of emphasis and question on
fundamental frequency contours of Cantonese
utterances," IEEE Transactions on Speech and Audio
Processing, vol. 14, no. 4, pp. 1155-1170 (2006-7).
[4] Keikichi Hirose, Qinghua Sun, and Nobuaki Minematsu,
"Synthesis of fundamental frequency contours for
Standard Chinese based on superpositional and tone
nucleus models," Archives of Acoustics, Vol.32, No.1,
pp.41-50 (2007-3).
[5] Md. Kahdemul Islam Molla and Keikichi Hirose,
"Single mixture audio source separation by subspace
decomposition of Hilbert spectrum," IEEE Transactions
on Speech and Audio Processing, Vol. 15, No. 3, pp. 893-900
(2007-3).
学会誌解説論文
[6] 広瀬啓吉, "音声認識の動向 [Ⅲ･完]－韻律と音声認
識 － ," 電 子 情 報 通 信 学 会 誌 , Vol.89, No.10,
pp.895-900 (2006-10).
国際会議論文
[7] W. Gu, K. Hirose and H. Fujisaki, "Modeling the tones
in Suzhou and Wujiang dialects on the basis of the
command-response model for the process of F0 contour
generation," Proc. Int. Symp. Tonal Aspects of
Languages, 4 pages in CD-ROM (2006-4).
[8] W. Gu, K. Hirose and H. Fujisaki, "A comparative study
between intonation question and particle question in
Cantonese on their realization of F0 contours," Proc. Int.
Symp. Tonal Aspects of Languages,, 4 pages in
CD-ROM (2006-4).
[9] T. Isei-Jaakkola, Q. Sun, K. Hirose, "Audio and
audio-visual effects of a short English emotional
sentence on Japanese L2’s and English L1’s cognition,
and physio-acoustic correlate," Proc. Int. Conf. Speech
Prosody, pp.225-228 (2006-5).
[10] W. Gu, K. Hirose and H. Fujisaki, "A general approach
for automatic extraction of tone commands in the
command-response model for tone languages," Proc. Int.
75
Conf. Speech Prosody, pp.153-156 (2006-5).
[11] W. Gu, K. Hirose and H. Fujisaki, "The effect of
paralinguistic emphasis on F0 contours of Cantonese
speech," Proc. Int. Conf. Speech Prosody, pp.430-433
(2006-5).
[12] N. Minematsu, T. Nishimura, T. Murakami, and K.
Hirose, "Speech recognition only with supra-segmental
features --- hearing speech as music ---," Proc. Int. Conf.
Speech Prosody, pp.589-594 (2006-5) .
[13] Q. Sun, K. Hirose, W. Gu, and N. Minematsu,
"Rule-based generation of phrase components in
two-step synthesis of fundamental frequency contours of
Mandarin," Proc. Int. Conf. Speech Prosody, pp.561-564
(2006-5).
[14] X. Wang, W. Gu, K. Hirose, Q. Sun, and N. Minematsu,
"Tonal co-articulation comparison between intra-word
and inter-word in Mandarin," Proc. Int. Conf. Speech
Prosody, pp.157-160 (2006-5).
[15] K. Hirose, Y. Abe, and N. Minematsu, "Detection of
fillers using prosodic features in spontaneous speech
recognition of Japanese," Proc. Int. Conf. Speech
Prosody, pp.720-723 (2006-5).
[16] Md. Khademul Islam Molla, K. Hirose, and N.
Minematsu, "Localization-based audio source separation
by sub-band beamforming," Proc. IEEE Int. Symposium
on Circuits and Systems, pp.1848-1851 (2006-5).
[17] Md. Khademul Islam Molla, K. Hirose, and N.
Minematsu, "Localization-based separation of mixed
audio signals with binary masking of hilbert spectrum,"
Proc. Int. Conf. Acoustics, Speech, & Signal Processing,
vol.5, pp.85-88 (2006-5)
[18] N. Minematsu, S. Asakawa, and K. Hirose,
"Para-linguistic information represented as distortion of
the acoustic universal structure in speech," Proc. Int.
Conf. Acousitcs, Speech, & Signal Processing, vol.1,
pp.261-264 (2006-5).
[19] N. Minematsu, T. Nishimura, K. Nishinari, and K.
Sakuraba, "Theorem of the invariant structure and its
derivation of speech Gestalt," Proc. Int. Workshop on
Speech Recognition and Intrinsic Variations, pp.47-52
(2006-5).
[20] N. Minematsu and T. Nishimura, "Universal and
invariant representation of speech," Proc. Int. Conf.
Infant Study, poster (2006-6).
[21] H. Hirano, K. Hirose, N. Minematsu, and G. Kawai,
"Pitch-patterns of Japanese sentences spoken by Chinese
speakers, and a prosody-learning system incorporating
such analyses," Proc. Int. Conf. Japanese Language
Education, p.66 (2006-8).
[22] M. Watanabe, K. Hirose, Y. Den, S. Miwa, and N.
Minematsu, "Factors influencing ratios of filled pauses
at clause boundaries in Japanese," Proc. ISCA Tutorial
and Research Workshop on Experimental Linguistics,
pp.253-256 (2006-8).
[23] C. Tsurutani, Y. Yamauchi, N. Minematsu, D. Luo, K.
Maruyama, and K. Hirose, "Development of a program
for self assessment of Japanese pronunciation by English
learners," Proc. Int. Conf. on Spoken Language
Processing, pp.841-844 (2006-9).
[24] K. Hirose, H. Hui, X. Wang, and N. Minematsu, "Tone
recognition of continous speech of standard Chinese
using neural network and tone nucleus model," Proc. Int.
Conf. on Spoken Language Processing, pp.2394-2397
(2006-9)
[25] H. Hirano, G. Kawai, K. Hirose, and N. Minematsu,
"Unfilled pauses in Japanese sentences read aloud by
non-native learners," Proc. Int. Conf. on Spoken
Language Processing, pp.725-728 (2006-9).
[26] K. Hirose, Y. Asano, and N. Minematsu, "Corpus-baesd
generation of fundamental frequency contours using
generation process model and considering emotional
focuses," Proc. Int. Conf. on Spoken Language
Processing, pp.305-308 (2006-9).
[27] M. Watanabe, Y. Den, K. Hirose, S. Miwa, and N.
Minematsu, "Factors affecting speakers' choice of fillers
in Japanese presentations," Proc. Int. Conf. on Spoken
Language Processing, pp.1256-1258 (2006-9).
[28] H. Hirano, W. Gu, and K. Hirose, "Model-based analysis
of F0 contours of Japanese sentences uttered by Chinese
speakers," Proc. 7th Phonetic Conference of China, 6
pages, in CD-ROM (2006-10).
[29] W. Gu, K. Hirose, and H. Fujisaki, "Comparison of
perceived prosodic boundaries and global characteristics
of voice fundamental frequency contours in Mandarin
speech," Proc. 5th Int. Symp. Chinese Spoken Language
Processing, Vol.I, pp.31-42 (2006-12).
[30] Md. Khademul Islam Molla, and Keikichi Hirose,
"Speaker identification using dominant features with
principal component analysis," Proc. Int. Conf.
Computer and Information Technology (2006-12).
[31] Q. Sun, K. Hirose, W. Gu, and N. Minematsu, "Analysis
on the effects of tonal co-articulation at word and
non-word syllable boundaries of Mandarin based on the
tone nucleus model," Journal of the Acoustical Society
of America, Vol.120, No.5, Pt.2, 2aSC2, pp.3086.
Presented at Acoustical Society of America and Acoustic
Society of Japan Fourth Joint Meeting, Waikiki
(2006-11).
[32] Y. Yagi, S. Takada, K. Hirose, and N. Minematsu,
"Concept-to-speech conversion for reply speech
generation in a spoken dialogue system for road
guidance and its prosodic control," Journal of the
Acoustical Society of America, Vol.120, No.5, Pt.2,
1pSC11, pp.3038. Presented at Acoustical Society of
76
America and Acoustic Society of Japan Fourth Joint
Meeting, Waikiki (2006-11).
[33] N. Minematsu, "Structural representation of the
pronunciation and its application to computer-aided
language learning," ASA & ASJ Joint meeting (2006-12,
invited).
[34] K. Hirose, "Corpus-based synthesis of fundamental
frequency contours using generation process model and
automatic preparation of training corpora," Conference
Guide for Oriental COCOSDA 2006 - International
Conference on Speech Databases and Assessment,
Penang, Malaysia, p.12 (2006-12). (Keynote speech)
[35] N. Minematsu, S. Asakawa, and K. Hirose, "Structural
representation of the pronunciation and its use for
CALL," Int. Workshop on Spoken Language Technology,
pp.126-129 (2006-12).
[36] Md. Khademul Islam Molla, K. Hirose, and N.
Minematsu, "Linear predictive coding of speech signals
with empirical mode decomposition," Proc. Int.
Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing,
pp.405-408 (2007-3)
[37] Xiao-Dong Wang, Keikichi Hirose, Jin-Song Zhang, and
Nobuaki Minematsu, "Tone recognition of continuous
speech of Standard Chinese assisted by MLP and tone
nucleus model -Speaker independent experiment-," Proc.
Int. Workshop on Nonlinear Circuits and Signal
Processing, pp.571-574 (2007-3)
[38] Q. Sun, K. Hirose, and N. Minematsu, "Generation of
sentence F0 contours for Mandarin speech synthesis by
superposing tone components on phrase components,"
Proc. Int. Workshop on Nonlinear Circuits and Signal
Processing, pp.317-320 (2007-3)
[39] K. Hirose, "Prosody in spoken language technologies,"
Proc. Int. Workshop on Nonlinear Circuits and Signal
Processing, Shanghai, pp.615-622 (2007-3). (Special
Lecture)
[40] Md. Khademul Islam Molla, K. Hirose, N. Minematsu,
and Md. Kamrul Hasan, "Voiced/unvoiced detection of
speech signals using empirical mode decomposition
model," Proc. Int. Conf. on Information and
Communication Technology, pp. 311-314 (2007-3)
[43] 櫻庭京子, 丸山和孝, 峯松信明, 広瀬啓吉, 田山二
朗, 今泉敏, 山内俊雄, "性同一性障害者(MtF)の音声
に対する知覚的性別の自動推定",電子情報通信学会
音声研究会 SP2005-189,pp.29-34 (2006-3)
[44] 孫慶華，広瀬啓吉，顧文涛，峯松信明，"中国語音
声基本周波数パターンの 2 段階合成におけるフレー
ズ成分の規則ベース生成"，電子情報通信学会音声
研究会 SP2006-35, pp.1-6 (2006-8).
[45] 峯松信明，櫻庭京子，西村多寿子，"音声の構造的
表象を通して考察する失読症・自閉症の音声認知"，
電子情報通信学会音声研究会，SP2006-74，pp.27-32
(2006-11).
[46] 鎌田圭，朝川智，峯松信明，牧野武彦，広瀬啓吉，
"音声の構造的表象を用いた英語学習話者の分類に
関する実験的検討"，電子情報通信学会音声研究会，
SP2006-77，pp.7-12 (2006-11)
[47] 羅徳安，峯松信明，鶴谷千春，山内豊，広瀬啓吉，
"日本語 CALL システムのための学習者発音分析と
その自動評価"，電子情報通信学会音声研究会，
SP2006-78，pp.13-18 (2006-11)
[48] 平野宏子，顧文涛，広瀬啓吉，峯松信明，河合剛，
"基本周波数パターン生成過程モデルに基づく日本
語学習者音声の韻律の分析"，電子情報通信学会音
声研究会，SP2006-79，pp.19-24 (2006-11)
[49] 峯松信明，西村多寿子，櫻庭京子，"音声の構造的
表象を通して考察する幼児の音声模倣と言語獲得"，
人 工 知 能 学 会 AI チ ャ レ ン ジ 研 究 会 ，
SIG-Challenge-0624-6，pp.35-42 (2006-11).
[50] 峯松信明，牧野武彦，朝川智，鎌田圭，広瀬啓吉，
"音声の構造的表象に基づく発音ポートフォーリオ
の提案と学習者分類"，電子情報通信学会思考と言
語研究会，TL2006-39，pp.49-54 (2006-11).
[51] 峯松信明，西村多寿子，櫻庭京子,"音声の構造的表
象に基づく音声認知と外国語発音学習に対する一
考察"，電子情報通信学会思考と言語研究会，
TL2006-40，pp.55-60 (2006-11)
[52] X. Wang, K. Hirose, J. Zhang, N. Minematsu, C. Chiang,
Y. Wang, Y. Liao, "Tone recognition of continuous
Mandarin speech based on tone nucleus model and
neural network," Technical Report of IEICE,
SP2006-103, pp.107-112 (2006-12).
[53] 朝川智，村上隆夫，峯松信明，広瀬啓吉，"音声の
構造的表象に基づく日本語母音系列連続発声の認
識"，電子情報通信学会音声研究会，SP2006-105，
pp.119-124 (2006-12)
[54] 櫻庭京子, 丸山和孝, 峯松信明, 広瀬啓吉, 田山二
朗, 今泉敏, 山内俊雄, "男性から女性への性別の移
行を希望する性同一性障害者(MtF)の発話音声の分
類に関する試案", 電子情報通信学会音声研究会，
SP2006-160, pp.1-6 (2007-3)
[55] 黒岩龍, 峯松信明, 伝康晴, 広瀬啓吉, "大規模アク
セントラベリングコーパスの構築とそれに基づく
著書
[41] 広瀬啓吉編著, "韻律と音声言語情報処理 ～アク
セント・イントネーション・リズムの科学～," 丸善
株式会社 (2006)
研究会論文
[42] 平野宏子, 広瀬啓吉, 峯松信明, 河合剛, "中国語話
者の日本語朗読音声の韻律的特徴と母語話者評価,"
電子情報通信学会音声研究会 SP2005-188，pp.23-28
(2006-3)
77
ハイブリッド型アクセント結合処理", 電子情報通
信学会音声研究会, SP2006-174, pp.31-36 (2007-3)
[56] 鎌田敏明, 峯松信明, 長内隆, 蒔苗久則, 谷本益巳,
"雑音環境下における話者照合", 電子情報通信学会
音声研究会, SP2006-178, pp.55-60 (2007-3)
全国大会論文
[57] 峯松信明，西村多寿子，櫻庭京子，"音声の物理特
性を通して考える失読症・自閉症の音声認知"，認
知神経心理学研究会予稿集 (2006-8).
[58] 峯松信明，西村多寿子，櫻庭京子，"音声の物理特
性を通して考える失読症の音声認知"，発達性ディ
スレクシア研究会予稿集 (2006-8).
[59] 朝川智，峯松信明，広瀬啓吉，"音声の構造的表象
を用いた音声認識における構造間比較手法の検討"，
日 本 音 響 学 会 秋 季 講 演 論 文 集 ， 1-2-8 ， pp.15-16
(2006-9).
[60] 朝川智，村上隆夫，峯松信明，広瀬啓吉，"音声の
構造的表象を用いた日本語母音連続発声の自動認
識"，日本音響学会秋季講演論文集，1-2-7，pp.13-14
(2006-9)
[61] 丸山和孝，櫻庭京子，峯松信明，広瀬啓吉，田山二
朗，今泉敏，山内俊雄，"話者照合技術に基づく性
同一性者の音声に対する女声度の自動推定"，日本
音 響 学 会 秋 季 講 演 論 文 集 ， 3-P-13 ， pp.361-362
(2006-9).
[62] 孫慶華，広瀬啓吉，峯松信明，"文節／非文節音節
境界が中国語音調結合に及ぼす影響の音調核モデ
ルを用いた分析"，日本音響学会秋季講演論文集，
1-Q-5，pp.247-248 (2006-9).
[63] 鎌田敏明，峯松信明，長内隆，蒔苗久則，谷本益巳，
"文節／非文節音節境界が中国語音調結合に及ぼす
影響の音調核モデルを用いた分析"，日本音響学会
秋季講演論文集，3-2-3，pp.77-78 (2006-9).
[64] 羅徳安，峯松信明，鶴谷千春，山内豊，広瀬啓吉，
"英語話者を対象とした日本語 CALL システムにお
ける発音評価"，日本音響学会秋季講演論文集，
3-P-14，pp.363-364 (2006-9)
[65] 上西康太，広瀬啓吉，峯松信明，"韻律的特徴を利
用した自発発話音声の韻律句境界検出"，日本音響
学会秋季講演論文集，1-Q-2，pp.241-242 (2006-9).
[66] 越智景子，広瀬啓吉，峯松信明，"生成過程モデル
によるコーパスベース韻律制御のための休止推定"，
日本音響学会秋季講演論文集，2-6-11，pp.205-206
(2006-9).
[67] 鶴谷千春，山内豊，峯松信明，羅徳安,"日本語音声
の難易度 ～英語を母語とする学習者の場合～"，
日本音声学会全国大会予稿集，pp.51-56 (2006-10).
[68] 沢村秦絵，党建武，赤木正人，F. Qing，D. Erickson，
櫻庭京子，峯松信明，広瀬啓吉，"異文化間の感情
音声の認知における共通要素についての検討"，日
本音響学会春季講演論文集，2-Q-12，pp.457-458
78
(2007-3).
[69] 上西康太，広瀬啓吉，峯松信明，"韻律的特徴を考
慮した統計的言語モデルと話し言葉の認識"，日本
音響学会春季講演論文集，3-9-2，pp.67-68 (2007-3)
[70] 越智景子，広瀬啓吉，峯松信明，"基本周波数パタ
ーン生成過程モデルを用いたテキストからのコー
パスベース韻律生成とその評価"，日本音響学会春
季講演論文集，3-8-4，pp.231-232 (2007-3).
[71] 八木裕司，高田靖也，広瀬啓吉，峯松信明，"道案
内対話システムにおける応答音声の評価"，日本音
響学会春季講演論文集，1-9-5，pp.9-10 (2007-3).
[72] 渡辺美知子，広瀬啓吉，伝康晴，稲垣貴彦，峯松信
明，"フィラー使用頻度パターンによる学会講演の
分類"，日本音響学会春季講演論文集，1-Q-20，
pp.303-304 (2007-3).
[73] 黒岩龍，峯松信明，広瀬啓吉，"日本語音声合成を
目的としたアクセント処理のための規則と統計的
学習"，日本音響学会春季講演論文集，1-Q-19，
pp.301-302 (2007-3).
[74] 黒岩龍，峯松信明，伝康晴，広瀬啓吉，"特定話者
による大規模アクセントラベリングとそのデータ
ベース化"，日本音響学会春季講演論文集，1-Q-18，
pp.299-300 (2007-3).
[75] 孫慶華，広瀬啓吉，峯松信明，"2 段階中国語 F0 パ
ターン生成手法における多様な発話スタイルの実
現に関する考察"，日本音響学会春季講演論文集，
1-Q-21，pp.305-306 (2007-3)
[76] 朝川智，鎌田圭，峯松信明，牧野武彦，広瀬啓吉，
"米語母音発音に対する絶対的評価と相対的評価間
の相関分析"，日本音響学会春季講演論文集，2-2-1，
pp.373-374 (2007-3)
[77] 朝川智，鎌田圭，峯松信明，牧野武彦，広瀬啓吉，
"音声の構造的表象に基づく学習者分類の教育的妥
当性に対する実験的検討"，日本音響学会春季講演
論文集，3-8-10，pp.243-244 (2007-3)
[78] 峯松信明，櫻庭京子，西村多寿子，"非言語的要因
に不変な音声の構造的表象に基づく失読症・自閉症
に関する一考察"，日本音響学会春季講演論文集，
2-8-15，pp.365-366 (2007-3)
[79] 峯松信明，朝川智，広瀬啓吉，"線形・非線形変換
不変の構造的表象とそれに基づく音響モデリング
に関する理論的考察"，日本音響学会春季講演論文
集，1-P-12，pp.147-148 (2007-3)
[80] 黒岩龍，峯松信明，伝康晴，広瀬啓吉，"大規模ア
クセントラベリングコーパスの構築とそれに基づ
くハイブリッド型アクセント結合処理"，言語処理
学会年次大会発表論文集，pp.724-727 (2007-3)
[81] 櫻庭京子，今泉敏，峯松信明，"アスペルガー症候
群と性同一性障害が合併した症例"，発達心理学会
全国大会論文誌，pp.439 (2007-3)
浅見研究室
Asami Laboratory
flexible network services based on user context such as
objective, preference, place, restriction on peripheral devices,
etc. The platform should be open to everyone since such
context aware services needs to be customized for each user.
To this end, we are demonstrating our middleware on an open
testbed for providing convenient services by exploiting a
real-world model based on real data acquired from existing
sensor networks.
(http://www.akg.t.u-tokyo.ac.jp/)
研究現況
Current Research Projects
1.
ユビキタスネットワークとアーキテクチャ
浅見 徹・川原 川原圭博
Architectural Framework of Ubiquitous Networks
Tohru Asami, Yoshihiro Kawahara
ユビキタスネットワークとアーキテクチャの研究では，
新たに出現したサービス形態である，大量かつ多種多様
な端末が接続されたユビキタスネットワーク/コンピュ
ーティングを実現するため，新しい通信システムアーキ
テクチャを制御・運用面から検討している．世界の通信
キャリアが，将来の柔軟なサービス提供を目指し，通信
基盤の中心に IP を据えた All IP ネットワークへの移行
を推進していることを鑑み，耐障害性（ディペンダブル・
ネットワーク），信頼性（セキュリティ・エンベディッド・
ネット ワーク）
，自己修復（セルフアウェアリング・ネ
ットワーク）を目指した基盤技術の確立が課題である．
New communication system architectures are investigated
from the points of controllability and operations to realize
new communication services or ubiquitous networking
/computing environments in which various terminals are
involved on a massive scale. Considering All-IP-based
networks which many communication carriers in the world
are now targeting for flexible communication services under
the name of NGN (Next Generation Network), most of the
research efforts are made for the fundamental technologies
such as dependability, reliability (security embedded network),
self-healing (self-awareness), etc.
2.
コンテキストアウェアネットワーキングの研
究
川原 圭博・浅見 徹
Context-aware Networking
Yoshihiro Kawahara, Tohru Asami
コンテキストアウェアネットワーキングの研究では，
行動目的，趣味・嗜好，場所，周辺機器の利用条件等，
通信サービス利用者の置かれた状況(コンテキスト)を考
慮して利用者中心の柔軟なサービスを提供する基盤技術
に関する研究を行っている．この種のサービス提供では，
利用者ごとのカスタマイズが必要になるため，サービス
を提供するプラットフォームのオープン性が重要になる．
このため，既存のセンサネットワークから得られた実測
データを基に実空間モデルを構築し，ユーザに都合の良
いサービスを提供するためのミドルウェア技術について，
テストベッド上の実証実験を通した研究を進めている．
The goal of the context aware networking research is to
explore core technologies for providing user-centric and
79
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
総説・解説論文
[1] 浅見徹: 新世代ネットワークによって変わる社会,
情報処理, Vol.47, No.10, pp.1120-1126 (2006).
[2] 浅見徹: 通信サービス構築の観点から見る携帯電話
網におけるモバイル IP, 情報処理, Vol.47, No.10,
pp.1137-1143 (2006).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[3] Tohru Asami: Prosperous De Facto Communication
Technologies outside Academic Societies, APNOMS
2006, Busan, Sept. 27-29 (2006).
[4] 浅見徹: 近年の日本発データ通信技術における成功
事例, 信学技報, IN2006-39, pp.25-30(2006).
[5] 遠藤大礎, 川原圭博, 浅見徹: 自己暗号化法による
分散ストレージシステムの検討, 信学技報,
IN2006-239, pp.351-356, Mar.8-9(2007).
[6] 遠藤大礎, 川原圭博, 浅見徹: モバイル端末向け分
散ストレージに適した自己暗号化法の設計,
SCIS2007, 4B2-4 , Jan.23-26(2007).
[7] 遠藤大礎, 川原圭博, 浅見徹: 自己暗号化法による
分 散 ス ト レ ー ジ の 提 案 , 信 学 ソ 大 , B-7-100,
Sept.19-22 (2006).
[8] 遠藤大礎, 川原圭博, 浅見徹: モバイル端末ストレ
ージのセキュリティと要求条件,信学ソ大, B-7-101,
Sept.19-22 (2006).
[9] 遠藤大礎, 川原圭博, 浅見徹: 自己暗号化法による
モバイル端末分散ストレージの実装と評価,信学総
大, B-7-133, Mar.20-23 (2007).
[10] 川原圭博，小澤政博, 川西直,森川博之, 浅見徹: ス
ケーラブルなコンテキストアウェアサービス構成
のための要求条件,信学総大会, B-7-171, Mar.20-23
(2007).
その他
[11] Tohru Asami: A Sample Case of Service Developments
Promoting Fixed-Mobile Convergence, Industry futures
Roundtable,
IF/004,
The
33rd
APEC
Telecommunications and Information Working Group
Meeting, 23-28 April 2006, Calgary, Canada.
80
近山・田浦研究室
Chikayama & Taura Laboratory
しない．我々はこのような環境で頑健に動作するMPI処理
系(MC-MPI)を設計・実装した．また，そのような処理系
の基礎技術として，ネットワークのトポロジ，ホストや
スイッチ間の遅延を，高速に推論する方式を提案した．
Widely distributed environments are heterogenous networks
having many challenging features. They include that latencies
between host pairs vary two orders of magnitude and that
some host pairs cannot establish TCP connections due to
firewalls and NATs. Thus, softwares designed for single
cluster often do not scale to wide area environments. We have
designed and implemented an MPI library (MC-MPI) that
robustly performs in such environments. We also proposed a
fast algorithm that infers network topology and latencies
among hsots and switches as a basis of parallel processing
systems in heterogeneous environments.
(http://www.logos.ic.i.u-tokyo.ac.jp/)
研究現況
Current Research Projects
1. InTrigger 広域分散テストベッドの構築
田浦健次朗, 鴨志田良和, 斎藤秀雄, 遠藤敏夫,
柴田剛志, 横山大作, 頓南, 高橋慧, 関谷岳史,
弘中鍵, 澤井省吾, 近山隆
Design and implementation of InTrigger Widely
Distributed Testbed
K. Taura, Y. Kamoshida, H. Saito, T. Endo,
T. Shibata, D. Yokoyama, D. Nan, K. Takahashi,
T. Sekiya, K. Hironaka, S. Sawai, and T. Chikayama
科研費特定領域研究の一部として，6拠点，約500 CPU
コアからなる広域分散プラットフォームを構築した．今
後4ヶ年計画で20以上の拠点にまたがる, 1,500以上の
CPUコアからなるプラットフォームを構築する予定であ
り，システムソフトウェア，データマイニングや自然言
語研究者のためのリソースとして，数十グループに使わ
れる．その目的のため，全拠点にまたがった統一された
ソフトウェアの構成管理，OSカーネルを含めたソフトウ
ェアの自動インストール，OSが起動不能になった際の
IPMIによる遠隔管理などを行うことができる環境を構
築した．
As part of MEXT Grant-in-Aid for Scientific Research on
Priority
Areas
"Cyber
Infrastructure
for
the
Information-explosion Era", we have built a widely
distributed platform consisting of six sites and about 500 CPU
cores. In the next four years, we plan to grow it to over 20
sites including more than 1,500 CPU cores. The platform is
used by many groups of researchers in various fields
including system software, data mining, and natural language
processing. To this end, we have designed and built an
environment that maintains software of all sites in an identical
state, automatically installs all software including operating
systems, and remotely manages broken nodes including those
that do not boot.
3. コンピュータゲームプレイヤにおける評価要
素の自動生成
三輪誠, 近山隆
Automatic Construction of Static Evaluation
Functions for Computer Game Players
M. Miwa and T. Chikayama
コンピュータゲームプレイヤにおいて静的評価関数は
重要な構成要素の一つである. 有用な評価関数を作成す
る際にはその局面を特徴づける評価要素の選択が必要不
可欠である.我々は棋譜を基にこの評価要素を高速かつ
スケーラブルに自動生成する手法を提案した．
Static evaluation functions are one of the most important
components of game-playing programs. The selection of the
evaluation features that characterize game positions is
essential to construct useful evaluation functions. We have
proposed a fast and scalable method to automatically
construct evaluation features based on game records.
4. 有限状態マルコフ決定過程の拡張と，文法学習
への応用
柴田剛志，近山隆
Extensions of Finite-state Markov Decision
Processes and applications of grammatical
inference
T. Shibata and T. Chikayama
2. 非均質環境での並列計算
斎藤秀雄, 白井達也, 坂本祥吾, 久高栄輝,
田浦健次朗, 近山隆
Parallel computing on heterogeneous environments
H. Saito, T. Shirai, S. Sakamoto, E. Kudaka,
K. Taura, and T. Chikayama
強化学習などの理論的基礎であるマルコフ決定過程を
文法の記述に関する点から拡張し、学習アルゴリズムを
提案している。また、文法推論の枠組からそれらの学習
可能性についての研究を進めている。
All reinforcement learning methods are based on Markov
Decision Processes. Some extended Finite-state Markov
Decision Processes has been proposed. We are constructing
theoretical bases of learnablilty for them, by applying
techniques used in grammatical inference methods.
広域分散環境は非均質なネットワークであり，ホスト
間によって遅延が2桁以上異なる，ホスト間によっては直
接のTCP接続が(firewallやNATによって)不可能である，
などの特徴がある．このため通常の1クラスタ用のソフト
ウェアの方式は，しばしばそのまま広域環境へスケール
81
5. 並列処理環境の資源管理と可視化
鴨志田良和, グェン トアン ドゥク, 田浦健次朗,
近山隆
Visualization and resource management for parallel
computing environments
Y. Kamoshida, N.T.Duc, K. Taura, and
T. Chikayama
joining/leaving hosts and thus is useful for implementing data
intensive programs and parallel long-running services. We
also developed OpenMP implementation for distributed
environments and proposed an optimization for such
environments.
7. 効率的なインクリメンタル GC
白井達也, 遠藤敏夫, 田浦健次朗, 近山隆
Efficient Incremental Garbage Collection
T. Shirai, T. Endo, K. Taura and T. Chikayama
並列処理環境を多数のユーザが共有して使うために，
計算機の状態を可視化して，リアルタイムに状態が把握
できるようにするためのシステムVGXPを設計，実装した．
Web経由で自動インストールを可能とし，9拠点500以上の
ホストで常時稼働している．また，多数ユーザで共有さ
れる環境における柔軟な資源管理の方式について提案を
行い，Linuxカーネルを変更することで，対話的プロセス
の応答性とユーザ間の公平性を両立させたスケジューラ
を設計・実装した．
We have designed and implemented VGXP, a tool that
visualizes many computers and helps users reason about states
of systems shared by many people in real time. It installs
automatically through web browsers and now operates on
more than 500 hosts in 9 cites. We also proposed a resource
management scheme for shared environments and
implemented a scheduler that acehives both responsiveness of
interactive processes and fairness among users.
ほとんどの自動メモリ管理はプログラムが実際に利用
するデータ量に対して一定の(数割から同程度)の余剰メ
モリが存在することではじめて効率的に動作する。一方，
利用可能なメモリ量で解ける問題の規模が決まる応用も
多く，高級言語の自動メモリ管理も，メモリを物理搭載
量いっぱいまで使い切ることができることが望まれてい
る。本研究では，参照カウントとマークスイープ方式を
組み合わせ，ヒープ利用率が高くても効率が低下せず，
かつ停止時間の短いごみ集め方式に関する研究を行った．
Most automatic memory management systems make an
assumption that some fraction of the memory is available for
allocation of short-lived data. On the other hand, many
applications are memory-bound, in that the size of the
problem solvable on a system is determined by the available
memory, so memory management systems of garbage
collecting languages should work efficiently when much of
the available memory is occupied by long-lived data. In this
research, we proposed a garbage collection algorithm that
combines reference counting and mark and sweep. This
algorithm exhibits good performance when heap occupancy is
high and a short pause time.
6. 高水準並列プログラミング言語
弘中鍵, 澤井省吾, 渡邉悠, 田浦健次朗,
近山隆
High-level parallel programming languages
K. Hironaka, S. Sawai, Y. Watanabe, K. Taura, and
T. Chikayama
分散環境での並列処理を容易に記述可能なプログラミ
ング処理系 dds の設計・実装を行った．dds では Python
に RMI 拡張を施し，遠隔オブジェクトのメソッドを非同
期に呼び出すことで並列処理を記述する．広域環境でス
ケールするために，制限された接続数でオーバーレイを
構築し，オーバーレイ上のルーティングによって，NAT
や firewall が存在していてもそれを意識することなく
RMI が可能である．さらに，動的に参加・脱退する資源
を計算に取り込むことが可能であるため，広域分散環境
でのデータ集約的処理や並列化されたサービスの構築に
有用である．また，共有メモリモデルに基づくプログラ
ミング言語 OpenMP の，分散環境用の処理系の実装を行
い，分散環境向けに最適化された方式を提案した．
We designed and implemented a parallel programming
library dds, which simplifies parallel programming on
distributed environments. It extends Python with remote
method invocatoins and expresses parallelism via
asynchronous method invocations. To scale to distributed
environments, it builds an overlay network with a limited
node degree, which allows transparent RMIs in the presence
of NATs and firewalls. It also accommodates dynamically
8. 大量の Web 文書からの対訳テキスト抽出手法
斎藤大，吉田慎一郎, 田浦健次朗, 近山隆
Extracting Parallel Texts from Large Web
Documents
D. Saito, S. Yoshida, K. Taura, and T. Chikayama
大量の Web 文書から対訳テキストを抽出する手法に
関する研究を行った．Web 上のテキストに対してサンプ
リングを用いたクラスタリングを行い，12,800 ページの
文書から対訳ペアの抽出に，全対全比較に比べ再現率の
低下を 10%程度に抑えつつ計算時間を 1/3 に削減した．
We developed an algorithm for extracting parallel texts
from large Web documents. By clustering with sampling
method for Web Documents, we achieved one third
calculation time reduction with only 10% recall reduction for
extracting parallel texts from 12,800 documents.
9. Web からの情報抽出と閲覧支援
シム ウォンポ, アスィフ アフメド オニク,
草刈秀平，永井洋一，田浦健次朗, 近山隆
Information Extraction and Navigation of Web
82
been successfully implemented on real computers, and
therefore the advantage over traditional simulators has not
been clear. Its potential benefit is that it allows a massively
parallel execution on large scale parallel computers. We
implemented and evaluated the method on a parallel
computer.
Documents
S. Wonbo, A.A. Anik, S. Kusakari,Y. Nagai,
K. Taura, and T. Chikayama
自然言語処理や情報抽出・検索の研究基盤として，Web
ページの収集・蓄積を行っており，高速で再利用の容易
な並列 Web Crawler の研究，ブログページの収集とそこ
からの著者プロフィール情報の抽出，Web コミュニティ
発見手法の精度評価に関する研究を行った．
We are gathering and archiving web pages for
infrasctructure of natural language processing and information
extraction/retrieval research. This year, we conducted a
research on fast reusable web crawler, gathering and
retrieving information from weblog pages, and evaluating the
quality of web community extraction methods.
12. 音楽情報処理
渡辺哲朗, 近山隆
Music Information Processing
T. Watanabe and T. Chikayama
情報処理の諸技術を統合して適用する対象として、音
楽を扱う研究を進めている。音楽はコンピュータ処理の
対象にしにくい人間の感性の問題であるにもかかわらず、
古来数学的興味の対象でもある。我々は現在、ポピュラ
ー音楽のドラム演奏において、コンピュータの自動生成
が難しい要素である「グルーブ感」を題材に、打音の強
さ・発音タイミングなどの要素との関係を機械学習手法
によって抽出する研究を行っている。
Application area of computers are now spreading out from
logical and mathematical fields to fields of sensibility. We are
conducting research on "groove feeling" in drums play in
popular music, which is difficult to generate automatically.
We look into methods of extracting the relation of subjective
groove feeling and objective features such as hit streangth and
timing. through machine learning methods.
.
10. Computer Game Player の研究
吉本晴洋, 阿部崇史, 三輪誠, 横山大作,
田浦健次朗, 近山隆
Research on Computer Game Players
H. Yoshimoto,T. Abe,M. Miwa, D. Yokoyama,
K. Taura and T. Chikayama
計算機によるゲームプレイヤの研究は、人工知能を含
むコンピュータサイエンスの多くの分野に応用できる実
用的な題材として多くの成果を挙げてきた。我々は、そ
の中で、より効率的な探索手法、大量の棋譜からの知識
獲得とその応用などについて研究を行っている。その応
用例として、将棋プレイヤ「激指」および囲碁プレイヤ
ーを設計・実装した．激指は世界でも屈指の強い将棋プ
レイヤとして高い評価を得ている。
Research on game-playing programs has yielded practical
results in many areas of computer science, including artificial
intelligence. We are investigating methods for searching
game-trees more efficiently, discovering and applying
knowledge from game records, and so on. Appling these
methods, we have developed a computer shogi player
"Gekisashi" and a computer Igo player. Gekisashi is drawing
much attention in the community as one of the strongest shogi
player programs.
13. 並列分散処理を用いた Gait 認識
鴨志田良和，斎藤秀雄，堀田勇樹，白井達也，
田浦健次朗
Gait Recognition using Parallel and Distributed
Resources
Y. Kamoshida, H. Saito, Y. Horita, T. Shirai,
and K. Taura
（知能機械情報学専攻 大津・國吉研究室との共同研
究)大津らによる，CHLAC 特徴を用いた動画像からの
Gait 認識(人および動作の認識)アルゴリズムをもとにし
て，その並列化，および実時間分散化を行った．認識に
用いる特徴パラメータの次元を増やし，並列処理を用い
て高速に学習を行うことでこれまでにない高い認識率を
得ることに成功した．
(Joint
work
with
Ohtsu-Kuniyoshi
group
in
Mechano-Informatics department) Based on a Gait
recognition algorithm using CHLAC features proposed by
Ohtsu et al., we developed its parallel and soft real-time
distributed implementation. We increased the number of
features used for recognition and parallelized the learning
phase. It outperformed an already good result of the existing
serial implementation of the algorithm.
11. 量子計算機のシミュレーション
マルゾルフ フレデリク, 田浦健次朗, 近山隆
Stochastic Simulation of Quantum Computers
F. Marzolf, K. Taura, and T. Chikayama
Koonin らによって提唱されたモンテカルロ法を用いた
量子コンピュータのシミュレーション方式の並列実装方
式について研究を行った．直接的なシミュレーションと
比べ，我々は本方式が大きな台数での並列実行を可能に
することを潜在的利点と考え，それを並列計算機上に実
装し，評価を行った．
We implemented a parallel formulation of a quantum
computer simulator proposed by Koonin et al., which is based
on Monte Carlo simulation. The proposed method has not
83
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
シンポジウム・研究会・大会等発表
[9] 弘中健, 田浦健次朗, 近山隆．
“A Low-Stretch Object
Migration Scheme for Wide-Area Environments．”第 63
回 プログラミング研究発表会, March 2007.
[10] 澤井省吾, 田浦健次朗, 近山 隆, “動的にチャネル
が増減する環境下での分散スナップショットアル
ゴリズム”第 63 回 プログラミング研究発表会,
March 2007.
[11] 斎藤 大, 吉田 慎一郎 , 田浦 健次朗 , 近山 隆 ,
“Web 上の対訳テキストの大規模高速抽出手法”
第１３回言語処理学会年次大会併設ワークショッ
プ, 京都, 2007 年 3 月.
[12] ア ス ィ フ ア フ メ ド オ ニ ク , 田 浦 健 次 朗 ,
“ Detection and Dissection of Weblogs through
Template Manipulation”第１３回言語処理学会年次大
会併設ワークショップ, 京都, 2007 年 3 月.
[13] 沈 垣甫, 田浦 健次朗, 近山 隆,“ウェブコミュニテ
ィ抽出アルゴリズムの改良”電子情報通信学会 第
18 回データ工学ワークショップ,第 5 回日本データ
ベース学会年次大会, 広島, 2007 年 2 月
[14] Hideo Saito and Kenjiro Taura. Locality-aware
Connection Management and Rank Assignment for
Wide-area MPI. Poster presentation at the 12th ACM
SIGPLAN Symposium on Principles and Practice of
Parallel Programming (PPoPP 2007), San Jose, March
2007.
[15] 吉本晴洋, 繁富利恵, 副田俊介, 金子知適, 田浦健
次朗, “P2P 人狼 BBS,” The 11th Game Programming
Workshop, Nov, 2006
[16] 三輪誠, 横山大作, 近山 隆, “指し手の履歴の抽出
に基づくカテゴリの拡張” 第 11 回ゲームプログラ
ミングワークショップ 2006, Nov 2006
[17] 渡辺哲朗, 近山隆, “ドラム演奏のグルーヴ感の解
析 ”, 情 報 処 理 学 会 音 楽 情 報 科 学 研 究 会 ,
2006-MUS-67, pp.27-32, Oct 2006
[18] 永井洋一, 近山隆, “ユーザの閲覧履歴に基づくオン
ライン検索支援システム”, 日本ソフトウェア科学
会第 23 回大会, Sep. 2006
[19] 鴨志田良和, 金田憲二, 遠藤敏夫, 田浦健次朗, 近
山隆. 低負荷で多数の計算機をリアルタイムに監視
するシステム VGXP の実装, 並列/分散/協調処理に
関する『高知』サマー・ワークショップ, 信学技報
Vol. 106, No. 199, pp. 19-24, Aug 2006.
[20] 古宇田フミ子, 近山 隆, “属性記述に基づく計算
機上の対象識別のための意味づけと構文化・形式変
換”, 電子情報通信学会ソフトウェアサイエンス研
究会(SS2006-26), pp.7 - 12, August, 2006.
[21] 関谷岳史，田浦健次朗，近山隆．適応的並列計算を
支援するプロトコルの設計と正当性の証明．並列／
分散／協調処理に関するサマーワークショップ
（SWoPP2006），pp.169-174，高知，2006 年 7 月
[22] 斎藤秀雄，田浦健次朗，近山隆．MPI/GXP：広域環
研究論文
[1] 横山 大作, 田浦 健次朗, 近山 隆, “ハッシングに
基づく大規模探索問題の耐故障分散処理手法” 情
報処理学会論文誌: プログラミング, Vol. 48, No.
SIG4 (PRO 32), pp. 1-13, 2007
[2] 弘中健, 田浦健次朗, 近山隆．A Low-Stretch Object
Migration Scheme for Wide-Area Environments．第 63
回 プログラミング研究発表会 To Appear in IPSJ
Transactions on Programming Vol. 48 No. SIG 2(PRO
34)．
解説論文
[3] 横山 大作, “今すぐ使える並列処理 - GXP と Ibis
による並列プログラミング – ”, 人工知能学会誌
Vol.22, No.1, pp. 95-103, (Jan. 2007).
国際会議論文
[4] Takeshi Shibata, Ryo Yoshinaka and Takashi Chikayama,
“Probabilistic Generalization of Simple Grammars and
Its Application to Reinforcement Learning ” ,
International Conference on Algorithmic Learning
Theory 2006, Lecture Notes in Computer Science 4264
348-362
[5] Makoto Miwa, Daisaku Yokoyama and Takashi
Chikayama, “ Automatic Construction of Static
Evaluation Functions for Computer Game Players”,
Proceedings of the 9th International Conference on
Discovery Science, pp. 332-336, Springer, Oct 2006.
[6] Yuuki Horita, Satoshi Ito, Kenji Kaneda, Takuya Nanri,
Yasuyuki Shimohata, Kenjiro Taura, Mihoko Otake,
Tomomasa Sato and Nobuyuki Otsu. High Precision
Gait Recognition Using a Large-Scale PC Cluster. In
Proceedings of the 3rd IFIP International Conference on
Network and Parallel Computing, pp.43-49, Tokyo,
October 2006.
[7] Takayoshi Shiraki, Hideo Saito, Yoshikazu Kamoshida,
Katsuhiko Ishiguro, Ryo Fukano, Tatsuya Shirai, Kenjiro
Taura, Mihoko Otake, Tomomasa Sato and Nobuyuki
Otsu. Real-Time Motion Recognition Using CHLAC
Features and Cluster Computing. In Proceedings of the
3rd IFIP International Conference on Network and
Parallel Computing, pp.50-56, Tokyo, October 2006.
[8] Ken'ichi Fukushima, Kenjiro Taura, Takashi Chikayama.
“ A fast And Accurate Method for Detecting
English-JapaneseParallel Texts ”， Proceedings of the
COLING/ACL Workshop on Multilingal Language
Resources and Interoperability (MLRI 2006)，pp.60-67,
Sydney, July 2006.
84
境用の適応的なメッセージパッシングシステム．並
列／分散／協調処理に関するサマーワークショッ
プ（SWoPP2006），pp.25-30，高知，2006 年 7 月
[23] 合田憲人，大澤清，大角知孝，笠井武史，小野功，
實本英之，松岡聡，斎藤秀雄，遠藤敏夫，横山大作，
田浦健次朗，近山隆，田中良夫，下坂久，梶原広輝，
廣安知之，藤澤克樹．グリッドチャレンジテストベ
ッドの構築と運用～グリチャレテストベッドの作
り方～．並列／分散／協調処理に関するサマーワー
クショップ（SWoPP 2006），pp.49-54，高知，2006
年 7 月．
[24] 鴨志田良和, 田浦健次朗, 近山隆. VGXP: 多数の計
算機をリアルタイムに監視・操作するソフト,
SACSIS 2006 - 先進的計算基盤システムシンポジウ
ム グリッドチャレンジ自由課題報告(ポスターおよ
び口頭発表), IPSJ Symposium Series Vol. 2006, No. 5,
pp. 229, May 2006.
[25] 鴨志田良和, 田浦健次朗, 白井達也, 斎藤秀雄, 白
木孝義, 石黒勝彦, 深野亮, 大武美保子, 佐藤知正,
大津展之. 冗長性を用いた低遅延並列実時間動作認
識システム, SACSIS 2006 - 先進的計算基盤システ
ムシンポジウム, IPSJ Symposium Series Vol. 2006,
No. 5, pp. 533-540, May 2006.
[26] 大武美保子, 金田憲二, 鴨志田良和, 深野亮, 白木
孝義, 伊藤聡, 石黒勝彦, 白井達也, 斎藤秀雄, 堀田
勇樹, 南里卓也, 下畠康幸, 吉本晴洋, 酒向慎二, 杉
正夫, 小谷潔, 米田隆一, 林淳哉, 野口博史, 田浦健
次朗, 大津展之, 佐藤知正. 100 時間ワークショップ
による融合教育研究プラットフォームの開発, 日本
機械学会ロボティクスメカトロニクス講演会'06 講
演論文集, 2A1-B34, May 2006.
85
相田研究室
Aida Laboratory
そこで、本研究では各種の経路探索手法について様々
な評価尺度から比較を行い、少ない計算量で最適に近い
経路を探索する手法を提案した。また、経由を指定する
ルータを少なくする経路制御手法に関して検討を行った。
There have recently been many efforts to improve
performance and reliability of communication over Internet.
A promising solution is multi-path techniques, which establish
disjoint paths between communicating endpoints. However,
the criteria to select such disjoint paths has not been clear.
The method to forward packets along selected paths is also a
problem, because one or more of them are not shortest paths.
We have compared several routing algorithms from various
viewpoints and proposed a method to find near optimal paths
with small computational complexity. We also studied
routing control method to minimize the number of router
specified as visiting points.
(http://www.aida.k.u-tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
高速鉄道における異種無線リンク活用手法
相田 仁、神堀 真也
Effective Use of Heterogeneous Wireless Links in
High Speed Railways
H. Aida and S. Kambori
近年、ブロードバンド通信が一般家庭やオフィス等に
普及しており、今後は移動中においても高速にネットワ
ークに接続できる環境が求められる。鉄道においては、
列車内インターネット接続サービスが一部の路線で実施
されているが、現状では列車‐地上間リンクがボトルネ
ックとなり、多くの乗客が十分な速度で通信できるだけ
の通信帯域を確保できていない。
そこで、列車‐地上間リンクとして複数の異種無線リ
ンクを利用することを考え、列車側及び地上側にプロキ
シサーバを設置し、それらが無線リンクの状態を予測し
データ単位でスケジューリングを行うことで、列車‐地
上間の無線リンクを有効に活用する手法を提案した。シ
ミュレーションにより、一部の無線リンクが断続的にし
か利用できない環境においても、提案手法により一定の
通信品質を確保できることが確かめられた。
Recently, broadband communication has become quite
popular in homes and offices. People now want to have
broadband access in mobile environment. However, internet
connection service is provided in only a small number of
railways because it is difficult to continuously reserve enough
bandwidth by single medium. In this research, we developed
a method to utilize more than one wireless media, one of
which provides continuous slow connection and the others
provide intermittent fast connections. Simulation results
show that sufficient quality is achievable by predictive
scheduling performed by proxy servers both on the ground
and the train.
3.
アドホックネットワークにおける通信の省電
力化
相田 仁、アピラックウィリヤ ウィッタヤー、
田中 貴章
Energy Saving in Ad-hoc Networks
H. Aida, W. Apirakviriya, and T. Tanaka
センサネットワークや大規模災害時等の臨時ネットワ
ークを構築する手段として、無線マルチホップ中継に基
づくアドホックネットワークが注目されている。ここで、
アドホックネットワークにおいても、従来は最短ホップ
数に基づく経路制御が行われてきたため、中継に参加す
るノードと参加しないノードの間で電力消費に大きな差
が生じていた。
本研究では、経路設定時に各ノードにおいて宛先ノー
ドに対する複数の転送先を設定し、それらの転送先にパ
ケットを振り分けることにより電力消費を均等化する手
法について、シミュレーションを行い、その有効性を確
認した。
Ad-hoc network based on multi-hop wireless relay is
promising approach to build sensor networks and/or
temporary networks for disaster recovery. Conventionally,
routing control in ad-hoc network is done on hop count basis,
so that energy consumption of nodes heavily depends on
whether they participate relay or not. In this research,
effectiveness of routing control scheme, in which more than
one candidate forwarding nodes are recorded during route
setup and packets are distributed among those nodes, is shown
through simulation.
2.
複数経路通信における経路制御
相田 仁、穗坂 怜
Routing Control for Multi-path Communication
H. Aida and S. Hosaka
近年、インターネットにおける信頼性や通信性能の向
上を目指す様々な研究がされている。通信の信頼性を向
上させる技術の１つに、同じルータを経由しない複数の
経路を利用する方法がある。この際、どのような判断基
準で経路を選択したらよいか、これまで明確ではなかっ
た。また、これらの経路は一般に最短経路でなくなるた
め、その経路に沿ってパケットを転送する手法も問題と
なる。
4.
ユビキタスコンピューティングに適した情報
配信手法
相田 仁、笹尾 卓宏、佐伯 嘉康
Routing Control for Multi-path Communication
H. Aida, T. Sasao and Y. Saeki
ユビキタス・コンピューティングの実用化に向けては、
86
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
データ通信やセンサの技術だけでなく、それらの技術の
上での情報表現の技術が重要である。様々なサービスと
多様なニーズを持ったユーザとの間でのコミュニケーシ
ョ ン を 実 現 す る た め に 、 RDF (Resource Description
Framework)と呼ばれるグラフ構造のデータモデルと近距
離無線等を用いた情報交換手法を提案し、RDF データの
蓄積、送受信、アプリケーション構築手法等について研
究を行った。
Information representation method is as important as data
communications or sensor technology for ubiquitous
computing. In our approach, every information is on graph
structured data model called RDF (Resource Description
Framework) and each node in environment or with user
communicates by short range radio. Currently we study on
storage, communication protocol and middleware for
applications.
シンポジウム・研究会・大会等発表
[1] H. Aida: A Study on a Convenient Positioning System
using Wireless LAN Infrastructure, Proc. COE
Symposium on Advanced Electronics for Future
Generations, pp227-230 (2007).
[2] T. Chikayama, H. Aida and K. Aizawa: Information
Technologies for Urban Infrastructures, Proc. COE
Symposium on Advanced Electronics for Future
Generations, pp231-237 (2007).
[3] 笹尾卓宏: RDF を用いたユビキタス情報配信, 情報
処理学会インタラクション 2007（ポスター発表）
(2007).
[4] 笹尾卓宏，相田 仁: RDF を用いたユビキタス情報
交換手法の提案, 情報処理学会第 69 回全国大会講
演論文集, Vol.3, 1U-4, pp.87-88 (2007).
[5] 佐伯嘉康，相田 仁: セマンティック・ウェブ技術
を用いた Web コンテンツ配信, 情報処理学会第 69
回 全 国 大 会 講 演 論 文 集 , Vol.1, 2S-3, pp441-442
(2007).
[6] 穗坂 怜，相田 仁: 複数経路通信における経路制
御に関する検討, 情報処理学会第 69 回全国大会講
演論文集, Vol.1, 3M-6, pp317-318 (2007).
[7] 神堀真也，相田 仁: 高速鉄道ブロードバンド通信
における異種無線リンク有効活用手法の検討, 情報
処理学会第 69 回全国大会講演論文集, Vol.3, 4U-6,
pp145-146 (2007).
5.
公共無線 LAN を用いた簡便な位置測定システ
ム
相田 仁、栗田 雄作
Convenient Positioning System using Wireless LAN
Infrastructure
H. Aida and Y. Kurita
通学中の子供の位置や安全を確認するニーズが近年と
みに高まってきている。位置を確認するための手段とし
ては PHS や GPS が従来用いられてきたが、PHS は精度
が悪く、GPS は屋内では用いることができないという問
題点があった。
そこで、近年普及してきた公衆無線 LAN を活用して簡
便に位置測定を行うシステムの検討を行っている。本年
度は、電界強度を用いて位置測定を行うシステムの精度
を屋内外において検証した。引き続き、時間差を用いて
測定するシステムを導入し、比較検討を行う予定である。
As a starting point of developing convenient positioning
system on top of public wireless LAN infrastructure, a
commercially available RSSI (Received Signal Strength
Indicator) based system is introduced and tested. Meanwhile,
some basic characteristics of propagation of wireless LAN
radio wave are measured.
Additional TDOA (Time
Difference of Arrival) based system is planned to be installed
and compared to the RSSI-based system. With these
experiences, we would like to find a cost-effective way to
build convenient positioning system that can be used both
indoors and outdoors.
その他
[8] 相田 仁: 活力あるＩＰ端末の実現に向けて, (財)電
気通信端末機器審査協会, (2006.11.14).
87
坂井・五島研究室
Sakai & Goshima Laboratory
Instead of focusing of each threat factors in ad-hoc, we
are researching techniques that increase the dependability
comprehensively and structurally by assuring the
correctness of the instruction execution, data integrity and
data confidentiality. The research includes the following
topics:
• The microarchitecture techniques for executing each
instruction in accurate, especially focusing on the intra
chip variations.
• Data protection techniques against software/hardware
tampering.
• Dynamic/static detection techniques for the malicious/
defected instructions.
In these techniques we found that the “tag” propagation
operation is essentially common. Although these additional
operations would increase the amount of the calculation
and work-sets, we expect that the overhead will be
significantly improved by applying the ILP techniques. We
are developing the efficient processor architecture that
achieves comprehensive dependability by sophisticated
“tag” management.
(http://www.mtl.t.u-tokyo.ac.jp/)
研究現況
Current Research Projects
1. ディペンダブルコンピューティング
坂井 修一・五島 正裕・入江 英嗣・勝沼 聡・
ドゥブトゥ ピエール・金 大雄・杉本 健・樽井 翔
Dependable Computing
S. SAKAI, M. GOSHIMA, H. IRIE, S.
KATSUNUMA,
P. DE VAUTOUR, D. KIM, K. SUGIMOTO and S.
TARUI
我々を取り巻くコンピュータシステムの信頼性は、そ
の重要性にも関わらず、未だに成熟しているとは言い難
い。従来、コンピュータシステムに対する脅威は、故障、
過失(バグ)、攻撃等のように分類され、それぞれ別の分
野として考えられてきた。しかし、バグを利用してシス
テム侵入を行うバッファオーバフロー攻撃のように、現
在のネットワーク時代においてこのような境界は曖昧な
ものとなっている。
我々は、個々の脅威にアドホックに対処するのではな
く、処理の正確性及びデータの機密性と完全性に着目す
ることによって、構造的・包括的に信頼性を向上させる
技術を研究している。研究テーマとして、以下のものが
ある。
• 1 命令 1 命令を正確に実行するプロセッサ技術、特
に今後のデバイスで大きな問題となるチップ内性
能ばらつきに注目した技術
• プロセスの持つデータの機密性完全性を、物理タン
パリングやソフトウェアタンパリングから保護す
る技術
• プログラムに含まれる命令の危険性を、静的あるい
は動的に検出する技術
これらの技術では、一つ一つのデータに“タグ”を付
加して伝搬させる処理が本質的に共通している。この処
理は、計算量やメモリ量を増加させるが、ILP 技術の応
用によって大幅に効率化することが期待できる。本研究
では効率的なタグ管理によって、上にあげた研究テーマ
を包括的に実現する統合アーキテクチャの開発を行って
いる。
Dependability of computer systems which surround us is
still immature in spite of its importance. Conventionally,
threats to computer systems are classified into physical faults,
human faults (bugs), attacks and so on and are considered
independently as different fields. However, in nowadays
network computing, these bounds have become vague like as
the example of buffer overflow attacks which exploit bugs to
intrude into the target system.
2. 省電力チップマルチプロセッサ
坂井 修一・五島 正裕・入江 英嗣
Energy-Efficient Chip Multiprocessor
S. SAKAI, M. GOSHIMA and H. IRIE
現在の VLSI 設計においては、低消費電力の要求が大き
く高まっている。それを満たすためには、従来行われて
いるデバイスや回路の低レベルでの低消費電力技術に加
えて、より抽象度の高いレベルで低消費電力を実現する
ことが必要になっている。我々は特に、コンパイラやハ
ードウェアのサポートにより、アプリケーションのスレ
ッド・レベル並列性を自動抽出して、チップマルチプロ
セッサ環境上で処理することで低消費電力を実現するこ
とを目指している。研究テーマとして、以下のものがあ
る。
• 省電力のためのプロセッサ・コア、および、キャッ
シュのアーキテクチャ
• スレッド・レベル並列性の動的見積もり、および、
使用するプロセッサ・コア数の最適化
• 省電力のためのソフトウェア技術
Energy-efficient VLSI design is highly required. To meet
the low power requirement, we should reduce power not only
at device or circuit level but also at more abstract levels, i.e.,
architectural, compiler, algorithm, operating system, and
programming language levels.
Our research investigates power reduction techniques for
CPU chip design. We focus on power reduction at
architectural and compiler levels. Particularly, thread level
parallelism in applications is extracted through software
and/or hardware supports. A large power reduction can be
88
4. RIMD アーキテクチャ
五島 正裕・坂井 修一・入江 英嗣・塩谷 亮太
RIMD Architecture
M. GOSHIMA, S. SAKAI, H. IRIE and
R. SHIOYA
achieved by exploiting such kind of parallelism on chip
multi-processor environments.
The research includes the following topics:
• Processor core, cache architectures for power reduction
• Dynamic thread level parallelism estimation and
adaptation of multiprocessor resources
• Software techniques for power reduction
データ並列性とは、異なるデータに対してほぼ同様の処理
を行う際に生じる並列性である。データ並列性の高い処理と
しては画像処理などのメディア処理が挙げられる。近年、これ
らの処理ではループ内に分岐を含むなど、そのアルゴリズム
が複雑化する傾向にあり、従来の SIMD などでは対応が困難
となっている。
RIMD (Replicated Instruction/Multiple Data stream) は、こ
のデータ並列性の高い処理をターゲットとしたアーキテクチャ
である。RIMD は SIMD と同様に複数の演算器が制御部を共
有する構成をとる。各演算器はループ・イタレーションの格納
を目的とした小容量の命令バッファを備えており、それぞれ
が独立したパスの実行を行うことが可能である。これにより、
RIMD では複雑なアルゴリズムを処理できる柔軟性と高いピ
ーク性能を併せ持つことが可能になると考えられる。
Data parallelism is derived from almost same operations to
different data streams. Media processing such as image
processing is an example with high data parallelism. Recently,
the algorithms of these applications tend to become more
complex, and conventional architecture such as SIMD cannot
deal with these applications efficiently.
RIMD (Replicated Instruction/Multiple Data stream) aims
to process these applications with high data parallelism. All
the processing elements of a RIMD processor share one
control unit just like SIMD. But each processing element has
small instruction buffer to save loop iteration, and can execute
iteration individually. This structure enables RIMD to have
both high peak performance and high programmability.
3. ツインテール・アーキテクチャ
五島 正裕・坂井 修一・入江 英嗣・亘理 靖展
Twintail Architecture
M. GOSHIMA, S. SAKAI, H. IRIE and Y. WATARI
ツ イ ン テ ー ル ・ ア ー キ テ ク チ ャ は 、 in-order テ ー ル 、
out-of-order テールと呼ぶ 2 つの部分からなる。In-order/
out-of-order テールは、それぞれ、in-order/out-of-order スー
パスカラ・プロセッサとほぼ同等なものと考えてよい。フェッチ
された命令は in-order テールで実行可能なものは in-order テ
ールへ，そうでないものは out-of-order テールへ送られ、いず
れかのテールで実行される。
In-order テールでは、out-of-order テールに比べて、早期
に命令が実行されることになる。そのため、命令流は早期に
実行可能なものと、そうでないものに分割され、それぞれ、
in-order/out-of-order テールで実行されることになる。ツインテ
ール・アーキテクチャは、同数の演算器を持つ
in-order/out-of-order スーパスカラ・プロセッサより性能が向上
することが分かっており、特にロード命令を in-order テールで
実行する場合に大きな性能向上が得られる。
本年度は、ツインテール・アーキテクチャで性能向上が得
られる原因を調べ、更なる性能向上を引き出すことを検討し
た。
Twintail architecture is composed of two parts, called
in-order and out-of-order tails. In-order/out-of-order tails can
be considered as usual in-order/out-of-order superscalar
processors. Fetched instructions executable in the in-order tail
are executed in the in-order tail, while ones inexecutable in the
in-order tail are dispatched to the out-of-order tail and then
scheduled and executed.
Instructions are executed earlier in the in-order tail than in
the out-of-order tail. Therefore the instruction stream is
divided into two streams. One can be executed earlier, the
other cannot. The former and the latter are executed in the
in-order and the out-of-order tails, respectively. This feature
enables twintail architecture more efficient than usual in-order
and out-of-order superscalar processors which have the same
number of function units. Large performance improvement is
obtained when load instructions are executed in the in-order
tail.
This year, we investigated the cause of performance
improvement on twintail architecture and tried to extract more
performance.
5. 逆 Dualflow アーキテクチャ
五島 正裕・坂井 修一・入江 英嗣・一林 宏憲
Anti-Dualflow Architecture
M. GOSHIMA, S. SAKAI, H. IRIE and
H. ICHIBAYASHI
Dualflow は、通常の制御駆動型とは全く異なる、レジスタ
のない命令セット・アーキテクチャである。レジスタを介さずに
命令間で直接データのやり取りを行うため、レジスタ・リネーミ
ングを行うことなくスーパスカラ実行が可能となる。元々の
Dualflow では、データの生産者がその消費者を指定してい
たが、消費者の数が規定できないことが無用なコピー命令を
増加させる原因になっていた。
そこで、その逆 ―― つまり、消費者が生産者を指定する
タイプが考えられる。ソース・オペランドの数は原理的に一定
であるので、このことによってコピー命令の挿入を避けること
ができると考えられる。
また、この逆 Dualflow アーキテクチャを、命令セットとして
ではなく、プロセッサ・コアの内部命令フォーマットとして利用
することを検討している。すなわち、命令セットはレジスタを持
89
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
つものを使用し、その命令を動的に逆 Dualflow アーキテクチ
ャの命令に変換してトレース・キャッシュにキャッシュ・再利用
することにより、レジスタ・リネーミングを省略できると考えてい
る。
Dualflow is a novel instruction set architecture without
architecuture-defined registers. Since the Dualflow processor
passes data directly between instructions without storing them
into registers, it enables superscalar execution without register
renaming. In original Dualflow architecture, the producer of
data specifies their consumers. But it increases unnecessary
copy instructions, because the number of the consumers
cannot be intrinsically bound.
Therefore we have been trying the “opposite” scheme, in
which the consumer of data specifies the producers. Since the
number of the source operands is intrinsically fixed, this
scheme can avoid insertion of copy instructions.
We also tried to apply anti-dualflow architecture, not to an
instruction-set architecture, but to the internal instruction
format of a processor core. Instructions with registers are
dynamically converted to the anti-dualflow form, and then
cached in the trace cache and reused, to omit register
renaming.
研究論文
[1] Luong D. Hung and Shuichi Sakai: Dynamic Estimation
of Task Level Parallelism with Operating System
Support, 情報処理学会論文誌コンピューティング
システム, Vol. 47, No. SIG7(ACS 14), pp. 43-51
(2006).
[2] 三輪 忍, 福山 智久, 嶋田 創, 五島 正裕, 中島 康
彦, 森 眞一郎, 富田 眞治: パス情報を用いた分岐
フィルタ機構, 情報処理学会論文誌コンピューテ
ィングシステム, Vol. 47, No. SIG12(ACS 15), pp.
108-118 (2006).
[3] Luong D. Hung, Masahiro Goshima and Shuichi Sakai:
Zigzag-HVP: A Cost-effective Technique to Mitigate
Soft Errors in Caches with Word-based Access, 情報処
理学会論文誌コンピューティングシステム, Vol. 47,
No. SIG18(ACS 16), pp. 44-54 (2006).
[4] 塩谷 亮太, ルォン ディン フォン, 入江 英嗣, 五
島 正裕, 坂井 修一: マルチコア・プロセッサの不
均質共有キャッシュにおける LRU 大域置き換えア
ルゴリズム, 情報処理学会論文誌コンピューティ
ングシステム, Vol. 48, No. SIG3(ACS 17), pp. 59-74
(2007).
6. プロセッサ・シミュレータ「鬼斬」の開発
五島 正裕・坂井 修一・渡辺 憲一・一林 宏憲
Processor Simulator “Onikiri”
M. GOSHIMA, S. SAKAI, K. WATANABE and
H. ICHIBAYASHI
国際会議論文
[5] Luong Dinh Hung, Masahiro Goshima and Shuichi
Sakai: SEVA: A Soft-Error- and Variation-Aware Cache
Architecture, IEEE Int'l Symp. on Pacific Rim
Dependable Computing (PRDC 2006), pp. 47-54
(2006).
[6] Satoshi Katsunuma, Hiroyuki Kurita, Ryota Shioya,
Kazuto Shimizu, Hidetsugu Irie, Masahiro Goshima,
and Shuichi Sakai: Base Address Recognition with Data
Flow Tracking for Injection Attack Detection, IEEE Int'l
Symp. on Pacific Rim Dependable Computing (PRDC
2006), pp. 165-172 (2006).
スーパスカラ・プロセッサの研究においては，プロセ
ッサの 1 サイクルごとの挙動を正確に再現する
cycle-accurate なシミュレータが必要となる。
本研究室で開発した「鬼斬」では，特に以下のような
点を重視している：
• 拡張性： 様々なアーキテクチャの構成への対応
• 再現性： 正確なプロセッサの挙動の再現
• デバッガビリティ： 性能バグの発見の容易さ
このシミュレータを用いて、現在各研究の評価を行っ
ている。
In research of superscalar processors, cycle-accurate
simulators, which precisely reproduce cycle-by-cycle behavior
of processors, are required.
Onikiri, which we are developing in out lab, has the
following important aspects:
• Extensibility: to simulate various architectures
• Reproducibility: to precisely reproduce the behaviors
• Debuggability: to easily find performance bugs
We are evaluating the proposed architectures with this
simulator.
総説・解説論文
[7] 坂井 修一: 違う世界をもとう, 人工知能学会誌, 20
巻, 1 号, pp. 158-160 (2007).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[8] 入江 英嗣, 荻野 健, 勝沼 聡, 清水 一人, 栗田 弘
之, 五島 正裕, 坂井 修一: 超ディペンダブル・プ
ロセッサアーキテクチャの構想, 電子情報通信学
会技術研究報告 CPSY2006-1～12, Vol. 106, No. 3, pp.
49-54 (2006).
[9] 塩谷 亮太, ルォン ディン フォン, 入江 英嗣, 五
島 正裕, 坂井 修一: マルチコア・プロセッサの不
均質共有キャッシュにおける LRU 大域置き換えア
90
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
ルゴリズム, 先進的計算基盤システムシンポジウ
SACSIS 2006, pp. 23-31 (2006).
三輪 忍, 福山 智久, 嶋田 創, 五島 正裕, 中島 康
彦, 森 眞一郎, 富田 眞治: パス情報を用いた分岐
フィルタ機構, 先進的計算基盤システムシンポジ
ウム SACSIS 2006, pp. 315-324 (2006).
豊島 隆志, 入江 英嗣, 五島 正裕, 坂井 修一: レ
ジスタ間接分岐ターゲットフォワーディング, 先
進的計算基盤システムシンポジウム SACSIS 2006,
pp. 325-332 (2006).
勝沼 聡, 栗田 弘之, 塩谷亮太, 清水 一人, 入江
英嗣, 五島 正裕, 坂井 修一: アドレスオフセット
に着目したデータフロー追跡による注入攻撃の検
出, 先進的計算基盤システムシンポジウム SACSIS
2006, pp. 515-524 (2006).
荻野 健, 入江 英嗣, 五島 正裕, 坂井 修一: レジ
スタファイルの書き込み時のタイミングエラーの
検出・回復手法, 情報処理学会研究報告
2006-ARC-169, pp. 19-24 (2006).
渡辺 憲一, 五島 正裕, 坂井 修一: ループを並列
実行するクラスタ型アーキテクチャ, 情報処理学
会研究報告 2006-ARC-169, pp. 25-30 (2006).
一林 宏憲, 入江 英嗣, 五島 正裕, 坂井 修一: 逆
Dualflow アーキテクチャ, 情報処理学会研究報告
2006-ARC-169, pp. 37-42 (2006).
平井 遥, 入江 英嗣, 五島 正裕, 坂井 修一: ツイ
ンテール・アーキテクチャ, 情報処理学会研究報告
2006-ARC-169, pp. 43-48 (2006).
福山 智久, 三輪 忍, 嶋田 創, 五島 正裕, 中島 康
彦, 森 眞一郎, 富田 眞治: スラック予測を用いた
クラスタ型スーパースカラ・プロセッサ向け命令ス
テアリング, 情報処理学会研究報告 2006-ARC-169,
pp. 55-60 (2006).
栗田 弘之, 塩谷 亮太, 入江 英嗣, 五島 正裕, 坂
井 修一: 動的なインフォメーションフロー制御に
よ る 情 報 漏 洩防 止 手 法, 情報 処 理 学 会 研究報告
2007-ARC-172, pp.227-232 (2007).
清水 一人, 入江 英嗣, 五島 正裕, 坂井 修一: 耐
ソフトウェアタンパ・プロセッサ, 情報処理学会報
告 2007-ARC-172, pp.239-244 (2007).
[22] 五島 正裕: マイクロプロセッサの研究動向, 半導
体理工学研究センター第 17 回 STARC アドバンスト
講座 システムアーキテクチャセミナー, pp. 69-88
(2006).
[23] 坂井 修一: 超ディペンダブルプロセッサ, 半導体
理工学研究センター第 18 回 STARC アドバンスト講
座 システムアーキテクチャセミナー, pp. 65-82
(2006).
[24] 中村 宏，京 昭倫，佐藤 寿倫，大津 金光，井上 弘
士，五島 正裕，木村 啓二，吉瀬 謙二: これから
が面白いプロセッサアーキテクチャ（パネル討論）,
第 5 回情報科学技術フォーラム (FIT 2006) (2006).
[25] Shuichi Sakai, Masahiro Goshima, Hidetsugu Irie,
Yutaka Sugawara, Kenji Kono, and Shigeru Chiba:
Dependable Computing: From Architecture to Internet
Applications, IFIP Int'l Conf. on Network and Parallel
Computing (Keynote Talk) (2006).
特許
[26] 入江 英嗣, 五島 正裕, 坂井 修一: メモリ装置及
びメモリ読み出しエラー検出方法, 特願
2006-189029 (2006).
招待講演
[20] 坂井 修一, 中村 宏, 五島 正裕, 松岡 聡, 橋本 幹
生, 小檜山 清之, 中村 友洋: ディペンダビリティ
とセキュリティ ―デバイス、アーキテクチャ、ソ
フトウェア, 電子情報通信学会技術研究報告
CPSY2006-1～12（パネル討論）, pp. 6-7 (2006).
[21] 坂井 修一: ディペンダブルプロセッサ ―アーキ
テクトの視点から, 独立行政法人日本学術振興会
(JSPS) シリコン超集積化システム第 165 委員会第
41 回研究会（招待公演）, pp. 6-20 (2006).
91
相澤・山崎研究室
Aizawa Yamasaki Laboratory
進めている．
We are investigating new technologies for archiving three
dimensional video. Three dimensional video is dynamic mesh
model with dynamic texture: moving three dimensional
objects are captured and modeled for real ones such a person.
Differing from the conventional video, the three dimensional
video is manipulated in three dimension. It is real and
interactive: view can be easily changed arbitrarily. We are
intensively investigating techniques required for archiving a
number of three dimensional video: compression,
segmentation, content-based retrieval, composition, extraction
of structural data, etc.
(http://www.hal.t.u-tokyo.ac.jp/ja/index.html)
研究現況
Current Research Projects
1. ライフログ 体験のマルチメディア情報処理：
コンテンツとコンテキストベースの情報処理
相澤清晴,山崎俊彦,タンチャロエン,デシルバ,
間野裕行,ウェーティット
Life Log: Multimedia Processing for Experiences,
K.Aizawa, T.Yamasaki, D.Tancharoen, G.C.DeSilva,
T.Ishikawa, H.Mano, P.Waythit
センシングデバイスと情報処理機器の小型化が進み，
ウエアラブルなメディアにより個人の体験を長期間記録
することが可能になる．人の一生分の映像記録もそれほ
ど遠くない時期に可能になろう．その場合，映像を中心
とした大容量情報の効率的な検索，要約が大きな課題に
なる．膨大な体験を処理していくためには，コンテンツ
のみならずコンテキストを最大限に活用する必要があり，
そのデータ取得と処理を検討している．様々な局面での
センシングを検討している．ウエアラブルでの個人活動
やユビキタスホームでの家族の記録について処理を進め
た．
We are pioneering a new area that is life log. PCs and
medias being improved in their size and capacity. In not a
distant future, the entire life of a person will be able to be
recorded. Structuring and summarization of huge data of the
person's experience captured by various sensors such as video,
audio, GPS, acceleration sensors etc. has been investigated. In
order to index huge amount of video, data captured by various
sensors are used as the context information. Several different
cases are being investigated such as those captured by the
wearable devices, sensors in Ubiquitous Home.
2. 3 次元映像のための圧縮，検索技術
相澤清晴, 山崎俊彦, 徐健鋒，韓昇龍，唯野隆一，
前田崇, N.S. Lee, 葛西大佑
3D Video Compression and Indexing Techniques
K.Aizawa, T.Yamasaki, F.Xu, S.R.Han, R.Tadano,
T.Maeda, N.S.Lee, D.Kasai
実世界を 3 次元グラフィックオブジェクトとして取込
む技術が進展している．動く対象であれば，3 次元構造
まで含んだ動的な 3 次元映像が生成できる．3 次元映像
は，実写であり，インタラクティブであり，自由に視点
を変えることができる．しかし，その情報量は膨大で将
来 3 次元ビデオのアーカイブなど利活用をすすめるため
には全く新しい技術的な課題が多い．人の舞踊などの 3
次元ビデオを対象とし，動的な 3 次元映像の圧縮，イン
デクシングのためのセグメンテーション，3 次元映像の
類似検索，編集，構造的なデータの抽出に関する検討を
3. 視覚情報処理に基づく Web 解析
相澤清晴, 山崎俊彦, 中平浩二，渡井康行, 前田青
Image Processing for Web
K.Aizawa, T.Yamasaki, K.Nakahira, Y.Watai,
A.Maeda
テキストと画像が Web の情報である．ところが，テキ
ストに比べ，画像は全くといっていいほど Web データの
情報処理に活用されていない．（イメージサーチでもテ
キスト情報を利用している） Web の画像の種類もロゴ
から自然画像までいくつもの用途，種類の画像が用いら
れている．画像を中心に Web の多彩な情報処理ができる
ことを検討している．
Web の情報は，通常，レンダリングされた結果を眼に
している．このため，Web ページの内容の解析もそのレ
ンダリング結果の視覚情報を考慮しながら解析するとよ
い．レンダリング後の“見え”に基づく検索に関して，
スケッチベースの検索，さらに適合性フィードバックも
加えた手法を作り，リアルタイムでのユーザーテストも
行った．
We are developing a new approach to Web information
processing. WWW information contains mainly text and
images. Texts have been analyzed and utilized for various
search engines, however, images have been rarely used.
Images in WWW widely ranges from logos, titles and natural
images. We are developing a new approach to Web data
processing by focusing on Images, which enables to
summarize and navigate Web contents in different way.
Web content is always visually rendered by a browser. Then,
analysis of Web content will be better by taking into account
the result of the rendering. We developed “view based
search”, in which a user draws a very brief sketch and the
system retrieves candidate pages ranked by the matching of
image features. We also improve it by using relevance
feedback.
4. 集団，広域のセンシング
相澤清晴, 山崎俊彦, 味八木崇, オストルク,
林辰也，西岡潔郁,澤田耕司
Sensing for People in Wide Area
92
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
K.Aizawa, T.Yamasaki, T.Miyaki, O.Ozturk,
T.Hayashi, Y.Nishioka, K.Sawada
多数のセンサーのネットワーク化による広域のサーベ
イランス技術を検討している．ワイヤレス LAN によるネ
ットワークを屋外に広域に展開し，人物の検出，追跡に
ついての検証を進めている．セキュリティ応用とアミュ
ーズメント応用のシステムを目指している．ある地域で
の活動への参加を時間を越えて追跡する仕組みについて
も検討している．無線 LAN による位置検出の併用につい
ても検討している．
Sensing various activities in wide area by using a large
number of cameras is being investigated. A wireless LAN
network in wide area around the new campus has been
developed and a number of cameras are placed in the area.
Tracking, transimission are being investigated.
Wireless LAN is also used for the localization of the person.
Combination of Wireless LAN and visual tracking is being
investigated.
研究論文
[1]久保田, 相澤: “多視点からの多焦点画像を用いた密
な光線空間の構築とそれに基づいた任意視点画像
の生成”, 映像情報メディア学会誌, Vol.60, No.5,
pp.797-806, May 2006.
[2]椿, 森田, 相澤, 斉藤: “明滅による深い症状を防止す
るための映像変換手法”, 電子情報通信学会論文誌,
Vol.J89-D, No.7 July 2006.
[3]徐，山崎，相澤: “極座標表現を用いた形状特徴ベクト
ルによる３次元ビデオのセグメンテーション”, 情
報処理学会論文誌 コンピュータビジョンとイメ
ー ジ メ デ ィ ア , Vol.47, No.SIG10 (CVIM15)
pp.208-217, July 2006.
[4]山崎，相澤: “ベクトル量子化を用いたノーマルマップ
の高速・高効率圧縮”, 電子情報通信学会論文誌,
Vol.J89-D No.10 pp.2376-2381, Oct. 2006.
[5]山崎，相澤: “Modified Shape Distribution 法による 3D
ビデオの類似動作検索”, 情報科学技術レターズ,
LI-011, pp. 201-204, Sep. 2006.
[6]G.C.De Silva, T.Yamasaki, K.Aiazawa: “Sound Source
Localization for Multimedia Retrieval in a Ubiquitous
Environment”, 情報科学技術レターズ, LK-011, pp.
297-299, Sep. 2006.
[7]早瀬，山崎，相澤: “グラフィックオブジェクトのため
の法線マップの圧縮のための評価モデルの検討”,
映 像 情 報 メ デ ィ ア 学 会 誌 , Vol.60, No.10,
pp.1811-1817, Nov. 2006.
[8]A.Kubota, K.Aizawa, T.Chen: “Reconstructing Dense
Light Field from Array of Multifocus Images for Virtual
View Synthesis”, IEEE Tran. Image Processing, Volume
16, Issue 1, pp.269 - 279, Jan. 2007.
[9]T.Yamasaki, T.Ishikawa, K.Aizawa: “Retrieval of Images
Captured by Car Cameras Using Its Front and Side
Views and GPS Data”, IEICE Trans. Information and
Systems, Vol.90-D, No.1, pp.217-223, Jan.2007.
[10]T.Yamasaki, K.Aizawa: “Motion Segmentation and
Retrieval for 3D Video Based on Modified Shape
Distribution”, EURASIP Journal of Applied Signal
Processing, Special Issue on Search and Retrieval of
3D Content and Associated Knowledge Extraction and
Propagation, Volume 2007, Article ID 59535, 11 pages
doi:10.1155/2007/59535, Jan. 2007.
[11]山崎，相澤: “Modified Shape Distribution 法によるダ
イナミックメッシュの動きセグメンテーション”,
映像情報メディア学会誌, 採録.
[12]D. Tancharoen, W.Puangpakisiri, T.Yamasaki, K.Aizawa:
“System Development for Capture and Retrieval of Life
Log”, 映像情報メディア学会誌, 採録.
[13]味八木，山崎，相澤: “Wi-Fi 位置推定を併用する広
5. オブジェクトベース電子透かし
相澤清晴, 山崎俊彦
Object based Watermarking
K.Aizawa, T.Yamasaki
オブジェクトベースの電子透かしについての研究を進
めた．画像内の特定のオブジェクトの特徴を登録してお
くとで，オブジェクト領域同定を信頼性よく行い，その
領域に電子透かしを埋め込む．オブジェクト同定はロバ
ストであり，幾何変換を強くかけていても，ほぼ確実に
電子透かしを検出できることを示した．その評価を進め
ている．
Object based wartermarking is being investigated. Making
use of low level features of an object region, the object is
detected and the watermark is detected. We demonstrated
robustness of our approach. Even if the object is heavily
distorted by geometrical attacks, the watermark is correctly
recovered.
93
Vienna, pp.9-12, Sep.4-8 2006.
[26]S-R. Han, T.Yamasaki, K.Aizawa: “3D Video
Compression Based on Extended Block Matching
Algorithm”, IEEE Int. Conf. Image Processing
(ICIP2006), Atlanta, MA-P.8.5 pp.525-528, Oct.8-11
2006.
[27]G.C.Desilva, T.Yamasaki, K.Aizawa: “Interactive
Experience Retrieval for a Ubiquitous Home”, ACM
Multimedia Workshop on Continuous Archival of
Personal Experience 2006 (CARPE2006), Santa Barbara,
CA , pp.45-49, Oct.27 2006.
[28]J.Xu, T.Yamasaki, K.Aizawa: “Motion Composition of
3D Video”, Pacific Rim Conference on Multimedia
(PCM2006) Springer LNCS 4261 Advances in
Multimedia Information Processing, Hangzhou, China,
pp.385-394, Nov.2-4 2006.
[29]D.Tancharoen, T.Yamasaki, K.Aizawa: “Life Log
Platform for Continuous and Discrete Recording and
Retrieval of Personal Media”, IWAIT International
Workshop on Advanced Image Technology, Bangkok,
pp.207-212, Jan. 8-9 2007.
[30]K.Aizawa, G.C.De Silva, T.Yamasaki: “Interactive
Experience Retrieval for a Ubiquitous Home”, Proc.
COE Symposium on Advanced Electronics for Future
Generations, Secure-Life Electronics for Quality Life
and Society, Tokyo, pp.193-196, Jan.15-16 2007.
[31]K.Aizawa, T.Yamasaki: “Motion Segmentation and
Retrieval for 3D Video Based on Modified Shape
Distribution”, Proc. COE Symposium on Advanced
Electronics for Future Generations, Secure-Life
Electronics for Quality Life and Society, Tokyo,
pp.197-202, Jan.15-16 2007.
[32]T.Chikayama,
H.Aida,
K.Aizawa:
“Information
Technologies for Urban Infrastructures”, Proc. COE
Symposium on Advanced Electronics for Future
Generations, Secure-Life Electronics for Quality Life
and Society, Tokyo, pp.231-238, Jan.15-16 2007.
[33]J.Xu, T.Yamasaki, K.Aizawa: “Motion Structure Parsing
and Motion Editing in 3D Video”, Multi Media
Modeling (MMM2007) Springer LNCS 4351, Singapore,
pp.719-730, Jan. 9-12 2007.
[34]K.Aizawa: “Multimedia Applications”, Technology of
the Day of The University of Tokyo, COE Workshop
Taipei, Mar.6, 2007
域分散カメラ環境下での人物画像追跡”, 電子情報
通信学会論文誌, 採録.
[14]林，味八木，山崎，相澤: “無線 LAN マルチカメラサ
ーベイランスシステムにおける映像伝送：画像サイ
ズの動的変更とマルチカメラへの帯域割り当て”,
電子情報通信学会論文誌, 採録.
[15]唯野，山崎，相澤: “測地線距離による高速かつロバ
ストな 3 次元ビデオからのスケルトン抽出”, 電子
情報通信学会論文誌, 採録.
[16]久保田，相澤: “2 層の奥行きシーンの 4 視点取得画
像から中心視点画像を直接生成するための視点内
挿フィルタ”, 電子情報通信学会論文誌, 採録.
[17]J. Xu, T.Yamasaki, K.Aizawa: “Summarization of 3D
Video By Rate-Distortion Trade-off”, IEICE Trans.
Information and Systems, 採録.
[18]T.Yamasaki
and
T.Shibata,
"A
Low-Power
Floating-Gate-MOS-Based CDMA Matched Filter
Featuring Coupling Capacitor Disconnection", IEEE
Journal on Solid State Circuits, vol.42, no.2, pp.422-430,
2007.
[19]D. Tancharoen, W. Puangpakisiri, T. Yamasaki, K.
Aizawa "Life Log Platform for Continuous and Discrete
Recording and Retrieval of Personal Media," ECTI
Transaction on Electrical Engineering, Electronics and
Communications, vol.5, no.2, 2007.
国際会議論文
[20]T.Yamasaki, K.Aizawa: “Fast and Efficient Normal Map
Compression based on Vector Quantization”, IEEE Int.
Conf. Audio, Speech and Signal Processing
(ICASSP2006), Toulouse, France, IMDSP-L1.3, May
14-19 2006.
[21]G.C.Desilva, T.Yamasaki, K.Aizawa: “Creation Of an
Electronic Chronicle for a Ubiquitous Home: Sensing,
Analysis and Evaluation”, IEEE Workshop on Electronic
Chronicles (eChronicle'06), Atlanta, pp.45-53, Apr.7
2006.
[22]J.Xu, T.Yamasaki, K.Aizawa: “Motion Editing in 3D
Video Database”, Third International Symposium on 3D
Data Processing, Visualization and Transmission 3DPVT
2006, Chapel Hill, USA, Jun.14-16 2006.
[23]T.Yamasaki K.Aizawa: “Motion Segmentation of 3D
Video using Modified Shape Distribution”, IEEE Int.
Conf. on Multmedia and Expo, ICME2006, Tront,
WA1-L5.3, July 9-12 2006.
[24]J.Xu, T.Yamasaki, K.Aizawa: “Key Frame Extraction in
3D Video by Rate-Distortion Optimization”, IEEE Int.
Conf. on Multmedia and Expo, ICME2006, Tront,
MA1-L.1.1, July 9-12 2006.
[25]T.Yamasaki K.Aizawa: “Similar Motion Retrieval for
Dynamic 3D Mesh Based on Modified Shape
Distributions”, Eurographics 2006 - Short Papers,
シンポジウム・研究会等発表
[35]相澤, デシルバ, 味八木, 岩松, 山崎: “広域・集団の
行動解析，ライフログのための技術基盤”, 第 2 回デ
ジタルコンテンツシンポジウム, 4-4, Jun 6-8 2006.
[36]山崎，相澤: “3D ビデオの検索”, 第 2 回デジタルコ
ンテンツシンポジウム, 4-4, Jun 6-8 2006.
[37]斉藤，デシルバ，山崎，相澤: “日常体験記録からの
94
映像コンテンツ自動生成”, 第 2 回デジタルコンテ
ンツシンポジウム, 6-4, Jun 6-8 2006.
[38]相澤: “伝統舞踊の 3 次元映像アーカイブに関する研
究：放送映像コンテンツへの応用”, 知的資産の電子
的な保存・活用を支援するソフトウェア技術基盤の
構築 中間評価シンポジウム, Jun 14 2006.
[39]山崎，相澤: “3D ビデオの分節化と類似動作検索”, 3
次元画像コンファレンス 2006, pp.21-24, Jun 6-8
2006.
[40]味八木, 山崎, 相澤: “実体型匿名 ID -オブジェクト
の「見え」に基づく個人 ID 識別手法-”, 画像の認識・
理解シンポジウム MIRU2006, Sendai, Japan, IS2-34,
July 19-21 2006.
[41]中平, 上野, 山崎, 相澤: “文字判定とレイアウト情
報を用いた役割に基づく Web 画像の分類”, 画像の
認識・理解シンポジウム MIRU2006, Sendai, Japan,
IS2-37, July 19-21 2006.
[42]唯野, 山崎, 相澤: “Reeb graph フィッティングによ
る 3 次元ビデオの動き追跡”, 画像の認識・理解シン
ポ ジ ウ ム MIRU2006, Sendai, Japan, IS3-36, July
19-21 2006.
[43]味八木, 山崎, 相澤: “実体型匿名 ID”, エンターテイ
メ ン ト コ ン ピ ュ ー テ ィ ン グ 2006, Tokyo, Japan,
Sep.16 2006.
[44]林, 味八木，山崎，相澤: “無線ＬＡＮベースのマル
チカメラサーベイランスシステムにおける階層的
帯域割り当てによる映像伝送”, 電子情報通信学会
画像工学研究会, IE 2006-38 pp.7-12, Sep. 14 2006.
[45]相澤: “ユビキタスホームにおけるライフログの取得
と処理 （招待）”, ロボット学会 11 月セミナ 生活
を支援するロボティクス, Odaiba, pp.65-68, Nov.27
2006.
[46]林, 味八木，山崎，相澤: “映像品質制御を用いた無
線 LAN マルチカメラサーベイランスシステムの構
築”, 画像符号化・映像メディア処理シンポジウム
(PCSJ・IMPS2006), P-2.01, Nov.8-10 2006.
[47]山崎，相澤: “レンダリング品質評価モデルに基づく
ノーマルマップ圧縮”, 画像符号化・映像メディア処
理シンポジウム(PCSJ・IMPS2006), P-2.02, Nov.8-10
2006.
[48]中平，山崎，相澤: “Proxy 上での Web 画像分類と Web
処理”, 画像符号化・映像メディア処理シンポジウム
(PCSJ・IMPS2006), I-2.01, Nov.8-10 2006.
[49]渡井，山崎，相澤: “スケッチによるインタラクティ
ブな Web ページ検索システム”, 画像符号化・映像
メディア処理シンポジウム(PCSJ・IMPS2006), I-3.01,
Nov.8-10 2006.
[50]唯野, 山崎, 相澤: “姿勢変化にロバストなスケルト
ン抽出による３次元ビデオの動き解析”, 画像符号
化 ・ 映 像 メ デ ィ ア 処 理 シ ン ポ ジ ウ ム (PCSJ ・
IMPS2006), I-4.02, Nov.8-10 2006.
[51]間野, チャミンダデシルバ, 山崎, 相澤: “決定木学
習によるウェアラブルカメラと環境カメラの自動
視点切替”, 画像符号化・映像メディア処理シンポジ
ウム(PCSJ・IMPS2006), I-6.01, Nov.8-10 2006.
[52]味八木, 山崎, 相澤: “Wi-Fi 位置認識を併用する人物
画像追跡”, 画像符号化・映像メディア処理シンポジ
ウム(PCSJ・IMPS2006), I-6.02, Nov.8-10 2006.
[53]渡井，山崎，相澤: “Web ページのビューベースサー
チと閲覧履歴検索システムへの応用 (ロング発表）”,
電子情報通信学会 Ｗｅｂインテリジェンスとイ
ン タ ラ ク シ ョ ン , Tokyo, WI2-2006-68, pp.7-12,
Nov.12,13 2006.
[54]中平，山崎，相澤: “Ｗｅｂ画像の分類を利用したＷ
ｅｂページ検索”, 電子情報通信学会 Ｗｅｂイン
テ リ ジ ェ ン ス と イ ン タ ラ ク シ ョ ン , Tokyo,
WI2-2006-80, pp.71-76, Nov.12,13 2006.
[55]相澤: “屋内における人物行動の解析と記録：ライフ
ログの観点から（招待講演）”, 第１１回知能メカト
ロ ニ ク ス ワ ー ク シ ョ ッ プ , Yufuin, Japan, Sep.7,8
2006.
[56]相澤，デシルバチャミンダ: “ユビキタスホーム映像
のインタラクティブ検索 (招待）”, 第 49 回自動制
御連合講演会 住環境の知能化とインタフェース,
Kobe, SUI-3-1 Nov.25,26 2006.
[57]相澤: “ユビキタスホームにおけるライフログの処理
と検索 （招待）”, DBWeb2006, Kyoto, pp.9-12, Nov.30
2006.
[58]ファンベトクォク，味八木，山崎，相澤: “SIFT 特徴
量を用いた幾何学的不変のオブジェクトベース電
子透かし”, 電子情報通信学会, 画像工学研究会,
Nagoya, IE2006-122, pp.37-42, Dec.14 2006.
[59]味八木, 山崎, 相澤: “位置情報とライフログ・広域セ
ンシング”, Place＋ 新世代ロケーションアウェア技
術・サービスに関するワークショップ, Nov.24 2006.
[60]相澤: “3 次元映像の圧縮と処理 (招待）”, ３D コン
ソーシアム 平成 19 年度総会・講演会, Feb. 16 2007.
[61]間野，デシルバ チャミンダ，山崎，相澤: ユビキ
タスセンサとウエアラブルセンサによるユビキタ
スホーム内での行動判別と映像検索, 電子情報通信
学会 画像工学研究会, Nagoya, Mar.19 2007.
国内大会発表
[62]唯野, 山崎, 相澤: “グラフ表現を用いた 3 次元ビデ
オの効率的な動き解析”, 映像情報メディア学会年
次大会, Osaka, 18-2, Aug.30-Sep.1 2006.
[63]韓, 山崎, 相澤: “拡張ブロックマッチングによる 3
次元ビデオの圧縮とその品質評価”, 映像情報メデ
ィア学会年次大会, Osaka, 18-4, Aug.30-Sep.1 2006.
[64]山崎, 相澤: “3D ビデオの効率的検索”, 映像情報メ
ディア学会年次大会, Osaka, 18-5, Aug.30-Sep.1 2006.
[65]J.Xu, T. Yamasaki, K. Aizawa: “Motion Structure
Extraction for 3D Video Editing”, 映像情報メディア
学会年次大会, Osaka, 18-2, Aug.30-Sep.1 2006.
95
[66]間野, デシルバチャミンダ, 山崎, 相澤: “ユビキタ
スカメラとウェアラブルカメラの自動スイッチン
グ”, 映像情報メディア学会年次大会, Osaka, 19-4,
Aug.30-Sep.1 2006.
[67]D.Tancharoen, W. Puangpakisiri, T. Yamasaki, K.
Aizawa: “Life Log Summarization for Wearable Video
Using Hierarchical Key Frame Extraction”, 映像情報
メディア学会年次大会, Osaka, 20-11, Aug.30-Sep.1
2006.
[68]羅, 味八木, 山崎, 相澤: “改良 Mass-Spring モデル
に基づく布の動的シミュレーション”, 情報科学技
術フォーラ ム 、FIT2006, Fukuoka, K-002, Sep.5-7
2006.
[69]中平, 山崎, 相澤, 相澤: “Proxy 上での Web 画像分
類”, 情報科学技術フォーラム、FIT2006, Fukuoka,
I-070, Sep.5-7 2006.
[70]渡井, 中平, 山崎, 相澤: “視覚的特徴に基づく Web
ページ閲覧履歴検索”, 情報科学技術フォーラム、
FIT2006, Fukuoka, I-066, Sep.5-7 2006.
[71]林, 味八木, 山崎, 相澤: “無線 LAN マルチカメラサ
ーベイランスシステムにおける帯域割り当てに関
す る 検 討 ”, 情 報 科 学 技 術 フ ォ ー ラ ム 、 FIT2006,
Fukuoka, I-035, Sep.5-7 2006.
[72]味八木, 山崎, 相澤: “分散カメラ環境におけるパー
ティクルフィルタの拡張”, 情報科学技術フォーラ
ム、FIT2006, Fukuoka, I-014, Sep.5-7 2006.
[73]相澤: “無線 LAN ベース多数カメラによるサーベイ
ランスシステム（招待講演）”, 第４回生活支援工学
系学会連合大会, Noda, Japan, Sep.11-13 2006.
[74]韓，山崎，相澤: “時間的冗長度を用いた Time-Varying
Mesh の幾何情報圧縮と評価”, 電子情報通信学会
総合大会, Nagoya, Japan, D-11-33, Mar.20-23 2007.
[75]渡井, 山崎，相澤: “インタラクティブなスケッチ UI
による Web ページ検索”, 電子情報通信学会 総合
大会, Nagoya, Japan, D-11-79, Mar.20-23 2007.
[76]林，味八木，山崎，相澤清晴: “無線 LAN ベースのマ
ルチカメラサーベイランスシステムにおけるビッ
トレート制御のための評価尺度の検討”, 電子情報
通 信 学 会 総 合 大 会 , Nagoya, Japan, D-11-80,
Mar.20-23 2007.
[77]田渕,チャミンダデシルバ,山崎,相澤: “A System to
show the image history of persons in the exhibition
room”, 電子情報通信学会 総合大会, Nagoya, Japan,
D-11-95, Mar.20-23 2007.
[78]味八木, 山崎, 相澤: “Wi-Fi 位置推定を併用する分散
カメラ環境下での人物追跡”, 電子情報通信学会
総合大会, Nagoya, Japan, D-12-6, Mar.20-23 2007.
[79]唯野, 山崎, 相澤: “3 次元ビデオとモーションキャ
プチャデータの横断検索”, 電子情報通信学会 総
合大会, Nagoya, Japan, D-12-8, Mar.20-23 2007.
[80]山崎，相澤: “3D ビデオからの動き抽出と類似検索へ
の応用”, 電子情報通信学会 総合大会, Nagoya,
Japan, D-12-9, Mar.20-23 2007.
[81]中平, 山崎, 相澤: “Web 画像分類を用いたレイアウ
トに基づく Web 検索”, 電子情報通信学会 総合大
会, Nagoya, Japan, D-12-16, Mar.20-23 2007.
[82]間野，チャミンダデシルバ，山崎，相澤: “ユビキタ
スセンサとウェアラブルセンサによるユビキタス
ホーム内での行動判別”, 電子情報通信学会 総合
大会, Nagoya, Japan, D-12-121, Mar.20-23 2007.
[83]Gamhewage Chaminda De Silva, Toshihiko Yamasaki,
Kiyoharu Aizawa: “Interactive Multimedia Retrieval
Based on Illumination Changes in a Multi Camera
Ubiquitous Environment”, 電子情報通信学会 総合
大会, Nagoya, Japan, D-20-12, Mar.20-23 2007.
[84]Viet Quoc Pham, Takashi Miyaki, Toshihiko Yamasaki,
Kiyoharu Aizawa: “Object-based Watermarking Using
SIFT Features”, 電 子 情 報 通 信 学 会 総 合 大 会 ,
Nagoya, Japan, D-11-54, Mar.20-23 2007.
[85]Jianfeng Xu, Toshihiko Yamasaki, Kiyoharu Aizawa: “A
Similarity Measure based on Mutual Information in
Time-Varying-Volumetric-Mesh”, 電子情報通信学会
総合大会, Nagoya, Japan, D-11-73, Mar.20-23 2007.
総説・解説論文
[86]相澤: “あちら側とこちら側の科学技術” , 電子情報
通信学会誌, Vol. 89, No.7 ,pp.617-618 July. 2006.
[87]相澤: “ヒューマンコミュニケーショングループの
昨今”, 電子情報通信学会 ＨＣＧニューズレター,
No.1, p.1, Sep.2006.
[88]K.Aizawa: “FOREWORD Special Section on Advanced
Image Technology”, IEICE Trans. Information and
Systems, Vol.90-D, No.1, p75, Jan, 2007.
[89]相澤: “第 2 回デジタルコンテンツシンポジウム報
告 ”, 映 像 情 報 メ デ ィ ア 学 会 誌 , Vol.60, No.12,
pp.1883-1884, Dec.2006.
[90]相澤: “3 次元画像コンファレンス 2006 報告”, ヒュー
マンインタフェース学会誌, Vol.8 No.4, p264, 2006.
[91]相澤: “ライフログの取得と処理：ウエアラブル、屋
内、屋外”, 日本ロボット学会 人と機械のライフロ
グコンテンツ研究専門委員会, Apr. 20 2006.
[92]相澤: “多数カメラの追跡によるセキュリティシステ
ム”, 柏の葉キャンパスシティ IT コンソーシアム
実証実験報告会, May 23 2006.
[93]相澤: “無線ＬＡＮベースの広域サーベイランスシス
テムにおける映像伝送と追跡”, 柏の葉キャンパス
IT コンソーシアム（KACITEC)交流会, Jan.23 2007.
[94]相澤: “インターネットポータルビジネスの展望”,
メディアコンテンツ特別講義企画パネル, Jan.26
2007.
[95]相澤: “学部横断型コンテンツ教育プログラムについ
て ”, Game, Digital Culture and New University
Education (デジタル・コンテンツは大学を変えるの
か．デジタル時代の教育研究を考える日米会議）,
96
Tokyo, Feb.22.2007.
[96]相澤: “私のオリジナリティ”, 21 世紀 COE 未来社会
を担うエレクトロニクスの展開 特別講演会,
Mar.1 2007.
[97]相澤: “超臨場感コミュニケーション”, 超臨場感コ
ミュニケーション産官学フォーラム パネル, Mar.
7 2007.
その他
[98]“屋内・屋外での人物追跡・記録検索”, 日本未来館
予感研究所, 2006 年 5 月 3 日～7 日.
[99]“実体型匿名 ID”, 日本未来館 予感研究所, 2006 年
5 月 3 日～7 日.
[100]“65 億人のサバイバル ライフログ”, 日本未来館
企画展, 2006 年 10 月 28 日～2007 年 2 月 5 日.
[101]知的資産の電子的な保存・活用を支援するソフトウ
ェア技術基盤の構築 中間評価シンポジウムとデ
モ，2006 年 6 月 14 日，武田ホール
[102]デジタル知的資産の創造と学びの環境づくり 文部
科学省 知的資産のための技術基盤プロジェクト
展示会開催, 2007 年 2 月 24 日，恵比寿ガーデンルー
ム
97
伊庭研究室
Iba Laboratory
changes. EHW is implemented on a programmable logic
device (PLD), whose architecture can be altered by
downloading a binary bit string, i.e., architecture bits. These
bits are adaptively acquired by genetic algorithms (GAs). We
study the fundamental principle of the gate-level. The
effectiveness of our approach is shown by comparative
experiments and successful applications.
(http://www.iba.k.u-tokyo.ac.jp/)
研究現況
Current Research Projects
1.
進化型計算と遺伝的プログラミングの研究
伊庭斉志
Evolutionary Computation and Genetic
Programming
H. IBA
3.
本研究では, 進化型計算手法の１つとして主に遺伝的
プログラミングの理論的解析と実際的応用を試みている。
遺伝的プログラミングは個体の遺伝子としてプログラム
を扱い、生殖や選択によって望ましいプログラムを進化
させる。これにより、従来は人手でプログラムを書くこ
とが困難であったような領域（例えば動的な環境でのロ
ボットの制御）での大規模なプログラム合成が可能にな
った。我々は遺伝的プログラミングを用いたマルチエー
ジェント学習、システム同程問題の解法、金融データの
予測、ロボットプログラム、及び並列実装などを研究し
ている。
The theoretical and practical aspects of Genetic
Programming (GP) have been studied for the purpose of
establishing genetic-based evolutionary learning. The goal of
GP is to enable the automatic generation of computer
programs. It combines biological metaphors of evolution with
computer science approaches, such as machine learning or
artificial intelligence. Our experiments show the promising
results for various applications, such as multi-agent learning,
system identification tasks, financial data prediction, robot
programming, and parallel processing.
2.
進化するハードウェアに関する研究
伊庭斉志
Evolvable Hardware
H. IBA
本研究では, 進化型計算手法を用いてハードウェア進
化(Evolvable Hardware, EHW)の実験とその応用を試みて
いる。EHW の基本的なアイディアは、プログラム論理素
子（ソフトウェアの書き換えで内容が可変な素子）を用
いてハードウェア構成を適応的に変化させていこうとい
うものである。従来のハードウェアは設計後の変更がで
きないため動的な環境にはうまく適応できない。しかし
ながら、設計者が予期しない新たな環境にも適応できる
点が EHW の大きな特長である。我々は、遺伝的アルゴ
リズムを用いた EHW の実現、PAC 学習法などによる探
索能力の解析、およびパターン認識への応用を研究して
いる。
Evolvable Hardware (EHW) is a hardware, which modifies
its own hardware structure according to the environmental
98
ゲノム情報処理
伊庭斉志
Genome-informatics and Bio-informatics
H. IBA
21 世紀は遺伝子（ゲノム）の世紀と言われている。ヒ
トゲノム計画はあと数年で終了するが、遺伝子に関する
情報処理にはまだ多くの未解決問題が残っている。当研
究室では、ゲノム解析グループとの共同研究などを通し
て、遺伝子・蛋白質系のダイナミクス、蛋白質ネットワ
ークモデルの進化論的手法による解析などを目指してい
る。
The 21st century is said to be that of Genome and Biology.
Human Genome Project has been finished successfully, i.e.,
most of the DNA arrangements have been analyzed and
identified. However, many problems remain to be solved.
Among them is the understanding and control of the
dynamical behavior of gene regulatory networks. We are
currently working on the simulation and inference of these
dynamics by means of several methods. More precisely, our
target tasks include inferring of gene networks by using DNA
microarray data, simulating inter- and intra-cellular signaling
loops of the mRNA products, and analyzing the metabolic
pathways.
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
Systems (IROS2006), 2007.
[12] Kamio,S.,Iba,H.: ”Search Algorithm of the Order of
Object Transportation by Multiple Robots”, Proceedings
of 2006 IEEE/RSJ International Conference on
Intelligent Robots and Systems (IROS2006), 2007.
[13] Aydemir,D.,
Iba,H.:
”Evolutionary
Behavior
Acquisition for Humanoid Robots”, Parallel Problem
Solving from Nature - PPSN IX, Lecture Notes in
Computer Science Vol.4193/2006, pp.651–660,
Springer, 2006.
[14] Paul,T.K.,Iba,H.: ”Classification of Scleroderma and
Normal Biopsy Data and Identification of Possible
Biomarkers of the Disease”, Proceedings of the 2006
IEEE Symposium on Computational Intelligence in
Bioinformatics and Computational Biology (CIBCB’06),
pp.306–311, 2006.
[15] Hasegawa,Y.,Iba,H.: ”Estimation of Bayesian Network
for Program Generation”, Proceedings of the 3rd
Asian-PacificWorkshop on Genetic Programming
(ASPGP’06), pp.35–46, 2006.
[16] Aranha,C.,Iba,H.: ”The effect of using evolutionary
algorithms on Ant Clustering Techniques”, Proceedings
of the 3rd Asian-Pacific Workshop on Genetic
Programming (ASPGP’06), pp.24–34, 2006.
[17] Ando,D.,
Dahlstedt,P.,
Nordahl,M.G.,
Iba,H.: ”Computer Aided Composition by Means of
Interactive GP”, International Computer Music
Conference
Multidimensionality
Proceedings,
pp.254–257, 2006.
[18] Okada,K.,Iba,H.: ”MetaClustering: Discovery of The
Different Sample Clusterings in Gene Expression Data”,
Genome Informatic Workshop(GIW) 2006, Genomic
Informatics Vol.17, pp.172–183, 2006.
[19] Yabuki,T.,Iba,H.: ”A GP Based Algorithm for
HP-Model
Problem”,
Genome
Informatic
Workshop(GIW) 2006, pp.P062-1–P062-2, 2006.
[20] Namatame,S.,Iba,H.: ”Integrative Estimation of Gene
Regulatory Network by Means of AdaBoost”, Genome
Informatic Workshop(GIW) 2006, pp.P191-1–P191-2,
2006.
[21] Venet,D.,Bersini,H.,Iba,H.: ”MetaClustering: Discovery
of The Different Sample Clusterings in Gene Expression
Data”, Genome Informatics Workshop(GIW) 2006,
pp.172–183, 2006.
研究論文
[1] 長谷川禎彦, 伊庭斉志: ”ベイジアンネットワーク推
定による確率モデル遺伝的プログラミング”, 人工
知能学会論文誌 Vol.22 No.1E, pp.37–47, 2007.
[2] 柳井孝介, 伊庭斉志: ”ノード順位による選択を用い
たスケールフリー・ネットワークモデル”, 日本ソフ
トウェア科学会：コンピュータソフトウェア
Vol.24 No.1, pp.50–61, 2007.
国際会議論文
[3] Paul,T.K.,Iba,H.: ”Identification of Weak Motifs in
Multiple Biological Sequencesusing Genetic Algorithm”,
Proceedings of the Genetic and Evolutionary
Computation Conference (GECCO 2007), pp.271–278,
2007.
[4] Noman,N.,Iba,H.: ”Inference of Genetic Networks using
S-system: Information Criteria for Model Selection”,
Proceedings of the Genetic and Evolutionary
Computation Conference (GECCO 2007), pp.263–270,
2007.
[5] Noman,N.,Iba,H.: ”A New Generation Alternation
Model for Differential Evolution”, Proceedings of the
Genetic and Evolutionary Computation Conference
(GECCO 2007), pp.1625–1672, 2007.
[6] Yanase,T.,Iba,H.: ”Evolutionary Motion Design for
Humanoid Robots”, Proceedings of the Genetic and
Evolutionary Computation Conference (GECCO 2007),
pp.1825–1832, 2007.
[7] Noman,N.,Iba,H.: ”On the Reconstruction of Gene
Regulatory Networks from Noisy Expression Profile”,
Proceedings of 2006 World Congress on Computational
Intelligence(WCCI2006), pp.8712–8719, 2007.
[8] Paul,T.K.,Hasegawa,Y.,Iba,H.: ”Classification of Gene
Expression Data by Majority Voting Genetic
Programming Classifier”, Proceedings of 2006 World
Congress on Computational Intelligence(WCCI2006),
pp.8690–8697, 2007.
[9] Hasegawa,Y.,Iba,H.: ”Optimizing Programs with
Estimation of Bayesian Network”, Proceedings of 2006
World
Congress
on
Computational
Intelligence(WCCI2006), pp.5527–5534, 2007.
[10] Tohge,T.,Shimada,K.,Iba,H.:
”Evolutionary
Morphology for Real Cubic Modular Robot”,
Proceedings of 2006World Congress on Computational
Intelligence(WCCI2006), pp.8712–8719, 2007.
[11] Kamio,S.,Iba,H.: ”Cooperative Object Transport with
Humanoid Robots using RRT Path Planning and
Re-Planning”, Proceedings of 2006 IEEE/RSJ
International Conference on Intelligent Robots and
著書
[22] Nikolaev,N., Iba,H.: ”Adaptive Learning of Polynomial
Networks : Genetic Programming, Backpropagation and
Bayesian Methods ”, Springer (Genetic and
Evolutionary Computation Series), 2006.
[23] 伊庭斉志: ”複雑系のシミュレーション：Swarm に
よるマルチエージェント・システム”, コロナ社,
99
2007.
[24] Wang,T.-D., Li,X., Chen,S.-H., Wang,X., Abbass,H.,A.,
Iba,H., Chen,G., Yao,X.: ”Simulated Evolution and
Learning, 6th International Conference, SEAL 2006”,
Springer, 2006.
報処理学会第６９回全国大会講演論文集, 2007.
[38] 安藤大地, 丹治信, 伊庭斉志: ”EC を用いた作曲支
援システムと作曲モデルの客観的評価手法”, 情報
処理学会研 究 報告2006-MUS-68,No.133, pp.29–34,
2006.
[39] 丹治信, 安藤大地, 伊庭斉志: ”EC を用いた作曲支
援システムと作曲モデルの客観的評価手法”, 情報
処理学会研 究 報告2006-MUS-68,No.133, pp.67–72,
2006.
[40] 丹 治 信 , 安 藤 大 地 , 伊 庭 斉 志 : ”Using Genetic
Algorithms to improve Ant Colony Clustering(進化論
技術を用いたアントクラスタリング発達)”, 数理モ
デル化と問題解決シンポジュウム, 2006.
総説・解説論文
[25] 伊庭斉志: ”進化論的手法を用いた金融データの予
測”, Reliability Engineering Association of Japan 信頼
性（日本信頼性学会誌）Vol.28, No.7, pp.471–480,
2006.
シンポジウム・研究会・大会等発表
[26] Yabuki,T.,Iba,H.:
”HP-Lattice-model
Structure
Prediction of Proteins using Genetic Programming”, 情
報計算化学生物学会(CBI2006), 2006.
[27] Nabatame,S.,Iba,H.: ”Estimation of Gene Regulatory
Network by means of AdaBoost”, 情報計算化学生物
学会(CBI2006), 2006.
[28] 神尾正太郎, 伊庭斉志: ”RRT 経路プランニングア
ルゴリズムを用いたマルチエージェント物体再配
置問題のプランニング”, 第24 回日本ロボット学会
学術講演会(RSJ2006), 2006.
[29] 伊東和紀, 伊庭斉志: ”動作モジュールの組み合わせ
によるヒューマノイドロボットの動作制御法”, 第
24 回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2006), 2006.
[30] 柳瀬利彦, 岡本洋平, 伊庭斉志: ”多目的最適化GA
によるヒューマノイドロボットのキック動作生成”,
第 24 回 日 本ロ ボ ッ ト 学 会学 術 講 演 会 (RSJ2006),
2006.
[31] アイデミールデニズ, アランニャクラウス, 伊庭斉
志: ”ヒューマノイドロボットにおける進化論的動
作 獲 得 ”, 第 24 回 日 本 ロ ボッ ト 学 会 学 術 講 演 会
(RSJ2006), 2006.
[32] 柳井孝介, 伊庭斉志: ”確率モデルを用いたプログラ
ム進化”, 第９回 情報論的学習理論ワークショッ
プ予稿集(IBIS2006), pp.136–141, 2006.
[33] 長谷川禎彦, 伊庭斉志: ”ノード間依存推定による確
率的プログラム生成手法”, 第９回 情報論的学習
理論ワークショップ予稿集(IBIS2006), pp.142–147,
2006.
[34] 岡本洋平, 柳瀬利彦, 伊庭斉志: ”強化学習を用いた
ヒューマノイドロボットの外乱への対応行動獲得”,
情報処理学会第６９回全国大会講演論文集, 2007.
[35] 葛西大佑, 伊庭斉志: ”進化論的計算手法の株式売買
ルール生成への応用”, 情報処理学会第６９回全国
大会講演論文集, 2007.
[36] 本間大輝, 峠隆広, 伊庭斉志: ”進化的計算手法を用
いたモジュラーロボットの創発的形態設計”, 情報
処理学会第６９回全国大会講演論文集, 2007.
[37] 打出義尚, 峠隆広, 伊庭斉志: ”デイトレードための
遺伝的プログラミングによる売買ルール生成”, 情
100
江崎 研究室
Esaki Laboratory
参照ソフトウェアの実装と公開を行っている。産学協同
による研究開発プロジェクトであり、継続的に実装ソフ
トウェアの研究開発を公開を行っている。 研究開発の成
果は、正式に Liniux のソースコードとして正式に採用さ
れるにいたっている。
Linux system is widely used operating system for various
purposes and systems. This research studies and implements
the software architecture of Linux system in order to work
with IP version 6, that is promising network protocol stack for
the next generation Internet. This research is joint work
among multiple companies and universities, so as to carry on
the continuous software releasing of IPv6 protocol stack for
Linux community. The output of research activity, i.e,
source code has been adopted as an original Linux source
code tree.
(http://www.hongo.wide.ad.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
次世代経路制御技術
江崎 浩、山本 成一、吉田 薫、中島 亮
Next Generation Routing Architecture
H.ESAKI, S.YMAMOTO,
K.YOSHIDA. R.NAKAJIMA
現在の経路制御アーキテクチャは、今後の高速広帯域
かつ高機能の次世代インターネット基盤を提供するため
には、さまざまな問題が顕在化しつつある。 現在のイン
ターネット基盤への変更を加えずに、新しい機能の実現
を行う経路制御アーキテクチャのフレームワークの提案
と、それに基づいた実証システム例を実装評価した。
The existing routing architecture can not provide sufficient
functionalities, that the next generation Internet is going to
require. The new architecture must have interoperability and
migration capability for practical operation.
We have
proposed new routing architecture paradigm and framework.
Based on this proposed architecture, we have designed traffic
management architecture for OSPF network and evaluate the
proposed system architecture.
2.
4.
インターネット通信の信頼性向上と負荷分散、さらに、
より高度な通信サービスを提供するために必要となるマ
ルチホームアーキテクチャの研究開発を行っている。
Mobile IP を用いる方法とプロバイダ中にマルチホーム
サーバを用いる方法の 2 つのアプローチを並行して進め
ている。 さらに、高速データ転送と、節電動作を実現す
るための、ネットワークプロトコルスタックに非依存な
API の設計とプロトタイプシステムの実装と評価を行っ
た。
TAHI プロジェクト；IPv6 評価検証システム
江崎 浩
TAHI Project ; IPv6 Test and Evaluation Suite
Hiroshi ESAKI
Multi-Home technology does provide not only robust
and load balanced internet communication service, but
also provides the functions for new generation internet
application. We have researched via two approaches;
(1) Using the mobile IP technology, (2) Using the
multi-home server in the ISP. Also, we have designed
and implemented new API, that is independent from the
underlying network protocol stack, for the purposes of
higher data transmission and less battery consumption
with multiple-link and multi-home environment.
IPv6 対応機器の IPv6 機能の評価検証手法の確立と、そ
れを実現するソフトウェアシステムの研究開発を行って
いる。 研究開発したシステムは、FeeBSD のプラットフ
ォーム上で動作し、国際的に広く参照されかつ利用され
ている。 IPv6 Forum IPv6 Ready Logo プログラムを発足
させ、委員会議長を務めている。
We have researched on the evaluation and validation
methodology for IP version 6 node, and have implemented the
referenced software for this purpose. We have implemented
on the FreeBSD platform, and it is widely referenced and used
by many organizations in the world. We have initiated the
(global) IPv6 Ready Logo Program at the IPv6 Forum and we
serve as a chairperson of this particular committee.
3.
マルチホームアーキテクチャ
江崎 浩, 杉山 哲弘
Multi-Home Architecture in IPv6 Networks
H.ESAKI, K.Y.OHKI
5.
Live E! プロジェクト
江崎浩、石田真一、落合秀也、王智勇
Robust and Stable Global BGP System Operation
H.ESAKI, S.ISHIDA, H.OCHIAI, Z.WANG
USAGI プロジェクト
江崎 浩
USAGI Project ; IPv6 for Linux
Hiroshi ESAKI
Linux システムは、組み込み用 OS などさまざまな用途
で広く利用されている。そこで、Linux システム用の IP
バージョン 6 対応ソフトウェアアーキテクチャの研究と、
101
インターネット上に展開する大量のセンサーノードや
ホストが生成するデジタル情報が、自律的にかつ自由に
流通し再利用される基盤を構築するアーキテクチャの研
究開発を実証実験を進めている。
Deployment of sensor network generate huge amount of
digital information ubiquitously, and we need a new internet
architecture to handle these digital information, while
preserving the original architecture of Internet.
6.
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
ネットワークプロトコル処理の高速化
江崎 浩, 藤田 詳
Software Architecture for High Performance
Network Protocol Processing
Hiroshi ESAKI, Sho FUJITA
研究論文
[1] M.Nakayama, S.Matsuura, H.Esaki, H.Sunahara, "Live
E! Project: Sensing the Earth", Lecture Notes in
Computer Science, Springer, ISSN 0302-9743,
Vol.4311/2006,
Technologies
for
Advanced
Heterogeneous Networks II, pp. 61-74, Dec.2006.
[2] N.Okabe, S.Sakane, K.Miyazawa, K.Kamada,
M.Ishiyama, A.Inoue, H.Esaki, “Implementing a
Secure Autonomous Bootstrap Mechanism for
Control Networks”, IEICE Trans. on Info & Sys,
Vol.E89-D, No.12, pp.2822-2830, Dec. 2006.
[3] 松 島 , 中 川 , 永 見 , 菊 池 , 江 崎 , 「 産 学 連 携 に よ
る”MPLS-IX”アーキテクチャの研究と実用化」、
情報処理学会論文誌,pp.721-732, Vol.48, No.2,
2007 年 2 月
[4] 江崎,砂原,相原,中山,松本,「Live E!プロジェクト
―ディジタル百葉箱による自律的な気象データの
共有―」, 信学会 2006 年ソサイエティー大会、
BS-7-5, 2006 年 9 月
[5] 永見,山森,池田,小野,近藤,江崎,「ユーザ視点から
のインターネット計測システムの検討」、信学会ソ
サイエティ大会、BS-7-1, 2006 年 9 月
[6] 落合,王,大口,杉山,阪本,石田,江崎,「CBN アーキ
テクチャを適用したセンサデータ配信システム」、
信学会ソサイエティ大会、BS-7-3, 2006 年 9 月
[7] 宮田,江崎,「TAHI プロジェクト-IPv6 相互接続性
向上に向けた活動-」,信学会ソサイエティ大会、
BS-8-20, 2006 年 9 月
[8] 山森,大江,江崎,「VoIP/SIP 相互接続検証タスクフ
ォースの取り組み」,信学会ソサイエティ大会、
BS-7-4, 2006 年 9 月
[9] 大口, 江崎, 「宛先明示型マルチキャストにおける
配送順序最適化についての研究」,信学会総合大会、
B-7-4,2007 年 3 月.
[10] 石田,江崎,「オーバーレイマルチキャスト技術を用
いた大規模船さ情報配信」,信学会総合大会、
B-7-100,2007 年 3 月.
[11] 杉山,「転送プロトコルスタックに非依存な機構に
おけるマルチホームアーキテクチャの提案」, 信学
会総合大会、B-6-52,2007 年 3 月
[12] 山本,江崎「RP を利用した IP マルチキャストにお
けるトラフィックエンジニアリングアーキテクチ
ャ」,信学会総合大会,B-6-37, 2007 年 3 月
[13] 阪本、江崎、「MANET 環境における自律的 SIP 通信
アーキテクチャの提案」、信学会 総合大会、
B-7-210,2007 年 3 月
[14] 中島、江崎浩、「レイヤ 2 転送を用いたレイヤ 3 ア
ドホックネットワークの構成法」、信学会総合大会、
B-6-20, 2007 年 3 月.
広帯域化する計算機ネットワークシステムへの対応を
行うための計算機におけるネットワークスタックのソフ
トウェア処理アーキテクチャの研究開発を行っている。
処理手順の確立とアーキテクチャの検討を進めている。
We have researched on the architecture of high performance
TCP/IP protocol stack. The research includes (1) the
performance analysis of TCP/IP protocol stack on the Linux
system and (2) propose of new software architecture.
7.
アドホックネットワークアーキテクチャ
江崎浩, 澤村正, 賈洪光, 田中陽介
阪本裕介、大口諒
Ad Hoc Network Architecture
H.ESAKI, T. SAWAMURA, R.NGAJIMA,
Y. TANAKA, H.JIA, Y.SAKAMOTO, R.OGUCHI
ブロードバンドインターネット環境の整備と進展は、
アプリケーションの動作がインターネットへの接続性の
存在を前提としており、インターネットへの接続性を喪
失した環境では、ほとんどのアプリケーションが事実上
動作しない。 本研究では、このような問題を実践的に、
あるいは根本的に解決するシステムアーキテクチャの研
究開発を推進している。
The success of broadband Internet leads to the system
assumption for the major applications, where the computer
has been always on the net. Therefore, without internet
connectivity, most of useful applications do not work. In this
research activity, the practical and fundamental system
architecture to solve this issue.
8.
大規模センサネットワークにおける AAA 機能
江崎 浩, 岡部 宣夫
AAA Architecture for Large Scale Sensor Network
H.ESAKI, N.OKABE
化学プラントやビル制御などファシリティーシステム
への TCP/IP を核にしたオープン化に向けた AAA 基盤の
アーキテクチャの検討と具体的な実装アーキテクチャと
その評価を行っている。大規模なセンサとアクチュエー
タから構成されるシステムにおける自律的で効率的な
AAA 機能を設計構築しなければならない。
The facility networks, e.g., factory automation or building
automation, tends to introduce the open networking
technology based on TCP/IP. In this research, we try to
establish the scalable and effective AAA architecture and
prototype system for this purpose. AAA , Authentication,
Authorization and Accounting, is one of secured operation of
mission critical facility networks.
102
[15] S.Fujita, H.Ochiai, H.Esaki, “Cooperative
Log-Taking Support System Exploiting RFID and
Web2.0 Technologies", 日本ソフトウェア学会 ISS
研究会 WISS2006, 2006 年 12 月
国際会議論文
[16] H.Esaki, H.Sunahara, "Live E! Project; Sensing the
Earth with Internet Weather Stations", IEEE/IPSJ
SAINT2007, Jan. 2007
[17] H.Ochiai, Z.Wang, R.Oguchi, T.Sugiyama, Y.Sakamoto,
S.Ishida, H.Esaki. "Application of Content-Based
Network for Sensor Data Distribution System",
IEEE/IPSJ SAINT2007 Workshop, Jan.2007.
[18] H.Ochiai, H.Esaki, "Architecture of Scalable Embedded
Device Management System with Configurable Plug-In
Translator", IEEE/IPSJ SAINT2007 Workshop,
Jan.2007.
[19] S.Matsuura, H.Ishizuka, H.Ochiai, S.Doi, S.Ishida,
M.Nakayama, H. Esaki, H.Sunahara, "Live E! Project:
establishment of infrastructure sharing environmental
information", IEEE/IPSJ SAINT2007 Workshop,
Jan.2007.
103
森川研究室
Morikawa Laboratory
(http://www.mlab.t.u-tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
コンテキストアウェアコンピューティング
森川 博之・川西 直・司 化・
小澤 政博・石田 繁巳・千家 雅之
Context-aware Computing
Hiroyuki Morikawa, Nao Kawanishi, Hua Si,
Masahiro Ozawa, Shigemi Ishida, Noriyuki Senke
いつでも，どこでも，誰でも，あらゆる情報に簡単に
アクセス可能な環境がいよいよ現実のものとなりつつ今，
押し寄せる膨大な情報の中から，利用者のコンテキスト
に応じて，いまだけ，ここだけ，あなただけの情報を提
供することが重要である．本研究プロジェクトでは，利
用者のコンテキストを意識した人間中心型のネットワー
クサービスを提供することを目的とし，さまざまな基盤
技術の研究開発を行うとともに，応用的観点からの検討
も行っている．
Information communication technologies are reaching their
original goal of realizing an environment in which anyone can
easily access any information they may need -- anytime, from
anywhere. Ironically, it is the cost reduction of information
delivery that has drawn people into a sea of unmanageable
amounts of information (both useful and useless). It is
important to provide useful information, only for a given user,
at a given time, and according to the user's context. The goal
of this project is to research and develop core technologies
required for providing human-centric network services,
adapting to users' context, and to study this from an
application perspective.
2. センサネットワーク
森川 博之・猿渡 俊介・プピレフ パベル・鈴木 誠・
森戸 貴・金 昊俊・力武 紘一郎
Sensor Network Systems
H. MORIKAWA, S. SARUWATARI, P. PAVEL,
M. SUZUKI, T. MORITO, H. KIM, K. RIKITAKE
ユビキタスネットワーク環境実現のキーテクノロジの
ひとつとして，いかにして物理世界の情報をコンピュー
タネットワーク内に取り込むかという課題がある．これ
に向けて本研究室では無線センサネットワーク技術に注
目し，無線センサネットワークの通信技術からアプリケ
ーション技術までを包括的に研究を進めている．具体的
には，無線センサノード向けのオペレーティングシステ
ム，環境から取得したエネルギーで駆動するセンサノー
ド技術，低消費電力で動作する無線通信プロトコル，建
物の 1 フロアあたり数十の無線センサノードで実現され
る地震モニタリング技術，低消費電力でセンサとアクチ
104
ュエータを連動させることが可能なデバイス連携技術，
デバイスおよびサービス発見技術などの研究を行ってい
る．
One of the key challenges in realizing ubiquitous network
environments is that of capturing and using physical world
information in a computer network. In attempting to meet this
challenge, our laboratory is focusing on wireless sensor
networks, performing comprehensive research on topics
ranging from novel communications protocols to new
applications technologies. Specifically, we are performing
research on operating system for wireless sensor nodes,
technologies for sensor nodes driven by energy acquired from
their
environment, low power consumption wireless
communications protocols, earthquake monitoring consisting
of a few dozen sensor nodes per floor in a building, device
coordination protocols that enable creation of services by
combining sensors and actuators, wireless device and service
discovery protocols.
3. モバイルネットワーク
森川 博之・林 素娟・アンドレアス ダーマワン・
載旭・李 斗煥・荒木 靖宏・
グェン ミン トゥン・ ペドロ モラレス・
グェン フィ レー
Mobile Network
H. MORIKAWA, S. LIM, A. DARMAWAN,
J. OK, D. LEE, Y. ARAKI, M. T. Nguyen,
P. MORALES, P. L. Nguyen
携帯電話の普及には目を見張るものがあるが, モバイ
ルサービスの高度化・高信頼化を図るためには, モバイ
ルインターネットアーキテクチャを抜本から考え直す必
要がある. このような観点から, 本研究では, 次世代ネ
ットワークの構築をも視野に入れ, モバイルネットワー
クのあり方ならびに基盤技術の明確化を図ることを目指
す. 具体的には, 無線 LAN における超高速シームレスハ
ンドオーバ, コンテキスト情報を用いた multimedia
service 設計及びテストベッド構築, 無線基地局共有の
ためのインターフェイス設計, MIMO を単一アンテナーの
携 帯 端 末 で 実 現 す る cooperative communication,
mobile WiMAX における random access の分析, サービス
モビリティにおけるセキュリティ機構, などの検討を進
めるとともに, 新たなモバイルサービスの実証を行って
いる.
The increasing use of wireless communication such as
cellular system is clearly something not to be overlooked: in
order to devise a high quality and highly reliable mobile
service, the mobile Internet architecture has to be radically
reconsidered. Based on this perspective, the aim of the Mobile
Group is to develop the next generation mobile network and
define its technological requirements. Specifically, the Mobile
Group is currently researching topics such as fast handoff in
IEEE 802.11 wireless LANs, design and implementation of a
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
multimedia service testbed taking advantage of context
information, design of a resource sharing interface based on
IMS, MIMO-like cooperative communication system using
single antenna devices, the analysis of random access in
mobile WiMAX and security mechanism for service mobility.
研究論文
[1] H. Nguyen, H. Morikawa, and T. Aoyama: "Personal
Mesh: A Design of Flexible and Seamless Internet
Access for Personal Area Network," IEICE Transactions
on Communications, Special Issue on Internet
Technology VI, Vol.E89-B, No.4, pp.1080-1090, Apr.
2006.
[2] 孫 咏梅, 橋口 知弘, ヴー クアン ミン, 王 溪, 今
泉 英明, 森川 博之, 青山 友紀: “光バーストスイ
ッチングネットワークテストベッドの開発と実証
実験”, 情報通信研究機構季報, Vol.52, No.2, pp.
73-83, Jun. 2006.
[3] H. Nguyen, H. Morikawa, and T. Aoyama: "SENS: A
Scalable and Expressive Naming System for Resource
Information Retrieval," IEICE Transactions on
Communications, Vol.E89-B, No.9, pp. 2347-2360, Sep.
2006.
[4] 森川 博之, 井上 真杉, 長谷川 幹雄, 村上 誉, マ
ハムド カレド, 領木 信雄, 表 昌佑, チャン ハグ
エン, 南 正輝, 寺岡 文男: “シームレスネットワー
キング技術の研究開発”, 情報通信研究機構季報,
Vol.52, No.4, pp. 83-91, Dec. 2006.
[5] 井上 真杉, 長谷川 幹雄, 村上 誉, マハムド カレ
ド, 森川 博之: “共通シグナリング機構と状況適応
シームレスネットワーク”, 情報通信研究機構季報,
Vol.52, No.4, pp. 92-100, Dec. 2006.
[6] 長谷川 幹雄, 井上 真杉, ウダーナ バンダーラ, 南
正輝: “コンテキストアウェアサービスモビリティ
と ス マ ー ト ス ペ ー ス ”, 情 報 通 信 研 究 機 構 季 報 ,
Vol.52, No.4, pp. 101-110, Dec. 2006.
4.
フォトニックネットワーク
森川 博之・今泉 英明・渡部 克弥・高木衛・
町田啓太・渡辺晃生
Photonic Network
H. MORIKAWA, H. IMAIZUMI, K. WATABE, M.
TAKAGI, K. MACHIDA, A. WATANABE
インターネット接続サービスの常時接続化・広帯域化
に伴う利用形態の多様化や頻度の増加により、通信トラ
フィックが爆発的に増大している．本研究では、膨 大な
通信トラヒックを収容できる高速ネットワークの実現に
向けて、光バースト網・光パケット網・光パス網といっ
た光ネットワークの構築を目指す．具体的に は、光通信
制御のためのネットワーク／ルータアーキテクチャや資
源管理技術、全光でのパケット転送手法、衝突回避や光
トランスポートプロトコル、経路制御 手法等の検討を進
めるとともに、実証実験テストベッドの構築をも進めて
いる．
Recent widespread of flat-rate broadband connection
services has caused explosion of internet traffic. To cope with
this problem, we are focusing on the optical communication
technologies such as optical packet switching (OPS), optical
burst switching (OBS), and lightwave path network. Current
research topics are the architecture of optical network and
routers, control mechanisms for optical packet/burst switching,
optical transport layer protocols and contention resolution
mechanisms, and routing control schemes. In addition, we are
constructing OBS testbed and doing experiments for the proof
of concepts.
国際会議論文
[7] H. Imaizumi, H. Morikawa, O. Nakamura, J. Murai, and
T. Aoyama: "An Alternative Approach to Multi-path
Forwarding on IPv6 Networks," IEEE 20th International
Conference on Advanced Information Networking and
Applications(AINA 2006), Vienna, Austria, Vol.2, pp.
854-860, Apr. 2006.
[8] H. Nguyen, T. Oka, H. Morikawa, and T. Aoyama:
"SENS: A Scalable and Expressive Naming System
using CAN Routing Algorithm," IEEE 20th International
Conference on Advanced Information Networking and
Applications (AINA 2006), Vienna, Austria, Vol.2, pp.
895-900, Apr. 2006.
[9] H. Morikawa: "Context-aware Mobile Services," Invited
talks, Tsingha University, China, April 2006.
[10] P. Poupyrev, P. Davis, H. Morikawa, and T. Aoyama: "A
Media Access Protocol for Proactive Information
Discovery in Ubiquitous Networks," the 4th
105
International Conference on Mobile Systems,
Applications, and Services (MobiSys 2006) (Demo),
Uppsala, Sweden, Jun. 2006.
[11] M. Suzuki, S. Saruwatari, H. Morikawa, and T. Aoyama:
" A Dynamic Device Driver for Real-space
Programming in Ubiquitous Computing Environment,"
the 4th International Conference on Mobile Systems,
Applications, and Services (MobiSys 2006) (Demo),
Uppsala, Sweden, Jun. 2006.
[12] N. Matsumoto, K. Watabe, T. Saito, K. Kaneko, H.
Imaizumi, and H. Morikawa: "Optical Packet Routing,"
the International Conference on IP + Optical
Network(iPOP2006) (Demo), Tokyo, Japan, Jun. 2006.
[13] N. Matsumoto: "A Simple Label Processing Scheme for
Optical Packet Switched Network," Student Workshop
in the Joint International Conference on Optical Internet
and Next Generation Network (COIN-NGNCON2006)
(Oral), Jeju, Korea, Jul. 2006
[14] H. Si, Y. Kawahara, T. Igakura, T. Tonouchi, H.
Morikawa, and T. Aoyama: "A Hybrid Context-aware
Service Platform Based on Stochastic and
Rule-Description Approaches," the 3rd Annual
International Conference on Mobile and Ubiquitous
Systems: Networks and Services (MOBIQUITOUS
2006) , San Jose, USA, Jul. 2006.
[15] M. Inoue, M. Hasegawa, H. Murakami, N. Ryoki, P.C.
Woo, T.H. Nguyen, U. Bandara, M. Minami, F. Teraoka,
and H. Morikawa: "Overview of Research and
Development on Media Handover Technologies," the
International Symposium on Wireless Personal
Multimedia Communications (WPMC2006), San Diego,
CA, Sep. 2006.
[16] T. H. Nguyen, M. Hasegawa, H. Murakami, M. Inoue,
and H. Morikawa: "Design and Implementation of
Bookmark Handover - A Context-aware Reminding
Application for Mobile Users," the International
Symposium on Wireless Personal Multimedia
Communications (WPMC2006), San Diego, CA, Sep.
2006.
[17] H. Murakami, M. Hasegawa, M. Inoue, C. W. Pyo, T. H.
Nguyen, and H. Morikawa: "Cross-Device and
Cross-network Handover System on Commercial UMTS
terminal," the International Symposium on Wireless
Personal Multimedia Communications (WPMC2006),
San Diego, CA, Sep. 2006.
[18] M. Hasegawa, M. Inoue, H. Murakami, and H.
Morikawa: "Cross-Network and Cross-Device Handover
among Mobile Terminals, PAN Terminals and Shared
Terminals by MIRAI Architecture," the International
Symposium on Wireless Personal Multimedia
Communications (WPMC2006), San Diego, CA, Sep.
2006.
[19] H. Kurasawa, Y. Kawahara, H. Morikawa, and T.
Aoyama: "A Dynamic User Posture Inference Scheme
for Mobile Devices," the 8th International Conference
on Ubiquitous Computing (UbiComp2006), Demo Paper,
Orange County, USA, Sep. 2006.
[20] D. H. Lee, and H. Morikawa: "Analysis of Ranging
Process in IEEE 802.16e Wireless Access Systems," the
4th ACM International Workshop on Mobility
Management and Wireless Access (MobiWAC 2006),
(Workshop paper), Malaga, Spain, Oct. 2006.
[21] J. Ok, P. Morales, A. Darmawan and H. Morikawa:
"Eliminating Channel Scanning Phase in Handoff across
IEEE 802.11 Wireless LANs," the 2nd Conference of
Future Networking Technologies (CoNEXT 2006),
(poster), Lisboa, Portugal, Dec. 2006.
[22] N. Kawanishi, S. Kim, H. Si, Y. Kawahara and H.
Morikawa: "Building Context-Aware Applications and
Probe Space Infrastructure," 2006 International
Symposium on Intelligent Signal Processing and
Communication Systems (ISPACS 2006), Tottori, Japan,
pp. 103-106, Dec. 2006.
[23] N. Kurata, S. Saruwatari, and H. Morikawa: "Ubiquitous
Structural Monitoring Using Wireless Sensor Networks,"
2006 International Symposium on Intelligent Signal
Processing and Communication Systems (ISPACS 2006),
Tottori, Japan, Dec. 2006.
[24] H. Imaizumi: "Introduction of OPS research in
Morikawa Lab., The University of Tokyo," Joint
Workshop on OCDMA and OPS, 精 華 大 , Beijing,
China, December 2006.
[25] H. Si, S. Kim, N. Kawanishi and H. Morikawa: "An
Guidance System based on Q-Learning for Supporting
Dementia Patient’s Activities of Daily Living," the 4th
IEEE Consumer Communications and Networking
Conference (CCNC 2007)(Demo), Las Vegas, USA, Jan.
2007.
[26] Y. L. Foo and H. Morikawa: "On the Use of Manchester
Violation Test in Anti-Collision Scheme," the 21st
International Conference on Information Networking
(ICOIN 2007), Estoril, Portugal, Jan. 2007.
[27] H. Morikawa, N. Kawanishi, H. Si, and Y. Kawahara:
"Probe Space Infrastructure for Building Context-Aware
Applications," COE Symposium on Advanced
Electronics for Future Generations, pp.203-207, Jan.
2007.
[28] H. Morikawa, K. Watabe, N. Matsumoto, and H.
Imaizumi: "Optical Packet Forwarding Node
Architecture for Label Update by Delaying Preamble,"
COE Symposium on Advanced Electronics for Future
Generations, pp. 208-214, Jan. 2007.
[29] Y. Kawahara, H. Kurasawa, and H. Morikawa:
"Recognizing User Context Using Mobile Handsets with
106
Acceleration Sensors," IEEE Portable, Orlando, FL, Mar.
2007.
[43] 松本 延孝, 渡部 克弥, 斉藤 哲也, 今泉 英明, 森
川 博之: "自己ルーティングスイッチを用いた光パ
ケット交換ネットワークにおけるヘッダ長の評価,"
電子情報通信学会技術研究報告, フォトニックネッ
トワーク研究会(PN2006-95), Mar. 2007.
[44] 斉藤 哲也, 渡部 克弥, 松本 延孝, 今泉 英明, 森
川 博之, 羽鳥 光俊: "多波長光パケットネットワー
クにおける遅延線バッファを用いた衝突回避機構
の評価," 電子情報通信学会技術研究報告, フォト
ニックネットワーク研究会(PN2006-96), Mar. 2007.
[45] 今泉 英明, 渡部 克弥, 斉藤 哲也, 松本 延孝, 種
村 拓夫, アブドゥラーアルアミン, 竹中 充, 中野
義昭, 森川 博之: "多波長光パケット交換と光回線
交換を用いたハイブリッドネットワークに関する
検討," 電子情報通信学会技術研究報告, フォトニ
ックネットワーク研究会(PN2006-97), Mar. 2007.
[46] 渡部 克弥, 斉藤 哲也, 松本 延孝, 種村 拓夫, 今
泉 英明, アブドゥラーアルアミン, 竹中 充, 中野
義昭, 森川 博之: "PLZT 型光スイッチを用いた
80Gb/s 多波長光パケット転送実験," 電子情報通信
学会技術研究報告, フォトニックネットワーク研究
会(PN2006-101), Mar. 2007.
[47] 森川 博之: "【特別講演】ユビキタスネットワーク
プロジェクトの挑戦," 第 3 回 ネットワークロボッ
ト研究会, NR-TG-2-13, Mar. 2007.
[48] 森川 博之: "研究者からみたケータイの未来," UT
PRIP フォーラム 2007, Mar. 2007.
[49] D. H. Lee, and H. Morikawa: "OFDMA Ranging
Performance Enhancement at the Cell Boundary in IEEE
802.16e system," 電子情報通信学会ソサイエティ大
会, B-5-109, Sep. 2006.
[50] Y. L. Foo, and H. Morikawa: "Detecting Collisions
Masked by Capture Effect," 電子情報通信学会ソサイ
エティ大会, B-5-139, Sep. 2006.
[51] 金子 晋丈, 森川 博之: "セッション層アーキテクチ
ャにおける上位層への要求事項," 電子情報通信学
会ソサイエティ大会, B-7-22, Sep. 2006.
[52] 鈴木 誠, 森川 博之: "無線センサネットワークにお
ける動的なアプリケーション配置に関する検討,"
電子情報通信学会ソサイエティ大会, B-7-43, Sep.
2006.
[53] 渡部 克弥, 松本 延孝, 金子 晋丈, 今泉 英明, 森
川 博之: "簡略な光パケット転送を実現するラベル
更新部の実装," 電子情報通信学会ソサイエティ大
会, B-12-5, Sep. 2006.
[54] 松井 壮介, 石田 繁巳, 鈴木 誠, 猿渡 俊介, 森川
博之: "実験的アプローチによるシングルホップ通
信とマルチホップ通信の消費電力の比較," 電子情
報通信学会総合大会, A-21-22, Mar. 2007.
[55] 張 錫振, 倉田 成人, 猿渡 俊介, 森川 博之: "無線
センサを用いた地震モニタリングにおけるサンプ
リング周波数に関する検討," 電子情報通信学会総
著書
[30] H. Y. Youn, M. Kim, and H. Morikawa (Eds.):
"Ubiquitous Computing Systems," Lecture Notes in
Computer Science, LNCS 4239, Springer-Verlag, 2006.
総説・解説論文
[31] 森川 博之: “ユビキタスネットワークと ITS”，自
動車研究, vol. 28, no. 10, October 2006.
[32] 森川 博之: “NGN の概要”, 日経コミュニケーシ
ョン(2006/10/1), pp.106-111, Oct. 2006.
シンポジウム・研究会・大会等発表
[33] 倉沢 央, 川原 圭博, 森川 博之, 青山 友紀: "セン
サ装着場所を考慮した 3 軸加速度センサを用いた姿
勢推定手法," 情報処学会研究報告, ユビキタスコ
ンピューティングシステム研究会(UBI-11-3), May.
2006. [ 第 11 回 UBI 研究発表会優秀論文賞 受賞 ]
[34] 渡部 克弥, 松本 延孝, 金子 晋丈, 今泉 英明, 森
川 博之: "プリアンブル遅延型ラベル更新手法を用
いた光パケット中継ノードの構成," 電子情報通信
学会技術研究報告, フォトニックネットワーク研究
会(PN2006-36), Oct. 2006.
[35] 森川 博之: "ユビキタスネットワークの将来展望～
技術戦略マップとユビキタス研究開発事例～," 関
西経済連合会情報通信委員会, Oct. 2006.
[36] Y. L. Foo and H. Morikawa: "On the Use of Manchester
Violation Test in Anti-Collision Mechanism," 電子情報
通信学会技術研究報告, 情報ネットワーク研究会
(IN2006-103), Nov. 2006.
[37] 森川 博之: "NGN への期待," FMC フォーラム，Nov.
2006.
[38] 森川 博之: "〔基調講演〕進化を遂げるインターネ
ット－次世代ネットワークとオンデマンド型 VPN
－," VPN ソリューション・セミナー，Nov. 2006.
[39] 森川 博之: "進化を遂げるインターネット," 第 20 回
光通信シンポジウム，Dec. 2006.
[40] 森川 博之, 川西 直: "進化を遂げるユビキタス," 機
械学会ロボティクス・メカトロニクス部門見学会,
Dec. 2006.
[41] 金 勝進, 司 化, 川西 直, 森川 博之: "認知症患者
の日常生活動作を支援するコンテキストアウェア
案内システムの設計と実装," 情報処学会研究報告,
ユビキタスコンピューティングシステム研究会
(UBI-13-23), Feb. 2007.
[42] 猿渡 俊介, 鈴木 誠, 水野 浩太郎, 森川 博之: "無
線センサノード向けハードリアルタイムオペレー
ティングシステムの設計," 情報処学会研究報告,
ユビキタスコンピューティングシステム研究会
(UBI-13-29), Feb. 2007.
107
合大会, A-21-40, Mar. 2007.
[56] 水野 浩太郎, 猿渡 俊介, 鈴木 誠, 森川 博之: "ハ
ードリアルタイム処理を保証する無線センサノー
ド用オペレーティングシステムの評価," 電子情報
通信学会総合大会, A-21-41, Mar. 2007.
[57] 鈴木 誠, 猿渡 俊介, 水野 浩太郎, 森川 博之: "無
線センサノードのための仮想マシンの性能評価,"
電子情報通信学会総合大会, A-21-42, Mar. 2007.
[58] Y. Hairej, A. Darmawan, and H. Morikawa:
"Cooperative Diversity using Soft Forwarding and
Distributed Decoding," 電子情報通信学会総合大会,
B-5-16, Mar. 2007.
[59] A. Darmawan, S. Kim, and H. Morikawa: "LLR-based
Ordering in Amplify-and-Forward Cooperative Spatial
Multiplexing," 電子情報通信学会総合大会, B-5-17,
Mar. 2007.
[60] D. Lee, and H. Morikawa: "A Probabilistic Study on
OFDMA Ranging Process in IEEE 802.16e System," 電
子情報通信学会総合大会, B-5-75, Mar. 2007.
[61] Y. Foo, and H. Morikawa: "Detecting Collision by
Tracing Corrupted Synchronization Header," 電子情報
通信学会総合大会, B-5-154, Mar. 2007.
[62] 神田 敦, 玉 載旭, 今泉 英明, 森川 博之: "着信時
プライバシー保護のための条件付き別名 SIP アドレ
ス生成機構," 電子情報通信学会総合大会, B-7-5,
Mar. 2007.
[63] 小澤 政博, 川原 圭博, 川西 直, 森川 博之: "REST
アーキテクチャスタイルに基づくコンテキストア
ウェアサービス連携フレームワークの設計," 電子
情報通信学会総合大会, B-7-169, Mar. 2007.
[64] 川西 直, 小澤 政博, 川原 圭博, 森川 博之: "コン
テキストアウェアサービス連携フレームワークを
用いたアプリケーションの作成," 電子情報通信学
会総合大会, B-7-170, Mar. 2007.
[65] 川原 圭博, 小澤 政博, 川西 直, 森川 博之, 浅見
徹: "スケーラブルなコンテキストアウェアサービ
ス構成のための要求条件," 電子情報通信学会総合
大会, B-7-171, Mar. 2007.
[66] 石田 繁巳, 猿渡 俊介, 鈴木 誠, 森川 博之 "サー
ビス発見のためのゼロ受信待機電力無線システム
の設計," 電子情報通信学会総合大会, B-7-202, Mar.
2007.
[67] S. Lim, and H. Morikawa: "Service Discovery Protocols
Using Identity-Based Public Key Cryptosystem," 電子
情報通信学会総合大会, B-7-213, Mar. 2007.
[68] 今泉 英明, 渡部 克弥, 斉藤 哲也, 松本 延孝, 種
村 拓夫, アブドゥラーアルアミン, 竹中 充, 中野
義昭, 森川 博之: "多波長光パケットと波長パスを
組み合わせたハイブリッド型光ネットワーク," 電
子情報通信学会総合大会, B-12-1, Mar. 2007.
[69] 斉藤 哲也, 渡部 克弥, 松本 延孝, 今泉 英明, 森
川 博之, 羽鳥 光俊: "実トラフィックパターンを用
いた多波長光パケット交換における衝突回避機構
の評価," 電子情報通信学会総合大会, B-12-2, Mar.
2007.
[70] 渡部 克弥, 松本 延孝, 今泉 英明, 竹中 充, 中野
義昭, 森川 博之: "PLZT 型光スイッチを用いた
80Gb/s 多波長パケット交換の検証," 電子情報通信
学会総合大会, B-12-5, Mar. 2007.
[71] 松本 延孝, 渡部 克弥, 斉藤 哲也, 今泉 英明, 森
川 博之: "プリアンブル遅延型ラベル更新処理を用
いた光パケット転送機構のヘッダ長に関する評価,"
電子情報通信学会総合大会, B-12-7, Mar. 2007.
[72] 榎波 楠峰, 川原 圭博, 森川 博之: "音響情報を用
いた階層的コンテキスト推定手法," 電子情報通信
学会総合大会, B-15-6, Mar. 2007.
[73] P. Poupyrev, and H. Morikawa: "Analysis of Compact
Data Formats for Scalable Discovery in Ubiquitous
Computing," 電子情報通信学会総合大会, B-19-3,
Mar. 2007.
[74] H. Si, S. Kim, N. Kawanishi, and H. Morikawa:
"CoReDA: A Context-aware Reminding System for
Daily Activities," 電子情報通信学会総合大会, B-19-8,
Mar. 2007.
[75] 森川 博之: "ユビキタスネットワーク研究の最前
線 ," 電 子 情 報 通 信 学 会 総 合 大 会 , ABP-1-1, Mar.
2007.
その他（特許）
[76] 長谷川 幹雄, バンダーラ ウダーナ, 森川 博之, 井
上 真杉, 青山 友紀: "端末位置の検出方法及び, 端
末位置検出システム,", 特許第 3809528 号，Jun. 2006.
その他（報道・取材協力）
[77] "ニッポンを歩こう-共存するオタクと IT 拠点-," 北
海道新聞, May. 14, 2006.
[78] "IT のチカラ①-「ホコリ」センサーが網を張る-," 朝
日新聞 6 面, May. 30, 2006.
[79] "「ユビラプロ」の研究グループ-産学新連携を促進,"
日刊工業新聞 10 面, Jul. 3, 2006.
[80] " ユ ビ キ タ ス 系 研 究 成 果 ," ワ イ ヤ レ ス ジ ャ パ ン
2006, Jul. 20, 2006.
[81] "松下電器産業, 東京大学などと顔画像認識技術の
共同実験を開始, " Tech On, Jul. 24, 2006.
[82] "次世代のユビキタス環境が見える-秋葉原ユビキタ
ス実証実験スペース, " Ascii 24, Jul. 27, 2006
[83] "次世代のユビキタス環境が見える-秋葉原ユビキタ
ス実証実験スペース, " 秋葉原プレス, Jul. 27, 2006.
[84] "総務省「Ubila プロジェクト」, 秋葉原ユビキタス
実証実験スペースを公開, " WBB FORUM, Jul. 27,
2006.
[85] "Tokyo 物語, " Tokyo MX テレビ, Sep. 24, 2006.
[86] "100mm ピッチで変化する空間を考案「ユビキタス」
実験の可能性を開く," 日経アーキテクチャ, Sep. 25,
108
2006.
[87] "最先端の研究・実験成果を身近に体験-秋葉原ユビ
キタス実証実験スペース, " フォアサイト TV, Oct. 2,
2006.
[88] "秋葉原ユビキタス実証実験スペース," ネイチャー
インターフェイス第 32 号, Dec. 1, 2006.
[89] "森川研究室取材," SCI（サイ）, Oct. 19, 2006.
[90] "FMC フォーラム開催「NGN 成功の鍵はオープン
化」で意見が一致！," INTERNET magazine 2.0, Nov.
17, 2006.
[91] "秋葉原ダイビルに、ユビキタス実証実験スペース
がオープン！, " NATURE INTERFACE, Dec. 1, 2006.
[92] "「ユビキタス」近未来体験, " BS 朝日「ワンダーナ
イト 2, Dec. 13, 2006.
[93] "VPN サービスの進化にも貢献する NGN による新
たなビジネスモデルの創出, " IT pro special, Jan. 1,
2007.
[94] "潜入！「未来空間」を垣間見てきました！～Ubila
秋葉原ユビキタス実証実験スペース見学会レポー
ト," Robot Watch, Jan. 16, 2007.
[95] "ビッグ対談：NGN リリース 1 と技術的チャレンジ
を語る！（１）, " WBB FORUM, Feb. 20, 2007.
[96] "秋葉原の 2 大ランドマークでアニバーサリーイベ
ントを開催！, " 週刊アスキー, Mar. 27, 2007.
その他（受賞）
[97] 倉沢 央: "第 11 回 UBI 研究発表会優秀論文賞, " 情
報処理学会 ユビキタスコンピューティングシステ
ム研究会, Jul. 26, 2006.
[98] 司 化: "植之原留学生学術奨励賞, "電気・電子情報学
術振興財団, Jul. 31, 2006.
109
杉本研究室
Sugimoto Laboratory
用いることで、端末間の相対位置、方向認識を行うため
の技術の構築を目指す。本技術は、WLAN アクセスポイン
トやサーバ機器等の存在を仮定しておらず、真に「どこ
でも」使える技術を確立することを目指す。
In this study, we develop a location-aware system for
supporting users. We use mobile devices (PDAs) with GPS
receivers. In order to support users appropriately based on
their context, the system records users behavior outdoors. The
system then provides users with recommendation for their
next action or useful information, by considering the
similarity between multiple users’ past behaviors with a
collaborative filtering method. We evaluate the system in a
real world and discuss its effects. We also develop an
innovative technology for detecting relative positions and
orientations among multiple devices by using ultrasonic
communication. The experiment proved that the proposed
technique called "phase accordance method" could show
remarkable performance: less than 4.5 mm errors in three
meter distance measurements and less than 1 degree errors in
the zero, ten, twenty, and thirty degree measurements.
(http://www.itl.u-tokyo.ac.jp/)
研究現況
Current Research Projects
1.
ヒューマンロボットインタラクション
杉本雅則，細井一弘，屋比久保史，
中村竜二，ダオウィンニン，森晶洋
Human Robot Interaction
M. SUGIMOTO, K.HOSOI, Y YABIKU,
R.NAKAMURA, V.N.DAO, A.MORI
ユーザとロボットが同一空間上にいる環境で、ユーザ
が自己の視点に基づいて、直感的にロボットに操作・指
示を行えるユーザインタフェイス"Shepherd"を開発して
いる。ユーザはモバイルデバイスに搭載されたカメラで、
ロボットを撮影し、移動させたい方向にモバイルデバイ
スを振ることで、ロボットを移動させることができる。
また、ハンドヘルドプロジェクタを用いたロボットと
の イ ン タ ラ ク シ ョ ン と し て ”Manipulation by
Projection”という新しい概念を提唱し、その概念に基
づく CoGAME と呼ばれるシステムを構築し、その評価を進
めた。
We have been developing a remote control technique for
multi-robots that allows a user to control them from his
viewpoint. By capturing an image of robots with a camera
mounted on a mobile phone and moving it in a three
dimensional space, a user can intuitively control the robots as
he would intend.
We have also developed a system called CoGAME, that
allows users to interact with a robot using a handheld
projector. The idea of CoGAME is from a novel concept
called “Manipulation by Projection”. We have evaluated the
concept and the system, and been exploring possibilities for
new applications.
2.
3.
学習支援システム
杉本雅則，三浦宗介，円城寺人史，竹内雄一郎
Learning Support Systems
M. SUGIMOTO, S.MIURA, H.ENJOJI, Y. TAKEUCHI,
本研究では、グループでの協調的問題解決を支援する
ためのシステムを構築する。グループ作業において、他
者との作業プロセスを共有すると同時に、各個人の思考
を妨げることなく作業を進める必要がある。そこで本研
究では、PDA(Personal Digital Assistant)上で提供され
る個人空間と、センシングボード上で実現される共有空
間とをシームレスに統合する作業環境を構築する。本シ
ステムでは、拡張現実感技術を活用することで、物理世
界と仮想世界が融合された共有空間上で他者との共有作
業を行う。一方、PDA からの共有空間への入出力により、
グループでの作業結果を活用したり、個人作業の結果を
反映させたりすることができる。それによって、ユーザ
は、共有空間と個人空間を行き来しつつ、協調作業を行
うことが可能になる。
また、振動モータを用い、強さ、周波数を文脈に
モバイル・ユビキタスコンピューティング
杉本雅則，竹内雄一郎，金子歩，
小浜武史，原務，橋爪宏達
Mobile and Ubiquitous Computing
M. SUGIMOTO, Y. TAKEUCHI, A.KANEKO,
T.KOHAMA, T.HARA, H.HASHIZUME
応じて制御することで、人間に情報伝達を行うため
の技術を構築する。T-RHYTYM と呼ばれるシステ
ムでは、上記の技術を応用し、音楽学習におけるリ
ズム提示、さらには合奏、合唱を支援することがで
きる。上記以外に、屋外学習支援を支援する
SketchMap システムの開発と評価も行っている。
本研究では、ユーザの居る場所に依存して適切な支援
を行うためのシステムを構築する。本研究では、GPS 付
きの携帯端末を用いる。ユーザの文脈に応じて適切な支
援を行うため、本研究では、屋外でのユーザの行動を常
に記録する。そして、これまでのユーザ自身の行動と、
別のユーザの行動と類似度を基に、協調フィルタリング
の手法を利用して、次に取るべき行動や情報を推薦する。
本システムを実世界で利用し、評価を進める
また，携帯端末に取り付け可能な超音波センサのみを
In this study, a system for supporting cooperative problem
solving has been developed. In order to support cooperative
problem solving, it is important not only to allow a group of
users to share work processes among them, but also assist
individual users to enhance their own thinking. The proposed
system in this study seamlessly integrates a personal space on
110
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
PDAs (Personal Digital Assistants) and a shared space on a
sensing board. We use augmented reality technology and
create the immersive shared space by overlaying a virtual
world on a real world. PDAs are used for sharing personal
activities on a personal space among other users, and utilizing
results of group activities on the shared space.
We have also been developing a tactile interface technology
by utilizing vibration motors whose strength and frequency of
the vibration are controllable. The technology is used in a
music class in an elementary school, in order to support
children in performing musical instruments in an ensemble
setting. We have also developed and evaluated a system
called SketchMap that integrates outdoor and classroom
learning.
研究論文
[1] Sugimoto, M., Kusunoki, F., Hashizume, H: A System
for
Supporting
Group
Activities
with
a
Sensor-Embedded Board, IEEE Transactions on Systems,
Man, and Cybernetics, Part C, Vol. 36, No. 5,
pp.693-700 (2006).
[2] 細井一弘，杉本雅則: Shepherd：ユーザ視点のマル
チロボットコントロールを実現するモバイルイン
ターフェイスの試作，日本バーチャルリアリティ学
会論文誌，Vol.11，No.2, pp.225-236 (2006).
[3] 杉本雅則，宮原耕介，井上博司，田村晃一: 携帯端
末の 3 次元位置に基づく投影画面の表示と直感的な
操作手法の試み，情報処理学会論文誌，Vol. 47，
No.6, pp. 1976-1986 (2006).
[4] 三浦宗介, 杉本雅則: T-RHYTHM: 振動デバイスを用
いたリズム学習支援システム, 電子情報通信学会論
文誌, Vol.J89-D, No.6, pp.1260-1268 (2006).
国際会議論文
[5] Sugimoto, M: What Can Children Learn throgh
Game-based Learning Systems, In Proceedings of
DIGITEL 2007, Taipei, Taiwan, pp. 5 -7 (2007, invited
talk).
[6] Hosoi, K., Sugimoto, M.: Shepherd: A Mobile Interface
for Robot Control from a User's Viewpoint, In
Proceedings of IEEE ROBIO2006, Kunming, China,
pp.908-913 (2006).
[7] Sugimoto, M., Ravasio, P., Enjoji, H.: SketchMap: A
System for Supporting Outdoor Collaborative Learning
by Enhancing and Sharing Learners’ Experiences, In
Proc. of ICCE Workshop on Design and Experiments of
Mobile and Ubiquitous Learning Environments, Beijing,
China, pp. 1-8 (2006).
[8] Takeuchi, Y., Sugimoto, M.: Shepherd: An Intelligent
City Guide with a "Metal Detector" Interface, In
Proceedings of ACM UIST2006, Montreux, Switzerland ,
pp. 97-98 (2006).
[9] Hosoi, K., Sugimoto, M.: Shepherd: A Mobile Interface
for Robot Control from a User's Viewpoint, In
Proceedings of ACM UIST2006, Montreux, Switzerland ,
pp. 89-90 (2006).
[10] Takeuchi, Y., Sugimoto, M.: Video Summarization using
Personal Photo Libraries, In Proceedings of for ACM
Multimedia Workshop On Multimedia Information
Retrieval (MIR2006), Santa Barbara, CA, pp. 213-222
(2006).
[11] Sugimoto, M., Hiroki, K.: HybridTouch: An Intuitive
Manipulation Technique for PDAs Using Their Front
and Rear Surfaces, In Proceedings of MobileHCI 2006,
111
Espoo, Finland, pp. 137-140 (2006).
[12] Takeuchi, Y.，Sugimoto, M.: CityVoyager： An Outdoor
Recommendation System Based on User Location
History, In Proceedings of Ubiquitous Intelligence and
Computing (UIC2006), Wuhan and Three Gorges, China
pp.625-636 (2006).
[13] Enjoji, H., Ravasio, P., Sugimoto, M.: A Collaboration
Support tool for Cartography Learning in the Open Air,
In Proceedings of CollabTech2006, Tsukuba, Japan,
pp.90-95 (2006).
[14] Deguchi, A., Yamaguchi, E., Inagaki, S., Sugimoto, M.,
Kusunoki, F., Tachibana, S., Yamamoto, T., Seki, T.,
Takeuchi, Y.: CarettaKids: A System for Supporting
Childrens' Face-to-Face Collaborative Learning by
Integrating Personal and Shared Spaces, In Proceedings
of Interaction Design and Children (IDC'06), Tampere，
Finland, pp.45-48 (2006).
[15] Ravasio, P., Tscherter, V., Sugimoto, M.: SketchMap: A
Collaborative Tool to Learn Basic Cartographical
Concepts, In Proceedings of International Conference
on the Design of Cooperative Systems (COOP'06),
Carry-le-Rouet, Province, France, pp.115-122 (2006).
[16] Miura, S., Sugimoto, M.: Supporting Children's Rhythm
Learning Using Vibration Devices, In Proceedings of
CHI2006 Extended Abstract, Montreal, Canada,
pp.1127-1132 (2006).
[23] 橘早苗，山本智一，杉本雅則，楠房子，稲垣成哲，
山口悦司，竹内雄一郎，出口明子，関孝雄：PDA と
センシングボードを活用した実践のあゆみ，日本科
学教育学会第 30 回年会論文集，筑波学院大学，pp.
127-128 (2006 年 8 月)．
[24] 山口悦司，関孝雄，出口明子，杉本雅則，楠房子，
稲垣成哲，橘早苗，山本智一，竹内雄一郎：PDA と
センシングボードを活用した実践のあゆみ，日本科
学教育学会第 30 回年会論文集，筑波学院大学，
pp.129-132 (2006 年 8 月)．
[25] 杉本雅則，円城寺人史，ラヴァシオパメラ，原務：
SketchMap：携帯端末と GPS を用いた安全マップ作
成支援システム，第 4 回生活支援工学系連合大会,
東京理科大学（2006 年 9 月）．
[26] 細井一弘, 金子歩, 中村竜二, 屋比久保史, 五十嵐
剛, 小浜武史, ダオヴィン ニン, 森晶洋, CoGAME,
エンタ ーテイ メント コンピ ューテ ィン グ 2006,
pp.45-46, 東京 (2006 年 9 月).
[27] 金子歩，藤原直弘，杉本雅則，橋爪宏達:位相合致
法を用いた相対位置認識技術の開発，エンターテイ
ンメントコンピューティング 2006，pp.145-146
(2006 年 9 月).
[28] 中村 竜二, 細井 一弘, 杉本 雅則, 単眼カメラを
用いたジェスチャ認識に基づく自律飛行ロボット
の航行に関する研究，エンターテイメントコンピュ
ーティング 2006 デモ発表，日本未来館，東京(2006
年 9 月).
[29] 屋比久保史, 細井一弘, 杉本雅則,人間の制御戦略
に基づいた飛行ロボットの制御エンターテイメン
トコンピューティング 2006 デモ発表，日本未来館，
東京(2006 年 9 月).
[30] 竹内雄一郎，杉本雅則: パーソナルフォトライブラ
リを利用した自動映像編集, 映像情報メディア学会
技術報告, 札幌, vol.30, no.55 pp.33-36 (2006
年 10 月)
[31] 中村竜二, 細井一弘, 杉本雅則: ジェスチャと音声
による屋内型飛行ロボットの対話的航行，HAI2006
シンポジウム予稿集,日吉，神奈川 (2006).
[32] 細井一弘, 森晶洋, 杉本雅則: 飛行船を利用した異
種ロボットシステム, HAI2006 シンポジウム予稿集,
日吉 (2006 年 12 月).
[33] 杉本雅則: インタラクション技術と人工知能, 人工
知能学会誌, Vol.22, No. 1, p.10 (2007).
[34] Sugimoto, M.: Enhancing Children’s Learning
Experiences by Integrating Outdoor and Classroom
Activities, 2007 HP Technology for Teaching Worldwide
Higher Education Conference, Monterey, CA (2007,
invited).
[35] Dao, V., Hosoi, K., Sugimoto, M.: Using Tilt Sensor and
Digital Compass in Auto-calibration Handheld Projector,
イ ン タ ラ ク シ ョ ン 2006 デ モ 発 表 , 東 京 , pp.
207-208 (2007 年 3 月).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[17] 柳田康幸, 杉本雅則, 稲見昌彦, 松原仁: オンライ
ンゲームのための実世界指向インタフェースの検
討, デジタルコンテンツシンポジウム予稿集(2006
年 6 月).
[18] 杉本雅則, CHI2006 (会議報告), 日本バーチャルリ
アリティ学会誌, Vol.11, No.2 (2006).
[19] 細井一弘, 杉本雅則, Shepherd:ユーザ視点のマル
チロボットコントロールを実現するモバイルイン
ターフェイス”人工知能学会第 20 回全国大会予稿
集, 東京 (2006 年 6 月)
[20] 杉本雅則，円城寺人史，ラヴァシオパメラ，原務：
SketchMap：体験を強化し共有することによる屋外
学習支援システム，日本科学教育学会第一回研究会,
筑波学院大学，pp.89-93（2006 年 8 月）
．
[21] 杉本雅則，楠房子，稲垣成哲，山口悦司，橘早苗，
山本智一，竹内雄一郎，出口明子，関孝雄：PDA と
センシングボードを活用した環境問題学習，日本科
学教育学会第 30 回年会論文集，筑波学院大学，
pp.121-122 (2006 年 8 月)．
[22] 稲垣成哲，楠房子，杉本雅則，山口悦司，橘早苗，
山本智一，竹内雄一郎，出口明子，関孝雄：PDA と
センシングボードを活用した実践のあゆみ，日本科
学教育学会第 30 回年会論文集，筑波学院大学，
pp.123-126 (2006 年 8 月)．
112
柴田・三田研究室
Shibata & Mita Laboratory
intelligent
Semiconductor Microsystems
Laboratory (iSML)
functional device called “Neuron MOS Transistor”(neuMOS
or νMOS) which mimics the action of a nerve cell neuron at a
single transistor level. Based on such architecture that "association" is the very computing primitive, we are pursuing
human-like intelligence system implementation directly in
silicon integrated circuits. Currently research is in progress for
robust image recognition and voice recognition processing.
The sate-of-the-art silicon technology has been utilized to
implement such associative processors in both analog and
digital CMOS VLSI chips. As a practical application of the
circuit technology de-veloped for the associative processor
chips, CDMA matched filter chips have also been developed..
(http://www.if.t.u-tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1. 右 脳 型 ソ フ ト コ ン ピ ュ ー テ ィ ン グ VLSI:
連想プロセッサ・システム
柴田 直, トゥロン トゥウ ブゥイ, 早川仁,
馬 奕濤, 鹿野 博嗣, 黄 世燕, 森川 重毅
Right-Brain-Computing Integrated Circuits: Associative Processing Systems
T. Shibata, Trong Tu Bui, H. Hayakawa, Ma Yitao,
H. Shikano, Hwang Se-Yong, S. Morikawa
2. 画像の特徴ベクトル抽出VLSI及びそのパター
ン認識への応用
柴田直, 伊藤潔人, 山崎英男, 高橋 徳浩, 陳 雋,
グエン タン リム, 藤田 和英, 中川 琢規,
福岡 雄大
A Robust Feature-Vector Generation VLSI’s and
their Application to Handwriting Pattern
Recognition and Medical X-ray Analysis
T. Shibata, K. Ito, H. Yamasaki, N.Takahashi,
Chen Jun, Nguyen Thanh Liem,
K. Fujita, T. Nakagawa, Y. Fukuoka
現在のコンピュータは四則演算の超高速処理に特化し
たマシンであり、人間のように「ものを見て柔軟に判
断・理解し、即座に適切な行動をとる」といった情報処
理は非常に不得手である。入力情報に対し、過去の膨大
な記憶の中から最も近しい事例を瞬時に想起しこれによ
って次の行動を決定する。こんなアーキテクチャを持つ
コンピュータの基本ハードウェアを、シリコン超ＬＳＩ
技術で実現する研究を進めている。論理演算を得意とす
る現在のマイクロプロセッサに対し、直感・連想・推論
といった処理を得意としたＬＳＩチップを設計・試作し
てシステムを構成する。単体で脳細胞ニューロンと類似
の機能を持つ高機能トランジスタ（ニューロンＭＯＳ､
neuMOS）を導入、膨大なtemplate群の中から最短距離ベ
クトルを完全並列探索するアナログ連想プロセッサ、
0.18 ミクロンＣＭＯＳ技術を用いた超高速ディジタル連
想プロセッサ等を、これまで開発した。今後連想を階層
的に連鎖させヒトのように思考できるシステムをこれら
のチップ用いて構築して行く。そのために我々の思考過
程を柔軟に記述できるAPROL (Association Programming
Language) の 開 発 も 行 う 。 四 則 演 算 に 代 わ り 連 想 を
“computing primitive”とする実時間事象認識知能システ
ム実現を目指す研究である。現在、画像認識・音声認識
をテーマに研究を進めている。ここで開発したVLSI回
路技術は、実用的な応用として、CDMA マッチトフィ
ルタへの応用技術等も開発している。
Digital computers are dedicated machines for vary fast execution of numerical calculations. However, their performance is extremely poor in such tasks like seeing, recognizing,
and taking immediate actions, which are effortless tasks in our
daily life. This research aims at building intelligent VLSI
systems based on the psycho-logical model of a brain. In our
system past experience is stored as template vectors in
non-volatile vast memo-ries and the maximum-likelihood
event to the current event is recalled in real time by a fully
parallel processing. The key ingredient of the system is a new
我々の連想プロセサアーキテクチャを画像認識に用い
るには、２次元の画像情報を特徴ベクトル、即ち一次元
の数値列で表現しなければならない。我々はこの目的で、
主方向線分投影法（PPED: Projected Principal-Edge
Distribution）と呼ぶ新たな特徴ベクトル表現法を開発
した。２次元画像に対し、縦・横・斜め２方向、計４方
向の線分を抽出してフィーチャーマップを作成、そのビ
ットフラッグを線分検出方向に垂直な主軸上にそれぞれ
投影加算して４組の一次元数値列を形成する。これらを
つなぎ合わせて６４次元ベクトルとし、６４×６４ピク
セルの画像を表現する。これは、元画像の特徴を実にう
まく表現しており、手書きによるパターンの変形、歪み
に対しほとんど影響を受けない。従って、単純なテンプ
レートマッチングの手法で手書き文字やパターンの認識
が大変ロバストに実行できる。特にこれまで認知の問題
として困難だった重なりパターンの分離認識もできるこ
とがわかった。さらにこの手法を矯正歯科診療における
セファロＸ線写真解析に応用、歯学部学生にとっても高
度な訓練を必要とする解剖学的特徴点抽出の困難な作業
が、専門医と同様にできることがわかった。今後、連想
プロセッサと統合し、一般的な知的画像認識システム構
築へと発展させていく。このベクトル抽出はソフトウェ
アでは非常に時間のかかる処理であり、neuMOSを用いた
アナログCMOS回路技術、および最先端のディジタルCMOS
回路技術の両方を用いて、独自のアーキテクチャを持つ
特徴ベクトル生成VLSIチップの開発を行っている。
Since image data are massive in quantity, an effective dimensionality reduction technique is quite essential in recogni-
113
tion problems. The maximum-likelihood search VLSI chips
we are developing accept image data in the form of a vector.
Therefore we need to generate a feature vector, well representing the characteristic features of the original image. In the
representation, human perception of similarity among images
must be preserved in the vector space. A robust image representation technique for recognition has been developed based
on a hardware intensive algorithm. An input image either in a
binary or grayscale format is subjected to adaptive spatial
filtering to generate feature maps, which are reduced to a
64-dimension vector by "Projected Principal-Edge Distribution (PPED)" algorithm. The representation has been applied
to handwriting pattern recognition and the cephalometric
landmark identification (the clinical practice in orthodontics
in dentistry), to investigate the performance. Interestingly, in
hand written pattern recognition, it is shown the separation of
handwritten overlapping patterns has been successfully carried out based on the representation, although it is a difficult
problem in artificial intelligence. Using a simple template
matching technique, identification of Sella (pituritary grand),
Nasion, and Orbitale has been successfully carried out. Since
the vector formation processing is computationally very expensive, dedicated VLSI chips have been developed both in
digital CMOS technology and analog CMOS technology.
the new quasi-two dimensional processing algorithm we have
developed, the chip contains the processing circuit only at the
peripheries of the photo sensor array. As a result, a very large
fill factor has been obtained in each pixel processor. Furthermore, a VLSI system that extracts three-dimensional information from the object of interest has been also developed. Since
charge redistribution among multiple capacitors are utilized
for computation, it enables us to build very low-power systems. In these two VLSI systems, neuron MOS technology
has been utilized in realizing flexible hardware processing.
4. Multi-Clueサーチアルゴリズムによるロバス
トな顔検出
柴田直, 鈴木康文, 森屋 大輔, 金森 毅, 西山 未央
Multiple Clue Search Algorithm for Robust Face
Detection
T. Shibata, Y. Suzuki, D. Moriya.
T. Kanamori, M. Nishiyama
顔の検出は、ヒューマンインタフェースの研究におい
て重要な課題である。従来、肌色に着目したり、ニュー
ラルネットによる分類等さまざまな手法が開発されてい
るが、写真の撮影条件の影響を受けたり、あるいは本当
の顔を逃してしまう、いわゆるfalse negative の発生とい
った問題が多かった。本研究では、多少のfalse positive
（顔以外のものでも似ていると顔として検出）はあって
も、「本当の顔を絶対に逃さない」ことを目標とするロ
バストな顔検出アルゴリズムの基礎を、これまでの成果
であるエッジベースのベクトル表現法(PPED)を発展さ
せて確立した。PPED法による検出は、例えば壁のしみ
でも眺めていると人間の顔に見えてくるといった、人間
の認識に非常に近い検出アルゴリズムであるが, 本研究
ではPPED とは補完的な性質を持つ、新たな 2 つのベク
トル表現法を開発、オリジナルPPED ベクトルと同時に
用いた多重照合法（multiple cluematching）の開発により、
大変ロバストな顔検出を実現した。さらにPPEDベクト
ルの各エレメントの持つ重要性を、各クラスの統計的性
質より導き出す手法を開発、これを距離計算に取り込む
ことによりさらに検出精度を上げることができた。
Face localization is an important issue in new generation of
human interface. There have been many approaches such as
skin color detection and using neural networks. They have,
however, many problems such as high sensitivity to photograph exposure conditions, and existence of "false negatives".
The objective in our approach is to try to minimize the number of "false negatives", even it might increase the number of
"false positives". Our algorithm can detect non-face images
that are very similar to faces. A preliminary research is done
by extending our edge-based vector image representation
method (PPED). Besides the PPED-based detection method,
two other new vector representations, which are complementary to PPED, have been developed. Using the multiple clue
method with these three representations, a very robust per-
3. 実時間動画像処理プロセッサ
柴田直, ハオ・ジア, オゥグ・オストルク,
馬 文静, 仁木 祐介, 金 時煥, 萬澤 康雄
Real-Time Moving Image Processing VLSI Systems
T. Shibata, Hao Jia, Öztürk Övgü, Ma Wenjing,
Y. Niki, Kim Sihwan, Y. Manzawa
リアルワールド画像の実時間情報処理を目標に、視野
中の運動物体を着目・連続追尾するSaliency Catcher、及
びキャッチした物体の 3 次元計測を瞬時に行えるVLSI
プロセッサの研究を行っている。Saliency Catcherについ
ては、擬似二次元処理と呼ぶ新たな手法を導入、すべて
の処理回路をフォトダイオードアレイの周辺部に配置す
る構成がとれるため、各画素部では大きなフィルファク
タが実現できた。フィルファクタとは、各ピクセルプロ
セッサ内でフォトダイオードが占める面積の割合で、こ
れが大きいほど多くの画像情報が処理に取り込める。こ
のチップは、複雑な背景の中から複数の動いている物体
を、動きの大きさとともに検出できる。さらにカメラ自
身がブレて背景が動いていても検出できるという特徴を
もつ。実際にチップで基本性能を確認した。さらに運動
物体の３次元計測をリアルタイムで行うチップも開発し
た。これはキャパシタ間での電荷の再配置のみを演算に
使う回路であり、究極の低消費電力システム実現の可能
性を秘めている。
Aiming at real time processing of moving images, a saliency
catcher chip that detects objects in motion in non-stationary
complicated background sceneries has been developed. Due to
114
formance in face detection has been achieved. We also developed a new distance measure in which the statistical characteristics of a class are taken into account to determine to the
relative significance among elements. The new distance
measure has improved the classification performance.
5.
* Ecole Supérieure d'Ingenieurs en Electronique et
Electrotechnique (ESIEE), Paris
初期視覚プロセッシングシステム
三田吉郎, 高山 伸一, 布 洋平, 柴田直
Early-vision processing systems
Y. Mita, S. Takayama, Y. Nuno, T. Shibata
フォトセンサと情報処理回路を融合した高機能イメー
ジセンサは発展が期待できる。本研究では、イメージセ
ンサを内蔵して、外界の状況から特徴を瞬時に抽出する
知的情報処理VLSIの研究を行なっている。これは本研究
室の「右脳的情報処理システム」の入力フロントエンド
として用いる予定である。このようなVLSIは, フォトダ
イオードと処理回路とで演算単位「セル」を構成し、セ
ルを碁盤の目状に並べる構造が一般的であるが、生体で
行なわれているようにセル間を配線するためには三次元
配線が必要となる。ひるがえってVLSIの配線は原理的に
二次元であるから、セル同士の配線をいかに工夫して行
なうかが問題となる。センサをセル同士の交点にずらし、
また各セルで一旦情報処理を行なった結果のみを近接セ
ルに転送する二段階方式を用いることで、3 近傍セルま
での演算をできることを提唱した。0.35μmテクノロジ
においてチップを試作しリアルタイム動作を行なうこと
に成功した。また基礎的データを収集するため、
0.35μmバルク基板、0.15μmSOI基板において光電変換
効率の測定を行なった。
Intelligent image sensor array system is an integral part in
humanlike intelligent systems. An image-sensor integrated
smart feature extraction VLSI is under investigation in this
project. Distributed cellular architecture is popular for these
systems: a photodiode sensor and some information processing circuits compose a unit “cell” and the array of cells constitutes the system. However, if the cellular architecture tries
to physically imitate living body, three-dimensional wiring is
mandatory. However, VLSI wiring is 2-dimensional in nature
so that some architectural innovation to augment the missing-one-dimension is necessary. We are proposing two solutions: (1) topology reordering, and (2) introduction of MEMS
to VLSI in this project.
6.
深掘エッチングを応用した MEMS-LSI 融合デバ
イス
三田吉郎,久保田雅則, 松山 知弘, シーサムラーヌ
サックダー, 濱口 洋平,今井義明, 白石文高,
柴田直
LSI-MEMS integrated device by deep reactive ion
etching technology
Y. Mita, M. Kubota, T. Matsuyama, Srisomrun
Sakda, Y. Hamaguchi, Y. Imai, F.Shiraishi, T.Shibata
115
VDEC 所有 EB 装置を利用してナノリソグラフィを行
ない、武田先端知ビル等の深掘り RIE 装置でエッチング
を行なって、深掘ナノサイズ構造を作製, 電子デバイス
サイズ（10~１ミクロン以下）のパターン精度でかつマイ
クロマシンサイズ（40 ミクロン以上）の深さを持つ垂直
構造を積極的に利用した電子デバイス応用を試みている。
最小サイズ 370 ナノメートル、アスペクト比 1:107 のト
レンチ構造を作製することができるようになった。
MEMS 用サブミクロンサイズの深掘り構造は、これま
でせいぜいアスペクト比 1:10 程度であったが、本研究で
は一桁優れた結果を出している。このエッチング技術を
基礎に、シリコンの垂直面の表面から不純物拡散を行っ
て PN 接合とした「垂直フォトダイオード」を作製、既
存の平面型ダイオードに比較して 25%～80%の効率向上
ならびにクロストーク軽減ができることを示した研究、
蒸着するだけで三次元配線のできる「セルフカットパタ
ーニング法」とその垂直型コイルへの応用、VDEC で試
作した 0.15µm 完全空乏型 Silicon on Insulator (FDSOI)
LSI を、シリコーンゴム(PDMS)やガラス基板に接着し、
支持層シリコンを完全にエッチングすることで活性部分
だけを任意の表面に転写する「Silicon on PDMS」デバイ
スなどが新たに開発された。
Silicon deep nano-fabrication technology of structures having both electron-device-scale (10µm downto less than 1µm)
lateral resolution and MEMS-scale (more than 40 µm) depth,
and application to electron devices is developed. VDEC’s EB
writer performs lithography and Deep RIE at Takeda Building
performs etching. Our top data is aspect ratio 1:107 for
trenches of 370nm. This is the record ten times deeper as
compared to ordinal submicron Deep-RIE technology.
Based on the technology, a couple of new-concept devices are
appearing such as: (1) a “vertical photodiode” that is made by
thermal diffusion on the vertical wall of Si Deep Reactive Ion
Etching (DRIE) and showed from 25% to 80% of photocurrent increase and crosstalk suppression as com-pared to conventional planar photodiode, (2) “Self-cut patterning method”
that is a three-dimensional wiring technology by a simple
evaporation on profile-controlled 3-D structure with an application of vertically-winded coils, and (3) “Silicon on PDMS”
devices that is made by an active-layer transferring technology using 0.15µm Fully-Depleted Silicon on Insulator
(FDSOI) LSI pasted on silicone rubber (PDMS) or glass substrate and lost-wafer etching.
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
研究論文
[1] 久保田雅則，三田吉郎，マーティ・フレデリック，
ブルイナ・タリク， 柴田直， 「ナノ開口・大開
口のエッチングを可能とする輪郭描画法」電気学会
論文誌Ｅ 126 巻 6 号， pp.235-126 (2006).
[2] Yoshio Mita, Masanori Kubota, Tomoyuki Harada,
Frédéric Marty, Bassam Saadany, Tarik Bourouina and
Tadashi Shibata, "Contour Lithography Methods for
DRIE Fabrication of Nanometre-Millimetre-Scale Coexisting Microsystems", Journal of Micromechanics and
Microengineering, Vol. 16, pp. S135-S141 (2006).
[3] Yamato Fukuta, Yves Andre Chapuis, Yoshio Mita, and
Hiroyuki Fujita, "Design, fabrication, and control of
MEMS-based actuator arrays for air-flow distributed
micromanipulation",
IEEE
Journal
of
Micro-Electro-Mechanical Systems, Vol. 15, No. 4, pp.
212-226, August 2006.
[4] Bassam Saadany, Maurine Malak, Masanori Kubota,
Frederic Marty, Yoshio Mita, Diaa Khalil, and Tarik
Bourouina, "Free-Space Tunable and Drop Optical Filters Using Vertical Bragg Mirros on Silicon", IEEE
Journal of Selected Topics in Quantum Electronics,
Vol.12, No.6, Nov/Dec 2006, pp.1480-1488.
[5] T. Yamasaki and T. Shibata, “A Low-Power Floating-Gate-MOS-Based CDMA Matched Filter Featuring
Coupling Capacitor Disconnection,” IEEE Journal on
Solid State Circuits, vol. 42, no. 2, pp. 422-430, 2007.
[6] Yoshio Mita, Kenichiro Hirose, Masanori Kubota, and
Tadashi Shibata, "Deep-Trench Vertical Si Photodiodes
for Improved Efficiency and Crosstalk", IEEE Journal of
Selected Topics on Quantum Electronics, Vol. 13, No.2,
March/April (2007.3).
国際会議論文
[7] Jia
Hao
and
Tadashi
Shibata,
“ A
VLSI-Implementation-Friendly Ego-Motion Detection
Algorithm Based on Edge-Histogram Matching,” in
the Proceedings of 2006 IEEE International Conference
on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP
2006), pp.Ⅱ-245-248, Toulouse, France, May 14-18,
2006.
[8] Kiyoto Ito and Tadashi Shibata, "A Time-Domain Gradient-Detection Architecture for VLSI Analog Motion
Sensors," Proceedings of The 2006 International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS'06), Island of
Kos, Greece , May 21-24, 2006, pp. 201-204.
[9] Benjamas Tongprasit and Tadashi Shibata, "Power-Balanced Reconfigurable Floating-Gate-MOS Logic
Circuit for Tamper Resistant VLSI," Proceedings of The
116
2006 International Symposium on Circuits and Systems
(ISCAS'06), Island of Kos, Greece , May 21-24, 2006,
pp. 4855-4858.
[10] Bassam Saadany, Tarik Bourouina, Maurine Malak,
Masanori Kubota, Yoshio Mita, and Dhaa Khalil, "A
Miniature Michelson Interferometer using Vertical
Bragg Mirrors on SOI", IEEE/LEOS International Conference On Optical MEMS and Their Applications
(OMEMS 2006), August 20-24, Montana, USA, pp.
50-51 (2006.8).
[11] Bassam Saadany, Dhaa Khalil, Maurine Malak, Masanori Kubota, Frederic Marty, Yoshio Mita, and Tarik
Bourouina, "An all Silicon Micro-machined Add-Drop
Optical Filter", IEEE/LEOS International Conference
On Optical MEMS and Their Applications (OMEMS
2006), August 20-24, Montana, USA, pp. 94-95
(2006.8).
[12] Bassam Saadany, Maurine Malak, Frederic Marty, Yoshio Mita, Dhaa Khalil, and Tarik Bourouina, "Electrostatically-tuned Optical Filter Based on Silicon Bragg
Reflectors", IEEE/LEOS International Conference On
Optical MEMS and Their Applications (OMEMS 2006),
August 20-24, Montana, USA, pp. 86-87 (2006.8).
[13] Kenichiro Hirose, Yoshio Mita, Masanori Kubota and
Tadashi Shibata, "Deep-Trench Vertical Si Photodiode
Towards Active-Device Integrated OMEMS," in Proceedings of the 2006 International Conference on Optical MEMS and Their Applications (OMEMS 2006), pp.
191-192, Montana, USA, Aug. 21-24, 2006.
[14] Kenichiro Hirose, Yoshio Mita and Tadashi Shibata,
"Self-Patterning
Metal
Deposition
on
Deep
Three-Dimensional Micro Structures for Vertically Buried Inductors," in Technical Digest of the 17th Micro
Mechanics Europe (MME 2006), pp. 85-88, Southampton, UK, Sep. 3-5, 2006.
[15] Yasufumi Suzuki and Tadashi Shibata, "Illumination-Invariant Face Identification Using Edge-Based
Feature Vectors in Pseudo-2D Hidden Markov Models,"
in Proceedings of the 14th European Signal Processing
Conference (EUSIPCO 2006), Florence, Italy, Sep. 4-8,
2006.
[16] Daisuke Moriya, Yasufumi Suzuki, Tadashi Shibata,
Masakazu Yagi, and Kenji Takada, "Multi-View Face
Detection and Pose Estimation Employing Edge-Based
Feature Vectors," in Proceedings of the 14th European
Signal Processing Conference (EUSIPCO 2006), Florence, Italy, Sep. 4-8, 2006.
[17] Yasufumi Suzuki and Tadashi Shibata, "Hardware Architecture for Pseudo-2D Hidden-Markov-Model-Based
Face Recognition System Employing Laplace Distribution Functions," in Extended Abstracts of the 2006 International Conference on Solid State Devices and Ma-
terials (SSDM 2006), pp. 584-585, Yokohama, Japan,
Sep. 12-15, 2006.
[18] Jun Chen and Tadashi Shibata, "A Hardware-Implementation-Friendly PCNN for Analog Image-Feature-Generation Circuits," in Extended Abstracts
of the 2006 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2006), pp. 594-595, Yokohama, Japan, Sep. 12-15, 2006.
[19] Ovgu Ozturk and Tadashi Shibata, "An Edge Cache
Memory Architecture for Early Visual Processing
VLSIs," in Extended Abstracts of the 2006 International
Conference on Solid State Devices and Materials
(SSDM 2006), pp. 592-593, Yokohama, Japan, Sep.
12-15, 2006.
[20] S. Srisomrun, Y. Mita, K. Hoshino, M. Sugiyama and T.
Shibata, " Silicon on PDMS : SOI Extra Thin Active
Layer Transferred to Organic Film for Flexible Applications," in Technical Digest of the 20th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems
(MEMS 2007), pp. 263-266, Kobe, Japan, Jan.21-25,
2007.
シンポジウム・研究会・大会等発表
[21] 郝佳, 柴田直,「エッジ情報に基づいての自分の動
きを検出するためのハードウエア・アルゴリズムの
研究」，電子情報通信学会技術研究報告 (信学技
報)Vol.106, No.342, pp.13 -17, 論文番号, NC2006-65,
2006 年 11 月.
[22] 森川重毅, 伊藤潔人, 柴田直「K-means VLSI プロ
セッサと画像の自己領域分化への応用」，電子情報
通信学会技術研究報告 (信学技報)Vol.106, No.342,
pp.19 -24, 論文番号, NC2006-66, 2006 年 11 月.
[23] 柴田直「
〔招待論文〕心の情報処理に学ぶ VLSI ブレ
インプロセッサ －実時間画像認識を目指して－」，
電子情報通信学会技術研究報告 (信学技報) Vol.106,
No.342, pp.25 –33, 論文番号, NC2006-67, 2006 年 11
月.
[24] Yoshio Mita, Kenichiro Hirose, Masanori Kubota, et
Tadashi Shibata, "Integration du Dispositif Electronique
Actif en MicroStructure Tri-Dimensionnel (in French)",
Journee Scientifique Francophone 2006, Takeda Hall, 1
Decembre, Tokyo (2006)
117
大津研究室
Ohtsu Laboratory
2. ナノフォトニック加工
大津元一・山﨑俊輔・北村心・米満広樹・中俣
徹・丁亨洙
Nanophotonic Fabrication
M. OHTSU, S. YAMAZAKI, K. KITAMURA, H.
YONEMITSU, T. NAKAMATA, and H.S. JEONG
(http://uuu.t.u-tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1. ナノフォトニックデバイス
大津元一・野村航・田中俊輔・山本巧・金俊亨・
安井雅章
Nanophotonic Devices
M. OHTSU, W. NOMURA, S. TANAKA,
T.YAMAMOTO, J.-H. KIM, and M. YASUI
将来の超高速、超大容量の光システムを支えるために、
光の回折限界を超えて光波長以下の寸法をもつ新機能の
光デバイス、すなわちナノフォトニックデバイスの実現
のための研究を行っている。これはナノ寸法物質間の近
接場光エネルギー移動を利用する。数個の量子ドットを
用いた光スイッチの他、デジタル論理ゲート、A/D変換
器、ナノ集光器, バッファメモリなどを提案し、CuCl量
子ドットやZnO量子井戸を用いた動作確認、特に動特性
について実験、理論により評価した。その結果、単一光
子動作、金属微粒子付着により出力信号強度増大を確認
した。またInAlAs量子ドットを用いてデバイス実用化の
基礎実験も行なった。さらにこれらを新しい光子コンピ
ュータ、光通信システム、情報セキュリティシステムへ
応用する可能性について検討した。特にその一例として
近接場光の階層性を利用した多重光記録再生の実験、偏
光制御素子のシミュレーションを行った。
Nanophotonic devices, i.e., sub-wavelength sized (beyond
diffraction limit) photonic devices with novel functions, are
studied in order to support future ultrahigh speed and ultralarge capacity optical systems. Optical near field energy
transfer between nanometric particles are utilized for their
operations. We proposed novel devices composed of a few
quantum dots, e.g., a nanophotonic switch, digital logic gates,
an A/D converter, an optical nano-fountain, and an optical
buffer memory. Their operations and dynamic properties were
experimentally and theoretically evaluated using CuCl quantum dots and ZnO quantum wells. Single photon operation
and increase in output signal intensity by attaching a metallic
nanoparticle were confirmed. Preliminary experiments on
industrial devices were carried out by using InAlAs quantum
dots. Possibilities of realizing a novel nanophotonic computer,
an optical communication system, and an information security
system using these devices were studied. As an example, experiment on multiplex optical storage and readout were carried out by utilizing stratifical properties of optical near fields.
Simulation for polarization-controlled devices were also carried out.
118
ナノフォトニックデバイスを作製し、それらを集積化
するためのナノ寸法微細加工法を研究している。作製さ
れるナノ物質の寸法、位置の精度を高く保つために近接
場光と物質との局所的光化学反応を利用し、化学気相堆
積、脱離、リソグラフィ、エッチングを開発している。
特に我々の見出した近接場光特有の非断熱過程をリソグ
ラフィに応用し、その装置を開発した。それを用いて、
多重露光、回路パターンの複製などを行った。さらにま
た、また近接場光による脱離における寸法依存共鳴効果
を利用して、作成された微小物質の寸法と位置を制御し
た。これらによりZn, Al, Au, ZnO, Si, GaN, CdSeなど
のナノ寸法構造を高い寸法、位置精度で作製した。
Nanophotonic fabrication, i.e., fabrication for realizing
nanometer-sized materials, is studied in order to realize nanophotonic devices and their integration. Local photochemical
reactions between optical near fields and molecules are utilized for ultrahigh accuracies in sizes and positions of fabricated materials. Photochemical vapor deposition, desorption,
photolithography, and etching are developed. A nonadiabatic
process, which we have found, was applied to photolithography and a proto-type of the lithography system was assembled.
Using this system, multiple-exposure, fabrication of a replica
of an electronic circuit pattern, etc. were carried out. Optically
assisted chemical etching was developed. Dependence on
polarized state of the light was discussed. Further, a
size-dependent resonance effect in optical near field desorption was utilized to control the size and position of the fabricated materials. Fabrications of Zn, Al, Au, ZnO, Si, and GaN,
and CdSe nanostructures were demonstrated with ultrahigh
accuracies in their sizes and positions.
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
[11] W. Nomura, T. Yatsui, and M. Ohtsu, “Efficient optical
near-field energy transfer along an Au nanodot coupler
with size-dependent resonance,” Applied Physics B: Lasers and Optics, Vol. 84, No.1-2, July 2006, pp.257–259
（2006）
[12] T. Yatsui, Y. Nakajima, W. Nomura, and M. Ohtsu,
“High-resolution capability of optical near-field imprint
lithography,” Applied Physics B: Lasers and Optics, Vol.
84, No.1-2, pp.265–267（2006）
研究論文
[1] M. Naruse, H. Hori, K.Kobayashi, and M.Ohtsu, “Tamper resistance in optical excitation transfer based on optical near-field interactions,” Optics Letters, Vol. 32, Issue 12, pp. 1761-1763, （2007）
[2] T. Yatsui, S. Sangu, T. Kawazoe, M. Ohtsu, S. J. An, J.
Yoo, and G.-C. Yi, “Nanophotonic switch using ZnO
nanorod double-quantum-well structures,” Applied
Physics Letters, Vol. 90, Issue 22, 223110 1-3 (selected
for the June 11, 2007 issue of the Virtual Journal of Nanoscale Science & Technology) （2007）
[3] T. Yatsui, J. Lim, T. Nakamata, K. Kitamura, M. Ohtsu,
and G.-C. Yi, “Low-temperature (~270 °C) growth of
vertically aligned ZnO nanorods using photoinduced
metal organic vapour phase epitaxy,” Nanotechnology,
Vol. 18, Issue 6, 065606 1-4（2007）
[4] H. Yonemitsu, T. Kawazoe, K. Kobayashi, and M. Ohtsu,
“Nonadiabatic photochemical reaction and application to
photolithography,” Journal of Luminescence, Vol.
122-123, ISSN: 0022-2313, pp. 230-233（2007）
[5] Y. Saito, S. Mononobe, M. Ohtsu, and H. Honma,
“Electroless Nickel Plating under Continuous Ultrasonic
Irradiation to Fabricate a Near-Field Probe Whose Metal
Coat Decreases in Thickness toward the Tip,” Optical
Review, Vol.13, No.4, pp. 225-227（2006）
[6] K. Kitamura, T. Yatsui, and M. Ohtsu, “Near-Field
Evaluation of a Quantum Size Effect in Self-Aligned
GaN Whiskers Fabricated Using Photochemical Etching,” Optical Review, Vol. 13, No. 4, pp. 222-224（2006）
[7] T. Yatsui, M. Ohtsu, S. J. An, J. Yoo, and G.-C. Yi,
“Evaluating the Quantum Confinement Effect of Isolated ZnO Nanorod Single-Quantum-Well Structures
Using Near-Field Ultraviolet Photoluminescence Spectroscopy,” Optical Review, Vol. 13, No. 4, pp. 218-221
（2006）
[8] T. Kawazoe, T. Yatsui, and M. Ohtsu, “Nanophotonics
using optical near fields,” Journal of Non-Crystalline
Solids, Vol. 352, Issues 23-25, pp. 2492–2495 （2006）
[Invited Paper]
[9] T. Kawazoe, K. Kobayashi, K. Akahane, M. Naruse,
N.Yamamoto and M. Ohtsu," Demonstration of nanophotonic NOT gate using near-field optically coupled
quantum dots," Applied Physics B: Lasers and Optics,
Vol. 84, No.1-2, pp.243－246（2006）
[10] T. Kawazoe, K. Kobayashi, and M. Ohtsu," Near-field
optical chemical vapor deposition using Zn(acac)2 with a
non-adiabatic photochemical process ," Applied Physics
B: Lasers and Optics, Vol. 84, No.1-2 pp.247－251
（2006）
国際会議論文
[13] T. Kawazoe, T. Yatsui, and M. Ohtsu, “Nanophotonic
devices using excitation energy transfers,” First European Topical Meeting on Nanophotonics and metamaterials,” Abstracts of European Physical Society, Seefeld,
Tirol, Austria, Tue1o1.pdf (ISBN:2-914771-42-8)
（2007） [invited presentation]
[14] T. Yatsui, S. Sangu, T. Kawazoe, M. Ohtsu, J. Yoo, S.J.
An, and G.-C.Yi, “Direct Observation of the Optical
Near-field Energy Transfer Among the Resonant Energy
States Between ZnO Nanorod Double-quantum-well
Structures,” Abstracts of Materials Research Society,
Boston, USA (paper number Q19.3) （2006）
[15] K. Kitamura, T. Yatsui, M. Ohtsu, T. Nakamata, J. Lim,
and G.-C. Yi, “Low-temperature (~270°C) Growth of
Vertically Aligned ZnO Nanorods Using Photo-assisted
Metal Organic Vapor Phase Epitaxy,” Abstracts of Materials Research Society, Boston, USA (paper number
K2.6) （2006）
[16] Ｓ. Mononobe and M. Ohtsu, “Effect of additive chloride ion on submicron size-dependence of electroless
nickel plating,” Digest of papers in Microprocesses and
Nanotechnology 2006/2006 International Microprocesses and Nanotechnology Conference, Kamakura, Japan (paper number 26C-7-45) （2006）
[17] Y. Inao, S. Nakasato, R. Kuroda, and M. Ohtsu,
“Near-Field Lithography as prototype nano-fabrication
tool,” Proceeding in Micro-and Nano-Engineering, Barcelona, Spain (paper number p2C-6) （2006）
[18] T. Kawazoe, K. Akahane, N. Yamamoto, K. Nishibayashi, and M. Ohtsu, “Nanophotonic Devices using InAs
Quantum Dots,” Abstract in 9th International Conference
on Near-field Optics, Nanophotonics & Related Techniques, p.290, Lausanne, Switzerland (paper number
ThP-28) （2006）
[19] T. Kawazoe, and M. Ohtsu, “Nanophotonics using Optical Near-field,” Abstract in 9th International Conference
on Near-field Optics, Nanophotonics & Related Techniques, p.245, Lausanne, Switzerland (paper number
Th5-1) （2006） [invited presentation]
[20] T. Kawazoe, K. Kobayashi, and M. Ohtsu, “Deposition
of 5nm-diameter Zn-nanodot using near field optical
119
CVD with optically inactive Zn(acac)2,” Abstract in 9th
International Conference on Near-field Optics, Nanophotonics & Related Techniques, p.118, Lausanne,
Switzerland (paper number Tu4-4) （2006）
[21] T. Yatsui, M. Naruse, and M. Ohtsu, “Plasmonic circuits
for nanophotonic devices,” Proc. SPIE, Vol. 6323,
pp.63230O-1 – 63230O-9, San Diego, CA, USA (paper
number 6323-25) （2006） [invited presentation]
[22] M. Naruse, T. Yatsui, T. Kawazoe, Y. Akao, and M.
Ohtsu, “Nanophotonic traceable memory vased on energy-localization and hierarchy of optical near-fields,” in
Conference on IEEE nano 2006, Cincinnati, OH, USA
（2006） (poster paper number 67)
[23] T. Yatsui, W. Nomura, and M. Ohtsu, “Near-field fabrication of size- and position-controlled ultra-long nanodot chains,” in Conference on Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science
Conference and Photonic Applications Systems Technologies (Optical Society of America 2006), Long Beach,
CA, USA (paper number QTuA7) （2006）
[24] ]T. Yatsui, T. Kawazoe, S. Sangu, M. Ohtsu, S. J. An, J.
Yoo, and G.-C. Yi “Direct observation of optical
near-field energy transfer between ZnO nanorod double-quantum-well structures,” in Conference on Lasers
and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference and Photonic Applications Systems
Technologies (Optical Society of America 2006), Long
Beach, CA, USA (paper number QTuK6) （2006）
[25] T.Kawazoe M.Naruse and M. Ohtsu, “Dynamical optical
near-field of energy transfers among quantum dots for a
nanometric optical buffering,” ABSTRACTS of in Conference on Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference and Photonic Applications Systems Technologies (Optical Society of
America 2006), Long Beach, USA (paper number
CFE3) （2006）
couplers provide efficient near-field energy
transfer,”
SPIE
Newsroom,
(DOI:
10.1117/2.1200610.0427) (2006)
[30] 大津元一、「ナノフォトニクスという変革－光技術
に質的変革をもたらした新概念の歩みと将来」、
『科学』岩波書店、pp. 984-990 (2006)
[31] 大津元一、「工学系の科研費審査に携わって」、『学
術月報』
（独）日本学術振興会、pp. 37-38 (2006)
シンポジウム・研究会・大会等発表
[32] 成瀬誠，八井崇，金俊亨，大津元一：“ナノ形状
制御による近接場光の階層性と痕跡メモリへの応
用”、第 54 回応用物理学関係連合講演会、青山学
院大学、 (2007)
[33] 田中俊輔，川添忠，大津元一：“近接場光相互作
用による量子ドット間の単一光子励起移動の検
証”、第 54 回応用物理学関係連合講演会、青山学
院大学、 (2007)
[34] 野村航，八井崇、川添忠，大津元一：“CdSe ナノ
ドット間における近接場エネルギー移動の観測”、
第 54 回応用物理学関係連合講演会、青山学院大学、
(2007)
[35] 川添忠、西林一彦、赤羽浩一、山本直克、大津元
一：“近接場光相互作用により結合した InAs 量子
ドットの近接場分光”、第 54 回応用物理学関係連
合講演会、青山学院大学、 (2007)
[36] 西林一彦、川添忠、赤羽浩一、山本直克、大津元
一：“近接場測定による InAs 量子ドットの縦型励
起子発光の観測”、第 54 回応用物理学関係連合講
演会、青山学院大学、 (2007)
[37] 山本巧、川添忠、大津元一：“金微粒子による
GaAs 発光の自然放出寿命の制御”、第 54 回応用物
理学関係連合講演会、青山学院大学、 (2007)
[38] 成瀬誠、堀裕和、小林潔、大津元一：“近接場光
相互作用に基づいた励起移動型デバイスの耐タン
パー性”、第 54 回応用物理学関係連合講演会、青
山学院大学、 (2007)
[39] 北村心、八井崇、中俣徹、大津元一、G. C. Yi、
“2 段階成長温度法による直径の細い ZnO ナノロッ
ドの垂直成長”、第 54 回応用物理学関係連合講演
会、青山学院大学、 (2007)
[40] 中俣徹、北村心、八井崇、G. C. Yi、大津元一、
“MOVPE 法による SiO2 パターン化基板への ZnO ナノ
ロッド選択成長”、第 54 回応用物理学関係連合講
演会”、青山学院大学、 (2007)
[41] 八井崇，三宮俊，川添忠，J. Yoo，S. J. An，G-C
Yi，大津元一、“酸化亜鉛 2 重量子井戸ナノロッド
構造における近接場光結合の制御”、第 54 回応用
物理学関係連合講演会”、青山学院大学、 (2007)
[42] 大津元一、“ナノフォトニクス”、第６回フォト
ニクス研究グループ研究会「情報フォトニクスの拡
がり」、日本光学会情報フォトニクス研究グループ、
著書
[26] F. Trager (ed.), Handbook of Lasers and Optics,
Chapter 15, Nanooptics, Springer Verlag,Berlin,
pp.1079-1090 (1332 pages) (2007)
総説・解説論文
[27] 八井 崇、三宮 俊、大津元一、「近接場相互作用に
より駆動するナノフォトニックデバイスの進展」、
『 応 用 物 理 』 、 第 ７ ６ 巻 、 応 用 物 理 学 会 、 pp.
160-163 （2007）
[28] 大津元一、「光と物質の融合した科学技術を完成さ
せたい」（－私のチャレンジしたい化学の未解決問
題－新春特集・化学の夢・未来）、『化学』化学同
人、pp. 18-19 (2007)
[29] T. Yatsui, W. Nomura, and M. Ohtsu, “Nanodot
120
富士研修所、（2006）
[43] 八井崇，三宮俊，川添忠，J. Yoo，S. J. An，G-C
Yi，大津元一、“ZnO ナノロッド先端に形成された
２重量子井戸構造における近接場光結合の観測
Ⅱ”、第 67 回応用物理学会学術講演会”、立命館
大学、 (2006)
[44] 川添忠，小林潔，米満広樹、大津元一、“非断熱
近接場光リソグラフィによる５０nm 幅のＣｒ格子
作成”、第 67 回応用物理学会学術講演会”、立命
館大学、 (2006)
[45] 野村航，八井崇、大津元一、“半導体量子ドット
カップラーの開発”、第 67 回応用物理学会学術講
演会”、立命館大学、 (2006)
[46] 西林一彦，山本巧、川添忠、赤羽浩一、山本直克、
大津元一、“ＩnAs 量子ドットにおける近接場エネ
ルギー移動の光制御”、第 67 回応用物理学会学術
講演会”、立命館大学、 (2006)
[47] 大津元一、“ナノフォトニクス－拡がりと深化－、
「ナノフォトニクス総合的展開」発足記念シンポジ
ウム 『ナノスケール光技術のイノベーション－拡
がりと深化－』 、東京大学武田先端知ビル、
（2006）
[48] 成瀬誠，八井崇、川添忠、赤尾佳則、大津元一、
“近接場光相互作用の局所的エネルギー散逸と階
層性を用いた痕跡メモリーアーキテクチャ”、第
67 回 応 用 物 理 学 会 学 術 講 演 会 、 立 命 館 大 学 、
(2006)
[49] 大津元一、“ナノフォトニクス：光技術の質的変
革と将来”、第 76 回研究主幹者フォーラム、（社）
新化学発展協会、（2006）
[50] 大津元一、“ナノフォトニクスのもたらす光技術
の質的変革と将来”、精密工学会知的ナノ計測専
門委員会特別講演会、東京大学、(2006)
[51] 大津元一、“ナノフォトニクスによる大容量ストレ
ージ”、高柳記念未来技術フォーラム、高柳記念財
団(2006)
[52] 大津元一、 “Nanophotonic fabrications”、 Bio
Nano Robo セ ミ ナ ー 東 京 大 学 生 産 技 術 研 究 所 、
(2006)
121
保立・何研究室
Hotate and He Laboratory
light source modulation noise, 2-mm spatial resolution has
been demonstrated.
On the other hand, aiming at discriminative measurement
of strain and temperature, a modal analysis method for precise
simulation of the Brillouin gain spectrum in fibers of arbitrary
cross-section shape and arbitrary index-profile has been developed. The dependence of Brillouin frequency shift to
strain and temperature has been investigated theoretically and
measured accurately with a precise setup newly established.
The influences on BGS from Ge-doping, F-doping, and draw
tension during fiber fabrication have been revealed; these
results provide useful reference for the development of Brillouin fiber-optic sensors and the suppression of Brillouin-induced impediment in fiber-optic communications.
(http://www.sagnac.t.u-tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1. ブリルアン分布型光ファイバセンシング
保立和夫・何 祖源・宋 光容
・鄒 衛文・湯 京龍・岸 眞人
Distributed Brillouin Optical Fiber Sensing
K. HOTATE, Z. HE, K.-Y. SONG,
W. ZOU, J. TANG, M. KISHI
光ファイバに沿う歪分布を測定する手法として、ポン
プ光・プローブ光の相関を制御して誘導ブリルアン散乱
を光ファイバに沿って局在発生させる独自の技術
（BOCDA法）の機能向上を進めている。空間分解能とし
て 1.6mmを達成した上に、時分割ポンプ・プローブ発
生・制御手法と時間ゲート手法を発明し、サンプリング
レートとして 1kHz、測定レンジとして 1kmの実験検証
に成功した。いずれもブリルアン散乱を用いた分布型光
ファイバセンサ分野での最高記録となっている。
また、低コヒーレンス干渉計を基盤にしたBOCDA技
術に関する研究も進め、SSB周波数シフタの精密校正、
多重同期測定や光源変調ノイズの除去などの手法を加え
て、2mmの空間分解能の実現に成功した。
一方、温度と歪の同時測定を目的に、任意断面形状と
任意屈折率分布を有するファイバのブリルアン利得スペ
クトル(BGS)の解析法を開発し、BGSの温度と歪の依存
性を調べ、適切なファイバ構造を探索している。ブリル
アン周波数およびそれの歪・温度依存性の精密測定実験
系を構築し、実験的検討も展開している。すでにファイ
バ中へのGe添加量、F添加量およびファイバ中の残留応
力等によるブリルアン周波数への影響を解明し、ブリル
アン光ファイバセンサの機能向上および光ファイバ通信
におけるブリルアン散乱の影響の抑圧に参考になる結果
を得ている。
The research on fiber-optic distributed sensing system
based on fiber Brillouin scattering (BOCDA) has been advanced. Correlation between pump and prove lightwaves,
propagating in the fiber in opposite directions, are controlled,
realizing localized excitation of stimulated Brillouin scattering.
In addition to the 1.6-mm spatial resolution, improvements on
the sampling rate and the measurement range have been performed by developing a time-divided pump-probe generation
scheme. Sampling rate of 1kHz and measure- ment range of
1km have been realized in experiment, respectively. These
results represent the best records in the field of Brillouin-based distributed fiber optic sensors.
In addition, a low coherence interferometry based BOCDA system has been improved. By adopting schemes such
as precise calibration of single side-band (SSB) frequency
shifter, multiple synchronized detection, and elimination of
2. 光波コヒーレンス関数の合成法による多点型
光ファイバブラッググレーティングセンサ
保立和夫・何 祖源・松尾清隆・梶原康嗣
Multiplexed Fiber Bragg Grating Sensors by
Synthesis of Optical Coherence Function
K. HOTATE, Z. HE, K. MATSUO, K. KAJIWARA
光波コヒーレンス関数の合成法による多点型光ファイ
バグレーティング(FBG)歪センサの研究を進めた。合成
したコヒーレンスピークより、同一ブラッグ波長のFBG
から一つのみを選択・測定することを可能にし、反射波
長の異なる複数FBGを要する従来型の波長多重FBGセン
サにおけるコストの問題と多重化数の制限を解消した。
時分割位相シフト変調法と名づけた新たな光源光周波数
変調手法を提案し、周期を固定したまま、コヒーレンス
関数を移動することに成功した。これによって、従来測
定距離の制限となった周期的なコヒーレンスピークを、
同一波長多重FBGの距離分解へ積極に利用することに成
功した。
また、合成された光波コヒーレンスピークを長尺
FBG に沿って掃引させ、連続分布型光ファイバセンサ
を実現する手法を提案・検討した。実験とシミュレーシ
ョンを行い、コヒーレンスピークの形状が検出される
FBG スペクトルに与える影響を解明した。
Research on multiplexed fiber Bragg grating (FBG) strain
sensor by synthesis of optical coherence function (SOCF)
progressed. This technique solved the problem in conventional wavelength-division-multiplexed FBG sensors requiring FBGs of different Bragg wavelength, which is cost inefficient and limits the number of FBGs multiplexable. In this
year, time-divided phase-shifted modulation method, a new
method for light source frequency modulation, has been developed. With this method, the whole coherence function
with fixed period can be moved along the fiber. In this way,
the periodical coherence peaks, which used to be a limiting
factor to the measurement range, is actively used to resolve
the multiple FBGs of the same Bragg wavelength spatially.
We have also proposed and studied to realize a continuously distributed fiber-optic sensor by synthesizing and scan-
122
ning a coherence peak along a long FBG. Experiment and
simulation have been carried out, and the effect of the shape
of coherence peak on the detected FBG spectrum is investigated.
3. 光波コヒーレンス関数の合成法による
光ファイバ側圧分布センシング
保立和夫・宋 光容・トー ウェイヘン
Fiber Optic Distributed Lateral Force Sensing by
Synthesis of Optical Coherence Function
K. HOTATE, K.-Y. SONG, W.-H. TOH
偏波維持光ファイバ(PMF)を用いた分布型側圧センサ
の研究を進めた。PMF に加わった側圧により速軸モー
ドと遅軸モード間のモード結合が生じることを利用し、
光波コヒーレンス関数合成法により、2 つのモード間で
生じる光路差を計測することで、側圧の位置分解を行う。
本年度は、実験系を改善し、サンプリングレートを
2kHz に大幅に向上した。
Progress in the development of polarization maintaining
fiber (PMF) lateral force sensor has been made. By employing the force-induced polarization mode coupling between the two primary modes of the PMF, and measuring the
optical path length difference between the two modes per
synthesis of optical coherence function, distributed detection
of the lateral force is realized. In this year, the experimental
setup is improved and thus the sampling rate is enhanced
greatly to 2 kHz.
4. 高効率ブリルアンスローライトの発生
保立和夫・宋 光容
Highly Efficient Brillouin Slow and Fast Light Generation
K. HOTATE, K.-Y. SONG
As2Se3 カルコゲン化合物ファイバを用いて、誘導ブリ
ルアン散乱に基づいたスローライトとファーストライト
の発生を実証し、今まで報告された最高の発生効率を達
成した。5 メートル長のカルコゲン化合物単一モード光
ファイバに 60mW のみのポンプパワーで、43dB のブリ
ルアン利得が得られた。これによって、50ns 幅のガウス
型パルスを 37ns ほど時間遅延できることを実証した。
We demonstrate the generation of slow and fast light
based on stimulated Brillouin scattering in As2Se3 chalcogenide fiber with the best efficiency ever reported. The Brillouin gain of 43 dB is achieved with only 60-mW pump
power in a 5-m single-mode chalcogenide fiber, which leads
to the optical time delay of 37 ns with a 50-ns Gaussian pulse.
5. 高性能光リフレクトメトリの研究
何 祖源・保立和夫・小西正俊・藤岡 功
Studies on High-Performance Optical Reflectometry
Z. HE, K. HOTATE, M. KONISHI, I. FUJIOKA
リのレーザ光源に、距離分解に必要な正弦波光周波数変
調に加えて連続的な光周波数掃引を施すことで、SOCF
と波長掃引平均法を光学的に融合させ、反射分布計測を
高速・高精度で実現させることを可能にした。本年度は、
測定位置を決める正弦波変調の周波数を連続掃引する手
法を新たに提案し、測定位置の高速連続掃引を実現した。
実験では、本来数十秒を要した反射率分布測定を 1 秒オ
ーダーで完成することができた。偏波ダイバーシティも
導入し、偏波変動の影響を抑制した。
また、周波数変調連続波（FMCW）光リフレクトメト
リの性能向上についての研究も進めた。反射率測定精度
を向上するために、一回のフルレンジ光周波数掃引の間
に採取した干渉信号を、複数のセッションに分け、それ
ぞれのセッションから得られた反射分布を平均する、と
いう新たな波長平均処理手法を提案した。これにより、
複数回掃引・採取を要する従来技術における測定速度へ
の制限や実際のレーザ光源の掃引速度からの制限などが
解消できる。基礎実験で、提案の有効性を確認した。
For troubleshooting of fiber optic assembly modules,
which remains an unsolved task in system manufacturing, a
novel high-speed high-accuracy optical reflectometry is proposed and demonstrated by synthesis of optical coherence
function (SOCF). In this new scheme, the optical frequency of
a laser light source is linearly swept, which realizes the wavelength domain averaging optically for enhancing the accuracy
without time-consuming numerical processing, in addition to
a sinusoidal modulation to synthesize a coherence peak for
distance-resolved measurement. In this year, a new scheme
of continuous chirping on the modulation frequency has been
introduced to sweep the sensing position along the fiber continuously at a high speed. In experiments, a measurement
for a reflection distribution profile, which used to take several
tens of seconds, is obtained in 1-s order. Polarization diversity measures have also been implemented and the effect from
polarization state variation has been suppressed.
Studies on the improvement of frequency-modulated continuous wave (FMCW) optical reflectometry have also been
carried out. To enhance the reflectivity accuracy, a new
wavelength domain averaging method is proposed, in which
interference signals acquired during a full-range light frequency sweeping are divided into multiple sessions; reflection
distributions deduced from each sessions respectively are
averaged to get a high-accuracy profile. By the new scheme,
the limitation on the measurement speed or the limitation
from the sweeping speed of available laser source can be relieved. The effectiveness of the new proposal has been confirmed in preliminary experiment.
6. 光波コヒーレンス関数の合成法による
多層面形状計測
何 祖源・保立和夫・欧陽 慧・岸 眞人
Multilayer Surface Shape Measurement by Synthesis of Optical Coherence Function
光ファイバシステムの製造工程で未解決な課題である
光ファイバモジュールの診断のために、新型高速・高精
度光リフレクトメトリの研究を進めている。光波コヒー
レンス関数の合成法(SOCF)を用いた光リフレクトメト
123
岸 眞人
Magnetic Field Probe with Magneto-Optical Crystal
M. KISHI
Z. HE, K. HOTATE, H. OUYANG and M. Kishi
多層透明物体における各界面形状の計測の研究を進め
た。新たな光学系を構成し、連続周波数変調光波コヒー
レンス関数の合成法を適用することで、測定速度の向上
と空間分解能の改善を図った。実験では、1cmオーダー
の空間分解能で多重界面から単一界面の選択的抽出に成
功した。また、フーリエ変換法と位相解析法を検討し、
3 次元界面形状の計測を実現した。
The surface shape measurement of multilayer transparent
object is investigated. The optical measurement system is
renovated, and the synthesis of optical coherence function
with continuous frequency modulation is implemented for the
enhancement of measurement speed and improvement on the
spatial resolution. In experiment, a single surface was successfully extracted selectively from multiple surfaces with a
spatial resolution of 1-cm order. For rebuilding the phase
mapping of the surface, Fourier transform method and phase
analysis method were investigated; measurement of
3-dimensional surface shape was realized.
ワイヤレス携帯機器端末の EMC 評価やアンテナ解析
において筐体上を流れる電流分布は重要なパラメータの
一つであり，特にその位相情報は形成される電磁界推定
において有用である．磁気光学結晶を用いた偏波安定化
構成 MO プローブを用いた測定系を構築し，マイクロス
トリップラインおよびメアンダラインアンテナを対象と
した測定を行ったところ数値計算とよく一致し，高精度
に位相情報の計測評価が実現できることを明らかにし
た．
In electromagnetic compatibility (EMC) assessment or the
controlling of the radiation characteristics of wireless mobile
devices, the current distribution on the chassis is an important
parameter. The current phase distributions on the meander line
antenna and patch array antenna are estimated based on the
magnetic field phase value measured by polarization stabilized MO probe. The estimation results from this measurement system are in good agreement with those from a numerical simulation.
7. フォトニックバンドギャップファイバを用い
た共振器型光ファイバジャイロに関する研究
何 祖源・保立和夫・王 希晶
Resonator Fiber-optic Gyro by Use of Photonic
Band-gap Fiber
Z. HE, K. HOTATE, X. WANG
9. β-FeSi2ドロップレットの低温形成
岸 眞人
Low temperature formation of β-FeSi2 droplets
M. KISHI
β-FeSi2 は光エレクトロニクス材料として有望視され
ている．Si基板に表面処理を施す事により，室温でパル
スレーザ堆積法によりβ-FeSi2 を形成できることを見出
した．顕微ラマン分光分析と断面透過電子顕微鏡の格子
像及び回折像から，Fe-Si混合液滴の急冷により形成さ
れたFe-Siアモルファスが，基板の表面処理による熱的
性質の変化により，β-FeSi2 相に相変化するとの知見を
得た．
β-FeSi2 is an attractive material for the development of silicon-based integration of optical devices and electronic devices. β-FeSi2 polycrystalline microstructure was successfully
formed at room temperature by pulsed laser deposition. It was
suggested that the thermal property change of Si substrate by
the surface treatment caused the β-phase formation.
フォトニックバンドギャップファイバ（PBF）を用い
た光共振器型光ファイバジャイロ（R-FOG）に関する研
究を展開した。従来R-FOGは、ファイバ中のレーリー散
乱、非線形効果、偏波状態変動の影響などの雑音要因を
受け、回転計測精度の向上が困難であった。PBFは、約
99 パーセントの光エネルギが空気コアを伝搬している
ため、レーリー散乱と非線形効果が普通の単一モードフ
ァイバより、数桁も小さい。また、偏波状態の変動も比
較的に少ない。この特長を生かして、高精度のR-FOGを
構成することが期待できる。本年度には、PBFの特性、
PBFを用いたR-FOGの構成、信号処理の手法および偏波
変動の影響について検討した。
Studies on resonator fiber-optic gyro (R-FOG) by use of
photonic band-gap fiber (PBF) have been performed. In
conventional R-FOG, the rotation sensing sensitivity is limited
by noise factors from optical fiber, such as Rayleigh scattering,
nonlinear effect, and variation in polarization state. For PBF,
because 99 percents of the optical energy propagate through
the air-core, Rayleigh scattering and nonlinear effect can be
several orders smaller than those in normal single-mode fiber,
and the polarization state variation is also relatively smaller.
By use of PBF with above features, a high-grade R-FOG can
be expected. In this year, the characteristics of PBF, the
configuration of R-FOG using PBF, schemes of signal processing, and the influence of the polarization state variation
have been investigated.
8. 磁気光学結晶を用いた磁界測定技術
124
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
流分布の高精度測定”， 電子情報通信学会論文誌
B, Vol. J89-B, No. 9, pp. 1797-1805，(2006).
研究論文
国際会議論文
[1] Z. He, T. Tomizawa, and K. Hotate, “High-speed highreflectance-resolution reflectometry by synthesis of optical coherence function,” IEICE Electronics Express,
vol.3, no.7, pp.122-128 (2006).
[2] K.-Y. Song, Z. He and K. Hotate, “Optimization of Brillouin optical correlation domain analysis system using
intensity modulation scheme,” OSA Optics Express,
vol.14, no.10, pp.4256-4263 (2006).
[3] K.-Y. Song, K.-S. Abedin, K. Hotate, M.-G. Herráez and
L. Thévenaz, “Highly efficient Burillouin slow and fast
light using As2Se3 chalcogenide fiber,” OSA Optics Express, vol.14, no.13, pp.5860-5865 (2006).
[4] K. Hotate and Z. He, “Synthesis of optical coherence
function and its applications in distributed and multiplexed optical sensing,” IEEE J. of Lightwave Technol.,
vol.24, no.7, pp.2541-2557 (2006) <Invited>..
[5] K. Hotate, K. Makino, Z. He, M. Ishikawa and Y. Yoshikuni, “High spatial resolution fiber optic distributed
lateral stress sensing by stepwise frequency modulation
of an super structure grating distributed Bragg reflector
laser diode,” IEEE J. of Lightwave Technol., vol.24,
no.7, pp.2733-2740 (2006).
[6] K.-Y. Song, Z. He and K. Hotate, “Distributed strain
measurement with millimeter-order spatial resolution
based on Brillouin optical correlation domain analysis,”
Opt. Lett., vol.31, no.17, pp.2526-2528 (2006).
[7] W. Zou, Z. He and K. Hotate, “Two-dimensional finite
element modal analysis of Brillouin gain spectra in optical fibers, “IEEE Photon. Technol. Lett., vol.18, no.22,
pp.2487-2489 (2006).
[8] K. Hotate, “Fiber Sensor Technology Today,” Jpn. J. of
Appl. Physics, special Issue for Microoptics, vol.45,
no.8B, pp.6616-6625 (2006).
[9] K. Hotate, K. Abe and K.-Y. Song, “Suppression of signal fluctuation in Brillouin optical correlation domain
analysis system using polarization diversity scheme,”
IEEE Photo. Technol. Lett., vol.18, no.24, pp.2653-2655
(2006).
[10] K.-Y. Song and K. Hotate, “25-GHz-bandwidth Brillouin slow light in optical fibers,” Optics Lett., vol.32,
no.3, pp.217-219 (2007).
[11] W. Zou, Z. He, M. Kishi and K. Hotate, “Stimulated
Brillouin scattering and its dependences on strain and
temperature in a high-delta optical fiber with F-doped
depressed inner-cladding,” Optics Lett., vol.32, no.6,
pp.600-602 (2007).
[12] 中松 慎, 山口 良, 上林 真司, 岸 眞人, 土屋 昌弘，
“偏波安定化構成 MO プローブによるアンテナ電
[13] K.-Y. Song, Z. He and K. Hotate, “Brillouin Optical
Correlation Domain Analysis System with Kilometer
Measurement Range Based on Intensity Modulation
Scheme,” Proc. in CLEO/QELS 2006, Long Beach,
CThL4 (May 2006).
[14] X. Fan, Z. He, and K. Hotate, “A novel distributed strain
sensor based on dynamic grating in polarization- maintaining erbium-doped fiber,” Proc. in CLEO/QELS 2006,
Long Beach, CThL3 (May 2006).
[15] K.-S. Abedin, K.-Y. Song, L. Thévenaz, M.-G. Herráez,
and K. Hotate, “Highly efficient slow and fast light generation via Brillouin scattering in As2Se3 chalcogenide
fiber,” Proc. in CLEO/QELS 2006, Long Beach (USA),
CPDA9 (postdeadline), (May 2006).
[16] Z. He, X. Fan and K. Hotate, “High-speed High- accuracy Optical Reflectometry by Synthesis of Optical Coherence Function with Adaptive Carrier and Homodyne
Detection,” Proc. in ECOC 2006, Cannnus, Th1.5.6
(Sept. 2006).
[17] K.-Y. Song, Z. He and K. Hotate, “Optimization of Brillouin optical correlation domain analysis based on intensity modulation to enlarge the measurable strain limit,”
Proc. in Optics East 2006, 6371-03, Boston (Oct. 2006).
[18] W. Zou, Z. He and K. Hotate, “Analysis on the influence
of intrinsic thermal stress on Brillouin gain spectra in
optical fibers,” Proc. in Optics East 2006, 6371-04,
Boston (Oct. 2006).
[19] A. Ohno, A. Kurokawa, T. Kumagai, S. Nakamura and K.
Hotate, “Applications and technical progress of fiber optic gyros in Japan,” Proc. in 18th Intern. Conf. on Optical Fiber Sensors (OFS-18), Cancun, MA4 (Oct. 2006)
<Invited>.
[20] K.-Y. Song, Z. He and K. Hotate, “Distributed strain
measurement with millimeter-order spatial resolution
based on Brillouin optical correlation domain analysis
and beat lock-in detection scheme,” Proc. in 18th Intern.
Conf. on Optical Fiber Sensors (OFS-18), Cancun,
ThC2 (Oct. 2006).
[21] W. Zou, Z. He and K. Hotate, “Stimulated Brillouin
scattering and its dependences on temperature and strain
in a high-delta optical fiber with F-doped depressed- inner cladding,” Proc. in 18th Intern. Conf. on Optical Fiber Sensors (OFS-18), Cancun, ThE38 (Oct. 2006).
[22] T. Hayashi, Z. He and K. Hotate, “Multiplexed FBG
sensor system by synthesis of optical coherence function
with active beat compensation” Proc. in 18th Intern.
Conf. on Optical Fiber Sensors (OFS-18), Cancun,
FA2 (Oct. 2006.).
125
[23] K. Hotate, “Fiber-optic nerve systems for non- destructive diagnosis of structures and materials,” Proc. in
Tenth Intern. Symp. on Contemporary Photonics Technology (CPT 2007), Tokyo (Jan. 2007) <Invited>.
[24]
K.-Y. Song and K. Hotate, “SBS slow light in
optical fibers with 25-GHz-bandwidth,” Proc. in OFC
2007, Anaheim, OWB7 (March 2007).
[25] W. Zou, Z. He, A. D. Yablon, and K. Hotate, “Effect of
draw-induced residual elastic and inelastic strains on
Brillouin frequency shift in optical fibers,” OFC 2007,
Anaheim, OTuC3 (March 2007).
[26] M. Ashitomi, T. Shishido, M. Kishi, H. Sugawara, R.
Katouf, and M. Tsuchiya, “Crystallization of β-FeSi2
Droplets on Silicon Substrates by Room Temperature
Pulsed Laser Deposition”, Asia-Pasific Conference on
Semiconducting Silicides, Science and Technology Towards Sustainable Optoelectronics, July 29-31, 2006,
Kyoto, Japan, Abstruct, C3, p29.
[27] S. Nakamatsu, R. Yamaguchi, S. Uebayashi, M. Kishi,
and M. Tsuchiya, "Measurement of Current Phase Distribution for Wireless Devices Using Polarization Stabilized MO Probe", IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium 2006, Albuquerque, 9 - 14
July 2006.
based on Brillouin optical correlation domain
analysis,” 応用物理学会第 37 回光波センシング技
術研究会, LST-37-11, pp.73-78 ((June 2006).
[34] 今井道男, 三浦 悟, 保立和夫, “構造ヘルスモニタ
リング実現に向けた BOCDA ひずみセンサの実用化
研究,” 応用物理学会第 37 回光波センシング技術
研究会, LST-37-14, pp.93-100 ((June 2006).
[35] 宋 光容, 何 祖源, 保立 和夫, “Effects of intensity modulation of light source on Brillouin optical correlation domain analysis,” LST-38-8, pp.57-64 (Dec.
2006).
[36] 鄒 衛文, 何 祖源, 岸 真人, 保立和夫, “フッ素添
加高デルタ光ファイバ中の誘導ブリルアン散乱と
その温度と歪みの分離測定への応用,” 応用物理学
会第 38 回光波センシング技術研究会, LST-38-9,
pp.65-70 (Dec. 2006).
[37] 保立和夫, 湯 京龍, 宋 光容, 鄒 衛文, 布谷伸浩,
“低コヒーレンス BOCDA 法の性能向上,” 応用物
理 学 会 第 38 回 光 波 セ ン シ ン グ 技 術 研 究 会 ,
LST-38-10, pp.71-76 (Dec. 2006).
[38] 保立和夫, 梶原康嗣, 浜中 啓, 宋 光容, “2 モー
ド光ファイバを用いた振動分布センシング技術の
性能向上,” 電子情報通信学会光エレクトロニクス
研究会, OPE2006-165, pp.11-16 (Feb. 2007).
[39] 松尾清隆, 宋 光容, 何 祖源, 保立和夫, “時分
割位相シフト変調方式による光波コヒーレンス関
数の合成法を用いた多点型歪センシング,”
OPE2006-166, pp.17-22 (Feb. 2007).
[40] 欧陽 慧, 何 祖源, 宋 光容, 岸 眞人, 保立和夫,
“連続周波数変調による光コヒーレンス関数合成
法を用いた多層表面形状測定法,” 電子情報通信学
会 光 エ レ ク ト ロ ニ ク ス 研 究 会 , OPE2006-167,
pp.23-28 (Feb. 2007).
[41] 鄒 衛文, 何祖源, 岸 眞人, 保立和夫, “Discriminative Measurement of Temperature and Strain by Using
High-Delta Optical Fiber with F-Doped Depressed Inner-Cladding,” 2006 年度電子情報通信学会ソサイ
エティ大会, 金沢大学, C-3-59, p.181 (Sept. 2006).
[42] 欧陽 慧, 何 祖源, 宋 光容, 岸 真人, 保立和夫,
“Multilayered Surface Shape Measurement by Synthesis
of Optical Coherence Function with Continuous Frequency Modulation,” 2006 年度電子情報通信学会ソ
サ イ エ テ ィ 大 会 , 金 沢 大 学 , C-3-61, p.183 (Sept.
2006).
[43] 湯 京龍, 宋 光容, 鄒 衛文, 布谷伸浩, 保立和夫,
“低コヒーレンス BOCDA 法の性能向上,” 2006 年
度電子情報通信学会ソサイエティ大会, 金沢大学,
C-3-67, p.190 (Sept. 2007).
[44] 保立和夫, 梶原康嗣, 宋 光容, “2 モード光ファイ
バを用いた振動分布センシング技術の性能向上,”
2006 年度電子情報通信学会ソサイエティ大会, 金
沢大学, C-3-68, p.189 (Sept. 2007).
総説・解説論文
[28] 保立和夫, “セキュアライフ・フォトニクスの展
開,” オプトロニクス誌創刊 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－, vol.26, no.301, p.118 (2007).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[29] 保立和夫, “コヒーレンス関数の合成による分布型
ファイバセンサの原理 ＜チュートリアル講演＞,”
応用物理学会第 37 回光波センシング技術研究会,
LST-37-5, pp.33-40 (June 2006).
[30] 何 祖源, 樊 昕昱, 保立和夫, “ホモダイン検波と
アダプティブキャリアを導入した光波コヒーレン
ス関数の合成法による高精度光リフレクトメト
リ,” 応用物理学会第 37 回光波センシング技術研
究会, LST-37-7, pp.47-52 (June 2006).
[31] 林 哲也, 何 祖源, 保立和夫, “光波コヒーレンス
関数の合成法を用いた多点型 FBG センサシステム
の能動的ビート周波数補償による高性能化,” 応用
物 理 学 会 第 37 回 光 波 セ ン シ ン グ 技 術 研 究 会 ,
LST-37-8, pp.53-58 (June 2006).
[32] 鄒 衛文, 何 祖源, 保立和夫, “光ファイバ中の残
留応力のブリルアン利得スペクトルへの影響,” 応
用物理学会第 37 回光波センシング技術研究会,
LST-37-10, pp.67-72 (June 2006).
[33] 宋 光容, 何 祖源, 保立和夫, “Distributed strain
measurement with millimeter-order spatial resolution
126
[45] K.-Y. Song, Z. He and K. Hotate, “Brillouin optical 宋
光容,保立和夫, “Simplified Brillouin optical correlation domain analysis system <br> with optimized
time-gating scheme for range enhancement,” 2007 年
度電子情報通信学会総合大会, 名城大学, C-3-34,
p.190 (Mar. 2007).
[46] 鄒 衛文, 何 祖源, 保立和夫, “Brillouin Frequency
Shift in Optical Fibers Influenced by Draw-Induced Residual Elastic and Inelastic Strains,” 2007 年度電子情
報通信学会総合大会, 名城大学, C-3-54, p.210 (Mar.
2007).
[47] 鄒 衛文, 何 祖源, 保立和夫, “Optical Fiber Design
for Brillouin-Based Discriminative Sensing of Strain and
Temperature,” 2007 年度電子情報通信学会総合大
会, 名城大学, C-3-55, p.211 (Mar. 2007).
[48] 松尾清隆, 宋 光容, 何 祖源, 保立和夫, “時分割
位相シフト変調方式による光波コヒーレンス関数
の合成法を用いた多点型歪センシング,” 2007 年
度電子情報通信学会総合大会, 名城大学, C-3-64,
p.220 (Mar. 2007).
[49] 宍戸健展, 安次富雅勤, 佐々木貴久, 岸 眞人, 菅原
宏治, 土屋昌弘，“表面処理 Si 基板上の PLD によ
るβ-Fe シリサイド室温結晶成長”，第 53 回応用物
理学関係連合講演会 講演予稿集, No. 3, 26a-C-6,
p1466, (Mar. 2006).
127
菊池・五十嵐研究室
Kikuchi & Igarashi Laboratory
group-velocity dispersion, introducing the photonic-crystal
structure. With such a fiber, we have demonstrated data demultiplexing of OTDM signals and all-optical wavelength
conversion. Owing to the short fiber length, device stability is
greatly improved, and operation at 160 Gbit/s becomes feasible.
(http://www.ginjo.k.u-tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
ファイバグレーティングと光ネットワークへ
の応用
菊池 和朗・石川 正紀
Fiber Bragg gratings and their applications to photonic networks
K. Kikuchi and M. Ishikawa
ファイバブラッググレーティング(FBG)は、波長分割
多重ネットワークにおいて多彩な応用が可能である。
我々のグループではこれまで，FBG を用いた広帯域波
長可変フィルタ，多波長可変分散補償デバイスなどを開
発してきた。また，任意の特性を持つファイバグレーテ
ィングを設計するための逆散乱法アルゴリズムに関して
も研究を行なっており，これを用いて，40Gbit/s 信号
に対するナイキストフィルタやパルス波形整形器の試作
に成功している。
Fiber Bragg Grating (FBG) has various applications in
WDM optical networks. We have demonstrated the use of
FBG as tunable filters, and 2nd-order and 3rd-order tunable
dispersion compensators by applying strain on a uniform FBG.
The inverse scattering algorithm has also been developed to
design specific fiber gratings. Using the design method, we
have succeeded in fabricating Nyquist filters for 40 Gbit/s
signals and pulse-waveform reshapers.
2.
超高速光信号処理
菊池 和朗・五十嵐 浩司・K. K. Chow
All-optical signal processing technologies
K. Kikuchi, Koji Igarashi, and K. K. Chow
2.1 高非線形ファイバ
全光信号処理デバイス応用へ向けて、酸化ビスマス系
ガラス光ファイバ（ Bi ファイバ ）の研究、開発を行っ
ている。Bi ファイバは波長 1.55μm 帯において高い光
学的非線形性を示す。これまで，n2 の増強，コアの細径
化により，γ= 1360W-1km-1 の高非線形性を達成している。
今年度はこのファイバにフォトニック結晶（PCF）構造
を導入し，分散の低減を計った。このファイバを用いて，
OTDM 信号の時間多重分離, 全光学的波長変換などの全
光学的信号処理を実現した。短尺であるためデバイスの
安定度は大幅に向上し，160Gbit/s での動作に見通しが
得られた。
We study a Bismuth Oxide-based glass fiber (Bi-fiber)
aiming at applications to all-optical signal processing. Bi fibers with γ > 1000W-1km-1 have been fabricated by enhancement of n2 as well as reduction of the effective core area. In
this year, we have succeeded in the reduction of the
128
2.2 OTDM 用超短光パルスの発生
高速光変調器を用いるパルス発生法は、モード同期レ
ーザに比べ、安定性・信頼性に優れる。今回、位相変調、
チャープ補償および非線形フィルタの組合せによる高品
質 10 GHz ピコ秒パルス列発生に成功した。得られたパル
ス列の時間幅及び消光比は、それぞれ 5 ps 及び>20 dB
である。また、C バンドをカバーする 1530-1560 nm の動
作波長範囲を持つ。この光源を用いて，時間領域での多
重化により，160Gbit/s の信号を発生させることができ
る。2.3 で述べる位相変調とスペクトルフィルタリング
による新しいクロック抽出および時間多重分離の手法を
を用いて，160Gbit/s 信号を 40Gbit/s に多重分離するこ
とに成功している。
さらに，光ファイバ型光サンプリングシステムについ
ても研究を行なった。非同期サンプリングシステムにお
いて，アイダイアグラムを再生する新しいアルゴリズム
を開発し，その有効性を 160Gbit/s 信号の測定により実
験的に検証した。
また，光ファイバを用いたスーパーコンティニューム
の発生，ナーボンナノチューブをモードロッカーとする
モード同期ファイバレーザに関しても研究を行った。
We propose a simple scheme for 10-GHz picosecond pulse
generation for OTDM systems, combing phase modulation
(PM) of CW light, linear chirp compensation, and SPM-based
nonlinear filtering for pulse reshaping. Using the proposed
pulse generator, we obtain a 10-GHz, 2-ps pulse train tunable
over the entire C band. The high quality of the 10-GHz
pulse train enables us to multiplex it to a 160-Gbps OTDM
signal. Using the newly developed method based on optical
phase modulation and succeeding spectral filtering described
in 2.3, we also demonstrate stable time-division demultiplexing of 160-Gbit/e OTDM signals.
We propose a novel algorithm based on Fourier transform
that can construct the eye diagram in an asynchronous optical
sampling system with a short calculation time. Real-time
eye-diagram monitoring of a 160-Gb/s signal is demonstrated
by using this software synchronization scheme.
Super-continuum generation from optical fibers and Carbon
nanotube-based mode-locked fiber lasers are also investigated.
2.3 160Gbps OTDM システム
160 Gbps OTDM 伝送システムに関しては、個々のデバ
イス・サブシステムの性能を評価するフェイズから、シ
ステム全体の性能を明らかにするフェイズに入ってきて
The efficient use of the optical spectrum is one of the most
important issues in the next-generation broadband optical
network. We have proposed the digital coherent receiver, and
investigated novel modulation formats with such a receiver.
We can cope with any kind of modulation format with digital
signal processing on the homodyne-detected electrical signal,
which enables carrier phase estimation in the digital domain.
We have demonstrated demodulation of 2, 4, and 8 phase-shift
keying (PSK) signals. In addition, the quadrature duobinary
modulation
with
the
spectral
efficiency
of
4
bit/s/Hz/polarization has been demonstrated at 10 Gsymbol/s.
Furthermore, electrical equalization of fiber dispersion and
nonlinearity is our next target. We have also demonstrated
20-Gbit/s QPSK DWDM transmission over 1,000km, and
elucidated the origin of transmission impairments analyzing
the complex amplitude with the digital coherent receiver.
いる。我々は、OTDM システムに必要となるクロック再
生・多重分離・波形等価といった機能を独自の提案手法
に基づき実現し、OTDM 伝送システムとして評価してい
る。
クロック再生・多重分離機能については、周波数領域
での光信号処理に基づく方式を提案した。この方式に基
づき LN 位相変調器を用いて 160 Gbps OTDM 受信器を実現
し、低雑音・高安定動作を実現している。特に、クロッ
ク再生回路は-40 dBm の超高感度動作が可能であり、著
しい信号波形劣化が生じても動作することを示してい
る。
また、更なる高機能化として、可変波長分散補償法に
関して検討を行っている。
The interest in researches of 160-Gbps OTDM transmission
systems moves toward evaluation of the overall performance
of systems from development of each device and sub-system.
We have proposed novel techniques for clock recovery, optical time-division demultiplexing and signal equalization,
which are absolutely necessary functions for OTDM systems.
Using our proposal scheme, we have evaluated the overall
performance of 160-Gbps OTDM transmission systems.
Our proposal technique for clock recovery and demultiplexing functions is based on optical signal processing in the
optical frequency domain. Using LN phase modulators, we
have demonstrated high-stable low-noise 160-Gbps OTDM
receivers. Note that the clock recovery circuit can work well
even for the received power lower than -40 dBm and the seriously degraded signal due to fiber dispersion.
In addition, we have investigated the scheme for tunable
dispersion compensation
4.
光ファイバを用いた量子情報技術
菊池 和朗・Han Chen Lim
Quantum information processing using optical fibers
K.Kikuchi and Han Chen Lim
3.
コヒーレント光通信技術
菊池和朗・加藤 一弘・Kim Sang-Yeup・
五十嵐 浩司
Coherent optical communication technologies
K. Kikuchi, K. Katoh, Kim Sang-Yeup, and K. Igarashi
今後，光周波数利用効率の極限的な改善をはかる場合，
変復調方式に関する再検討を行うことが重要である。
我々は，デジタル・コヒーレント光受信器を提案し，こ
れを用いた多値光変復調方式の研究を進めている。ホモ
ダイン受信信号を高速 AD 変換器でデジタル信号に変換
した後，デジタル信号処理を行なってキャリア位相を推
定することにより，どのような変調フォーマットにでも
対応することが可能になった。 10Gsymbol/s で，２，４，
８相 PSK 信号の復調に成功しているほか，直交デュオ
バイナリ変復調により，偏波あたり 4bit/s/Hz のスペクト
ル利用効率を達成している。また，電気段での分散，非
線形性の等化技術に関しても研究を進めている。さらに，
20-Gbit/s QPSK DWDM 信号を 1,000km に亘って伝送し，
複素振幅の解析により，伝送性能の劣化要因を明確化し
た。
129
光ファイバにおけるパラメトリック自然放出光を用い
れば，比較的容易に Entangled 光子対を発生させること
ができる。このような光子対の効率的発生・検出，情報
処理への応用に関して検討を行なっている。
特に波長多重技術を用いた光量子情報ネットワークの
提案を行い，波長を駆使することにより，量子中継の性
能が大幅に向上することを示した。たま基本技術として，
光子波長変換技術の開発に着手している。
Using parametric spontaneous emission from optical fibers,
we can generate entangled photon pairs. We have studied
generation and measurement of entangled photon pairs, and
their applications to quantum information processing. Especially, we have proposed wavelength-division multiplexed
optical quantum networks, which enable the drastic improvement of quantum repeater characteristics. We have also started
the research on photon wavelength conversion.
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
using the homodyne receiver with digital signal processing,” Optical Fiber Communication Conference
(OFC 2007), Anaheim, CA, 2007, OTuA2 (25-29 March
2007)
[11] S.-Y. Kim and K. Kikuchi, “1,000-km transmission of
20-Gbit/s QPSK-NRZ co-polarized DWDM signals
with spectral efficiency of 1 bit/s/Hz using coherent detection,” Optical Fiber Communication Conference
(OFC 2007), Anaheim, CA, 2007, OThS4 (25-29 March
2007)
[12] K. Igarashi, K. Katoh, and K. Kikuchi, "Suppression of
ASE noise in the signal band by the spectral spread
technique," Optical Fiber Communication Conference
(OFC2007), Anaheim, CA, USA, JWA46 (25-29, March
2006)
[13] K. H. Fong, S. Y. Set and K. Kikuchi, “High-energy ultrashort pulse generation from a fundamentally
mode-locked fiber laser at 1.7 MHz,” Optical Fiber
Communication Conference (OFC 2007), Anaheim, CA,
USA., OTuF2 (25-29 March, 2007)
[14] K. K. Chow, K. Kikuchi, T. Nagashima, T. Hasegawa, S.
Ohara, N. Sugimoto, “Widely tunable wavelength conversion by four-wave mixing in 1-m dispersion-shifted
bismuth-oxide photonic crystal fiber,'' Optical Fiber
Communication Conference (OFC 2007), Anaheim, CA,
U.S.A.,, OTuI2 (25-29 March 2007)
[15] K. Kikuchi, “Coherent detection: Born again?” IEEE
LEOS Annual Meeting (LEOS 2006), Montreal, QC,
Canada, WP1 (29 Oct.-2 Nov. 2006)
[16] K. Igarashi, K. Katoh, and K. Kikuchi, “160-Gbit/s
OTDM receiver with optoelectronic clock-recovery and
demultiplexing functions based on phase modulation
and spectral filtering,” European Conference on Optical
Communication (ECOC2006), Cannes, France, Th3.5.2
(24-28, Sep. 2006)
[17] K. Igarashi, K. Katoh, and K. Kikuchi, “High-sensitive
optoelectronic clock recovery circuit featuring
GVD-independent operation,” European Conference on
Optical Communication (ECOC2006), Cannes, France,
Th4.3.2 (24-28, Sep. 2006)
[18] S. Tsukamoto, Y. Ishikawa, and K. Kikuchi, “Optical
homodyne receiver comprising phase and polarization
diversities with digital signal processing,” European
Conference on Optical Communication (ECOC 2006),
Cannes, France, Mo4.2.1 (24-28 Sept. 2006)
[19] H. C. Lim, D. Wang, T. Tanemura, K. Katoh, and K.
Kikuchi, “All-fiber source of polarization-entangled
photon pairs based on a novel birefringence compensated scheme,” LEOS Summer Topical Meetings, Quebec City, Canada, 2006, TuB2.4 (17-19 July 2006)
[20] K. Igarashi, K. Katoh, and K. Kikuchi, "Optical
time-division demultiplexer based on selective spectral
研究論文
[1] K. Igarashi, K. Katoh, and K. Kikuchi, “Optoelectronic
time-division demultiplexing of 160-Gbit/s optical signal based on phase modulation and spectral filtering,”
Optics Express, vol.15, no.3, pp.845-851 (Feb. 2007)
[2] K. H. Fong, C. S. Goh, S. Y. Set, R. Grange, M. Haiml,
A. Schlatter, U. Keller and K.Kikuchi, “Solid-state
Er:Yb:glass laser mode-locked by using single-wall
carbon nanotube thin film,” Opt. Lett., vol.32, no.1,, pp.
38-40 (Jan. 2007)
[3] T. Tanemura and K. Kikuchi, ”Circular- birefringence
fiber for nonlinear optical signal processing,” J. Lightwave Technol., vol.24, no.11, pp.4108-4119 (Nov. 2006)
[4] K. Kikuchi, “Phase-diversity homodyne detection of
multi-level optical modulation with digital carrier phase
estimation,” IEEE J. Selected Topics on Quantum. Electron., vol.12, no.4, pp.563-570 (July/Aug. 2006)
[5] J. H. Lee, T. Nagashima, T. Hasegawa, S. Ohara, N. Sugimoto, Y. G. Han, S. B. Lee, and K. Kikuchi, “Output
performance
investigation
of
self-phase-modulation-based 2R regenerator using bismuth oxide nonlinear fiber,” IEEE Photonics Technol.
Lett., vol.18, no.12, pp. 1296-1298 (June 2006)
[6] S. Tsukamoto, K. Katoh and K. Kikuchi, “Coherent
demodulation of optical multilevel phase shift-keying
signals using homodyne detection and digital signal
processing,” IEEE Photon. Technol. Lett., vol.18,
no.10, pp.1131-1133 (May 2006)
[7] S. Tsukamoto, K. Katoh and K. Kikuchi, “Unrepeated
transmission of 20-Gbit/s optical quadrature phase-shift
keying signal over 200-km standard single-mode fiber
based on digital processing of homodyne-detected signal for group-velocity dispersion compensation,”IEEE
Photon. Technol. Lett., vol.18, no.9, pp.1016-1018 (May
2006)
[8] K. Igarashi, K. Katoh, and K. Kikuchi, “Prescaled
phase-locked loop using phase modulation and spectral
filtering and its application to clock extraction from
160-Gbit/s optical-time-division multiplexed signal,”
Optics Express, vol.14, no.9, pp.4087-4091 (May 2006)
[9] T. Tanemura and K. Kikuchi, “Observation of elliptical
polarization rotation in a long twisted fiber,” Opt. Lett.,
vol.31, no.7, pp.882-884 (April 2006)
国際会議
[10] K. Kikuchi, M. Fukase, and S.-Y. Kim, “Electronic
post-compensation for nonlinear phase noise in a
1000-km 20-Gbit/s optical QPSK transmission system
130
shift and spectral filtering," Optoelectronics and Communications Conference (OECC2006), Kaohsiung,
Taiwan, 4F2-2 (3-7, July 2006)
[21] D. Wang, C.S. Goh, S.Y. Set, and K. Kikuchi, “Rectangular short pulse generation by using strong linearly
chirped fiber Bragg gratings,” Optoelectronics and
Communications Conference (OECC2006), Kaohsiung,
Taiwan, 5D1-2 (3-7, July 2006)
[22] K. Kikuchi, “Phase-diversity homodyne receiver for
coherent optical communications,” Coherent Optical
Technologies and Applications (COTA 2006), Whistler,
British Columbia, Canada, CThB3 (25-30 June 2006)
[23] K. H. Fong, S. Y. Kim, H. Yaguchi and S. Y. Set and K.
Kikuchi, “Generation of low-repetition rate high-energy
picosecond pulses from a single-wall carbon nanotube
mode-locked fiber laser,” Optical Amplifiers and their
Applications (OAA 2006), Whistler, British Columbia,
Canada, June 25-30 2006, paper OMD4
[24] K. H. Fong, C. S. Goh, S. Y. Set, R. Grange, M. Haiml,
U. Keller and K. Kikuchi, “Single wall Carbon nanotube
for mode locking solid-state Er:Yb:glass laser,” Conference on Lasers and Electro-Optics 2006 (CLEO
2006), Long Beach, CA, U.S.A., CMQ04 (21-26 May
2006)
[25] K. Igarashi, K. Katoh, and K. Kikuchi, “Optical
time-division demultiplexer based on selective spectral
shift and spectral filtering,” Conference on Lasers and
Electro-Optics (CLEO2006), Long Beach, CA, USA,
CMAA1 (21-26, May 2006)
[26] D. Wang, S. Fujioka, H.C. Lim, K. Thanakom, S.Y. Kim,
C.S. Goh, S.Y. Set, and K. Kikuchi, “Rectangular short
pulse generation by using strongly unchirped fiber
Bragg grating,” Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO2006), Long Beach, CA, USA,
JThC105 (21-26, May 2006)
[27] J. H. Lee, C. H. Kim, Y.G. Han, S.B. Lee, T. Nagashima,
T. Hasegawa, S. Ohara, N. Sugimoto, and K. Kikuchi,
“Chromatic dispersion compensation in a transmission
link using a stimulated Brillouin scattering free, Bismuth nonlinear optical fiber based phase conjugator,”
Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO2006),
Long Beach, CA, USA, CMT1 (21-26, May 2006)
[28] J. H. Lee, C. H. Kim, Y.G. Han, S.B. Lee, and K. Kikuchi, “Continuous-wave supercontinuum generation froma simple ring cavity laser composed of double clad
Er/Yb codoped fiber and highly nonlinear optical fiber,”
Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO2006),
Long Beach, CA, USA, CMGG4 (21-26, May 2006)
名古屋，BS-7-2 (2007 年 3 月 20-23 日)
[30] 五十嵐，加藤，菊池，
“Fabry-Perot 電気光学変調器
と光フィルタを用いる 10 GHz ピコ秒光パルス列発
生、”電子情報通信学会総合大会、名古屋、C-4-28
(2007 年 3 月 20-23 日)
[31] リム，菊池，“量子もつれ配送のための波長多重お
よび量子中継ファイバネットワークアーキテクチ
ャ，” 2007 年春季第５４回応用物理学会学術講演
会，相模原，27a-M-9 (2007 年 3 月 27-30 日)
[32] S.-Y. Kim and K. Kikuchi, “Ultra long-haul transmission of QPSK DWDM signals using coherent detection,” 電子情報通信学会ソサイエティー大会，金沢，
B-10-48 (2006 年 9 月 19-22 日)
[33] M. Fukase, K. Kikuchi and S.-Y. Kim, “Electronic
compensation of nonlinear phase noise in a 1000 km
QPSK transmission system using homodyne detection
and digital signal processing,” 電子情報通信学会ソ
サイエティー大会，金沢，B-10-49 (2006 年 9 月 19-22
日)
[34] 水野，五十嵐，菊池，“正常分散エルビウム添加フ
ァイバ増幅と異常分散単一モードフ ァイバ圧縮に
よる 1-nJ 80-fs パルス発生，” 電子情報通信学会総
合大会，金沢，B-10-62 (2006 年 9 月 19-22 日)
[35] K. H. Fong, T. Tanemura, S. Y. Kim, S. Y. Set, and K.
Kikuchi, “Application of twisted fibers in an extended
cavity mode locked fiber laser,” 電子情報通信学会
ソサイエティー大会，金沢，B-13-30
(2006 年 9
月 19-22 日)
[36] 五十嵐，加藤，菊池，“光周波数領域における信号
処理を基本とする 160 Gbit/s OTDM 用光受信器、”
電子情報通信学会ソサエティ大会、金沢、B-10-65
(2006 年 9 月 19-22 日)
[37] リム，王，種村，加藤，菊池，“偏光ドリフトを自
動補償できる全光ファイバ型偏光エンタングル光
子対源，”2006 年秋季第６７回応用物理学会学術講
演会，草津，29p-ZB-5 (2006 年 8 月 29-9 月 1 日)
[38] 五十嵐，加藤，菊池，“位相変調と光フィルタリン
グを用いる 160 Gbit/s OTDM 用光受信器,” 電子情
報通信学会通信ソサイエティー光通信システム研
究会，仙台, OCS2006-30 (2006 年 8 月 24-25 日)
[39] 菊池，“コヒーレント光検波におけるデジタル信号
処理技術のインパクト,” 電子情報通信学会通信ソ
サイエティー第二種研究会「第３回 超高速光ネッ
トワークのための光変復調符号化技術に関する研
究会」，三島 (2006 年 6 月 15-16 日)
国内発表
[29] 石川，加藤，菊池，“直交光デュオバイナリ信号の
コヒーレント受信，” 電子情報通信学会総合大会，
131
浅田・池田・名倉研究室
Asada, Ikeda and Nakura Laboratory
using FPGA. Embedded software is coded in C and verified
using a prototype board.
(http://www.mos.t.u-tokyo.ac.jp)
3.
研究現況
Current Research Projects
1.
歩留まり向上のためのセルレイアウト手法
浅田邦博・池田誠・飯塚哲也
Standard Cell Layout Generation for Yield Enhancement
K. Asada, M. Ikeda, T. Iizuka
ガラス基板上へのシステムの集積の実現に向けて、
PMELA 結晶上の TFT を用いたデジタル回路の自動設計環
境を構築した。PMELA 結晶上では TFT は形成位置が周期
的に決められており、配置配線の際にその制約に沿うよ
うにスタンダードセルの設計および配置配線の制約付加
を行った。さらに TFT の形成位置の周期性により配線ピ
ッチが離散的な値しかとれないことを考慮し、配線ピッ
チの異なるセル群による配置配線を行い、配線ピッチと
レイアウト面積の関係を求めた。
We have been studying a system design on glass substrate
for flat displays using the advanced TFT process. We established a digital circuit design flow for TFT fabricated by PEMELA (Phase Modulated Excimer Laser Annealing) technology. Striped shaped silicon islands are formed for TFTs using
PEMELA. Standard cells and wires have to designed to fit
into this stripe shape. We have evaluated layout area for various wiring pitches for area reduction by the cost of design rule
shrink.
セルレイアウト内の単一コンタクトに対して並列に冗
長コンタクトを挿入することでセルレイアウトの歩留ま
りを自動的に向上させる冗長コンタクト挿入手法を提案
した。本手法では、与えられたタイミング制約の下でセ
ルレイアウトのデコンパクションを行ことで、冗長コン
タクト挿入を行う。デコンパクションによる遅延の増分
を元々のレイアウトの遅延時間から求める近似モデルを
提案した。セルの性能と挿入された冗長コンタクト数の
トレードオフカーブが得られることで、必要な性能の下
で歩留まりを最適化するレイアウトの生成が可能である
ことを示した。
We proposed an automatic redundant contact insertion method under timing constraints for standard cell yield enhancement. The proposed method inserts the redundant contacts as many as possible under given timing constraints using
a Linear Programming. Experimental results show that we can
analyze the trade-off between performance and the number of
the redundant contacts for yield optimum layouts under given
timing constraints.
2.
ガラス基板上のシステム構築
浅田邦博・池田誠・猪飼啓太
System on Glass Panels
K.Asada, M.Ikeda, K.Ikai
4.
di/dt 検出器を用いた基板ノイズ低減手法
浅田邦博・池田誠・モハメドアバス・風間大輔・金鎮明
Substrate Noise Reduction using di/dt Detector
K. Asada, M. Ikeda, A. Mohamed, D. Kazama, J. Kim
近年 LSI の低電圧化と高速化に伴い、シグナルインテ
グリティの問題が深刻化している。本研究では LSI の電
源線に流れる電流変化によって生じる磁界をプローブす
ることで di/dt に比例した電流を発生させ、その逆相の
信号を基板に注入する、フィードフォワード系の基板ノ
イズ低減手法を提案し、複数のキャンセラーを 1 チップ
上に搭載することで、100－700MHz の動作周波数の範囲
内で 10－62％の基板ノイズ低減を実現した。
We have proposed a feed-forward active substrate noise
canceling technique using a power supply di/dt detector. We
studied an active canceling technique, which detects the di/dt
of the power supply current and injects an anti-phase signal
into the substrate for canceling di/dt proportional substrate
noise. We implemented multiple di/dt cancellers in one chip to
realize further substrate noise reduction. Multiple di/dt cancellers realize 10-60% noise suppression for 100-700MHz.
システム LSI のオンチップテスト向けプラッ
トフォーム構築
浅田邦博・池田誠・鄭若丹彡・吉田浩章
・中村大輔
SoC Platform for On-chip Test Functionality
K. Asada, M. Ikeda, R. Zheng, H. Yoshida,
D. Nakamura
本研究はウェブインタフェイスによる直感的なオンチ
ップ LSI テストを行うことのできるプラットフォーム
を構築することを目的としている。当プラットフォーム
では、ワンチップ上に最低限の機能を有する CPU やネ
ットワークインタフェイス等を搭載し、オンチップ CPU
上に TCP/IP 処理プログラム 、ウェブサーバプログラム
を動作させる。CPU は FPGA 上で機能検証を行った。プロ
グラムは C 言語で記述し、プロトタイプを実装し、動
作を検証した。また、その実装コストの検討を行った。
We have been studying a SoC platform for on-chip LSI
testing through on-chip web interface. The SoC platform consists of CPU, network interface with TCP/IP and web server
program. We designed the CPU for this SoC and evaluated
5.
高精度・低電圧動作温度センサの研究
浅田邦博・池田誠・佐々木昌浩・井上拓郎
Accurate Temperature Sensors for Low Supply Voltage
K. Asada, M. Ikeda, M. Sasaki, T. Inoue
132
We also studied a pixel-level current-mode ambient light suppression scheme for 3-D capture in various environment conditions.
大規模な SoC 上の高精度・実時間温度分布観測を目的
として、マトリックスアレイ温度センサを設計した。従
来、3-トランジスタを用いる良好な線形性を有する温度
センサーが提案されているが、これは電源電圧 1.8V 以
上が必要で、電源が 1V 以下になると線形性が著しく悪
化する。そこで、動作点をシフトするトランジスタを追
加し、低電圧動作可能な 4-トランジスタ型センサを提
案、設計した。90nm プロセスにより、電源 1V において
単純な 2 点間キャリブレーションのみを用いることで、
温度測定誤差 -1.0, +0.8°C の精度、小面積、25μW と
いう低消費電力を実現した。さらに、センサを 16×16
のマトリックス状に配置し、局所発熱用抵抗による温度
分布を観測し、40-frames/sec の測定レートにより実時
間温度分布観測が可能であることを示した。
We have developed a 16×16 temperature sensor array for
accurate, multi-point, and thermal distribution measurements
on a large scale SoC. The conventional 3-transistor temperature sensor shows good linearity for 1.8V or more Vdd using
the conventional CMOS process. The linearity degrades significantly for 1V or below supply voltage. We have proposed
a 4-transistor temperature sensor for low voltage operation
and fabricated using 90nm CMOS with 1.0V power supply.
We demonstrated the proposed temperature sensor achieves
linearity of -1.0 – 0.8°C using only two-point calibration
scheme, small area, and low power consumption of 25μW .
We also demonstrated a real-time 40-frames/sec thermal distribution transition measurement using 256 temperature sensor
array on a chip.
7. スマートイメージセンサに関する研究
浅田邦博・池田誠・金允璟・門馬太平・橋本紘和
Smart Image Sensors
K. Asada, M. Ikeda, Y.K. Kim, T. Monma, H.
Hashimoto
標準 CMOS プロセス技術で試作したイメージセンサの
感度特性を測定し，微細化しつつあるプロセス技術に合
わせた感度特性を評価した．また、画像の輝度値のヒス
トグラム解析を行うことで、蓄積時間やバイアス電圧と
いった撮像パラメータを自動制御するイメージセンサの
開発を行った．これにより，画像のダイナミックレンジ
を向上させることが可能となる．更に，磁界を用いた検
波素子としてのオンチップコイル付 MAGFET に関して、
直流および交流特性を測定，同期検波が可能であること
を確認した．
We measured the spectral response and the quantum efficiency of CMOS image sensors fabricated by standard CMOS
process and estimated sensitivity characteristics in the future
CMOS process. We proposed an automatic configuration
method for CMOS image sensors using a histogram of a 2D
image. The method controls the exposure time and the bias
voltage of internal amplifiers to enhance dynamic range of the
captured images optimized for ambient environment. We have
studied DC and AC characteristics of MAGFETs with on-chip
coil, for phase detection.
6.
高性能三次元計測システム
浅田邦博・池田誠・谷内出悠介・金雄鉉
・ジャネルバシチ
High-Performance 3-D Range Finding System
K. Asada, M. Ikeda, Y. Yachide, U.H. Kim, C. Basci
8.
高速三次元映像取得において、光切断法に基づく高速
三次元計測システムにおける三次元座標計算のハードウ
エア化を目指し、FPGA を用いたプロトタイプを開発し
た．三次元情報の取得、演算、表示の各処理を、ハード
ウエアに適したフローに変形することで、ビデオレート
での三次元取得・表示を実現した。取得した三次元の点
群データのデータ量削減および三次元モデルの構成を目
指して、ワイヤーフレームモデルに変換する手法につい
て検討した。また、背景に影響されること無く三次元取
得を可能とする，画素内電流モード背景光除去手法の検
討を行った。
We have developed a high-speed 3-D measurement system
based on the light section method with the FPGA-based 3-D
engine using a hardware-oriented 3-D calculation technique.
We demonstrated the developed system achieves real-time and
video-rate 3-D imaging including 3-D capture, 3-D calculation, and display. We studied a 3-D shape reconstruction method that converts set of 3-D points to a wireframe model.
限量子付ブール式の充足可能性判定を用いた
論理式の最小因数分解手法
浅田邦博・吉田浩章
Exact Minimum Logic Factoring via Quantified
Boolean Satisfiability
K. Asada, H. Yoshida
本研究では不完全定義論理関数の最小因数分解形表現
を発見する厳密手法を提案した．提案手法では因数分解
問題を限量子付ブール式として表現し，この解を汎用の
充足可能性判定手法によって求める．また我々は
X-B(eXchanger-Binary)木と呼ばれる新しいグラフ構造
を提案した．X-B 木は暗黙的にすべての可能な二分木構
造を網羅しており，これを用いることにより因数分解問
題を効率的に表現することが可能となっている．例題を
用いた計算機実験を行い，12 リテラルまでの規模の問
題に対して厳密解を求めることが可能であったことを示
し，本手法の妥当性を示した．
We propose an exact method which finds the minimum
factored form of an incompletely specified Boolean function.
The problem is formulated as a Quantified Boolean Formula
(QBF) and is solved by general-purpose QBF solver. We also
propose a novel graph structure, called an X-B (eXchanger
133
Binary) tree, which implicitly enumerates binary trees. Using
this graph structure, the factoring problem is compactly
transformed into a QBF and hence the size of solvable problems is extended. Experimental results show that the proposed
method successfully finds the exact minimum solutions to the
problems with up to 12 literals in ten minutes.
widely employed for sub-wavelength lithography that suffers
from image distortion. We also studied shot reduction techniques for mask-less electron beam direct writing (EBDW) to
enhance throughput.
11. EMI ノイズ解析および低減
浅田邦博・池田誠・佐々木昌浩・曺溶成
EMI noise analysis and EMI noise reduction
K. Asada, M. Ikeda, M. Sasaki, YS. Cho
9.
DCVSL 回路を用いた非パイプライン型低雑音
CPU の設計
浅田邦博・池田誠・鄭若丹彡・鈴木真一
・石井健・曽我部拓
Low noise non-pipeline microprocessor design using
DCVSL
K.Asada, M.Ikeda, R.Zheng, S. Suzuki, K. Ishii, T.
Sogabe
低 EMI を目指した自己同期型高速シリアル通信方式と
して 3 線 3 相伝送方式シリアルインターフェイスの検討
を行った。90nm CMOS チップにより、本インターフェー
ス実現に必要となる送受信回路、パラレル
PRBS(Pseudo-Random Binary Sequence)発生回路、PRBS
チェック回路、VCO(Voltage Controlled Oscillator)、
SERDES(Serializer Deserializer)回路、電流駆動イン
ターフェイスを設計、試作、評価した。3 線 3 相伝送方
式では同期情報が送信データに符号化されるため
CDR(Clock and Data Recovery)回路が不要となり、高速
化に適する同時に、低速から高速まで任意の速度での動
作が可能である。測定の結果、データと同期信号のエン
コードおよびデコードが 3.6Gbit/s まで正しく行われ
ることを確認した。
We have studied a self-synchronous high-speed serial interface for EMI reduction. We proposed and evaluated a
3-phase 3-wire serial interface and designed a Transmitter, a
Receiver, a Parallel Pseudo-Random Binary Sequence (PRBS)
Generator, a PRBS error checker, a Voltage Controlled Oscillator (VCO), a Serializer Deserializer (SERDES) circuit, and a
Low Voltage Signaling interface using 90nm CMOS. The
proposed 3-phase 3-wire serial interface encodes synchronization signal into transmitted data, and operates without CDR
(clock and data recovery). This enables variable speed operations, as well as high speed operation. Measurement results
show correct encoding and decoding for data transmission up
to 3.6 Gbit/s.
自己同期方式を用いた非パイプライン型低雑音マイク
ロプロセッサを DCVSL 回路により設計し、性能のプロセ
ス、電圧、温度依存性を評価した。本自己同期マイクロ
プロセッサに対して、動的に電源電圧を変化させること
で、必要性能に応じた最小電源電圧による動作を可能と
する方式を提案し、90nm CMOS により実現することで、
外部の低速クロックで同期を図りながら、内部は自己同
期的に動作させることで、消費電力の低減が可能である
ことを示した。
We have designed a self-synchronous non-pipeline microprocessor with DCVSL(Differential Cascoded Voltage Switch
Logic), and evaluated performance change against process,
voltage and temperature change. We proposed and demonstrated dynamic voltage scaling(DVS) technique for the
self-synchronous microprocessor for power optimization at
given workload. We have designed 90nm CMOS prototype
chip based on the self-synchronous DVS, and demonstrated
power reduction using local self-synchronous operation with
global synchronization using global slow speed clock.
10. リソグラフィを考慮した設計手法
浅田邦博・池田誠・飯塚哲也・栗原健一郎
・ファンハイディンミン
Lithography Friendly Design
K. Asada, M. Ikeda, T. Iizuka, K. Kurihara, H.D.M.
Pham
12. PLA におけるばらつき耐性の評価
浅田邦博・池田誠・佐々木昌浩・梁志成
Design Margin Evaluation for PLAs
K. Asada, M. Ikeda, M. Sasaki, Z. Liang
集積回路の微細化による、光学的回折限界以下での露
光手法として近年広く用いられている近接光学補正手法
に対して、ディジタル設計を行う際に、この近接光学補
正を考慮したセルレイアウトを生成することでセルの製
造性の向上を目指した設計手法の構築を目指している。
また、今後のキャラクタプロジェクションなど電子ビー
ム直接描画方式によるマスクレス製造技術において重要
となるスループットを向上させるためのショット数削減
を目指した設計手法に関する検討も行っている。
We have studied cell layout generation suitable for optical
proximity correction (OPC) lithography, which has been
100nm 以下のプロセスにおけるパラメータばらつきに
対する VLSI 回路動作マージンに関して、ランダム CMOS
と 2 線式 PLA（Programmable Logic Array）の比較を行
った。さらに 2 線式 PLA のノイズマージンを増大する回
路方式を提案し、32nm プロセスにおいても 200mV の十分
なマージンをもって動作することが可能であることを示
した。ランダム CMOS と 2 線式 PLA の速度と消費電力に関
する比較を行った結果、将来のプロセスではプロセスの
ばらつきにより、1～2 世代分のパフォーマンスが劣化
する傾向が示され、今後、プロセスばらつきの影響を最
小化する設計が必要となることを明らかにした。
134
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
We have evaluated noise margin of random CMOS and a
dual-rail PLA (Programmable Logic Array) under process
parameter variations in sub-100nm process. We proposed a
1-side VG (Virtual Ground) structure for PLA to improve
noise margin and demonstrated that the proposed structure
shows noise margin of 200mV for 32nm process. We compared power and delay against process scaling and demonstrated the process parameter variations caused performance
degradation equivalent for performance improvement by one
or two process generations. It is essential to establish variation
aware designs for such process generations.
研究論文
[1] H. Yoshida, M. Ikeda and K. Asada, "A Structural Approach for Transistor Circuit Synthesis," IEICE Transactions on Fundamentals, vol. E89-A, no.12, pp.
3529-3537, Dec. 2006.
[2] T. Kazama, M. Ikeda, and K. Asada, ``LSI Design Flow
for Shot Reduction of Character Projection Electron
Beam Direct Writing Using Combined Cell Stencil,''
IEICE Trans. on Fundamentals, Vol. E89-A, No. 12, pp.
3546 -- 3550, Dec. 2006.
[3] T. Iizuka, M. Ikeda, and K. Asada, ``Timing-Aware Cell
Layout De-Compaction for Yield Optimization by Critical Area Minimization,'' IEEE Transactions on Very
Large Scale Integration Systems.(to be published)
国際会議論文
[4] M. Abbas, M. Ikeda and K. Asada, “Statistical Model
for Logic Errors in CMOS Digital Circuits for Reliability-Driven Design Flow, “ IEEE 2006 Design and Diagnostics of Electronic Circuits and systems, pp. 145 –
146, April, 2006.
[5] T. Iizuka, M. Ikeda, and K. Asada, ``Exact Minimum-Width Multi-Row Transistor Placement for Dual
and Non-Dual CMOS Cells,'' in Proceedings of IEEE
International Symposium on Circuits and Systems
(ISCAS), pp. 5431 - 5434, May 2006.
[6] M. Ikeda, R. Zheng, S. Komatsu, M. Sasaki, H. Yoshida,
T. Iizuka, M. Abbas and K. Asada, “Inttelligtent-PAD:
On-chip Interactive Test Platform for SoC Design Education,” 6th European Workshop on Microelectronics
Education, May, 2006
[7] S. Komatsu, M. Ikeda, K. Asada, ”A New Trial on VLSI
Exercise Course for Undergraduate/Graduate School in
EE Department,” 6th European Workshop on Microelectronics Education, May, 2006.
[8] K. Asada, “CMOS Smart Image Sensor-3D HS Meas,”
IEEE 2006 VAIL Computer Elements Workshop, June,
2006.
[9] T. Kazama, T. Nakura, M. Ikeda, and K. Asada, ``Optimization of Active Substrate Noise Cancelling Technique using Power Line di/dt Detector,'' in Proc. of
IEEE Asian Solid-State Circuits Conference (A-SSCC),
pp. 239 -- 242, Oct. 2006.
[10] K. Asada, “CMOS Image Sensors for Smart Applications”, the 6th Taiwan-Japan Microelectronics International Symposium, Nov. 2006.
[11] M. Ikeda, “University-Industry Collaboration for Nanometer CMOS Design,” the 6th Taiwan-Japan Microelectronics International Symposium, Nov. 2006.
135
[12] M. Ikeda, H. Yamauchi and K. Asada, ``Tamper Resistivity Analysis for Nano-meter LSI with Process Variations,'' in Proc. of IEEE International Conference on
Electronics, Circuits and Systems (ICECS), pp. 387 -390, Dec. 2006.
[13] T. Iizuka, M. Ikeda, and K. Asada, ``Timing-Driven
Redundant Contact Insertion for Standard Cell Yield
Enhancement,'' in Proceedings of IEEE International
Conference on Electronics, Circuits and Systems
(ICECS), pp. 704 - 707, Dec. 2006.
[14] Y. Yachide, M. Ikeda, and K. Asada, ``High-Speed 3-D
Measurement System Using Smart Image Sensor and
FPGA Based 3-D Engine,'' in Proc. of IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems
(ICECS), pp. 764 -- 767, Dec. 2006.
[15] M. Sasaki, M. Ikeda, and K. Asada, ``4-Gb/s low-power
PRBS Generator with wave-pipeline technique in
0.18-um CMOS,'' Proc. of the 13th IEEE International
Conference on Electronics, Circuits, and Systems, pp.
1007--1010, Dec. 2006.
[16] M. Ikeda, K.H. Dia and K. Asada, ``Pre-conditioning
Free Footless DCVSL for High-performance Datapaths,'' in Proc. of IEEE International Conference on
Electronics, Circuits and Systems (ICECS), pp. 1053 -1056, Dec. 2006.
[17] H. Yoshida, M. Ikeda and K. Asada, "Exact Minimum
Logic Factoring via Quantified Boolean Satisfiability,"
in Proc. IEEE International Conference on Electronics,
Circuits and Systems, pp. 1065-1068, Dec. 2006.
[18] T. Kazama, T. Nakura, M. Ikeda, and K. Asada, ``Design of Active Substrate Noise Canceller using Power
Line di/dt Detector,'' in Proc. of IEEE Asia and South
Pacific Design Automation Conference (ASP-DAC), pp.
100 -- 102, Jan. 2007.
[19] M. Ikeda, T. Sogabe, K. Ishii, M. Mizuno, T. Nakura, K.
Nose and K. Asada, “LAGS System Using Data/Instruction Grain Power Control,” Proc. ISSCC 2007,
3.3, pp. 9—10, Feb. 2007.
[20] T. Iizuka, M. Ikeda, and K. Asada, ``OPC-Friendly
De-Compaction with Timing Constraints for Standard
Cell Layouts,'' IEEE International Symposium on Quality Electronic Design (ISQED), Mar. 2007.
[21] Z. Liang, M. Ikeda, and K. Asada, "Analysis of Noise
Margins Due to Device Parameter Variations in
Sub-100nm CMOS Technology" the IEEE Workshop
on Design and Diagnostics of Electronic Circuits and
Systems (DDECS), to be presented, April 2007
2006(in Japanese).
[23] T. Kazama, M. Ikeda, and K. Asada, ``Study on Active
Substrate Noise Cancelling Technique using Power
Line di/dt Detector,'' IEICE Technical Report, vol. 106,
no. 468, ICD2006-172, pp. 7-12, Jan. 2007.(in Japanese)
[24] M. Ikeda and K. Asada, “Measurements and reduction
of power line noises in SoCs,” IEICE Technical Report,
ICD2007-, pp., Mar., 2007.(In Japanese)
[25] H. Yoshida, M. Ikeda, and K. Asada, "Synthesis of
Read-Once Switch Network," in Proc. of IEICE Society
Conference 2006, A-3-9, pp. 53, Sep. 2006. (in Japanese)
[26] 飯塚, 池田, 浅田, ``非双対型 CMOS 回路に対応し
た複数列最小幅トランジスタ配置手法,'' 電子情報
通信学会 ソサイエティ大会論文集, A-3-20, p. 64,
2006 年 9 月.
[27] T. Kazama, T. Nakura, M. Ikeda, and K. Asada, ``Active Substrate Noise Cancelling Method using Multiple
di/dt Detectors,'' in Proc. of IEICE Society Conference,
C-12-22, p. 83, Sep. 2006.(in Japanese)
[28] Y. Yachide, M. Ikeda, and K. Asada, ``Realization of
Real-Time High-Accuracy Multiple-Viewpoint 3-D
Imaging System,'' in Proc. of IEICE Society Conference 2006, A-1-17, p. 17, Sep. 2006.(in Japanese)
[29] 曹, 佐々木, 池田, 浅田, “低 EMI 自己同期高速伝送
イ ン タ ー フ ェ イ ス ,” IEICE General Conference,
A-1-11, March 2007.
[30] Z. Liang, M. Ikeda, and K. Asada, "A Monte-Carlo
Analysis of static CMOS and Dual-Rail PLA for
Sub-100nm Parameter Variations" IEICE General Conference, A-3-12, March 2007.
シンポジウム・研究会・大会等発表
[22]
Y.K.Kim, M.Ikeda, and K. Asada,"Sensitivity of
CMOS Image Sensor and Scaling," IEICE Technical
Committee on VLSI Design Technologies, pp. 2 - 6, Sep.
136
藤田研究室
Fujita Laboratory
(http://www.cad.t.u-tokyo.ac.jp/)
研究現況
Current Research Projects
1. 設計の形式的検証に関する研究
藤田 昌宏・Subash Shankar・Thanyapat Sakunkonchak・松本 剛史・西原 祐・
Bijan ALIZADEH
Formal Verification of Designs
M. FUJITA, T. SAKUNKONCHAK, T. MATSUMOTO, T. NISHIHARA and B. ALIZADEH
VLSI 設計の大規模化・高機能化に伴い、抽象度が高
い段階において設計を行う手法が重要になってきている。
抽象度の高い段階から徐々に設計を詳細化していく過程
において、詳細化前後の設計が等価であるかどうかを判
定する形式的等価性検証が、設計誤り混入の防止に効果
的である。本研究テーマでは設計の抽象度が高い段階に
おいて効率的に等価性検証を適用することを目的に以下
の三つの手法を提案した。(1)検証の前処理として高位
合成を適用し、同じデータパスを持つ二つの設計の比較
を行う手法。(2)二つ目の手法は、設計を合成する際に
頻繁に行われるループ最適化に着目し、ループ最適化前
後の設計に対して等価性検証を行う手法。(3) 設計の逐
次化を行い並列動作を取り除くことで並列動作を含んだ
記述の等価性を判定する手法。
Equivalence checking is necessary to keep the new version
of the design for each refinement consistent (equivalent) with
the previous one to ensure that their functionalities are the
same. We proposed following three methods applying equivalence checking to high-level designs. (1) Designs are synthesized into designs which have the same datapath as a
pre-process. (2) Comparison between two designs before and
after loop optimization. (3) Equivalence checking between
concurrent behaviors by sequentialization.
2.
ソフトウェア・ハードウェア協調システム設
計技術に関する研究
藤田 昌宏・小松 聡・瀬戸 謙修・高 尚華・
渡邊 翔太・石川 悠司・村田 裕之・
アディヤスレン アルタン ビレグ
Computer Aided Design for Software/Hardware
Combined Systems
M. FUJITA, S. KOMATSU, K. SETO, S. GAO,
S. WATANABE, Y. ISHIKAWA, H. MURATA and
A. ALTANBILEG
1 チップ上に製造可能なトランジスタ数の増大に伴い、
短期間に高品質・高機能なシステム LSI を設計するため
の設計支援技術が求められている。この目的を実現する
ため、本研究室では、以下の 5 つのトピックについて研
137
究を行った。(1)SoC 向け命令拡張可能な組み込みプロセ
ッサに対して、高位合成を利用してカスタム命令を自動
的に生成する手法を提案した。(2)IP 再利用を促進する
ため、プロトコル変換器の自動合成手法を提案した。
(3)ループ記述から、配線遅延の影響を考慮して高性能
なパイプライン回路を自動合成する手法を提案した。
(4)システムレベル設計記述言語で、S/W にすると決め
た部分から、最適な C 言語コードに変換する手法を提案
した。(5)現在の設計フローでは、ゲートレベルの記述
が得られた後にテスト設計が行われることが多いが、テ
ストコスト削減のため、システムレベル設計の段階でテ
スト設計を行うケーススタディを行った。
Since the number of transistors that can be manufactured on
a single chip is increasing, the techniques that can facilitate
high-quality and advanced system LSIs in short time are
needed. For this objective, we carried out the research on the
following 5 topics. (1) For customizable processors for SoCs,
we proposed a method to automatically generate custom instructions using high-level synthesis. (2) To facilitate IP reuse,
we proposed a technique for automatic transducer synthesis.
(3) We proposed a method to automatically synthesize
high-performance pipeline circuit from loop descriptions by
taking interconnect delays into account. (4) We proposed a
method to generate optimal C code from the S/W part of system level design language description. (5) In the current design flow, it is common that test design is performed after we
obtain gate-level descriptions. To reduce test cost, we presented a case study that considers test design at system-level
design.
3.
高位設計記述に対するデバッグ支援技術に関
する研究
藤田 昌宏・小島 慶久・安藤 大介・高 飛
Debug Support Techniques in High-Level Designs
M. FUJITA, Y. KOJIMA, D. ANDO and F. GAO
システム LSI や SoC の大規模化・高機能化に伴い、設
計の早い段階でより多くの設計誤り(バグ)を発見するこ
とが重要となってきている。本研究では、設計の初期段
階において広く使用されているシステムレベル設計を対
象として、典型的な設計誤りを自動的に検出する記述チ
ェッカを提案し実験を行った。入力となるシステムレベ
ル設計としては SpecC 記述を用い、SpecC 記述から設計
中の依存関係を表したシステム依存グラフを生成し、得
られたシステム依存グラフ上で解析を行うことによって
設計誤りの検出を行った。
As the system LSIs and the System-on-a-Chip(SoC)s grow
in scale and the functionalities, it has been becoming more
important to find the errors (bugs) in the designs as many as
possible in the early stage of designing. In this research, we
have proposed and evaluated the description checker which
automatically detects the common errors, targeting the system-level design descriptions, which are widely used in the
early stage of designing. We employed SpecC descriptions as
the system-level design inputs, generated the system dependence graphs from the SpecC descriptions, and then tried to
detect the design errors by analyzing the resulting system
dependence graphs.
来の手法と比較して、(1)timed と untimed 記述を同時に
記 述 可 能 (2) 従 来 の optimistic 手 法 と 比 較 し て
backtracking が不要 (3)従来の lock-step 手法より少ないあ
るいは同じ step 数で実行可能、という利点を持つ。
C/C++ based SLDLs such as SpecC and SystemC have
been gaining greater attentions because uniform languages for
hardware and software description can make system level
design more efficient. In this research, we work on the analog
and mixed-signal (AMS) extensions to the C-based system-level design language. The extended language models the
continuous functionality with the solver-based method. The
synchronization is performed upon a new synchronization
mechanism, so called transaction-blended synchronization
method. Comparing with the traditional optimistic and
lock-step synchronization method, transaction-blended method has the features as: 1) accommodation of both timed and
untimed discrete description, 2) unlike optimistic concept, no
backtracking is needed, and 3) fewer disturbances than in the
lock-step concept.
4.
IP 再利用のための UML を用いた上位設計手法
に関する研究
藤田 昌宏・小松 聡・瀬戸 謙修・渡邊 翔太・
石川 悠司・李 蓮福
Specification and design of hardware systems with
UML and SpecC for IP-reuse
M. FUJITA, S. KOMATSU, K. SETO,
S. WATANABE, Y. ISHIKAWA and Y. LEE
短期間で高性能の LSI を設計する方法として、既存の
IP を利用してシステムを設計するという IP 再利用設計
手法が重要なものとして考えられている。IP 再利用設計
手法の問題点のひとつとして、要求仕様に対して最適な
IP を選択する仕組みが整っていないというものがある。
我々は、UML を用いて回路ブロックが周辺回路に提供
する機能を、XML を用いて回路ブロックの物理的動作
条件やインターフェースの論理的な定義を記述する手法
を提案した。また、文法や内容の一貫性を検証するプロ
パティを同時に定義することで、仕様記述の安全性を保
障する手法を提案した。
In order to design LSI in short time with high quality, IP
reusing design, which is a concept to design system using
existing IPs(Intellectual Property) partially, is considered as a
powerful solution. In IP reusing design, absence of efficient
method for selecting the most suitable IPs for requirements is
one of the important problems. In our specification method,
we describe functions provided by a function block using
UML, while we describe physical operating conditions and
logical definition of the interface using XML. Also we defined
properties to check syntax and consistency to insure safety of
specifications.
6.
5.
デジタル/アナログ混載システムの設計支援
技術に関する研究
藤田 昌宏・小松 聡・劉 宇
Computer Aided Design for Digital-Analog Mixed
Systems
M. FUJITA, S. KOMATSU and Y. LIU
近年、ハードウェアとソフトウェア同時に記述ができ、
システムレベルの設計効率を高められ SystemC, SpecC な
どの言語が注目されている。我々は時間的に離散なシス
テムしかサポートされていない C ベースシステムレベル
設計言語の連続領域への拡張について研究している。拡
張された言語はソルバーベース手法を使って連続ファン
クションをモデリングする。また、拡張されたこの言語
のシミュレーションライブラリに提案している
transaction-blended 同期手法を使っている。提案手法は従
138
低電力システム設計技術に関する研究
藤田 昌宏・小松 聡
Low Power System Design Method
M. FUJITA and S. KOMATAU
現在の VLSI システム設計において、消費電力は最も
重大な設計制約のうちの 1 つである。加えて、VLSI シ
ステムのエラーに対する耐性もまた現在あるいは将来の
微細化された VLSI テクノロジーにおいて重要な要素の
一つである。本研究では、オンチップデータ伝送での、
高信頼データ伝送方式に対する低消費電力符号の影響に
ついての検討を行った。エンコーダ/デコーダ回路での
オーバヘッドおよびバス信号の振幅最適化を考慮した評
価を行い、低消費電力符号化と高信頼符号化を組み合わ
せることで、将来の VLSI システムにおいて有効なデー
タ伝送方式を実現可能であることを示した。また、これ
らの手法を適用することでシステム LSI におけるデータ
伝送符号化/アーキテクチャの最適化の指針を示した。
Energy consumption is one of the most critical constraints
in the current VLSI system designs. In addition, fault tolerance of VLSI systems is also one of the most important requirements in the current shrunk VLSI technologies. This
study presents an impact of the low power encoding on the
fault tolerant data encoding methods in on-chip data transfer
scheme. The results show that bus signal swing optimization
can increase the effectiveness of the encoding method. In
addition, we have also shown the direction of the optimization
of data encoding and bus architecture on a system LSI by
using those results.
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
[11] Tasuku Nishihara, Takeshi Matsumoto, Masahiro Fujita,
"Equivalence Checking with Rule-Based Equivalence
Propagation and High-Level Synthesis," In Proc. of the
International Workshop on High Level Design Validation and Test, pages 162-169, November 2006.
[12] Shota Watanabe, Yuji Ishikawa, Kenshu Seto, Satoshi
Komatsu and Masahiro Fujita, "Dynamically Reconfigurable Protocol Transducer," Proceedings of the International Conference on Field Programmable Technology (ICFPT06), pp. 341-344, Dec. 2006.
[13] Shota Watanabe, Kenshu Seto, Yuji Ishikawa, Satoshi
Komatsu, Masahiro Fujita, "Protocol Transducer Synthesis using Divide and Conquer Approach," Proceedings of The 12th Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASPDAC2007), pp. 280-285, Jan.
2007.
[14] T. Matsumoto, D. Ando, T. Nishihara, and M. Fujita,
"Development and Verification of a Collaborative Printing Environment," Proc. of the Fifth International Conference on Creating, Connecting and Collaborating
through Computing, pp.95-102, Jan. 2007.
研究論文
[1] Y.Liu, S.Komatsu, M.Fujita, "Synchronization Mechanism of Timed/Untimed Mixed-Signal System Level
Design Environment," IEICE Trans. On Fundamentals
of Electronics, Communications and Computer Sciences,
vol. E89-A, no.4, pp.1018-1026, Apr. 2006.
[2] 西原佑, 松本剛史, 小松聡, 藤田昌宏, "状態遷移表
現への変換に基づくハードウェア/ソフトウェア協
調設計の形式的検証手法," 電子情報通信学会論文
誌, Vol. J89-D, No. 4, pages 651-p659, April 2006.
[3] Y.Liu, S.Komatsu, M.Fujita, "The AMS Extension to
System Level Design Language ---SpecC," IEICE Trans.
On Fundamentals of Electronics, Communications and
Computer Sciences, E89-A, no.12, pp.3397-3407, Dec.
2006.
[4] T. Sakunkonchak, S. Komatsu, M. Fujita, "Synchronization Verification in System-Level Design with ILP Solvers," IEICE Trans. on Fundamentals of Electronics,
Communications and Computer Sciences, Vol. E89-A,
No. 12, pp.3387-3396, Dec. 2006.
シンポジウム・研究会・大会等発表
[15] 渡辺 翔太, 瀬戸 謙修, 石川 悠司, 小松 聡, 藤田
昌宏, "設計再利用の為のプロトコル変換器合成手
法," 第 19 回 回路とシステム軽井沢ワークショッ
プ, pp. 229-234, Apr 2006.
[16] 瀬戸謙修，藤田昌宏， "メモリアクセスおよびリ
ソース共有を行うカスタム命令自動生成手法," 電
子 情 報 通 信 学 会 研 究 会 研 究 報 告 VLD2006-105,
pages 19-24, May 2006.
[17] 松本剛史, 小松聡, 藤田昌宏, "動作合成前後の設計
記述に対する記号シミュレーションによる形式的
等価性検証の検討," 電子情報通信学会技術研究報
告, Vol.106, No.32, pp.7-12, 2006 年 5 月.
[18] 瀬戸謙修，藤田昌宏， "高位合成技術を利用した
カスタム命令自動生成手法," DA シンポジウム 2006
論文集, pages 49-54, July 2006.
[19] 西原佑, 松本剛史, 藤田昌宏, "高位合成を利用した
データパス抽象化に基づく等価性検証手法," DA シ
ンポジウム 2006 論文集, pages 151-156, July 2006.
[20] 松本剛史, Thanyapat Sakunkonchak, 齋藤寛, 小松聡,
藤田昌宏, "線形計画法を利用したシステムレベル
設計での動作並列化前後での等価性検証手法," DA
シンポジウム論文集, pp.157-162, 2006 年 7 月.
[21] 安藤 大介, 西原 佑, 松本 剛史, 藤田 昌宏, "依存
解析と形式的検証による C ベース言語プログラム
の誤り検出手法," 第 8 回 組込みシステム技術に関
するサマーワークショップ 予稿集, pp. 99-106, 2006
年 7 月.
[22] 安藤 大介, 西原 佑, 松本 剛史, 藤田 昌宏, "シス
テムレベル設計に対する拡張システム依存グラフ
国際会議論文
[5] S. Komatsu, M. Fujita, "An Optimization of Bus Interconnects Pitch for Low-Power and Reliable Bus Encoding Scheme," 2006 IEEE International Symposium on
Circuits and Systems, pp. 1723-1726, May 2006.
[6] Shunsuke Sasaki, Tasuku Nishihara, Masahiro Fujita,
"Slicing-based Hardware/Software Co-design Methodology from Functional Specications," Electronic Notes
in Theoretical Computer Science, Vol. 159, pages
265-280, May 2006.
[7] S. Komatsu, M. Ikeda, K. Asada, "A New Trial on VLSI
Test Exercise Course for Undergraduate/Graduate
School in EE Department," 6th International Workshop
on Microelectronics Education, pp. 92-95, Jun. 2006.
[8] Yuji Ishikawa, Shota Watanabe, Kenshu Seto, Masahiro
Fujita, "Protocol Wrapper Generation from Statement
Based Specification," IWLS(International Workshop on
Logic and Synthesis) 2006, pp.118-125, June 2006.
[9] Shota Watanabe, Kenshu Seto, Yuji Ishikawa, Satoshi
Komatsu, Masahiro Fujita, "Automatic Protocol Transducer Synthesis aiming at facilitating IP-Reuse," Proceedings of International Workshop on Logic and Synthesis (IWLS2006), pp. 164-170, Jun. 2006.
[10] D. Ando, T. Nishihara, S. Sasaki, T. Matsumoto, and M.
Fujita, "Design Error Detection in System-Level Designs by Dependence Analysis and Formal Checker," In
Proc. of International Workshop on Logic and Synthesis
2006, pp. 255-262, June 2006.
139
を利用した記述チェッカ," 電子情報通信学会技術
研究報告 Vol. 106, No. 547, pp. 37-42, 2007 年 3 月.
[23] 石川 悠司, SeongWoon Kang, 李 蓮福, GiLark Park,
渡邊 翔太, 瀬戸 謙修, 小松 聡, 浜村 博史, 藤田
昌宏 "ハードウェア設計における設計資産の仕様
記述およびその検証手法," 電子情報通信学会技術
研究報告, Vol. 106, No.547, pp. 43-48, 2007 年 3 月.
[24] 李蓮福, GiLark Park, 石川悠司, SeongWoon Kang, 渡
邊翔太, 瀬戸謙修, 小松聡, 浜村博史, 藤田昌宏 "
設計再利用のための IP ライブラリ検索システム,"
電子情報通信学会技術研究報告, Vol. 106, No.547, pp.
49-54, 2007 年 3 月.
[25] 松本剛史, 瀬戸謙修, 藤田昌宏, "C 言語プログラム
におけるループ最適化に対するループ展開を伴わ
ない等価性検証手法," 電子情報通信学会技術研究
報告, Vol.106, No.602, pp.55-60, 2007 年 3 月.
140
中野・杉山・種村研究室
Nakano, Sugiyama, and Tanemura Laboratory
(http://www.ee.t.u-tokyo.ac.jp/~nakano/lab/
welcome-j.html)
研究現況
Current Research Projects
1.
半導体モノリシック光集積回路とフォトニッ
クネットワーキング
中野義昭・杉山正和・種村拓夫・肥後昭男・
広井典良・清水克宏・堀口勝正・S. イブラヒム・
武田浩司・李凌翰・金間泰樹・藤村拓也
・石塚彰・V. デーリング
Monolithically-Integrated Semiconductor Photonic
Circuits and Photonic Networking
Y. NAKANO, M. SUGIYAMA, T. TANEMURA,
A. HIGO, N. HIROI, K. SHIMIZU,
K. HORIGUCHI, S. IBRAHIM, K. TAKEDA,
L.-H. LI, Y. KANEMA, T. FUJIMURA,
A. ISHIZUKA, and V. DOERING
モノリシック集積された半導体光デバイス／回路では、
単体素子では得られない多くの機能や高い性能が実現さ
れ得るため、これらは高度な光通信、光情報処理・記録、
光計測を行う際の切り札として期待されている。本課題
では、新しいモノリシック光集積回路(光 IC)の試作・開
発を行うとともに、能動素子／受動素子一括集積技術を
研究している。近年は特に、多モード干渉(MMI)カプラ
と半導体光アンプ(SOA)を集積化したマッハツェンダー
干渉計(MZI)型全光スイッチ集積回路の設計と試作に取
り組み、有機金属気相エピタキシャル(MOCVD)選択成
長による同光回路を世界で初めて実現した。現在はドー
ピング、エッチングに起因する導波損失の低減と、SOA
と MMI を一体化した新型高性能素子の実現に注力して
いる。
また新たに、フェーズドアレイ型のスケーラブルな集
積マトリクス光スイッチの試作開発およびマイクロマシ
ン技術を適用した集積光スイッチの開発にも着手した。
このような光 IC における多数の入出力光ポートと光フ
ァイバアレイを一括で接続する OPLEAF(光リードフレ
ーム)技術については、課題をほぼ解決し、光 IC への応
用段階に入った。光 IC の超小型化に向けた金属光配線
の研究も引き続き行っている。
並行して、光回路でデジタル処理を可能にする全光フ
リップフロップの研究も進展し、分布ブラッグ反射型
(DBR)MMI 全光フリップフロップの試作を行うとともに、
全光フリップフロップと上記の全光ゲートスイッチを利
用して、320Gbps 波長多重光パケットの光ラベル処理に
よる全光ルーティング実験に成功した。
一方、光集積回路の重要な応用であるフォトニックネ
ットワークノード装置について、産学連携でサブシステ
ムの構築を行って、10Gbps と 40Gbps のビットレートト
141
ランスペアレント動作および 3 ノードによる迂回衝突回
避機能を実証した。
Monolithically-integrated semiconductor optical devices and
circuits are the key to advanced optical communication, optical information processing, and optical measurement applications since they could provide more complex functions and
higher performances over discrete devices. In this work, we
are studying novel monolithically-integrated photonic circuits
(PIC) as well as the processing technology for monolithic
active/passive integration. Over the past years, we tackled
design and fabrication of a Mach-Zehnder interferometer
(MZI) all-optical switch circuit integrating multi-mode interference (MMI) couplers and semiconductor optical amplifiers
(SOAs), and successfully realized the circuit by the selective-area metal-organic vapor phase epitaxy (MOCVD) for the
first time. Currently, higher performance devices are pursued
by reducing propagation loss due to doping and etching, and
by merging the SOA and MMI.
We have also started new activities to fabricate a scalable
integrated matrix optical switch with a phased-array configuration, and to develop micro-machined integrated optical
switches. With regard to the OPLEAF (optical lead-frame)
concept that enables single-step connection of an optical fiber
array with input/output optical ports ever increasing in number in the current PICs, most technical issues have been
solved, and we are entering the stage to apply it in real PICs.
The study on metal optical wiring toward ultra-compact photonic circuits is kept going.
At the same time, the research on all-optical flip-flop, that is
one essential element for photonic digital processing, has
made another significant progress; MMI all-optical flip-flops
with distributed Bragg reflectors (DBR) have been developed,
and they have been utilized with the above mentioned all optical gate switches to result in successful demonstration of all
optical routing of 320 Gbps WDM optical packets through
optical label processing.
Concurrently, as one important application area of the photonic integrated circuits, a photonic network node subsystem
has been constructed under university/industry collaboration,
where 10 Gbps/40 Gbps bit-rate transparent operation as well
as contention resolution through deflection routing in a 3 node
system have been demonstrated.
2.
高度量子マイクロ構造に基づく光変調器／光
スイッチと光制御デバイス
中野義昭・杉山正和・種村拓夫・肥後昭男・
H. ソダーバンル・清水俊匡
Optical Modulators/Switches and Light-Controlling
Devices Based on Advanced Quantum Microstructures
Y. NAKANO, M. SUGIYAMA, T. TANEMURA,
A. HIGO, H. SODABANLU, and T. SHIMIZU
半導体量子井戸／超格子構造のポテンシャル形状を人
工的に原子層オーダで制御すると、本来半導体の持って
いた光物性を大幅に改変することができる。本研究では、
そのような人工光物性を利用して、半導体光変調器／光
スイッチや光制御デバイスの性能革新を行うことを目的
としている。特に、吸収端から離れた透明波長域におい
ても大きな電界屈折率変化の得られる非対称結合量子井
戸構造を考案し、InGaAlAs/InP 系材料による実証実験を
進めている。2006 年度は、電界による空乏層の伸縮を
通じた屈折率変化が線型・高効率であり、高性能な光変
調器／光スイッチに応用可能であることを示した。また、
電界吸収(EA)変調器を光非線型媒質として用いる新しい
全光波長変換器／全光スイッチを提案し、マッハツェン
ダー干渉計(MZI)型素子の試作を行った。
一方、将来の超高速全光スイッチに向けて、窒化物ヘ
テロ構造におけるサブバンド間遷移(ISBT)の研究を行っ
ており、有機金属気相エピタキシャル成長(MOCVD)に
よる AlN/GaN 多重量子井戸構造における ISBT 吸収世界
最短波長記録を更新するとともに、分子線エピタキシー
とのハイブリッド成長により、これまでで最小の光パル
スエネルギーによる 1。55μm 帯の全光スイッチングを
実現した。現在、パルスインジェクション法を用いて
AlN/GaN 多重量子井戸を低温 MOCVD 成長することに挑
戦しており、これが可能になれば全 MOCVD による 1。
55μm 帯 ISBT 量子井戸が実現できる。2006 年度は、ウ
ェット／ドライハイブリッドエッチング技術を開発して、
AlN リッジ導波路の導波損失を大幅に低減した。
By artificial manipulation of potential profiles in semiconductor quantum well and super lattice structures with accuracy
of atomic order, one may significantly alter inherent optical
properties of semiconductors. The purpose of this research is
to bring about innovation in semiconductor optical modulators/switches and light-controlling devices by making use of
such artificial optical properties. More specifically, a special
asymmetric coupled quantum well structure is investigated
based on InGaAlAs/InP materials for large electro-refraction
in transparent wavelength range apart from the absorption
edge. In 2006 academic year, we have shown that the index
change associated with expansion and contraction of the depletion layer by an applied electric field is linear and efficient,
and that it can be utilized for high-performance optical modulators/switches. We have also proposed a new all-optical
wavelength conversion/all-optical switching concept using
electro-absorption (EA) modulators as optical nonlinear media,
and have developed Mach-Zehnder interferometer (MZI) type
devices.
Besides these activities, we are conducting research on intersubband transition (ISBT) in nitride-based heterostructures
for future ultrafast all-optical switches, and have renewed our
record on the shortest ISBT absorption wavelength in
AlN/GaN multiple quantum well (MQW) structures by metal-organic vapor phase epitaxy (MOCVD). We have also real-
142
ized 1.55μm all-optical switching with minimum optical
pulse energy to date by utilizing hybrid growth with molecular beam epitaxy. Currently, we are trying to grow AlN/GaN
MQWs at low temperature by a novel pulse-injection
MOCVD, so as to make 1.55 μ m ISBT possible in
all-MOCVD-grown samples in the near future. In 2006 academic year, propagation loss of AlN ridge waveguides has
significantly been reduced by the introduction of wet/dry hybrid etching technology.
3.
次世代半導体レーザ・光能動機能素子
中野義昭・杉山正和・種村拓夫・肥後昭男・
宋学良・王書栄・F.-C. イット・池田健志・
西出和広・雨宮智宏・V. R. ジャラ
Next Generation Semiconductor Lasers and Active
Optical Devices with Advanced Functions
Y. NAKANO, M. SUGIYAMA, T. TANEMURA,
A. HIGO, X.-L. SONG, S.-R. WANG, F.-C. YIT,
K. IKEDA, K. NISHIDE, T. AMEMIYA,
and V. R. JARA
次世代光通信・光情報処理を担う小型高性能光源の開
発を目的に、以下の研究を行っている。これまで世界に
先駆けて行ってきた利得結合(GC)分布帰還型(DFB)半導
体レーザに関し、2006 年度はコース WDM 向きの波長多
重アレイを MOCVD 選択成長技術を基礎に初めて試作開
発した。
一方近年、強磁性金属と半導体光アンプから形成され
る集積化可能な導波路型光アイソレータの提案と試作実
証を進めており、DFB レーザと TE モード光アイソレー
タのモノリシック集積化など、顕著な成果を挙げてきた。
2006 年度は、エピタキシャル成長可能な強磁性 MnAs を
電極とするリッジ導波路型 TM モード光アイソレータを
初めて試作するとともに、新たに MnSb を強磁性層に応
用する研究に着手した。
これらと並行して、光インタコネクト向きのフォトダ
イオードアレイの研究、光配線板用インタコネクトモジ
ュールの試作開発、III 族窒化物材料による発光ダイオ
ードの研究、などを行っている。
For the purpose of developing compact and
high-performance light sources for next generation optical
communication and optical information processing applications, we are pursuing the following research subjects. Concerning the gain-coupled (GC) distributed feedback (DFB)
semiconductor laser that we have been pioneering, in 2006
academic year, we fabricated multiple wavelength arrays for
coarse WDM applications based on the selective area
MOCVD for the first time.
Proposal and fabrication of an integratable waveguide optical isolator consisting of a ferromagnetic metal and a semiconductor optical amplifier are being carried out in recent
years, resulting in significant achievements such as monolithic
integration of a DFB laser and a TE-mode optical isolator. In
2006 academic year, a ridge-waveguide TM-mode optical
isolator with epitaxial ferromagnetic MnAs electrodes has
been fabricated for the first time. A trial to utilize MnSb as the
ferromagnetic layer has also been started.
Besides these, photodiode arrays for optical interconnect,
compact interconnect modules for optical printed circuit
boards, and light-emitting diodes in nitride semiconductors
are being investigated.
the size of MOVPE reactors enlarges, the design of reactors
and process conditions that realizes good uniformity of the
growth rate and composition of epitaxial layers becomes essential. For the selective area growth technique that is effective for the fabrication integrated devices, the design of mask
patterns is essential. Especially, we have to consider the
interference of neighboring masks when the device integration
proceeds. We have developed the simulation to realize the
theoretical design of the MOVPE based on the understanding
on the mechanism of this process.
By the simulation based on the understanding of transport
phenomena and chemical reaction inside a MOVPE reactor,
we have made it possible to predict the distribution of the
growth rate and the composition of InGaAsP quaternary layers in a reactor scale. We have also enabled the prediction of
the bandgap-shift due to a given mask pattern in selective area
growth based on the understanding of gas-phase and surface
diffusion and surface reactions.
In addition to these design of steady-state performance in
MOVPE, it is crucial to make the hetero interface of quantum
wells abrupt by an atomic layer for the high performance of
semiconductor optical devices. Therefore, we have to control the transient phenomena when switching the composition
of epitaxial layers. By observing the in situ reflectance anisotropy spectra of the surface of an epitaxial layer, we try to
clarify such transient phenomena when switching the supply
of gas-phase precursors. We propose the existence of the
mobile intermediate layers, “subsurface, " that exists between
the gas-phase and the crystal in the MOVPE, and try to make
the hetero interface more abrupt by controlling the behavior of
the subsurface through the optimization of gas-switching sequences. to design of multi-bandgap devices.
4.
シミュレーションと表面その場観察を活用し
た有機金属気相成長(MOVPE)プロセスの高度
制御
杉山正和・中野義昭・霜垣幸浩・宋海政・大谷
洋・塩田倫也・鬼塚隆祐・出浦桃子・富田祐貴
Advanced Control of Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (MOVPE) using Process Simulations
and In Situ Monitoring
M. SUGIYAMA, Y. NAKANO, Y. SHIMOGAKI,
H. SONG, H. OHTANI, T. SHIODA,
R. ONIZUKA, and M. DEURA
有機金属気相成長（MOVPE）プロセスは、半導体光デ
バイスの作製、とくに大型装置を用いた量産に適してい
る。しかし、装置が大型化するにつれ、装置内の製膜速
度や組成の均一化を図る装置形状、プロセス条件の設計
が極めて重要になっている。また、集積デバイスの作製
に有効な選択成長プロセスにおいては、マスク形状の設
計が本質的に重要であるが、デバイスの集積度向上に伴
い隣接するマスクの影響を考慮したマスク設計が必要と
なる。このような装置スケール、マイクロスケールにお
ける MOVPE プロセスの理論的な設計可能にするため、
製膜メカニズムの理解に基づいたシミュレーションを開
発している。
装置スケールの輸送現象および化学反応の理解に基づ
いたシミュレーションにより、InGaAsP 系４元混晶の成
長速度と組成の分布が予測可能となった。また、気相拡
散の知見と表面拡散・表面反応過程の速度データに基づ
き、選択 MOVPE において多重量子井戸構造のバンドギ
ャップを定量的に予測することが可能になった。
これらの定常状態に関するプロセス設計に加えて、
MOVPE では量子井戸ヘテロ界面の組成を急峻にするこ
と、すなわち、成長層の組成を切り替える際の非定常状
態の制御がデバイスの性能向上のために重要である。基
板表面の反射率異方性スペクトル（RAS）をその場観察
することにより、このような導入ガス切り替え時の非定
常過程を明らかにすることを試みている。MOVPE にお
いて気相と固相の間に流動性の高い中間相「サブサーフ
ェス」が存在するというモデルを提唱し、ガス切り替え
シーケンスによりサブサーフェスの状態を制御し、界面
の急峻性向上を目指している。
Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (MOVPE) process is
suitable for the fabrication of semiconductor optical devices
especially for the mass production using large reactors. As
5.
ポストシリコンデバイスを拓く異種材料イン
テグレーション技術
杉山正和・中野義昭・高木信一・久保田雅則・
星井拓也・出浦桃子
Heterogeneous Materials Integration Technology for
Post-Silicon Devices
M. SUGIYAMA, Y. NAKANO, S. TAKAGI,
M. KUBOTA, T. HOSHII, and M. DEURA
シリコン LSI は、微細化により高速化・低消費電力化
が可能であるというスケーリング則に沿って発展を遂げ
てきたが、近年その限界が見えつつある。シリコンを用
いた電子デバイス、化合物半導体を用いた光デバイス・
高速電子デバイスは、これまで別個の技術体系として棲
み分けてきた。しかし、スケーリング則の限界を打開す
るためには、コストや加工性に優れたシリコン基板をプ
ラットフォームに、シリコン LSI はもとより化合物半導
体デバイス、マイクロマシンに至るまで最適なエレメン
トをハイブリッド集積したデバイスを開発する必要があ
る。
143
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
本研究では、有機金属気相成長を用いたシリコン基板
上の化合物半導体エピタキシャル結晶層の形成、マイク
ロマシン技術を用いた化合物半導体チップのシリコン基
板プラットフォームへの埋め込み、CMOS コンパチブル
なマイクロマシン技術など、異種材料・技術の集積によ
り次世代の高機能デバイス作製の基盤技術を構築してい
る。
Continuous development of silicon LSIs, in which scaling
rule has been the guiding principle to realize both high speed
operation and low power consumption, is recently approaching to a bottleneck. Electronic devices using silicon and
optical or high-speed devices using compound semiconductors have made their own progress independently of each
other. A breakthrough of the development of silicon LSIs,
however, can be realized by heterogeneous-integration in
which silicon-based circuits, compound-semiconductor-based
high-speed transistors and optical elements, and even sensors
and actuators based on MEMS technology are integrated on a
silicon platform wafer that is the most cost-effective material.
This approach is called “everything on silicon.”
In this research, we will develop fundamental technologies
for future-generation functional devices through the integration of heterogeneous materials and technologies, such as
hetero-epitaxial growth of compound semiconductor epitaxial
layers on a silicon wafer by MOVPE, hybridization of compound semiconductor device chips into silicon platform wafer
using MEMS technology, and micromachining on silicon
wafers on which CMOS devices are already fabricated.
研究論文
[1]Chaiyasit Kumtornkittikul, Masakazu Sugiyama, and Yoshiaki Nakano, "GaN/AlN multiple quantum wells
grown on GaN-AlN waveguide structure by metalorganic vapor-phase epitaxy", Journal of Electronic Materials, vol. 35, no. 4, pp. 744-749 (2006).
[2]薗部忠, 広井典良, 竹中充, 中野義昭, 藤田博之, "高
密度光 IC 用ファイバアレイ OPLEAF (OPLEAF fiber
array for high density optical IC)", 電気学会論文誌
E(センサ・マイクロマシン準部門誌), vol. 126, no. 6,
pp. 255-260 (2006).
[3]Xueliang Song, Naoki Futakuchi, Daisuke Miyashita, Foo
Cheong Yit, and Yoshiaki Nakano, "Monolithically integrated Mach-Zehnder interferometer all-optical switches
by selective area MOVPE", IEICE Transactions on
Electronics, vol. E89-C, no. 7, pp. 1068-1079 (2006).
[4]Maura Raburn, Mitsuru Takenaka, Koji Takeda, Xueliang
Song, Jonathon S. Barton, and Yoshiaki Nakano, "Integrable multimode interference distributed Bragg reflector laser all-optical flip-flops", IEEE Photonics Technology Letters, vol. 18, no. 13, pp. 1421-1423 (2006).
[5]Tomohiro Amemiya, Hiromasa Shimizu, Phan Nam Hai,
Masafumi Yokoyama, Masaaki Tanaka, and Yoshiaki
Nakano, "Semiconductor waveguide optical isolator
based on nonreciprocal loss induced by ferromagnetic
MnAs", Applied Physics Letters, vol. 89, no. 2, pp.
021104.1-3 (2006).
[6]Mitsuru Takenaka, Koji Takeda, and Yoshiaki Nakano,
"All-optical packet switching and label buffering by
MMI-BLD optical flip-flop", IEICE Electronics Express,
vol. 3, no. 15, pp. 368-372 (2006).
[7]Takayuki Nakano, Yoshiaki Nakano, and Yukihiro Shimogaki, "Novel gas-switching sequence using group-III
pre-flow (GIIIP) method for fabrication of InGaP on
GaAs hetero-interface by MOVPE", Journal of Crystal
Growth, vol. 296, pp. 179-185 (2006).
[8]Mitsuru Takenaka, Koji Takeda, Yasuki Kanema, Maura
Raburn, Toshiharu Miyahara, and Yoshiaki Nakano,
"All-optical switching of 40 Gb/s packets by
MMI-BLD optical label memory", OSA Optics Express,
vol. 14, no. 22, pp. 10785-10789 (2006).
[9]中野貴之, 杉山正和, 阿部英司, 霜垣幸浩, 中野義昭,
"Z コントラスト法による化合物半導体へテロ界面
急峻性評価", まてりあ, vol. 45, no. 12, p. 853 (2006).
[10]Abdullah Al Amin, Katsuhiro Shimizu, Mitsuru Takenaka, Ryo Inohara, Kohsuke Nishimura, Yukio Horiuchi,
Masashi Usami, Yutaka Takita, Yutaka Kai, Yasuhiko
Aoki, Hiroshi Onaka, Toshiharu Miyahara, Tatsuo Hatta,
Kuniaki Motoshima, and Yoshiaki Nakano, "Optical
144
burst switching with burst collision resolution using a
fast 4x4 PLZT switch", IEICE Electronics Express, vol.
3, no.23, pp. 504-508 (2006).
[11]Haizheng Song, Xueliang Song, Masakazu Sugiyama,
Yoshiaki. Nakano and Yukihiro Shimogaki, "Effect of
Surface Misorientation on the Kinetics of GaAs
MOVPE Examined Using Selective Area Growth",
Electrochem. Solid State Lett. 9, pp. G104-106 (2006).
[12]Seiichiro Koda, Kazuhiko Maeda, Kazuko Sugimoto,
Masakazu Sugiyama, "Oxidation reactions of solid carbon in supercritical water", Comb. Sci. Technol., 178, pp.
487-507 (2006).
[13]Haizheng Song, Xueliang Song, Masakazu Sugiyama,
Yoshiaki. Nakano and Yukihiro Shimogaki, "Effect of
group V partial pressure on the kinetics of selective area
MOVPE for GaAs on (100) exact and misoriented substrate", J. Crystal Growth, 287, pp. 664-667 (2006).
[14]Masakazu Sugiyama, Noriaki Waki, Yusuke Nobumori,
Haizheng Song, Takayuki. Nakano, Taro. Arakawa, Yoshiaki. Nakano and Yukihiro. Shimogaki, "Control of
abnormal edge growth in selective area MOVPE of InP",
J. Crystal Growth, 287, pp. 668-672 (2006).
[15]Masakazu. Sugiyama, Toru Iino, Toru Nakajima, Takeshi
Tanaka, Yasuyuki Egashira, Kohichi Yamashita, Hiroshi
Komiyama and Yukihiro Shimogaki, "Optimization of
Al-CVD process based on elementary reaction simulation and experimental verification: From the growth rate
to the surface morphology", Thin Solid Films, 498, pp.
30-35 (2006).
[16]Tomonari Shioda, T. Doi, Abdullah Al Amin, Xueliang
Song, Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki and
Yoshiaki Nakano, "Simulation and design of the emission wavelength of multiple quantum well structures fabricated by selective area metalorganic chemical vapor
deposition", Thin Solid Films, 498, pp. 174-178 (2006).
[17]Noriaki Waki, Takayuki Nakano, Masakazu Sugiyma,
Yoshiaki Nakano and Yukihiro Shimogaki, "Role of surface diffusion during selective area MOVPE growth of
InP", Thin Solid Films, 498, pp. 163-166 (2006).
[18]Chaiyasit Kumtornkittikul, Masakazu Sugiyama and
Yoshiaki Nakano, "GaN/AlN multiple quantum wells
grown in GaN-AlN waveguide structures by metalorganic vapor phase epitaxy", J. Electron. Mater., 35,
744-749 (2006).
[19]Jesse Darja, Melvin J. Chan, Masakazu Sugiyama, and
Yoshiaki Nakano, "Four channel DFB laser array with
integrated combiner for 1.55µm CWDM systems by
MOVPE selective area growth", IEICE Electronics Express, vol. 3, no. 24, pp. 522-528, December 25 (2006).
[20]Osamu Ichikawa, Noboru Fukuhara, Masahiko Hata,
Takayuki Nakano, Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki, and Yoshiaki Nakano, "High-resolution depth
profile of the InGaP-on-GaAs heterointerface by
FE-AES and its relationship to device properties", Journal of Crystal Growth, vol. 298, pp. 85-89, January
(2007).
[21]Tomonari Shioda, Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki, and Yoshiaki Nakano, "Vapor phase diffusion
and surface diffusion combined model for InGaAsP selective area metal organic vapor phase epitaxy", Journal
of Crystal Growth, vol. 298, pp. 37-40 (2007).
[22]Ryusuke Onitsuka, Tomonari Shioda, Haizheng Song,
Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki, and Yoshiaki
Nakano, "Reactor-scale uniformity of selective-area
performance in InGaAsP system", Journal of Crystal
Growth, vol. 298, pp. 59-63 (2007).
[23]Haizheng Song, Ik-Tae Im, Masakazu Sugiyama, Yoshiaki Nakano, and Yukihiro Shimogaki, "Non-linear kinetic analysis on GaAs selective area MOVPE combined
with macro-scale analysis to extract major reaction
mechanism", Journal of Crystal Growth, vol. 298, pp.
32-36 (2007).
[24]Tomohiro Amemiya, Hiromasa Shimizu, Pham Nam Hai,
Masafumi Yokoyama, Masaaki Tanaka, and Yoshiaki
Nakano, "Waveguide-based 1.5 ｵ m optical isolator
based on magneto-optic effect in ferromagnetic MnAs",
Japanese Journal of Applied Physics, vol. 46, no. 1, pp.
205-210 (2007).
[25]Sang-Taek Kim, Tae-Young Kim, Boo-Gyoun Kim, and
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section lengths", Journal of the Opticsl Society of
America B, vol. 24, no. 3, pp. 477-483 (2007).
[26]Tomohiro Amemiya, Hiromasa Shimizu, Phan Nam Hai,
Masaaki Tanaka, and Yoshiaki Nakano, "Nonreciprocal
propagation of light without external magnetic fields in a
semiconductor waveguide isolator with a MnAs layer",
Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 310,
no. 2, pt. 3, pp. 2161-2163 (2007).
[27]Haizheng Song, Ik-Tae Im, Masakazu Sugiyama, Yoshiaki Nakano and Yukihiro Shimogaki, "Non-linear kinetic
analysis on GaAs selective area MOVPE combined with
macro-scale analysis to extract major reaction mechanism", J. Crystal Growth, 298, pp. 32-6 (2007).
[28]Masakazu Sugiyama, Haizheng Song, Momoko Deura,
Yoshiaki Nakano and Yukihiro Shimogaki, "Impact of
atomistic surface structure on macroscopic surface reaction rate in MOVPE of GaAs", Electrochem. Solid State
Lett. 10, pp. H123-126 (2007).
[29]Osamu Ichikawa, Noboru Fukuhara, Masahiko Hata,
Takayuki Nakano, Masakazu Sugiyama, Y. Shimogaki
and Y. Nakano, "High resolution depth profile of the InGaP-on-GaAs heterointerface by FE-AES and its relationship to device properties", J. Crystal Growth, 298, pp.
145
85-9 (2007).
[30]Tomonari Shioda, Haizheng Song, Masakazu Sugiyama,
Yukihiro Shimogaki and Yoshiaki Nakano, "Vapor Phase
Diffusion and Surface Diffusion Combined Model for
InGaAsP Selective Area Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy", J. Crystal Growth, 298, pp. 37-40 (2007).
[31]Ryusuke Onitsuka, Tomonari Shioda, Haizheng Song,
Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki and Yoshiaki
Nakano, "Reactor-scale uniformity of selective-area
performance in InGaAsP system", J. Crystal Growth,
298, pp. 59-63 (2007).
[32]Haizheng Song, Masakazu Sugiyama, Yoshiaki Nakano
and Yukihiro Shimogaki, "Nonlinear Kinetics of GaAs
MOVPE Examined by Selective Area Growth Technique", J. Electrochemical. Soc. 154, pp. H91-H96
(2007).
[33]Rumiko Hayashi, Masato Onishi, Masakazu Sugiyama,
Seiichiro Koda and Yoshito Oshima, "Kinetic analysis
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ThA2.3, pp. 424-425, Princeton, New Jersey, May 8-11
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[39]Maura Raburn, Mitsuru Takenaka, Koji Takeda, Xueliang Song, Jonathon S. Barton, and Yoshiaki Nakano,
"Fabrication of InP/InGaAsP multi-mode interference
distributed Bragg reflector laser all-optical flip-flops",
Conference Proceedings, 18th International Conference
on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM '06),
MA2.2, pp. 56-59, Princeton, New Jersey, May 8-11
(2006).
[40]Maura Raburn, Mitsuru Takenaka, Koji Takeda, Xueliang Song, Jonathon S. Barton, and Yoshiaki Nakano,
"Full C-band operation of multi-mode interference distributed Bragg reflector laser all-optical flip-flops",
Technical Digest, Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2006), CMD3, Long Beach, California, May 21-26 (2006).
[41]Ryusuke Onitsuka, Masakazu Sugiyama, Tomonari Shioda, Haizheng Song, Yukihiro Shimogaki, and Yoshiaki
Nakano, "Reactor-scale uniformity of selective-area
growth performance in InGaAsP system", Conference
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Organic Vapor Phase Epitaxy, Tu-P.59, pp. 165-166,
Miyazaki, Japan, May 22-26 (2006).
[42]Tomonari Shioda, Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki, and Yoshiaki Nakano, "Vapor-phase diffusion
and surface diffusion combined model for InGaAsP selective area metal-organic vapor phase epitaxy", Conference Proceedings, the 13th International Conference
on Metal Organic Vapor Phase Epitaxy, Tu-P.58,
pp.163-164, Miyazaki, Japan, May 22-26 (2006).
[43]Osamu Ichikawa, Noboru Fukuhara, Masahiko Hata,
Takayuki Nakano, Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki, and Yoshiaki Nakano, "InGaP-on-GaAs heterointerface profile by FE-AES measurement and its relation to device property", Conference Proceedings, the
13th International Conference on Metal Organic Vapor
Phase Epitaxy, We-P.99, pp. 503-504, Miyazaki, Japan,
May 22-26 (2006).
[44]Takayuki Nakano, Eiji Abe, Masakazu Sugiyama, Yoshiaki Nakano, and Yukihiro Shimogaki, "Precise control of GaAs/InGaP interface structure and its abruptness
analyzed by S-TEM", Conference Proceedings, the 13th
International Conference on Metal Organic Vapor Phase
Epitaxy, We-B1.4, pp. 280-281, Miyazaki, Japan, May
22-26 (2006).
[45]Chaiyasit Kumtornkittikul, Norio Iizuka, Nobuo Suzuki,
and Yoshiaki Nakano, "Intersubband transition device
using AlN waveguide with GaN/AlN quantum wells",
Technical Digest, Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2006), CWD4, Long Beach, Califor-
国際会議論文
[34]Haizheng Song, Masakazu Sugiyama, Yoshiaki Nakano,
and Yukihiro Shimogaki, "Non-linear surface reaction
kinetics of GaAs MOVPE explored by selective area
growth", Meeting Abstracts, 209th Meeting of the Electrochemical Society, Symposium O1, Paper 798, Denver,
Colorado, May 7-11 (2006).
[35]Ik-Tae Im, Haizheng Song, Masakazu Sugiyama, Yoshiaki Nakano, and Yukihiro Shimogaki, "Refinement of
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Colorado, May 7-11 (2006).
[36]Masakazu Sugiyama, Atsushi Nagato, Atsuhiko Hirosawa and Yukihiro Shimogaki, "Determination of surface reaction rate constant under mass-transport-limited
kintetics: Si epitaxial growth from SiHCl3", 209th
Meeting of Electrochemical Society (May 7-11, 2006,
Denver CO., USA), 799 (2006).
[37]Masakazu Sugiyama, Kenji Ishikawa, Isao Gunji, Kohichi Yamashita, Takahiro Ohba, "Reduction of Copper
Surface with Formic Acid for 32-nm-Node ULSI Metallization: Surface Kinetics Study", 209th Meeting of
Electrochemical Society (May 7-11, 2006, Denver CO.,
USA), 828 (2006).
[38]Jesse Darja, Masakazu Sugiyama, and Yoshiaki Nakano,
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146
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[46]Haizheng Song, Ik-Tae Im, Masakazu Sugiyama, Yoshiaki Nakano, and Yukihiro Shimogaki, "Non-linear kinetic analysis on GaAs selective area MOVPE combined
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(2006).
[47]Katsuhiro Shimizu, Abdullah Al Amin, Shunsuke Tanaka,
Mitsuru Takenaka, Toshiharu Miyahara, Tatsuo Hatta,
Kuniaki Motoshima, Motoshi Ono, Yuki Kondo, Naoki
Sugimoto, Ichiro Ogura, and Yoshiaki Nakano,
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switching node employing wavelength converters",
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and their Applications (OAA 2006), OTuA4, Whistler,
BC, Canada, June 25-28 (2006).
[48]Xiaoping Zhou, Hiromasa Shimizu, and Yoshiaki Nakano, "Enhancement of the nonlinear polarization rotation in InGaAlAs multiple-quantum-well electro-absorption modulators", Technical Digest, the 11th
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(2006).
[49]Abdullah Al Amin, Katsuhiro Shimizu, Mitsuru Takenaka, Kohsuke Nishimura, Ryo Inohara, Yukio Horiuchi,
Masashi Usami, Yutaka Takita, Yutaka Kai, Yasuhiko
Aoki, Hiroshi Onaka, Toshiharu Miyahara, Tasuo Hatta,
Kuniaki Motoshima, and Yoshiaki Nakano, "An autonomous optical label switching node and analysis of its
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[50]Jung-Seung Yang, Masakazu Sugiyama, Yoshiaki Nakano, and Yukihiro Shimogaki, "Layer by layer MOVPE
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[51]Tomohiro Amemiya, Hiromasa Shimizu, Phan Nam Hai,
Masashi Yokoyama, Masaaki Tanaka, and Yoshiaki Nakano, "Optical waveguide isolator based on nonreciprocal loss shift induced by ferromagnetic MnAs", Abstracts, International Conference on Magnetism,
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[52]Masashi Yokoyama, Shinobu Ohya, Tomohiro Amemiya,
Hiromasa Shimizu, Yoshiaki Nakano, and Masaaki Tanaka, "Fabrication, magnetic properties, and device application of InAlAs:MnAs granular material", submitted
to the 14th International Conference on Molecular Beam
Epitaxy (MBE 2006), Tokyo, Japan, September 3-8
(2006).
[53]Jung-Seung Yang, Masakazu Sugiyama, Yoshiaki Nakano, and Yukihiro Shimogaki, "Low temperature
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International Union of Materials Research Society
(UMRS-ICA), 2-O-15, p. 17, Jeju, Korea, September
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[54]Hiromasa Shimizu and Yoshiaki Nakano, "First monolithic integration of a waveguide optical isolator with a
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20th IEEE International Semiconductor Laser Conference (ISLC 2006), TuA6, pp. 17-18, Hawaii, September
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[55]Koji Takeda, Mitsuru Takenaka, Maura Raburn, Xueliang Song, Jonathon S. Barton, and Yoshiaki Nakano,
"All-optical
10-Gbps
packet
switching
by
DBR-MMI-BLD all-optical flip-flop", Conference Digest, 20th IEEE International Semiconductor Laser
Conference (ISLC 2006), TuA2, pp. 9-10, Hawaii, September 18-21(2006).
[56]Ryo Inohara, Kosuke Nishimura, Y. Horiuchi, Masashi
Usami, Abdullah Al Amin, Mitsuru Takenaka, Katsuhiro
Shimizu, T. Kagimoto, T. Kurobe, Akihiro Kasukawa, H.
Arimoto, S. Tsuji, Y. Kondo, M. Ono, J. Kageyama, N.
Sugimoto, I. Ogura, Tatsuo Hatta, Hiroshi Onaka, and
Yoshiaki Nakano, "Optical burst switching node with
sub-millisecond granularity equipped with agile tunable
wavelength converter and waveguide amplifier", Proceedings, 32nd European Conference on Optical Communications (ECOC 2006), Th1.2.4, vol. 4, pp. 7-8,
Cannes, France, September 24-28 (2006).
[57]Koji Takeda, Mitsuru Takenaka, Maura Raburn, Xueliang Song, Jonathon S. Barton, and Yoshiaki Nakano,
"Single mode and dynamic all-optical flip-flop operation
of multimode interference bistable laser diodes with distributed Bragg reflectors", Proceedings, 32nd European
Conference on Optical Communications (ECOC 2006),
Th1.4.4, vol. 4, pp. 33-34, Cannes, France, September
24-28 (2006).
[58]Abdullah Al Amin, Katsuhiro Shimizu, Mitsuru Takenaka, Takuo Tanemura, Ryo Inohara, Kosuke Nishimura,
Yukio Horiuchi, Masashi Usami, Yu Takita, Yutaka Kai,
Yasuhiko Aoki, Hiroshi Onaka, Yasunori Miyazaki, Toshiharu Miyahara, Tatsuo Hatta, Kuniaki Motoshima,
Taiji Kagimoto, Tatsuro Kurobe, Akihiko Kasukawa,
Hideo Arimoto, Shinji Tsuji, Hisato Uetsuka, and Yoshiaki Nakano, "40/10Gbps bit-rate transparent burst
switching and contention resolving wavelength conversion in an optical router prototype", Proceedings, 32nd
European Conference on Optical Communications
(ECOC 2006), Th4.1.6, vol. 6 (Post-deadline Papers), pp.
147
11-12, Cannes, France, September 24-28 (2006).
[59]Mitsuru Takenaka, Koji Takeda, Yasuki Kanema, Maura
Raburn, Toshiharu Miyahara, Hisato Uetsuka, and Yoshiaki Nakano, "320 Gb/s optical packet switching using
all-optical signal processing by an MMI-BLD optical
flip-flop", Proceedings, 32nd European Conference on
Optical Communications (ECOC 2006), Th4.5.2, vol. 6
(Post-deadline Papers), pp. 55-56, Cannes, France, September 24-28 (2006).
[60]Jesse Darja, Melvin J. Chan, Masakazu Sugiyama, and
Yoshiaki
Nakano,
"Monolithically
integrated
four-channel DFB laser array by MOVPE selective area
growth for 1.5µm CWDM systems", Conference Proceedings, IEEE Lasers and Electro-Optics Society Annual Meeting (LEOS 2006), WZ2, pp. 655-656, Montreal, Canada, October 29-November 2 (2006).
[61]Takeshi Momose, Toru Ohkubo, Masakazu Sugiyama
and Yukihiro Shimogaki, "Novel reducing chemistry for
supercritical fluid deposition of copper", Materials,
Technology and Reliability of Low-k Dielectrics and
Cooper Interconnects (Materials Research Society
Symposium Proceedings Volume 914), 2006, p 179-84
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[62]Yoshiaki Nakano, "NEDO photonic network technology
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[63]Yoshiaki Nakano, "NEDO/OITDA national project on
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Workshop on the Future of Optical Networking, Anaheim, California, March 25 (2007).
総説・解説論文
ングノードプロトタイプとそのキーデバイス開発",
講演資料, 第 4 回エイトラムダフォーラム, 銀座ラ
フィナート, 12 月 8 日 (2006).
[68]Yoshiaki Nakano, "(Invited Paper) Photonic switching
node prototype developed by NEDO/OITDA project",
Technical Digest, Tenth International Symposium on
Contemporary Photonics Technology (CPT 2007), E-3,
pp. 47-50, Tokyo, January 10-12 (2007).
[69]中野義昭, "(招待講演) NEDO/OITDA フォトニック
ネットワーク技術開発プロジェクト −キーデバイ
スと OBS ノードプロトタイプの開発", 第 15 回フォ
トニックデバイス・応用技術ワークショップ講演
予稿集, pp. 101-122, 日本科学未来館, 2 月 7 日
(2007).
[70]中野義昭, "(招待講演) 半導体集積光デバイスの研
究動向", 高分子同友会セミナー, 2 月 28 日 (2007).
[71]清水大雅, "(招待講演) モノリシック集積化可能な
半導体能動導波路光アイソレータ (Monolithically
integrable semiconductor active waveguide optical isolators)", 電子情報通信学会総合大会(名城大学)講演
論文集, C-3-99, p. 255, 3 月 20-23 日 (2007).
[72]竹中充, 武田浩司, 金間泰樹, レイバン モーラ, 宮
原利治, 上塚尚登, 中野義昭, "(招待講演) 半導体双
安定レーザフリップフロップを用いた光パケット
スイッチング技術 (All-optical packet switching technology using MMI-BLD optical flip-flop)", 電子情報
通信学会総合大会(名城大学)講演論文集, BCS-1-6,
pp. S11-S12, 3 月 20-23 日 (2007).
[73]Yoshiaki Nakano, "(Invited Paper) NEDO project on
photonic network technologies -development of an OBS
node prototype and key devices", Technical Digest,
Conference on Optical Fiber Communication
(OFC/NFOEC '07), OThB1, Anaheim, California,
March 25-29 (2007).
[64]Hiromasa Shimizu, "(Invited Paper) Integrable semiconductor active optical isolators", Technical Digest, Topical Meeting on Integrated Photonics Research and Applications (IPRA 2006), ITuG2, pp. 1-3, Uncasville,
Connecticut, April 24-26 (2006).
[65]Yoshiaki Nakano, "(Invited Paper) Optical devices for
photonic networking -introduction of NEDO/OITDA national project on photonic network technology", Abstract,
Optoelectronic Materials and Devices for Optical Communications (Part of SPIE's Asia-Pacific Optical Communications Conference, APOC'06), Paper 6352-50,
Gwangju, Korea, September 3-7 (2006).
[66]Yoshiaki Nakano, "(Invited Paper) Epitaxy and devices
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IEEE Nanotechnology Materials and Devices Conference (NMDC 2006), NPI1, pp. 126-127, Gyeongju, Korea, October 22-25 (2006).
[67]中野義昭, "(招待講演) 光ラベルバーストスイッチ
[74]アルアミン アブドゥッラー, 清水克宏, 田中俊輔,
竹中充, 宮原利治, 八田竜夫, 本島邦明, 小野元司,
近藤裕己, 杉本直樹, 小倉一郎, 中野義昭, "光バー
スト信号の一定利得増幅とその波長変換への影響
の実験的評価", 電子情報通信学会技術研究報告(フ
ォトニックネットワーク研究会), PN2006-1, pp. 1-5,
5 月 25-26 日 (2006).
[75]大 江 英 輝 , 雨 宮 智 宏 , 清 水 大 雅 , 中 野 義 昭 , "InGaAs/InAlAs 二重結合量子井戸を用いた小型・低電
圧電気光学位相変調器 (Short and low driving voltage
electro-optic phase modulators using InGaAs/InAlAs
double coupled quantum wells)", 電子情報通信学会技
術研究報告(光エレクトロニクス研究会, LQE, IPD)
共 催 , 材 料 デ バ イ ス サ マ ー ミ ー テ ィ ン グ ),
OPE2006-22, pp. 35-38, 6 月 30 日 (2006).
[76]大 江 英 輝 , 雨 宮 智 宏 , 清 水 大 雅 , 中 野 義 昭 , "In-
シンポジウム・研究会・大会等発表
148
GaAs/InAlAs 二重結合量子井戸を用いた小型・低電
圧電気光学位相変調器 (Short and low driving voltage
electro-optic phase modulators using InGaAs/InAlAs
double coupled quantum wells)", 電子情報通信学会技
術研究報告(光エレクトロニクス研究会, LQE, IPD)
共 催 , 材 料 デ バ イ ス サ マ ー ミ ー テ ィ ン グ ),
OPE2006-22, pp. 35-38, 6 月 30 日 (2006).
[77]Toshimasa Shimizu, Jung Seung Yang, Chaiyasit Kumtornkittikul, Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki,
and Yoshiaki Nakano, "Inductively coupled plasma
etching of AlN-based waveguide structure for the measurement of intersubband transition by AlN/GaN multiple
quantum wells", Extended Abstracts of the 25th Electronic Materials Symposium, B17, pp. 72-73, Izunokuni,
Shizuoka, July 5-7 (2006).
[78]Tomohiro Amemiya, Hiromasa Shimizu, Phan Nam Hai,
Masaaki Tanaka, and Yoshiaki Nakano, "TM-mode
semiconductor active waveguide optical isolators based
on the nonreciprocal loss induced by epitaxially grown
ferromagnetic MnAs", Extended Abstracts of the 25th
Electronic Materials Symposium, E15, pp. 176-177,
Izunokuni, Shizuoka, July 5-7 (2006).
[79]Tomonari Shioda, Ryusuke Onitsuka, Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki, and Yoshiaki Nakano,
"Modeling of surface diffusion kinetics in InGaAsP/InP
selective area metal-organic vapor phase epitasy for the
design of optical devices", Extended Abstracts of the
25th Electronic Materials Symposium, F5, pp. 190-191,
Izunokuni, Shizuoka, July 5-7 (2006).
[80]Ryusuke Onitsuka, Tomonari Shioda, Haizheng Song,
Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki, and Yoshiaki
Nakano, "Reactor-scale distribution of the mask effect in
the selective-area growth of InGaAsP", Extended Abstracts of the 25th Electronic Materials Symposium, F7,
pp. 194-195, Izunokuni, Shizuoka, July 5-7 (2006).
[81]Takayuki Nakano, Eiji Abe, Masakazu Sugiyama, Yoshiaki Nakano, and Yukihiro Shimogaki, "Fabrication of
abrupt GaAs/InGaP hetero-interface by MOVPE using
novel gas-switching sequence", Extended Abstracts of
the 25th Electronic Materials Symposium, F4, pp.
188-189, Izunokuni, Shizuoka, July 5-7 (2006).
[82]Jung-Seung Yang, Masakazu Sugiyama, Yoshiaki Nakano, and Yukihiro Shimogaki, "Low temperature
MOVPE growth of AlN by pulse injection method for
improvement of crystalline quality", Extended Abstracts
of the 25th Electronic Materials Symposium, D7, pp.
122-123, Izunokuni, Shizuoka, July 5-7 (2006).
[83]塩田倫也, 鬼塚隆祐, 杉山正和, 霜垣幸浩, 中野義昭,
"InGaAsP/InP 系 MOVPE 選択成長の反応モデリン
グ：表面拡散長の組成比依存性 (Modeling of InGaAsP selective area metal-organic vapor phase epitaxy:
surface diffusion length dependence on layer composi-
tion)", 第 67 回応用物理学会学術講演会(立命館大
学), 29a-B-3, 8 月 29 日 (2006).
[84]鬼塚隆祐, 塩田倫也, 杉山正和, 霜垣幸浩, 中野義昭,
"InGaAsP 系選択成長 MOVPE における反応炉内位
置によるマスク効果の変化 (Reactor-scale distribution of the mask effect in InGaAsP selective-area
MOVPE)", 第 67 回応用物理学会学術講演会(立命館
大学), 29a-B-4, 8 月 29 日 (2006).
[85]出浦桃子, 杉山正和, 中野貴之, 霜垣幸浩, 中野義昭,
"In situ RAS を用いた GaAs-MOVPE におけるサブサ
ーフェスの観察 (Observation of the sub-surface in
GaAs-MOVPE by in situ RAS)", 第 67 回応用物理学
会学術講演会(立命館大学), 29a-B-1, 8 月 29 日
(2006).
[86]清水俊匡, Chaiyasit Kumtornkittikul, 飯塚紀夫, 鈴木
信夫, 杉山正和, 霜垣幸浩, 中野義昭, "ISBT スイッ
チング実現に向けた ICP エッチングによる AlN ベー
ス導波路作製と吸収測定 (Fabrication of AlN-based
waveguides by ICP etching and ISBT absorption measurements)", 第 67 回応用物理学会学術講演会(立命館
大学), 30a-ZX-5, 8 月 30 日 (2006).
[87]中野貴之, 阿部英司, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩,
"MOVPE による GaAs/InGaP ヘテロ界面形成の精緻
化と Z-STEM 法を用いた急峻性評価 (Precise control
on GaAs/InGaP hetero-interface fabrication by MOVPE
and interface abruptness evaluation using the Z-contrast
method by STEM)", 第 67 回応用物理学会学術講演
会(立命館大学), 31a-ZF-4, 8 月 31 日 (2006).
[88]梁正承, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩, "Pulse Injection 法による GaN の MOVPE 成長 (MOVPE growth
of GaN by pulse injection method)", 第 67 回応用物理
学会学術講演会(立命館大学), 31a-E-7, 8 月 31 日
(2006).
[89]雨宮智宏, 清水大雅, ファンナムハイ, 田中雅明, 中
野義昭, "エピタキシャル強磁性電極 MnAs を用いた
非相反損失型半導体導波路光アイソレータのゼロ
磁場動作 (Nonreciprocal attenuation without external
magnetic field in semiconductor waveguide optical isolators using epitaxial MnAs electrodes)", 第 67 回応用
物理学会学術講演会(立命館大学), 1p-ZX-7, 9 月 1 日
(2006).
[90]大江英輝, 清水大雅, 中野義昭, "InGaAs/InAlAs 二重
結合量子井戸を用いた電気光学位相変調器の作製
と 評 価 (Fabrication and characterization of electro-optic phase modulators with InGaAs/InAlAs double-coupled quantum wells)", 第 67 回応用物理学会学
術講演会(立命館大学), 1p-ZX-2, 9 月 1 日 (2006).
[91]武田浩司, 竹中充, レイバン モーラ, 金間泰樹, 宋
学良, バルトン ジョナサン, 中野義昭, "DBR 型
MMI-BLD の 動 的 全 光 フ リ ッ プ ・ フ ロ ッ プ 動 作
(Dynamic all-optical flip-flop operation of MMI-BLD
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学会学術講演会(立命館大学), 1a-ZX-1, 9 月 1 日
(2006).
[92]宋海政, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩, "GaAs 選択
MOVPE 成長における不純物添加ガスの影響", 化学
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[93]王云鵬, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩, "選択成長
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月 16-18 日 (2006).
[94]ダルジャ ジェッシー, メルビン J. チャン, 杉山正
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(Monolithically integrated 1.55μm 4-channel DFB laser
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[95]雨宮智宏, 清水大雅, 横山正史, ファン ナム ハイ,
田中雅明, 中野義昭, "強磁性 MnAs による非相反損
失にもとづく TM モード導波路型光アイソレータ
(TM mode waveguide optical isolator based on the nonreciprocal loss induced by ferromagnetic MnAs)", 電子
情報通信学会技術研究報告(光エレクトロニクス研
究会), OPE2006-126, pp. 19-22, 12 月 15 日 (2006).
[96]Yoshiaki Nakano, Masakazu Sugiyama, Hiromasa Shimizu, Takuo Tanemura, Mitsuru Takenaka, Abdullah Al
Amin, Jesse Darja, Xiaoping Zhou, Katsumasa Horiguchi, Salah A. E. Ibrahim, Tomohiro Amemiya, Melvin J.
Chan, Hideki Ohe, Koji Takeda, and Yasuki Kanema,
"Progress of semiconductor integrated photonics
-research toward digital photonics", Proceedings of COE
Symposium on Advanced Electronics for Future Generations -"Secure-Life Electronics" for Quality Life and
Society, pp. 479-484, Tokyo, Japan, January 15-16
(2007).
[97]Masakazu Sugiyama, Yoshiaki Nakano, Yukihiro Shimogaki, Haizheng Song, Hiroshi Ohtani, Tomonari Shioda, Ryusuke Onizuka, Hassanet Sodabanlu, Toshimasa
Shimizu, and Momoko Deura, "Advanced conrol of metalorganic vapor phase epitaxy for secure-life electronics", Proceedings of COE Symposium on Advanced
Electronics for Future Generations -"Secure-Life Electronics" for Quality Life and Society, pp. 167-172, Tokyo, Japan, January 15-16, (2007).
[98]竹中充, 武田浩司, 金間泰樹, レイバンモーラ, 宮原
利治, 上塚尚登, 中野義昭, "(招待講演) MMI 型双安
定レーザの研究開発および全光パケットスイッチ
ングへの応用 (Multimode interference bistable laser
diodes for all-optical packet switching networks)", レー
ザ学会学術講演会第 27 回年次大会講演予稿集,
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[99]清水克宏, アルアミン アブドゥッラー, 竹中充, 種
村拓夫, 猪原涼, 西村公佐, 堀内幸夫, 宇佐見正士,
瀧田裕, 甲斐雄高, 青木泰彦, 尾中寛, 宮原利治, 八
田竜夫, 本島邦明, 小野元司, 近藤裕己, 陰山淳一,
杉本直樹, 小倉一郎, 中野義昭, "波長変換を用いた
光バーストスイッチングノードとその多段接続性
について (Optical burst switching nodes using wavelength conversion and its cascadability)", 電子情報通
信学会技術研究報告(光通信システム研究会, NS 研
併催), OCS2006-74, pp. 1-6, 1 月 25-26 日 (2007).
[100]竹中充, 武田浩司, 金間泰樹, レイバン モーラ, 宮
原利治, 上塚尚登, 中野義昭, "(招待講演) MMI 型光
ラベル・メモリによる 320Gb/s 光パケット・スイッ
チング (All-optical switching of 320Gb/s packets by
MMI-BLD optical label memory)", 電子情報通信学会
技術研究報告(フォトニックネットワーク研究会,
OPE, EMT, LQE 研共催), PN2006-53, pp. 37-40, 1 月
29-30 日 (2007).
[101]アルアミン アブドゥッラー, 清水克宏, 竹中充,
種村拓夫, 西村公佐, 猪原涼, 堀内幸夫, 宇佐見正
士, 瀧田裕, 甲斐雄高, 青木泰彦, 尾中寛, 宮崎泰典,
宮原利治, 八田竜夫, 本島邦明•, 鍵本太志•, 黒部
立郎•, 粕川秋彦•, 有本英生•, 辻伸二•, 上塚尚登
•, 中野義昭, "(招待講演) 光バーストルータープロ
トタイプにおける 40/10Gbps ビットレート無依存
スイッチングおよび波長変換による衝突回避の実
証 (40/10Gbps bit-rate transparent switching and
contention resolving wavelength conversion in an optical burst router prototype)", 電子情報通信学会技術研
究報告(フォトニックネットワーク研究会, OPE,
EMT, LQE 研共催), PN2006-75, pp. 155-160, 1 月
29-30 日 (2007 年).
[102]今泉英明, 渡辺克弥, 斉藤哲也, 松本延孝, 種村拓
夫, アブドゥラーアルアミン, 竹中充, 中野義昭,
森川博之, "多波長光パケット交換と光回線交換を
用いたハイブリッドネットワークに関する検討
(Consideration of hybrid network combining multi-wavelength optical packet switching and optical circuit switching)", 電子情報通信学会技術研究報告(フ
ォトニックネットワーク研究会), PN2006-97, pp.
65-68, 3 月 6-7 日(2007).
[103]渡辺克弥, 斉藤哲也, 松本延孝, 種村拓夫, 今泉英
明, アブドゥラーアルアミン, 竹中充, 中野義昭,
森川博之, "PLZT 型光スイッチを用いた 80Gb/s 多波
長 光 パ ケ ッ ト 転 送 実 験 (80Gb/s multi-wavelength
encoded optical packet forwarding experiment using
PLZT optical switch)", 電子情報通信学会技術研究報
告(フォトニックネットワーク研究会), PN2006-101,
pp. 81-84, 3 月 6-7 日 (2007).
[104]出浦桃子, 杉山正和, 中野貴之, 中野義昭, 霜垣幸
浩, "GaAs-MOVPE における表面吸着層の in situ 観
察および解析", 化学工学会第 72 年会 講演要旨集
150
中野義昭, 高木信一, "Si 基板上への InGaAs の成長
における InP バッファーの有効性 (Effectiveness of
InP buffer for epitaxial growth of InGaAs on Si)", 第 54
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30p-Q-4, 3 月 27-30 日 (2007).
[114]出浦桃子, 杉山正和, 星井拓也, 菅原聡, 高木信一,
中野義昭, "Si 上高品質 III/V 族化合物半導体薄膜形
成に向けた MOVPE バッファ層の初期成長過程観察
(In situ observation of the initial stage of buffer layer
growth for III/V compound semiconductor films on Si)",
第 54 回応用物理学関係連合講演会(青山学院大学),
30p-Q-3, 3 月 27-30 日 (2007).
[115]宋海政, 王雲鵬, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩,
"GaAs 選択 MOVPE 成長速度論に対する不純物ドー
ピングの影響 (Effects of doping on kinetics of GaAs
selective area MOVPE)", 第 54 回応用物理学関係連
合講演会(青山学院大学), 30a-Q-6, 3 月 27-30 日
(2007).
[116]塩田倫也, 杉山正和, 中野義昭, "InGaAsP/InP 系
MOVPE 選択成長における能動素子/受動素子集積
に 対 す る マ ス ク の 最 適 化 (Optimization of mask
shapes for the integration of active/passive components
by selective-area MOVPE of InGaAsP)", 第 54 回応用
物理学関係連合講演会(青山学院大学), 30a-Q-5, 3 月
27-30 日 (2007).
[117]王雲鵬, 宋海政, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩, "
面積選択 MOVPE プロセスによる InP,InAs 成長の表
面反応速度解析 (Surface reaction kinetics of MOVPE
for InP and InAs by selective area growth technique)",
第 54 回応用物理学関係連合講演会(青山学院大学),
30a-Q-4, 3 月 27-30 日 (2007).
[118]鬼塚隆祐, 出浦桃子, 塩田倫也, 杉山正和, 霜垣幸
浩, 中野義昭, "InGaAsP 系 MOVPE 反応炉シミュレ
ーションにおける V 族組成の予測 (Prediction of
group V composition in the reactor-scale MOVPE simulation of InGaAsP)", 第 54 回応用物理学関係連合講
演会(青山学院大学), 30a-Q-2, 3 月 27-30 日 (2007).
[119]出浦桃子, 杉山正和, 中野貴之, 霜垣幸浩, 中野義
昭, "In situ RAS を用いた GaAs-MOVPE におけるサ
ブサーフェスの速度論的解析 (Kinetic analyses on
the sub-surface in GaAs-MOVPE by in situ RAS)", 第
54 回応用物理学関係連合講演会(青山学院大学),
30a-Q-1, 3 月 27-30 日 (2007).
[120]雨宮智宏, 清水大雅, 横山正史, ファンナム・ハイ,
田中雅明, 中野義昭, "非相反損失による導波路光ア
イソレータの低損失化および単一モード伝搬の確
認 (Reduced insertion loss and single mode propagation
in TM-mode waveguide optical isolators based on the
nonreciprocal loss)", 第 54 回応用物理学関係連合講
演会(青山学院大学), 30p-SG-9, 3 月 27-30 日 (2007).
[121]Salah Ibrahim, Shu Murakami, Masakazu Sugiyama,
and Yoshiaki Nakano, "Source power effect on inductive
(京都大学), R120, 3 月 19-21 日(2007).
[105]宋海政, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩, "選択成長
を利用した GaAs-MOVPE プロセスの表面反応機構
解析", 化学工学会第 72 年会 講演要旨集(京都大学),
R121, 3 月 19-21 日(2007).
[106]塩田倫也, 鬼塚隆祐, 王雲鵬, 杉山正和, 霜垣幸浩,
中野義昭, "InGaAsP/InP 系有機金属気相成長におけ
る表面マイグレーション長の成長条件依存性", 化
学工学会第 72 年会 講演要旨集(京都大学), R122, 3
月 19-21 日 (2007).
[107]鬼塚隆祐, 塩田倫也, 宋海政, 杉山正和, 霜垣幸浩,
中野義昭, "InGaAsP 系選択 MOVPE におけるリアク
タースケール分布", 化学工学会第 72 年会 講演要
旨集(京都大学), R123, 3 月 19-21 日 (2007).
[108]今泉英明, 渡部克弥, 斉藤哲也, 松本延孝, 種村拓
夫, アブドゥラー アルアミン, 竹中充, 中野義昭,
森川博之, "多波長光パケットと波長パスを組み合
わせたハイブリッド型光ネットワーク (Hybrid optical network combining multi-wavelength optical
packet switching with optical circuit switching)", 電子
情報通信学会総合大会(名城大学)講演論文集,
B-12-1, p. 456, 3 月 20-23 日 (2007).
[109]渡部克弥, 松本延孝, 今泉英明, 竹中充, 中野義昭,
森川博之, "PLZT 型光スイッチを用いた 80Gb/s 多波
長パケット交換の検証 (Verification of 80Gb/s multi-wavelength optical packet switching using PLZT optical switch)", 電子情報通信学会総合大会(名城大学)
講演論文集, B-12-5, p. 460, 3 月 20-23 日(2007).
[110]小川悠介, Timo Schallenberg, 宗片比呂夫, 雨宮智
宏, 清水大雅, 中野義昭, "強磁性体・半導体ハイブ
リッド構造光デバイスのための MnSb 結晶薄膜の成
長と評価 (Preparation and characterization of MnSb
films for optical devices composed of ferromagnet-semiconductor hybrid structures)", 第 54 回応用物
理学関係連合講演会(青山学院大学), 27p-ZT-12, 3 月
27-30 日 (2007).
[111]梁正承, ハッサネット・ソーダバンルー, 脇一太郎,
杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩, "パルスインジェク
ション法で成長した AlN 薄膜の極性と不純物濃度
(Polarity and impurity incorporation of AlN thin films
grown by pulse-injection method)", 第 54 回応用物理
学関係連合講演会(青山学院大学), 27a-ZM-1, 3 月
27-30 日 (2007).
[112]Melvin Jeffrey Chan, Jesse Darja, Masakazu Sugiyama,
and Yoshiaki Nakano, "Reduction of passive waveguide's loss in selective area MOVPE monolithically integrated photonic devices by selective zinc diffusion (選
択 Zn 拡散による選択 MOVPE モノリシック集積光
デバイスのパッシプ導波路損失低減)", 第 54 回応用
物理学関係連合講演会(青山学院大学), 28p-SG-13, 3
月 27-30 日 (2007).
[113]星井拓也, 出浦桃子, 七条真人, 杉山正和, 菅原聡,
151
coupled plasma (ICP) etching of InP near an optimized
etching point (InP の ICP エッチングに向けたソース
パワーを調整する効果及び最適化されたエッチン
グポイントに関する研究)", 第 54 回応用物理学関係
連合講演会(青山学院大学), 30p-SG-8, 3 月 27-30 日
(2007).
[122]清 水 俊 匡 , 飯 塚 紀 夫 , 杉 山 正 和 , 中 野 義 昭 ,
"AlN/GaN-MQW サブバンド間遷移スイッチの吸収
飽和特性改善に向けた導波路作製の検討 (Waveguide fabrication for improvement of saturation efficiency in AlN/GaN MQW ISBT switch device)", 第 54
回 応 用 物 理 学 関 係 連 合 講 演 会 ( 青 山 学 院 大 学 ),
30p-SG-2, 3 月 27-30 日 (2007).
[123]大江英輝, 清水大雅, 中野義昭, "不純物を含む
MQW における逆バイアス時のキャリア効果と光位
相変調器への応用可能性 (Carrier effect in a doped
and reverse-biased MQWs and its applicability to optical
phase modulators)", 第 54 回応用物理学関係連合講演
会(青山学院大学), 30a-SG-2, 3 月 27-30 日 (2007).
その他
[124]"Japanese spin-offs face struggle for survival", Nature,
vol. 441, pp. 280-281, May 18 (2006).
[125]"光アイソレーターと半導体レーザー，東大，一体
集積化に成功", 日刊工業新聞, 9 月 15 日 (2006).
[126]中野義昭, コラム "変わる価値と変わらない価値",
先端研ニュース, no. 60, p. 4, 10 月(2006).
[127]"光バーストスイッチングを実現するデバイス技術
", Laser Focus World Japan, no. 10, pp. 42-44, 10 月
(2006).
[128]"JST が光アイソレータと光通信用半導体レーザの
一体集積化に成功", Laser Focus World Japan, no. 10,
p. 10, 10 月 (2006).
[129]"LD と光アイソレータの一体集積で拓ける世界",
Laser Focus World Japan, pp. 48-50, 11 月 (2006).
[130]"膨大な光信号, 光のまま送信 −東大がルーター試
作, 処理速度 1000 倍", 日本経済新聞, 12 月 4 日
(2006).
[131]"光で高速大容量に −LSI 間の通信, 毎秒 10 ギガビ
ット, 電気の 3 倍", 日経産業新聞, 1 面, 1 月 18 日
(2007).
[132]"ネット通信制御，電力 9 割節約，速さ 4 倍，米国
勢を追い上げ −三菱電機や東大，新型ルーター",
日本経済新聞（夕刊）, 3 月 14 日 (2007).
152
高木・竹中研究室
Takagi & Takenaka Laboratory
研究現況
Current Research Projects
1.
Ge Metal-Insulator-Semiconductor (MIS) 界
面形成技術に関する研究
高木信一、西川昌志、熊谷寛、松原寛、菅原聡、
竹中充
Ge Metal-Insulator-Semiconductor (MIS) FETs
S. Takagi, M. Nishikawa, H. Kumagai, H. Matsubara, S. Sugahara, M. Takenaka
高性能 Ge MISFET を実現するための最大の課題は、良
好な MIS 界面特性の実現である。Ge 上の MIS 界面形成
方法として新たに提案した、Ge 基板上のエピタキシャ
ル成長 Si 層を低温でプラズマ酸化する方法を用いて、
界面構造と電気特性の関係を調べたところ、界面特性は、
十分に Si 層を完全に酸化し、GeO2 層を形成することに
より改善し、界面準位・フラットバンドシフトともに低
減することが分かった。また、Ge 基板を直接オゾン酸
化することにより形成した GeO2/Ge 界面の電気的特性を
調べたところ、1011 cm-2 台中盤の良好な界面特性が得
られること、また、オゾン酸化は熱酸化と比較して、界
面準位・フラットバンドシフト・ヒステリシスの全てに
関して改善が見られることが明らかとなった。
One of the most critical issues on realizing high performance Ge MISFETs is the formation of MIS interfaces with
high quality interface properties. We have proposed plasma
oxidation of Si films epitaxially grown on Ge at low temperatures as a method of forming MIS interface on Ge substrates
and have examined the relationship between the interfacial
physical structures and the electrical properties. As a result, it
is found that the interface state density and the flat band shift
are improved by fully oxidizing Si films and forming
GeO2/Ge interfaces. Also, we have fabricated GeO2/Ge MOS
interfaces by using ozone oxidation. It is found from these
capacitors that the interface state density is as low as middle
of 1011 cm-2 order and that the interfaces formed by ozone
oxidation is superior to those by thermal oxidation in terms of
interface state density, flat band shift and hysteresis.
2.
Ge Metal-Insulator-Semiconductor (MIS) FET
に関する研究
高木信一、上原貴志、Sanjeewa Dissanayake、
田辺聡、池内克之、菅原聡、竹中充
Ge Metal-Insulator-Semiconductor (MIS) FETs
S. Takagi, T. Uehara, S. Dissanayake, S. Tanabe,
K. Ikeuchi, S. Sugahara, M. Takenaka
高性能 Ge MISFET を実現するためのもうひとつの課
題 は 、 高 品 位 の Ge チ ャ ネ ル 層 形 成 、 特 に 極 薄 の
Ge-On-Insulator (GOI) 構造の形成と新しい高移動度チャ
153
ネル構造の実現である。今回、正孔移動度として極めて
高い値が期待できる(110)面をもつ GOI 層を、酸化濃縮
法による実現することに初めて成功するとともに、バッ
クゲートによる MOSFET の動作を実証した。これは、
(110)面 Ge MOSFET の初めてのデバイス動作実証であ
る。移動度向上率は、Si のユニバーサル移動度と比較し
て、約 1.4 倍程度であり、今後更に、結晶性や界面特性
の改善を図る必要がある。
Another critical issue on realizing high performance Ge
MISFETs is the establishment of the formation technologies
of high quality Ge channels, particularly, ultrathin
Ge-On-Insulator (GOI) channels accompanied by the new
channel structures. We have succeeded in fabricating (110)
surface ultrathin GOI structures, which are expected to provide high hole mobility, by using the Ge condensation technique. We have also successfully realized the MOSFET operation of the channels under the back gate operation. This is
the first demonstration of (110) surface Ge MOSFETs. The
hole mobility enhancement factor is around 1.4, which can be
improved by optimizing the crystal quality of the GOI layers
and the MOS interface properties.
3.
ひずみ Si MOSFET の電気特性に関する研究
高木信一、Olivier Weber、竹中充
Electrical Properties of Strained-Si MOSFETs
S. Takagi, O. Weber, M. Takenaka
ひずみ Si 中のひずみが MOSFET の電気特性に与える
影響は、移動度や閾値以外にはほとんど調べられておら
ず、不明点が多い。特に、微細化とともに重要になって
いるクーロン散乱に与えるひずみの効果とその物理的機
構は十分理解されていない。今回、界面準位と基板不純
物に起因するクーロン散乱により決まる反転層移動度に
与えるひずみの効果を、n チャネル MOSFET に対して実
験的に調べた。結果として、基板不純物に起因するクー
ロン散乱移動度は引っ張りひずみ印加により向上する一
方、界面準位によるクーロン散乱移動度はひずみ印加に
より低下することを見出した。これらは、電子のサブバ
ンド占有率と散乱確率の観点から理解できることが明ら
かとなった。また、ストレス印加に伴う界面準位生成は、
引っ張りひずみを印加することで低下することが見出さ
れ、信頼性の点で有利であることが明らかとなった。
The impact of strain in strained-Si MOSFETs on the electrical properties has not been intensively studies yet, except
for the mobility and the threshold voltage. Particularly, the
influence of strain on the Coulomb scattering, which becomes
more important with scaling devices, and the physical mechanism have not been understood yet. The impact of strain on
the electron mobility limited by Coulomb scattering (interface
states and substrate impurities), was experimentally examined
for the first time. Compared to Si devices, the mobility limited
by substrate impurities is enhanced in strained Si whereas the
mobility limited by interface states is degraded. These new
findings are explained through valleys population and scattering rate considerations. It is also found that the interface state
generation induced by electrical stress is smaller in strained Si
than in Si. This fact is beneficial to the device performance as
well as the MOS device reliability.
4.
successful fabrication of GaAs-OI structures, where the surface orientation of GaAs-OI layer is aligned to that of the
(110) Si substrate by a newly proposed micro-channel epitaxy
method combined with a two-step growth technique. Also, the
reduction in the growth rate is found to be effective in satisfying the competing requirements of the reduction in anti-phase domains and the selective growth.
Si 基板上の III-V 族化合物半導体 MetalInsulator-Semiconductor (MIS) FET に関する
研究
高木信一、七条真人、星井拓也、
灰本隆志、菅原聡、竹中充
III-V compound semiconductor Metal- InsulatorSemiconductor (MIS) FET on Si substrates
S. Takagi, M. Shichijo, T. Hoshii, T. Haimoto,
S. Sugahara, M. Takenaka
ディープサブ 100nm 世代では、電流駆動力の増大のた
めは、キャリア輸送特性を向上させ続けることが不可欠
であるが、n-MOSFET は、二軸の引っ張りひずみによる
移動度向上以上の手段に欠けている。このため、近年、
電子移動度の高い III-V 族半導体 MISFET が興味をもた
れている。我々は、このデバイス実現のために、理論解
析、Si 及び SiO2 上への高品質 III-V 薄膜層形成、高品質
の III-V MIS 構造の形成の観点で検討を進めている。理
論的解析から、EOT が 1.5 nm 以上では、III-V MISFET
は Si や Ge よりも高い駆動力を発揮されるが、反転層容
量が小さいために、EOT が減少するとその優位性が失
われることが見出された。また、III-V 薄膜層形成に関
しては、我々が提案するマイクロチャネルエピタキシー
法と低温バッファ層を含む 2 段階成長法を組み合わせる
ことにより、MBE 法を用いて SiO2 の一部に Si 基板と結
晶方位が揃った GaAs-O-I 層が形成できることを示した。
また、MBE 成長時の成長速度を低下させることで、ア
ンチフェーズドメインの減少と選択成長の両方を、比較
的よく満足させることができることを明らかにした。
Enhancement of carrier transport properties in MOS channels is regarded as mandatory for continuous increase in the
current drive under deep sub-100 nm regime. As for n-channel
MOSFETs, however, any promising technologies after
bi-axial tensile strain, which can provide the mobility enhancement of twice as high as in conventional Si n-MOSFETs,
are still lacking. Thus, III-V semiconductor MISFETs, expected to have higher electron mobility, has recently stirred a
strong interest. We have started to examine the feasibility of
III-V semiconductor MISFETs on Si platform from the both
aspects of theoretical predictions, the formation of III-V films
on Si and SiO2 and MIS interface formation technologies on
III-V. It is predicted from the theoretical calculations that
higher performance is expected in III-V bulk MISFETs with
thicker Tox typically thicker than 1.5 nm, while the superiority of III-V bulk MISFETs becomes reduced with decreasing
Tox, because of the decrease in inversion-layer capacitance. As
for the formation of III-V films, we have demonstrated the
154
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
研究論文
[1] K. Ikeda, Y. Yamashita, N. Sugiyama, N. Taoka and S.
Takagi, “Modulation of NiGe/Ge Schottky barrier
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Appl. Phys. Lett. Vol. 88, 152115, 2006.
[2] T. Ishihara, K. Uchida, J. Koga and S. Takagi, “Thickness Fluctuations in Silicon-on-Insulator Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors”, Jpn.
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[3] T. Tezuka, Y. Moriyama, S. Nakaharai, N. Sugiyama, N.
Hirashita, E. Toyoda, Y. Miyamura and S. Takagi, “Lattice relaxation and dislocation generation/ annihilation
in SiGe-on-insulator layers during Ge condensation
process”, Thin Solid Films, Volume 508, Issues 1-2, pp.
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[4] N. Hirashita, N. Sugiyama, E. Toyoda and S. Takagi,
“Strain relaxation processes in strained-Si layer on
SiGe-on-insulator substrates”, Thin Solid Films, Volume
508, Issues 1-2, pp. 112-116, 2006.
[5] K. Ikeda, T. Maeda and S. Takagi, ”Characterization of
platinum germanide/ Ge(100) Schottky barrier height
for Ge channel Metal Source/Drain MOSFET”, Thin
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[6] T. Maeda, K. Ikeda, S. Nakaharai, T. Tezuka, N. Sugiyama, Y. Moriyama and S. Takagi, “Thin-body
Ge-on-insulator p-channel MOSFETs with Pt germanide
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[7] T. Numata, T. Irisawa, T. Tezuka, J. Koga, N. Hirashita,
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Nitrogen Radicals for Application to Ge MIS Structures”, J. Appl. Phys., vol. 100, 014101, 2006.
[9] N. Hirashita, Y. Moriyama, N. Sugiyama, E. Toyoda and
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[11] T. Irisawa, T. Numata, T. Tezuka, K. Usuda, N. Hirashita,
N. Sugiyama, E. Toyoda and S. Takagi, “High Perform-
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158
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の物理 ―（第 12 回研究会）, 2007 年 2 月 3 日(金)
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ドレイン電流向上特性―”, 第 54 回応用物理学会
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青山学院大学、Mar. 2007..
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用物理学会関係連合学術講演会、青山学院大学、
Mar. 2007.
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中野義昭, “Si 上高品質 III/V 族化合物半導体薄膜
形成に向けた MOVPE バッファ層の初期成長過程
観察” , 第 54 回応用物理学会関係連合学術講演会、
青山学院大学、Mar. 2007.
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クリーニング効果” , 第 54 回応用物理学会関係連
合学術講演会、青山学院大学、Mar. 2007.
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治, 高木信一, “バンド間トンネルを考慮した短チ
ャネルダブルゲート Ge-MISFET の性能予測” ,
159
第 54 回応用物理学会関係連合学術講演会、青山学
院大学、Mar. 2007.
田中 研究室
Tanaka Laboratory
(http://www.cryst.t.u-tokyo.ac.jp)
(http://www.cryst.t.u-tokyo.ac.jp/index.en.html)
density nonvolatile memory and reconfigurable logic devices.
We are investigating device processes for realizing Si-based
spin devices.
研究現況
Current Research Projects
1.
2.
III-V 族ベースの強磁性半導体および その超
薄膜・量子ヘテロ構造
田中雅明・大矢忍・アーサンナズムル・
横山正史
III-V Based Ferromagnetic Semiconductors
(GaMn)As, (InGaMn)As, Mn-delta-doped GaAs,
and their Ultrathin Quantum Heterostructures
M. TANAKA, S. OHYA, A.M. NAZMUL, M. YOKOYAMA
強磁性金属/半導体ヘテロ構造とスピントラ
ンジスタの研究
田中雅明・中根了昌・杉浦邦晃・原田智明・菅原聡
Ferromagnetic Metal / Semiconductor Heterostructures and Spin Transistors
M. TANAKA, R. NAKANE, K. SUGIURA, T. HARADA, and S. SUGAHARA
比較的低温（200 ｰ 300℃）で強い非平衡成長条件下で
ＭＢＥ成長を行うことにより、GaAs 中に固溶限界を越
えた Mn 原子をドーピングさせ、新しい希薄磁性半導体
(Ga1-xMnx)As を作製した。GaMnAs は Mn 組成 x が 8％未
満で均一な混晶となり、p 型の伝導を示した。低温にお
いて磁化および磁気輸送測定により、強磁性秩序を持つ
ことを見いだした。III-V 化合物半導体と強磁性体の性
質を併せ持つ新しい物質であり、スピンとキャリアの相
互作用を調べる上で極めて興味深い対象である。また、
強磁性(GaMnAs)/非磁性(AlAs)半導体超格子の作製に成
功しその大きな磁気光学効果や量子準位の形成を確認し
た。さらに最近では、新しい４元混晶磁性半導体
(InGaMn)As を作製し、低温（強磁性転移温度 TC は約
130K）強磁性が発現すること、格子定数やバンドギャッ
プが変えられること、光通信用デバイスと整合性の良い
InP 基板上に格子整合できることなどを明らかにした。
さらに Mn-デルタドーピングと選択ドーピング構造によ
り、III-V 族化合物半導体では最高の強磁性転移温度
TC=172 K- 250 K を 観 測 し た 。 さ ら に 、 最 近 で は
Mn-delta-doped GaAs / p-AlGaAs からなるヘテロ構造の巨
大プレーナホール効果を見出し、その磁気異方性を明ら
かにした。
We have successfully grown a new III-V based magnetic
semiconductor (GaMn)As by low-temperature molecular
beam epitaxy (LT-MBE), in which strong non-equilibrium
growth conditions allow a large amount of Mn atoms to be
incorporated into the host lattice of GaAs. Ternary alloys of
(Ga1-xMnx)As were obtained when the Mn content x was less
than 0.08, and all of them showed p-type conduction. By
magnetization and magneto-transport studies on the GaMnAs,
ferromagnetic order was found at low temperature and the
Curie temperature TC was 10 - 100 K. This is a new class of
materials having properties both of III-V semiconductors and
of ferromagnetic materials, providing new opportunities to
study the interaction between carriers and local spins. Furthermore, we have grown magnetic(GaMnAs) / nonmagnetic(AlAs) semiconductor superlattices (SLs), and the SLs
are shown to have quantum well states. More recently, we
Si や GaAs 半導体基板上に高品質単結晶の強磁性薄膜
を成長させることができれば、半導体エレクトロニクス
と磁性材料の機能（不揮発性メモリや光学的非相反性な
ど）を融合させた新しい物質科学や応用技術、またはス
ピン自由度を使ったエレクトロニクスを創造できる可能
性がある。我々はこの分野で 90 年代初めから先駆的研
究を進めているが、本研究では、六方晶の結晶構造を持
つ強磁性金属 MnAs 薄膜を、分子線エピタキシー(MBE)
法を用いて半導体(Si, GaAs)基板上にエピタキシャル成
長 さ せ る こ と に 成 功 し た 。 ま た 、 MnAs/III-V
(GaAs,AlAs)/MnAs から成る３層の強磁性／半導体多層
ヘテロ構造の形成に成功し、良好な品質を保ったエピタ
キシャルヘテロ構造を得た。磁気センサや固体磁気ラン
ダムアクセスメモリ(MRAM)の基本原理となるスピンバ
ルブ効果による磁気抵抗効果、および最近では大きなト
ンネル磁気抵抗効果の観測に成功した。さらに、スピン
依存伝導を積極的に用いた新しいシリコンベースのスピ
ントランジスタ（Spin MOSFET）を提案し、そのデバイ
ス物理の解析、高密度不揮発英メモリおよび再構成可能
な論理回路の設計を行った。シリコンベースのスピンデ
バイスの実現に向けてデバイスプロセスの研究を行って
いる。
It is expected that the feasibility of growing monocrystalline high-quality ferromagnetic thin films on semiconductors
leads to a new class of materials which combines the properties both of semiconductors and of ferromagnets, giving rise
to new applications. We have successfully grown ferromagnetic MnAs films with hexagonal NiAs-type crystal structure
on Si and GaAs substrates by MBE. Furthermore, we have
successfully grown MnAs/III-V(GaAs,AlAs)/MnAs trilayer
structures having good crystalline quality on Si(111) and
GaAs (111) substrates, and have observed the spin-valve effect and tunneling magnetoresistance (TMR), which can lead
to the application to magnetic-field sensors and magnetic
random access memory (MRAM). Furthermore, we proposed and analyzed a new class of silicon-MOS based spin
transistors (Spin MOSFET) and their application to ultrahigh
160
cently, we observed negative TMR and oscillations of the
TMR ratio (with varying the AlAs thickness) in GaMnAs/AlAs/InGaAs/AlAs/GaMnAs double-barrier ferromagnetic tunnel junctions, for the first time in magnetic semiconductor systems. This is caused by the appearance of resonant tunneling and TMR effects at the same time. Realization of such large spin-dependent tunneling in semiconductor
heterostructures, that is spin injection from one semiconductor
layer to another semiconductor layer via tunneling, is an very
significant step towards future spintronics, in which one tries
to use the spin degree of freedom in semiconductor devices.
have successfully grown a new quaternary alloy magnetic
semiconductor (InGaMn)As, and have found that it is ferromagnetic with TC ～ 130K. In (InGaMn)As, the lattice
constant and the bandgap can be changed, and it can be grown
on lattice-matched InP substrates, thus having good compatibility with optical communication devices. More recently,
we have realized high TC of 172－250 K in Mn-delta-doped
GaAs / p-AlGaAs heterostructures, which are the highest
values ever reported in III-V based materials. Recently, we
find out the giant planar Hall effect in Mn-delta-doped GaAs /
p-AlGaAs heterostructures and clarified the magnetic anisotropy. Such new magnetic quantum heterostructures are very
attractive in view of fundamental research as well as potential
applications to "spintronics".
4.
グ ラ ニ ュ ラ ー 強 磁 性 金 属 (MnAs) ／ 半 導 体
(III-V)ハイブリッド構造の形成と磁気光学
物性および磁気抵抗効果、デバイス応用
田中雅明・横山正史・ファムナムハイ・大矢忍
Semiconductor-Based Magneto-Photonic Crystals:
Ferromagnet(MnAs)/III-V Semiconductor Hybrid
Multilayer Structures: Fabrication, Magneto-optical , Magnet-resistive Properties, and Device Applications
M. TANAKA, T. OGAWA, M. YOKOYAMA, P-N.
HI, and S. OHYA
3.
強磁性半導体ヘテロ構造を用いたトンネル接
合デバイスと大きなトンネル磁気抵抗効果
田中雅明・大矢忍・ﾌｧﾑ ﾅﾑ ﾊｲ・水野洋輔
Magnetic Tunnel Junctions using Ferromagnetic
Semiconductor Heterostructures and Large Tunneling Magneto-Resistance
M. TANAKA, S. OHYA, P-N. HI, and Y. MIZUNO
低温 MBE 成長により GaMnAs/AlAs/GaMnAs から成る
強磁性半導体トンネル接合を作製し、半導体ヘテロ構造
では初めてトンネル磁気抵抗効果を観測していた(1998
年)が、最近、構造と磁場の印加方向を最適化すること
で 70%を越える大きなトンネル磁気抵抗効果(TMR)を明
瞭 に 観 測 し た 。 Ga1-xMnxAs (x=4.0%, 50nm) / AlAs
(1.3-2.8nm) / Ga1-xMnxAs (x=3.3%, 50nm)から成る単一障
壁強磁性半導体トンネル接合に、磁場を面内で[100]方
向に印加してトンネル抵抗を測定したところ、TMR 比
は最大 75%にも達した。また、TMR の AlAs 障壁厚さ依
存性の実験結果を、界面に平行方向のキャリア波数ベク
トル k//が保存するとして強結合近似で求めた理論計算に
よ り 説 明 し た 。 ま た 、 GaMnAs/AlAs/InGaAs/AlAs/
GaMnAs 二重障壁強磁性トンネル接合において、磁性半
導体系では初めて負の TMR と AlAs 膜厚に対する TMR
比の振動現象を観察した。これは共鳴トンネル効果が
TMR と同時に起こったためと考えられる。このような
スピンに依存するトンネル現象は、不揮発性メモリや磁
気センサの基本原理であり、半導体ヘテロ接合を用いて
これが明瞭に観測されたことの意義は大きいと考えてい
る。
We have observed very large tunneling magnetoresistance
(TMR) in epitaxially grown GaMnAs/AlAs/GaMnAs ferromagnetic semiconductor tunnel junctions. Large TMR ratios
more than 70% were obtained in junctions with a very thin
(<1.6 nm) AlAs tunnel barrier when the magnetic field was
applied along the [100] axis in the film plane. The TMR was
found to rapidly decrease with increasing the barrier thickness,
which is explained by calculations assuming that the parallel
wave vector k// of carriers is conserved in tunneling. Re-
低温 MBE 成長した混晶半導体(GaMn)As を 500-800℃
で熱処理すると、強磁性金属 MnAs のクラスタが析出し、
グラニュラー強磁性金属(MnAs)が半導体(GaAs)中に埋
め込まれた GaAs:MnAs 複合構造が形成される。MnAs ク
ラスタの大きさは、数 nm でありアニール温度によって
変えられ、全体としては超常磁性を示す。このような強
磁性体/半導体複合構造の形成技術を確立し、その磁気
光学効果を明らかにしつつある。特に最近では、
GaAs/AlAs 半導体多層膜から成る分布ブラッグ反射鏡
（ Distributed Bragg Reflector, DBR ） と 組 み 合 わ せ 、
DBR/GaAs:MnAs /DBR 構造をエピタキシャル成長によ
って形成し、光を磁性層に局在させることによって、室
温で磁気光学効果が数倍増大することを見出し、III-V
族化合物半導体をベースとしたスピン機能光デバイスの
実現へ向けて研究を進めている。また、GaAs:MnAs 複
合構造において、室温で 600%にも達する大きな正の磁
気抵抗効果を見出し、さらなる評価と解明を進めてい
る。
We have fabricated ferromagnet(MnAs)/III-V semiconductor(GaAs) granular structures, hereafter GaAs:MnAs, by annealing (GaMn)As at 500 - 800oC. During the annealing
process, MnAs ferromagnetic clusters with diameters of a few
nm were formed in a matrix of GaAs (or GaMnAs), exhibiting
a superparamagnetic behavior. We have established the fabrication process and have measured magneto-optic properties.
Furthermore, we have fabricated GaAs:MnAs sandwiched by
GaAs/AlAs distributed Bragg Reflectors (DBRs), and have
showed significant enhancement of magneto-optical effect by
using multiple interference and localization of light in the
161
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
GaAs:MnAs magnetic layer. This structure offers new opportunity for the application to spin-controlled photonic devices based on III-V compound semiconductors. Recently,
we have found extremely large positive magnetoresistance of
600 % at room temperature in the GaAs:MnAs granular
structures, and further investigations are underway.
5.
研究論文
[1] M. Yokoyama, T. Ogawa, A.M. Nazmul, and M. Tanaka,
"Large magnetoresistance (> 600%) of a GaAs:MnAs
granular thin film at room temperature", J. Appl. Phys.
99, 08D502 (2006).
[2] Y. Shuto, M. Tanaka, and S. Sugahara, "Magneto-optical properties of a new group IV ferromagnetic
semiconductor Ge1-xFex grown by molecular beam epitaxy", J. Appl. Phys. 99, 08D516 (2006).
[3] P.N. Hai, M. Yokoyama, S. Ohya, and M. Tanaka, "Spin
polarized tunneling in III-V based heterostructures with
a ferromagnetic MnAs thin film and GaAs:MnAs anoclusters", Physica E32, pp.416-418 (2006).
[4] T. Amemiya, H. Shimizu, Y. Nakano, P. N. Hai, M.
Yokoyama, and M. Tanaka, "Semiconductor waveguide
optical isolator based on nonreciprocal loss induced by
ferromagnetic MnAs", Appl. Phys. Lett. 89, 021104
(2006).
[5] S. Sugahara and M. Tanaka, "Spin metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (spin
MOSFETs) and their integrated circuit applications",
ACM Transactions on Storage, Vol.2, No.2, pp.197-219
(2006).
[6] K. Sugiura, R. Nakane, S. Sugahara, and M. Tanaka,
"Schottky barrier height of ferromagnet/Si(001) junctions", Appl. Phys. Lett. 89, 072110/1-3 (2006).
[7] R. Nakane, M. Tanaka, and S. Sugahara, "Preparation
and characterization of ferromagnetic DO3-phase Fe3Si
thin films on silicon-on-insulator substrates for Si-based
spin-electronic device applications", Appl. Phys. Lett. 89,
pp.192503/1-3 (2006).
[8] Pham Nam Hai, M. Yokoyama, S. Ohya, and M. Tanaka,
"Tunneling magnetoresistance of MnAs thin film / GaAs
/ lAs / GaAs:MnAs nanoclusters and its AlAs barrier
thickness dependence", Appl. Phys. Lett. 89,
pp.242106/1-3 (2006).
[9] Pham Nam Hai, M. Yokoyama, S. Ohya, and M. Tanaka,
"Tunneling magnetoresistance of MnAs thin film / GaAs
/ AlAs / GaAs:MnAs nanoclusters and its AlAs barrier
thickness dependence", Virtual Journal of Nanoscale
Science & Technology -- December 25, 2006, Volume
14, Issue 26. http://www.vjnano.org
[10] S. Ohya, P. N. Hai, Y. Mizuno, and M. Tanaka, "Quantum-size effect and tunneling magnetoresistance in
GaMnAs quantum-well heterostructures", physica status
solidi (c) 3, pp.4184-4187 (2006).
[11] Y. Shuto, M. Tanaka, and S. Sugahara, "Structural and
magnetic properties of ferromagnetic semiconductor
Ge1-xFex thin films grown by LT-MBE", physica status
IV 族ベーススピントロニクス材料とデバイス
プロセスの研究
田中雅明・菅原聡・中根了昌・杉浦邦晃・周藤悠介・矢田慎介
Group-IV-based Spintronics Materials and Device
Processes
M. TANAKA, S. SUGAHARA, R. NAKANE, K.
SUGIURA, Y. SHUTO and S. YADA
Si を中心とする IV 族半導体は大規模集積回路・MOS
トランジスタの主材料であり、将来にわたってその重要
性は疑う余地が無い。Si や Ge など IV 族ベースの磁性半
導体や IV 族半導体と整合性の良いハーフメタルなど高
スピン偏極材料の創製とデバイスプロセスの研究を行っ
ている。これまでに GeMn の強磁性の起源の解明と GeM
アモルファス強磁性半導体の作製、新しい強磁性半導体
GeFe の作製と微視的構造および磁気光学効果などの物
性評価、SOI (silicon on insulator) 基板上への Fe3Si の作
製とそのスピン MOS デバイスプロセス開発などを進め
ている。
It is no doubt that Si and group-IV semiconductors will be
continuously important in the future, because they are used for
MOS transistors and integrated circuits. We study the fabrication of group-IV (Si and Ge) based magnetic semiconductors
and ferromagnets with high spin polarization, such as half
metals, which are compatible with group-IV semiconductors,
and their applications to spin-device processes. We have
grown GeMn and clarified the origin of its ferromagnetism,
successfully fabricated ferromagnetic amorphous semiconductor GeMn. Also, we have successfully grown a new
ferromagnetic semiconductor GeFe and clarified its microscopic structure and magneto-optical properties. Recently,
we have successfully fabricated ferromagnetic Fe3Si on silicon-on-insulator (SOI) substrates, and developed spin MOS
devices.
162
solidi (c) 3, pp.4110-4114 (2006).
[12] T. Amemiya, H. Shimizu, P. N. Hai, M. Yokoyama, M.
Tanaka, and Y. Nakano, "Waveguide-based 1.5-micron
optical isolator based on magneto-optical characterizations of ferromagnetic MnAs", Jpn. J. Appl. Phys. 46,
pp.205-210 (2007).
[13] S. Ohya, K. Ohno, and M. Tanaka, "Magneto-optical
and magnetotransport properties of heavily Mn-doped
GaMnAs", Appl. Phys. Lett. 90, pp.112503/1-3 (2007).
[14] P. N. Hai, K. Takahashi, M. Yokoyama, S. Ohya, and M.
Tanaka, "Magnetic properties of MnAs nanoclusters
embedded in a GaAs semiconductor matrix", J. Magn.
Magn. Mater. 310, pp.1932-1934 (2007).
[15] T. Amemiya, H. Shimizu, P. N. Hai, M. Yokoyama, M.
Tanaka, and Y. Nakano, "Nonreciprocal propagation of
light without external magnetic fields in a semiconductor waveguide isolator", J. Magn. Magn. Mater. 310,
pp.2161-2163 (2007).
[16] K. Sugiura, R. Nakane, S. Sugahara, and M. Tanaka,
"Schottky barrier MOSFETs with epitaxial ferromagnetic MnAs/Si(001) source and drain: Postgrowth annealing and transport characteristics", J. Crystal Growth
301/302, pp.611-614 (2007).
[17] M. Yokoyama, S. Ohya, and M. Tanaka, "Molecular
beam epitaxy growth and properties of MnAs thin films
epitaxially grown on InP(001)", J. Crystal Growth
301/302, pp.615-618 (2007).
[18] M. Yokoyama, S. Ohya, and M. Tanaka, "Fabrication,
magnetic properties, and device application of InAlAs:MnAs granular material", J. Crystal Growth 301/302,
pp.627-630 (2007).
"Fabrication of Si-based Spin MOSFET with epitaxial
ferromagnetic MnAs source and drain", 4th Int. Conf. on
Physics and Application of Spin-Related Phenomena in
Semiconductors (PASPS-IV), paper PB-57, Sendai,
August 15-18, 2006.
[23] S. Ohya, P. N. Hai, Y. Mizuno, and M. Tanaka, "Quantum-size effect and tunneling magnetoresistance in
GaMnAs quantum-well heterostructures", 4th Int. Conf.
on Physics and Applications of Spin Related Phenomena
in Semiconductors (PASPS-IV), paper PA-20, Sendai,
Japan, August 15-18, 2006.
[24] P. N. Hai, M. Yokoyama, S. Ohya and M. Tanaka, "Spin
injection and detection by ferromagnetic MnAs nanoclusters embedded in III-V semiconductor heterostructures", 4th Int. Conf. on Physics and Applications of
Spin
Related
Phenomena
in
Semiconductors
(PASPS-IV), paper B-1, Sendai, Japan, August 15-18,
2006.
[25] S. Yada, M. Tanaka, and S. Sugahara, "Ferromagnetism
in Mn-doped amorphous Ge thin films", 4th Int. Conf.
on Physics and Application of Spin-Related Phenomena
in Semiconductors (PASPS-IV), paper PB-36, Sendai,
August 15-18, 2006.
[26] Y. Shuto, M. Tanaka, and S. Sugahara, "Structural and
magnetic properties of ferromagnetic semiconductor
Ge1-xFex thin films grown by LT-MBE", 4th Int. Conf.
on Physics and Application of Spin-Related Phenomena
in Semiconductors (PASPS-IV), paper C-3, Sendai,
August 15-18, 2006.
[27] Y. Shuto, M. Tanaka, and S. Sugahara, "Ferromagnetism
in epitaxially grown Fe-doped Ge thin films on Ge(001)
substrates", 17th International Conference on Magnetism
(ICM-2006), Kyoto, August 20-25, 2006.
[28] P. N. Hai, K. Takahashi, M. Yokoyama, S. Ohya, and M.
Tanaka, "Spin-dependent tunneling and magneic properties of GaAs:MnAs nanoclusters", 17th International
Conference on Magnetism (ICM-2006), Kyoto, August
20-25, 2006.
[29] T. Amemiya, H. Shimizu, P. N. Hai, M. Yokoyama, M.
Tanaka, and Y. Nakano, "Optical Waveguide Isolator
Based on Nonreciprocal Loss Shift Induced by Ferromagnetic MnAs", 17th International Conference on
Magnetism (ICM-2006), Kyoto, August 20-25, 2006.
[30] A.M. Nazmul and M. Tanaka <Invited>, "Ferromagnetic
III-V semiconductor heterostructures with Mn delta
doping", Symposium on 'Dilute magnetic materials for
spintronic applications', EMRS Fall Meeting, Warsaw
4-8 September 2006.
[31] S. Ohya, P-N. Hai, Y. Mizuno, and M. Tanaka, "Tunneling magnetoresistance and the quantum-size effect in
GaMnAs quantum-well heterostructures", 14th International Conference on Molecular Beam Epitaxy
国際会議論文
[19] H. Shimizu, T. Amemiya, M. Tanaka, and Y. Nakano,
"Monolithically Integrable Semiconductor Waveguide
Optical Isolators using III-V Semiconductor / Ferromagnet Hybrid Structures", 64th Device Research Conference (DRC 2006), Pennsylvania State University,
June 26-28, 2006.
[20] H. Shimizu, T. Amemiya, M. Tanaka, and Y. Nakano,
"Demonstration of Semiconductor Waveguide Optical
Isolator Monolithically Integrated Distributed Feedback
Laser Diodes", 4th Int. Conf. on Physics and Application
of Spin-Related Phenomena in Semiconductors
(PASPS-IV), paper H-3, Sendai, August 15-18, 2006.
[21] H. T. Lin, A. M. Nazmul, S. Ohya, and M. Tanaka,
"Planar Hall effect and magnetic anisotropy of
GaAs-based heterostructures with Mn delta doping", 4th
Int. Conf. on Physics and Application of Spin-Related
Phenomena in Semiconductors (PASPS-IV), paper
PA-16, Sendai, August 15-18, 2006.
[22] K. Sugiura, R. Nakane, S. Sugahara, and M. Tanaka,
163
(MBE2006), paper TuB3-2, Waseda University, Tokyo,
September 3-8, 2006.
[32] K. Sugiura, R. Nakane, S. Sugahara, and M. Tanaka,
"Low Schottky barrier height and high thermal stability
of epitaxial ferromagnetic MnAs thin films grown on
Si(001) for Si based spintronics", 14th International
Conference on Molecular Beam Epitaxy (MBE2006),
paper MoB3-7, Waseda University, Tokyo, September
3-8, 2006.
[33] M. Yokoyama, S. Ohya, and M. Tanaka, "Molecular
beam epitaxy growth and properties of MnAs thin films
epitaxially grown on InP(001)", 14th International Conference on Molecular Beam Epitaxy (MBE2006), paper
TuB3-5, Waseda University, Tokyo, September 3-8,
2006.
[34] M. Yokoyama, S. Ohya, T. Amemiya, H. Shimizu, Y.
Nakano, and M. Tanaka, "Fabrication, magnetic properties, and device application of InAlAs:MnAs granular
material", 14th International Conference on Molecular
Beam Epitaxy (MBE2006), paper TuP-29, Waseda
University, Tokyo, September 3-8, 2006.
[35] M. Tanaka, R. Nakane, K. Sugiura, and S. Sugahara,
"Spin based MOSFETs and reconfigurable logic", 12th
Advanced Heterostructure Workshop, Kohala Coast, Big
Island of Hawaii, December 3-8, 2006.
[36] T. Amemiya, H. Shimizu, Y. Nakano, P-N. Hai, M.
Yokoyama, and M. Tanaka, "TM mode optical waveguide isolator with 8.8 dB/mm nonreciprocal propagation induced by ferromagnetic MnAs", 2006 Optical Fiber Communication Conference, and the 2006 National
Fiber Optic Engineers Conference, v 2006, Proceedings
- Thirteenth International Symposium on Temporal Representation and Reasoning, 2006, p1636962.
[37] S. Yada, Y. Shuto, M. Tanaka, and S. Sugahara, "Kinetically-controlled epitaxial growth of ferromagnetic
Ge1-xMnx thin films", 10th Joint MMM/Intermag Conference, Baltimore, January 7-11, 2007.
[38] Y. Shuto, M. Tanaka, and S. Sugahara, "Epitaxial
growth and properties of ferromagnetic Ge1-xFex thin
films on Si (001)", 10th Joint MMM/Intermag Conference, Baltimore, January 7-11, 2007.
[39] P. N. Hai, M. Yokoyama, S. Ohya, and M. Tanaka,
"Tunneling magnetoresistance and colossal electro-resistance in semiconductor heterostructure with
ferromagnetic MnAs nanoclusters", 10th Joint
MMM/Intermag Conference, Baltimore, January 7-11,
2007.
[40] M. Tanaka <invited>, "New materials and device structures for semiconductor spintronics", 34th Conference
on the Physics and Chemistry of Semiconductor Interfaces (PCSI-34), Salt Lake City, USA, Junuary 14-18,
2007.
[41] S. Ohya, P. N. Hai, Y. Mizuno and M. Tanaka, "Resonant tunneling effect and tunneling, magnetoresistance
in ferromagnetic-semiconductor quantum heterostructures", American Physical Society March Meeting 2007,
Denver, March 5-9, 2007.
[42] Y. Mizuno, S. Ohya, P. N. Hai, and M. Tanaka,
"Spin-dependent tunneling properties in GaMnAs-based
magnetic tunnel transistors", American Physical Society
March Meeting 2007, Denver, March 5-9, 2007.
[43] K. Ohno, S. Ohya, and M. Tanaka, "Magnetotransport
and magneto-optical properties of GaMnAs thin films
with high Mn concentrations", American Physical Society March Meeting 2007, Denver, March 5-9, 2007.
編著
[44] 田中雅明「磁性半導体材料」『電子材料ハンドブッ
ク』5.6.4 節「磁性半導体材料」朝倉書店、2006 年
11 月発刊．
[45] M. Tanaka, K.M. Itoh, S. Katsumoto, M. Shirai, and H.
Munekata (Ed), Proceedings of the 4th International
Conference on the Physics and Applications of
Spin-related Phenomena in Semiconductors, Special Issure of physica status solidi, 2007, Wiley VCH.
シンポジウム・研究会・国内学会等発表
[46] 田中雅明、 "スピントロニクス材料・デバイス研
究の現状と展望" 日本学術振興会「未踏ナノデバイ
ステクノロジー」第 151 委員会研究会「ナノデバイ
ス材料」、東京大学、2006 年 5 月 12 日．
[47] 大矢忍、ファムナムハイ、田中雅明、 "GaMnAs 量
子井戸へテロ構造におけるトンネル磁気抵抗と量
子サイズ効果"、文部科学省 RR2002 IT プログラム
｢高機能・超低消費電力メモリの開発｣プロジェク
ト 平成 18 年度第 1 回研究成果報告会、東北大学電
気通信研究所 2006 年 6 月 1 日．
[48] M. Yokoyama, S. Ohya, and M. Tanaka, "Fabrication
and magnetic properties of InAlAs:MnAs granular thin
films", 25th Electronic Materials Symposium,
Izu-Nagaoka, July 5-7, 2006.
[49] 田中雅明 "スピン依存伝導とスピントランジスタ"、
日本学術振興会第 165 委員会主催研究会「新機能デ
バイス研究の最新動向」、東京、2006 年 7 月 21 日．
[50] 田中雅明 「スピントロニクスの実際 －実験的研
究の現状と展望－ Ⅰ, Ⅱ」 文部科学省ナノテクノ
ロジーサマースクール「量子効果素子の物理」、富
士吉田、2006 年 8 月 13-27 日.
[51] 田中雅明，中根了昌，杉浦邦晃，周藤悠介，矢田
慎介，菅原聡 "IV 族ベース・スピントロニクスデ
バイスと再構成可能な論理回路"、2006 年（平成 18
年）秋季第 67 回応用物理学会学術講演会, 立命館大
学びわこくさつキャンパス、2006 年 8 月 29 日-9 月
1 日. M. Tanaka, R. Nakane, K. Sugiura, Y. Shuto, S.
164
Yada, and S. Sugahara, "Group-IV-based Spintronics
Devices and Reconfigurable Logic Applications", 67th
Fall Meeting of the Japan Society of Applied Physics,
Ritsumeikan University, August 29 - September 1, 2006.
[52] 大矢忍、ファムナムハイ、水野洋輔、田中雅明
"GaMnAs 量子井戸へテロ構造における量子サイズ
効果とトンネル磁気抵抗効果", 2006 年（平成 18 年）
秋季第 67 回応用物理学会学術講演会, 立命館大学
びわこくさつキャンパス、2006 年 8 月 29 日-9 月 1
日. S. Ohya, P. N. Hai, Y. Mizuno, and M. Tanaka,
"Quantum-size effect and tunneling magnetoresistance
in GaMnAs quantum-well heterostructures", 67th Fall
Meeting of the Japan Society of Applied Physics, Ritsumeikan University, August 29 - September 1, 2006.
[53] ファムナムハイ、横山正史、大矢忍、田中雅明、
"MnAs 薄膜 / GaAs / AlAs / MnAs 微粒子からなる磁
気トンネル接合における TMR の障壁膜厚依存性"、
2006 年（平成 18 年）秋季第 67 回応用物理学会学術
講演会, 立命館大学びわこくさつキャンパス、2006
年 8 月 29 日-9 月 1 日. P. N. Hai, M. Yokoyama, S.
Ohya, and M. Tanaka, "Barrier thickness dependence of
TMR in magnetic tunnel junctions consisting of MnAs
thin film / GaAs / AlAs / MnAs nanoclusters", 67th Fall
Meeting of the Japan Society of Applied Physics, Ritsumeikan University, August 29 - September 1, 2006.
[54] 周 藤 悠 介 、 田 中 雅 明 、 菅 原 聡 、 " 強 磁 性 半 導 体
Ge1-xFex における結晶 構造 と強磁性 との 相関"、
2006 年（平成 18 年）秋季第 67 回応用物理学会学術
講演会, 立命館大学びわこくさつキャンパス、2006
年 8 月 29 日-9 月 1 日. Y. Shuto, M. Tanaka, and S.
Sugahara, "Correlation of crystal structure and ferromagnetism in ferromagnetic semiconductor Ge1-xFex”,
67th Fall Meeting of the Japan Society of Applied Physics, Ritsumeikan University, August 29 - September 1,
2006.
[55] 矢田慎介、田中雅明、菅原聡、"Ge1-xMnx 薄膜の成
長速度制御による相分離抑止エピタキシャル成長
とその磁性"、2006 年（平成 18 年）秋季第 67 回応
用物理学会学術講演会, 立命館大学びわこくさつキ
ャンパス、2006 年 8 月 29 日-9 月 1 日. S. Yada, M.
Tanaka, and S. Sugahara, "Epitaxial growth of segregation-free Ge1-xMnx thin films by growth-rate-controlled
MBE technique and their magnetism", 67th Fall Meeting
of the Japan Society of Applied Physics, Ritsumeikan
University, August 29 - September 1, 2006.
[56] 雨宮智宏、清水大雅、ファムナムハイ、田中雅明、
中野義昭、"MnAs による非相反損失変化を用いた
導波路型光アイソレータのゼロ磁場動作"、2006 年
（平成 18 年）秋季第 67 回応用物理学会学術講演会,
立命館大学びわこくさつキャンパス、2006 年 8 月
29 日-9 月 1 日. T. Amemiya, H. Shimizu, P.N. Hai, M.
Tanaka, and Y. Nakano, "TM-mode nonreciprocal op-
165
erations without magnetic field in semiconductor waveguide optical isolators with MnAs films", 67th Fall
Meeting of the Japan Society of Applied Physics, Ritsumeikan University, August 29 - September 1, 2006.
[57] 大矢忍、水野洋輔、ファムナムハイ、田中雅明、
"III-V 族強磁性半導体量子ヘテロ構造とそのスピン
依存伝導デバイス"、文部科学省 RR2002 IT プログ
ラム｢高機能・超低消費電力メモリの開発｣プロジ
ェクト 平成 18 年度第 2 回研究成果報告会、東北大
学電気通信研究所 2006 年 9 月 21 日．
[58] 田中雅明 "III-V 族および IV 族半導体ベースのス
ピントロニクス材料とデバイス"、東北大学電気通
信研究所平成 17 年度共同プロジェクト研究会「ス
ピンエレクトロニクスの新展開」、仙台、2006 年 9
月 28 日-29 日．
[59] 田中雅明 学術フォーラム「21 世紀を拓く日本の科
学技術を目指して」における総合討論『気鋭の研究
者が語る将来ビジョン・人・組織』進行役、および
ポスター発表、東京大学生産技術研究所 駒場コ
ンベンションホール、2006 年 9 月 30 日（土）.
[60] 田中雅明 "IV 族および III-V 族強磁性半導体の構
造と物性 ～最近の進展～" 東北大学金属材料研
究所ワークショップ「強磁性半導体スピントロニク
スの室温動作を目指して～構造と物性の理解～」、
仙台、2006 年 11 月 10 日-11 日．
[61] 大矢 忍、ファムナムハイ、水野洋輔、田中雅明、
"III-V 族強磁性半導体量子ヘテロ構造における量子
サイズ効果とトンネル磁気抵抗効果"、東北大学金
属材料研究所ワークショップ「強磁性半導体スピン
トロニクスの室温動作を目指して～構造と物性の
理解～」、仙台、2006 年 11 月 10 日-11 日．
[62] 大矢 忍、Pham Nam Hai、水野 洋輔、田中 雅明、
"GaMnAs 量子井戸二重障壁へテロ構造における量
子サイズ効果とトンネル磁気抵抗効果 ～量子準
位の理論的検討～"、第 11 回「半導体スピン工学の
基 礎 と 応 用 」 研 究 会 (Physics and Applications of
Spin-related Phenomena in Semiconductors: PASPS-11)、
物性研短期研究会「半導体スピントロニクスの展
開」、東京大学物性研究所（柏キャンパス）、2006
年 12 月 14 日-15 日．
[63] Pham Nam Hai, Y. Sakata, M. Yokoyama, S. Ohya, and
M. Tanaka, "Spin injection and detection by ballistic
transport in MnAs / GaAs / GaAs:MnAs spin-valve heterostructures", 第 11 回「半導体スピン工学の基礎と
応用」研究会(Physics and Applications of Spin-related
Phenomena in Semiconductors: PASPS-11)、物性研短
期研究会「半導体スピントロニクスの展開」、東京
大学物性研究所（柏キャンパス）、2006 年 12 月 14
日-15 日．
[64] Y. Mizuno, S. Ohya, P-N. Hai, and M. Tanaka,
"Spin-dependent tunneling properties in GaMnAs-based
magnetic tunnel transistors", 第 11 回「半導体スピン
工学の基礎と応用」研究会(Physics and Applications
of Spin-related Phenomena in Semiconductors:
PASPS-11)、物性研短期研究会「半導体スピントロ
ニクスの展開」、東京大学物性研究所（柏キャンパ
ス）、2006 年 12 月 14 日-15 日．
[65] 大野賢一、大矢忍、田中雅明、"高 Mn 組成を有す
る GaMnAs 薄膜の作製および磁気伝導・磁気光学
特性"、第 11 回「半導体スピン工学の基礎と応用」
研究会(Physics and Applications of Spin-related Phenomena in Semiconductors: PASPS-11)、物性研短期
研究会「半導体スピントロニクスの展開」、東京大
学物性研究所（柏キャンパス）、2006 年 12 月 14
日-15 日．
[66] 周藤悠介、田中雅明、菅原聡、"Ge および Si 基板上
への強磁性半導体 Ge1-xFex 薄膜のエピタキシャル成
長" 第 11 回「半導体スピン工学の基礎と応用」研
究 会 (Physics and Applications of Spin-related Phenomena in Semiconductors: PASPS-11)、物性研短期
研究会「半導体スピントロニクスの展開」、東京大
学物性研究所（柏キャンパス）、2006 年 12 月 14
日-15 日．
[67] 雨宮智宏・清水大雅・P. N. Hai・横山正史・田中雅
明・中野義昭、"強磁性 MnAs による非相反損失に
もとづく TM モード導波路型光アイソレータ"、電
子情報通信学会光エレクトロニクス研究会、東京
機械振興会館、2006 年 12 月 15 日.
[68] Shinobu Ohya, Pham Nam Hai, Yosuke Mizuno, and
Masaaki Tanaka, "Resonant tunneling effect and tunneling magnetoresistance in GaMnAs quantum-well double-barrier heterostructures", COE Symposium on Advanced Electronics for Future Generations － Secure-Life Electronics for Quality Life and Society －豊
かな未来社会を築くセキュアライフ・エレクトロ
ニクス、東京大学本郷キャンパス、2007 年 1 月 15
日－16 日．
[69] Yusuke Shuto, Satoshi Sugahara, and Masaaki Tanaka,
"Epitaxial growth and magnetic properties of a new
group-IV ferromagnetic semiconductor: Ge1-xFex", COE
Symposium on Advanced Electronics for Future Generations－ Secure-Life Electronics for Quality Life and
Society －豊かな未来社会を築くセキュアライフ・
エレクトロニクス、東京大学本郷キャンパス、
2007 年 1 月 15 日－16 日．
[70] 田中雅明 "半導体スピンエレクトロニクスの現状
と今後の展望"、新機能素子研究開発協会「スピン
トロニクス不揮発性機能技術プロジェクト」委員会、
東京 2007 年 1 月 25 日．
[71] 菅原聡、中根了昌、杉浦邦晃、松野知紘、田中雅
明、"三端子スピンデバイスと再構成可能な論理回
路"、文部科学省 RR2002 IT プログラム｢高機能・超
低消費電力メモリの開発｣プロジェクト 平成 18 年
度第 3 回研究成果報告会、東北大学電気通信研究所
166
2007 年 1 月 26 日．
[72] 大矢忍、ファムナムハイ、水野洋輔、菅原聡、田
中雅明、"エピタキシャル強磁性トンネル接合と量
子効果"、文部科学省 RR2002 IT プログラム｢高機
能・超低消費電力メモリの開発｣プロジェクト 平
成 18 年度第 3 回研究成果報告会、東北大学電気通
信研究所 2007 年 1 月 26 日．
[73] 田中雅明 "異種分野の融合と横断的思考を試みる
－スピンを生かした新しいエレクトロニクスの開
拓－"、東京大学 21 世紀 COE「未来社会を担うエレ
クトロニクスの展開」特別講演会 私のオリジナリ
ティ－その契機、手応え、そして展開－ 東京大
学本郷キャンパス 2007 年 2 月 5 日．
[74] 菅原聡、中根了昌、杉浦邦晃、松野知紘、田中雅
明、"三端子スピンデバイスと再構成可能な論理回
路"、文部科学省 RR2002 IT プログラム｢高機能・超
低消費電力メモリの開発｣プロジェクト 平成 18 年
度報告会 東北大学電気通信研究所 2007 年 3 月 9
日．
[75] 大矢忍、ファムナムハイ、水野洋輔、菅原聡、田
中雅明、"エピタキシャル強磁性トンネル接合と量
子効果"、文部科学省 RR2002 IT プログラム｢高機
能・超低消費電力メモリの開発｣プロジェクト 平
成 18 年度報告会 東北大学電気通信研究所 2007
年 3 月 9 日．
[76] 杉浦邦晃、中根了昌、菅原聡、田中雅明、"エピタ
キシャル強磁性 MnAs ソース・ドレインを有するス
ピン MOSFET"、東京大学固体エレクトロニクス・
オプトエレクトロニクス研究会、東京大学本郷キ
ャンパス、2007 年 3 月 12 日．
[77] Yusuke Shuto, Masaaki Tanaka, Satoshi Sugahara,
"Group-IV Based Ferromagnetic Semiconductor GeFe"、
科学技術振興調整費「ナノ量子情報エレクトロニク
ス連携研究拠点」プロジェクト主催公開シンポジウ
ム「ナノ光電子デバイスと量子情報エレクトロニク
ス、東京ガーデンパレス、2007 年 3 月 20 日.
[78] Kenichi Ohno, Shinobu Ohya, Masaaki Tanaka,
"Growth and Properties of Heavily Mn Doped Ferromagnetic GaMnAs", 科学技術振興調整費「ナノ量子
情報エレクトロニクス連携研究拠点」プロジェクト
主催公開シンポジウム「ナノ光電子デバイスと量子
情報エレクトロニクス、東京ガーデンパレス、
2007 年 3 月 20 日.
[79] 田中雅明 "半導体スピントロニクス －材料とデ
バイス研究の現状と展望－" 第 20 回ナノスケール
磁性体の機能調査専門委員会、東京有楽町日本交
通協会、2007 年 3 月 22 日.
[80] 田中雅明 "スピンデバイス" 電子情報通信学会
2007 年 春 季 大 会 チ ュ ー ト リ ア ル 講 演 「 CT-1
CMOS を越える革新デバイスの現状と展望」名城大
学天白キャンパス、2007 年 3 月 23 日.
[81] 田中雅明 "スピン注入とその関連現象" 「さまざま
な物質へのスピン注入とその関連現象」シンポジウ
ム、第 54 回応用物理学関係連合講演会、29p-ZT-1、
青山学院大学相模原キャンパス、2007 年 3 月 27 日
-30 日. M. Tanaka, "Introductory talk: Spin injection
and related phenomena", Symposium on 'spin injection
in various materials and related phenomena', 29p-ZT-1,
54th Spring Meeting of the Japan Society of Applied
Physics, Aoyama-Gakuin University, March 27-30,
2007.
[82] 中根了昌、杉浦邦晃、菅原聡、田中雅明、"シリコ
ン中へのスピン注入とデバイス応用"、「さまざま
な物質へのスピン注入とその関連現象」シンポジウ
ム、第 54 回応用物理学関係連合講演会、29p-ZT-5、
青山学院大学相模原キャンパス、2007 年 3 月 27 日
-30 日.
R. Nakane, K. Sugiura, S. Sugahara, and M.
Tanaka, "Spin injection into silicon and its
spin-electronic device applications" Symposium on
'spin injection in various materials and related phenomena', 54th Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics, 29p-ZT-5, Aoyama-Gakuin University,
March 27-30, 2007.
[83] 大矢 忍、ファム ナム ハイ、水野 洋輔、田中 雅
明、(講演奨励賞受賞講演) "GaMnAs 量子井戸二重
障壁へテロ構造におけるスピン依存共鳴トンネル
現象"、第 54 回応用物理学関係連合講演会、青山学
院大学相模原キャンパス、28p-ZT-11、2007 年 3 月
27 日-30 日. S. Ohya, Pham Nam Hai, Y. Mizuno, M.
Tanaka, (Young Scientist Award for the Presentation of
an Excellent Paper) "Spin-dependent resonant tunneling
effect in GaMnAs quantum-well double-barrier heterostructures", 54th Spring Meeting of the Japan Society
of Applied Physics, 28p-ZT-11, Aoyama-Gakuin University, March 27-30, 2007.
[84] 大矢 忍、田中 雅明、"GaMnAs 量子井戸二重障壁
へテロ構造における量子準位の理論解析"、第 54 回
応用物理学関係連合講演会、28p-ZT-12、青山学院
大学相模原キャンパス、2007 年 3 月 27 日-30 日. S.
Ohya and M. Tanaka, "Theoretical analysis of the quantum levels in the GaMnAs quantum-well double-barrier
heterostructures", 54th Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics, 28p-ZT-12, Aoyama-Gakuin
University, March 27-30, 2007.
[85] 横山正史、田中雅明、"プレーナーホール抵抗測定
による強磁性(InGaMn)As 薄膜における磁気異方性
の評価"、第 54 回応用物理学関係連合講演会、
28p-ZT-8、青山学院大学相模原キャンパス、2007
年 3 月 27 日-30 日. M. Yokoyama and M. Tanaka,
"Magnetic anisotropy of ferromagnetic (InGaMn)As thin
films studied by planar Hall resistance measurements",
54th Spring Meeting of the Japan Society of Applied
Physics, 28p-ZT-8, Aoyama-Gakuin University, March
27-30, 2007.
167
[86] 周藤悠介、田中雅明、菅原聡、"Si(001)基板上への
強磁性半導体 Ge1-xFex 薄膜の MBE 成長と評価"、第
54 回応用物理学関係連合講演会、27p-ZT-6、青山
学院大学相模原キャンパス、2007 年 3 月 27 日-30
日. Y. Shuto, M. Tanaka, and S. Sugahara, "MBE
growth and characterizations of ferromagnetic semiconductor Ge1-xFex thin films on Si(001) substrates", 54th
Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics,
27p-ZT-6, Aoyama-Gakuin University, March 27-30,
2007.
[87] ファムナムハイ、坂田祐輔、横山正史、大矢忍、
田中雅明、"MnAs/GaAs/GaAs:MnAs スピンバルブ
構造におけるバリスティック伝導によるスピン注
入・検出"、第 54 回応用物理学関係連合講演会、
28p-ZT-15、青山学院大学相模原キャンパス、2007
年 3 月 27 日-30 日. P. N. Hai, K. Sakata, M. Yokoyama, S. Ohya, and M. Tanaka, "Spin injection and detection by ballistic transport in MnAs / GaAs /
GaAs:MnAs spin?valve heterostructures", 54th Spring
Meeting of the Japan Society of Applied Physics,
28p-ZT-15、Aoyama-Gakuin University, March 27-30,
2007.
[88] 水野洋輔、大矢忍、ファムナムハイ、田中雅明、
"GaMnAs を用いた磁気トンネルトランジスタにお
けるスピン依存伝導特性"、第 54 回応用物理学関係
連合講演会、28p-ZT-14、青山学院大学相模原キャ
ンパス、2007 年 3 月 27 日-30 日.
Y. Mizuno, S.
Ohya, P. N. Hai1, M. Tanaka, "Spin-dependent transport
properties in GaMnAs-based magnetic tunnel transistors", 54th Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics, 28p-ZT-14, Aoyama-Gakuin University,
March 27-30, 2007.
[89] 矢田慎介、田中雅明、菅原聡、"エピタキシャル成
長した強磁性 Ge1-xMnx 薄膜の構造と磁性の評価"、
第 54 回応用物理学関係連合講演会、27p-ZT-5、青
山学院大学相模原キャンパス、2007 年 3 月 27 日-30
日. S. Yada, M. Tanaka, and S. Sugahara, "Structural
and magnetic properties of epitaxially grown ferromagnetic Ge1-xMnx thin films", 54th Spring Meeting of the
Japan Society of Applied Physics, 27p-ZT-5 、
Aoyama-Gakuin University, March 27-30, 2007.
[90] 大野賢一，大矢忍，田中雅明、"高 Mn 組成を有す
る強磁性 GaMnAs 薄膜の作製および磁気伝導・磁
気光学特性"、第 54 回応用物理学関係連合講演会、
28p-ZT-7、青山学院大学相模原キャンパス、2007
年 3 月 27 日-30 日. K. Ohno, S. Ohya, and M. Tanaka,
"Magnetotransport and magneto-optical properties of
ferromagnetic GaMnAs thin films with high Mn concentrations", 54th Spring Meeting of the Japan Society
of Applied Physics, 28p-ZT-7, Aoyama-Gakuin University, March 27-30, 2007.
その他
[91] 2006 年 5 月 8 日 日経産業新聞 次世代デバイス最
前線１ スピントロニクス 電子の自転で情報処
理 演算とメモリの２役
[92] 2006 年 8 月 2 日 フジサンケイビジネスアイ 13
面 論説室の興味津々 東京大学大学院工学系研
究科教授 田中雅明氏
[93] 第 20 回先端技術大賞 文部科学大臣賞（学生部門
最優秀賞）ファムナムハイ 「半導体と強磁性体か
らなる複合ナノ構造の形成と機能制御 - MnAs 微粒
子を含む半導体ヘテロ構造におけるスピン依存ト
ンネル現象- 」に対して。2006 年 7 月 4 日、東京プ
リンスホテルにて高円宮妃殿下ご臨席のもと授賞
式。
http://www.business-i.jp/sentan/index.html
http://www.business-i.jp/sentan/jusyou/2006/index.html
[94] 第３回日本学術振興会賞 田中雅明 東京大学大
学院工学系研究科電子工学専攻 「半導体と磁性体
からなる複合構造の研究とスピンエレクトロニク
スへの展開」 2006 年 12 月 27 日プレス発表 2007
年 3 月 2 日 日本学士院にて秋篠宮同妃殿下ご臨席
のもと授賞式
http://www.jsps.go.jp/jsps-prize/index.html
http://www.jsps.go.jp/jsps-prize/kettei.html
http://www.jsps.go.jp/jsps-prize/ichiran_3rd.html
[95] 応用物理学会講演奨励賞、2007 年 3 月、大矢忍
下記の発表に対して 大矢忍、ファムナムハイ、
水野洋輔、田中雅明 "GaMnAs 量子井戸へテロ構造
における量子サイズ効果とトンネル磁気抵抗効果"
2006 年（平成 18 年）秋季第 67 回応用物理学会学術
講演会, 立命館大学びわこくさつキャンパス、2006
年 8 月 29 日-9 月 1 日.
[96] 電気系専攻優秀修士論文賞 矢田慎介 2007 年 3
月 修士論文「低温分子線エピタキシー法による Mn
ドープ Ge 強磁性薄膜の成長、構造制御、および磁
気特性の評価」.
[97] 工学部長賞および東京大学電気系学科優秀卒業論
文賞 大野賢一 2007 年 3 月 卒業論文「高 Mn 組
成を有する III-V 族強磁性半導体 GaMnAs の作製お
よび磁気特性」.
168
田畑研究室
Tabata Laboratory
ーレント成長が実現することが分かった。また、作製さ
れた試料のバンド端発光は、強磁場下でピーク分離し、
LO フォノンピークが先鋭化することを見出した。これ
は、励起子とフォノンの結合の増大を示唆し、ZnCoO
内に形成された局所電場が磁場により影響を受けること
を示している。
We have tried to control 2D growth and investigated the
emission properties of Zn1-xCoxO diluted magnetic semiconductor. The ZnO/ Zn1-xCoxO superlattice structure prepared
using pulsed-llaser deposition (PLD) technique under the
alternately modulated O2 pressure was found to retain 2 dimensional growth mode and realize the coherent growth. The
band-edge luminescence of Zn1-xCoxO show the peak separation sharpening of LO phonon peak under magnetic field indicating the tight combination of exciton and phonon, and the
magnetic modulation of local electric field existent in
Zn1-xCoxO layer.
(http://www.bioxide.u-tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
ガーネットフェライト薄膜による歪み誘起室
温マルチフェロイイク材料創成
田畑 仁・関 宗俊・小出 卓史
Creation of room temperature multiferroics by garnet type ferrite strained films
H. Tabata, M. Seki, and T. Koide
強磁性と強誘電性を併せ持つマルチフェロイック材料
の創製を目指し研究を行っている。今年度は特に、アイ
ソレータなどの光磁気光学材料として利用されているガ
ーネット型フェライト薄膜に着目し、基板と薄膜の格子
ミスマッチによる格子歪効果を積極的に利用することに
よって、Lu3Fe5O12 薄膜において室温で強磁性と強誘電
性の同時発現および残留分極の磁場変調に初めて成功し
た。従来のモデルでは説明できない残留分極の大きな磁
場変調は、局在スピンと電気双極子の大きな相互作用に
よるものと考えられる。今後は、この物質を利用した既
成デバイスの高機能化や新概念デバイス開発などエレク
トロニクスへの応用展開が期待される。
3.
DNA 関連生体材料のテラヘルツ分光とイメー
ジング
田畑 仁・宇野 毅
Terahertz spectroscopy and imaging of DNA-related
biomaterials
H. Tabata and T. Uno
DNA などの生体関連分子のテラヘルツ分光により、
その指紋スペクトルに現れる回転遷移やねじれ振動・水
素結合振動遷移のモードを詳細に解析し、塩基間の分子
相互作用を完全に解明することを目指して研究を行って
いる。今年度は、塩基配列を人工的に制御した人工合成
DNA オリゴマーを試料として、水素結合モードの解析
を行った。一対の塩基ミスマッチを有する１１塩基対
DNA オリゴマーに、ミスマッチに選択的に結合する分
子をインターカレートさせることで、塩基ミスマッチ部
位の水素結合モードがテラヘルツスペクトルの変化とし
て観測されることが分かった。また、半経験的分子軌道
法により、スペクトルに現れる２つのピークが、DNA
二重螺旋のねじれ振動および 2 本の DNA 間の伸縮運動
に対応することが見出された。
We have established a new method to create the multiferroic materials. That is to add ferrimagnets to ferroelctricity by a strain effects using positively lattice
mismatch for substrates. Using this method, we have
succeeded to fabricate the Lu3Fe5O12 films which show
ferrimagnetism and ferroelectricity at room temperature.
For this film, in the cross term measurement, the increase of residual polarization caused by existence of
residual magnetization has been found. The magnitude
of change indicates a possibility of a new phenomenon
caused by coexistence of ferromagnetism and ferroelectricity.
2.
希薄磁性半導体 Zn1-xCoxO の成長モード制御と
バンド端発光の磁気変調
田畑 仁・関 宗俊・山原 弘靖
Control of growth mode and magnetic properties of
Zn1-xCoxO diluted magnetic semiconductor
H. Tabata, M. Seki and H. Yamahara
Terahertz (THz) spectroscopic measurement was performed on the DNA-related biomaterials and the interaction of DNA bases was investigated through the vibration modes of hydrogen bonds and intermolecular
vibration modes which appear in the THz spectrum. The
11 mers of DNA origomers with G-G mismatch were
prepared and deposited on a glass substrate. Clear peaks
of vibration modes related to the modulation of interaction between mismatched bases were observed. A
semi-empirical molecular orbital simulation revealed
these peaks are originated from the modulation of torsional and stretching vibration modes in the mismatch
section.
酸化物の中でも特に優れた光学特性を持つ酸化亜鉛
ZnO に、3d 軌道に局在スピンを有する Co 原子を添加し
た希薄磁性半導体 Zn1-xCoxO において、その発光特性の
室温巨大磁場変調を目指し、薄膜の 2 次元成長モードの
検討と発光スペクトル分析を行った。パルスレーザー堆
積法(PLD 法)を用いて、ノンドープ ZnO 層と Co ドープ
ZnO 層を、酸素分圧を変調させながら交互に超格子構造
を形成した結果、成長表面は 2 次元成長を維持し、コヒ
169
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
4.
酸化物ナノワイヤを用いた高効率細胞加工法
の開発
田畑 仁・関 宗俊・野口 真路
High efficiency cell-manipulation technology using
oxide nanowires
H. Tabata, M. Seki and M. Noguchi
研究論文
[1] H. Matsui and H. Tabata, “Co-doped ZnO Homoepitaxy:
Repeated Oxygen-pressure Modulated Epitaxy”, Physica Status Solidi C, 3 (2007) 4106-4109.
[2] H. Matsui and H. Tabata, “Simultaneous Control of
Growth Mode and Ferromagnetic Ordering in Co-doped
ZnO Layers with Zn Polarity”, Phys. Rev. B, 75 (2007)
014438.
[3] S.T. Mahmuda, A.K.M. Akther Hossain, A.K.M. Abdul
Hakim, M. Seki, T. Kawai, H. Tabata, “Influence of Microstructure on the Complex Permeability of Spinel
Type Ni-Zn Ferrite”, J. Magnetism & Magnetic Materials, 305 (2006) 269-274.
[4] H. Matsui, N. Hasuike, H. Harima, T. Tanaka, H. Tabata,
“Stranski-Krastanov Growth in Mg0.37Zn0.63O/ZnO Heteroepitaxy: Self-organized Nanodots and Local Composition Separation”, Appl. Phys. Lett., 89 (2006) 091909.
[5] T. Ohtake, K. Nakamatsu, S. Matsui, H. Tabata and T.
Kawai, “Novel DNA Nano-Patterning Design Method
Utilizing Poly-L-Lysine Patterning by Nanoimprint Lithography”,
J.Nanosci.Nanotechnol.,
6
(2006)
2187-2190.
[6] H. Matsui and H. Tabata, “Correlation of Self-organized
Surface Nanostructures and Anisotropic Electron Transport in Nonpolar ZnO (10-10) Homoepitaxy”, J. Appl.
Phys., 99 (2006) 124307.
[7] K. Kotani, I. Kawayama, M. Tonouchi, Y. Hotta and H.
Tabata, “Dielectric and Ferroelectric Properties of c-axis
Oriented Strontium Bismuth Tantalate Thin Films Applied Transverse Electric Fields”, J. Appl. Phys., 99
(2006) 124106.
[8] T. Kawahara, T. Ohno, A. Doi, H. Tabata, T. Kawai and
T. Hino, “Modification of Temperature Dependence of
Dielectric Properties by Symmetry-Controlled Superlattices Thin Films of BaZrxTi1-xO3”, Jpn. J. Appl. Phys.,
45 (2006) 4484-4488.
[9] H. Matsui, H. Tabata, N. Hasuike and H. Harima, “Critical Thickness and Lattice Relaxation of Mg-rich
Strained Mg0.37Zn0.63O (0001) Layers Towards Multi-quantum-wells”, J. Appl. Phys., 99 (2006) 024902.
ナノワイヤ、ナノロッドなどの１次元ナノ構造体は、
その大きな比表面積を利用して各種センサやメモリなど
に広く応用されているだけでなく、その低次元性や量子
閉じ込め効果により、バルクには無い新規巨大物性の発
現が期待されている。我々は、新しいナノワイヤ作製手
法（レーザー誘起 VLS 法）を開発し、従来の作製プロセ
ス（CVD 法など）では実現できなかった、多元化合物や
室温強磁性酸化物のナノワイヤを作製することに成功し
た。また、生体親和性 ZnO ナノワイヤを用いて、細胞
死を誘発せずに細胞膜を穿孔し、ほぼ１００%の効率で
色素・プローブを注入する技術を開発した。この手法は
大規模細胞操作や細胞一つ一つを素子として扱う細胞機
能デバイス創製に繋がるものと期待される。
One dimensional nanostructures such as nanowires and nanorods find unique applications in electronics, optoelectronic
and biosensors due to their high surface to volume ratio, and
enhanced material characteristics due to quantum confinement
effects. We have established the nanowire fabrication process,
so-called laser-assisted VLS technique, and the nanowires of
multinary compound and ferromagnetic oxides were successfully fabricated using the laser-assisted VLS technique. Furthermore, we have developed the technique of cell membrane
perforation using the biocompatible ZnO nanowires. This
technique is expected to be utilized in the development of
large-scaled cell manipulation technique and the creation of
novel cell-based devices.
国際会議論文
[10] H. Tabata, “Multi-Ferroic Relaxors” (Invited), International Symposium on Integrated Ferroelectrics
(ISIF2006), Hawaii, USA, Apr. 23-27, 2006.
[11] H. Tabata, “Charge Transport Properties of DNA Molecules Measurements by Nano-gap Electrodes” (Invited),
Charge Migration in DNA, Manitoba, Canada, Jun. 6-9,
2006.
170
lisher, pp.?-? (2005).
[25] 田畑 仁:「科学立国日本を築く」
（榊 裕之 監修、
丸文研究交流財団選考委員会 編）、日刊工業新聞
社、pp.228-242 (2006).
[12] H. Saeki, H. tabata, “Magnetic and Transport Properties
of (Zn,Co)O Thin Films”, Sendai, Japan, Aug. 15-18,
2006.
[13] H. Matsui and H. Tabata, “A Correlation between Carrier,
Ferromagnetism and Structural Quality in Strained
Zn1-xCoxO/ZnO Hetroepitaxy”, PASPS-Ⅳ, Sendai, Japan Aug. 15-18, 2006.
[14] K. Tsuruta, T. Koide, M. Seki and H. Tabata, “Room
Temperature Multiferroic Properties of Strained
R3Fe5O12 Thin Films. (R=rare metal)”, JKC-FE06(The
6th Japan-Korea Conference on Ferroelectricity), Sendai,
Japan, Aug.17-20, 2006.
[15] A. K. M. Akther Hossain, M. Seki, T. Kawai, H. Tabata,
“Room Temperature Weak Ferromagnetism in Ferroelectric Pb(Fe,Ta)0.5O3 & Ba(Fe,Ta)0.5O3 Thin Films”,
The 17th International Conference on Magnetism, Kyoto,
Japan, Aug. 20-25, 2006.
[16] H. Matsui and H. Tabata, “A Correlation between Carrier,
Ferromagnetism and Structural Quality in Strained
Zn1-xCoxO/ZnO Hetroepitaxy”, The 17th International
Conference on Magnetism, Kyoto, Japan Aug. 20-25,
2006.
[17] H. Tabata, “Nanotechnology-Impact on Electronics,
Photonics and Biology” (Invited), SSDM2006, Yokohama, Japan, Sep. 13-15, 2006.
[18] K. Norizawa, H. Tabata, F. Takei and K. Nakatani, “THz
Time-Domain Spectroscopy of Thin-Film DNA Oligomer Having G-G Mismatch”, The IRMMW-THz 2006,
Shanghai, China, Sep.18-22, 2006.
[19] H. Matsui and H. Tabata, “Repeated Oxygen-pressure
Modulated Epitaxy for Zn-polar Growth of ZnCoO Alloys”, SISNN-2006, Osaka, Japan, Sep.19-20, 2006.
[20] H. Matsui and H. Tabata, “Advanced Control of Surface
Nanostructures in ZnO Homoepitaxy”, SISNN-2006,
Osaka, Japan, Sep.19-20, 2006.
[21] K. Tsuruta, T. Koide, M. Seki and H. Tabata, “Room
Temperature Multiferroic Propertied of Strained
R3Fe5O12 Thin Films”, K. Tsuruta, T. Koide, M. Seki and
*H. Tabata, The 13th International Workshop on Oxide
Electronics, Ischia, Italy, Oct. 8-11, 2006.
[22] H. Matsui and H. Tabata, “Polarity Control and Magnetic Ordering in Strained ZnCoO/ZnO Heteroepitaxy
Towards Oxygenpressure Modulated Superlattices”, The
13th International Workshop on Oxide Electronics, Ischia, Italy, Oct. 8-11, 2006.
[23] Advances in Nonpolar ZnO Homoepitaxy: 1D Surface
Nanostructure and Electron Transport (Invited), *H.
Matsui and H. Tabata, Photonics West-2007, San Jose,
USA, Jan. 20-25, 2007.
総説・解説論文
[26] 松井 裕章、田畑 仁: “酸化物半導体 ZnO 薄膜の
成 長 表 面 と 格 子 欠 陥 ” 、 表 面 科 学 、 Vol.27,
pp.708-714 (2006)
[27]
松井 裕章、田畑 仁: “酸化亜鉛半導体薄膜
の光・電子・磁気機能 －極性・非極性の観点から
－”、応用物理、Vol. 75 pp.1211-1217 (2006)
[28] 河原 敏男、大野 隆裕、田畑 仁、川合 知二、
日野 孝紀: “強誘電体薄膜 BaZrxTi1-xO3 の超格子に
よる温度特性の制御”、超音波 TECHNO、Vol.9-10
pp.31-34 (2006).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[29] 田畑仁：ナノエレクトロニクスに向けたボトムア
ップナノテクノロジー，第 21 回阪大融合技術懇談
会, 大阪, (2006) <Invited>.
[30] H. Tabata: Multi-Ferroic Relaxors, International Symposium on Integrated Ferroelectrics(ISIF2006), Hawaii,
USA, (2006)<Invited>.
[31] 田畑 仁：ナノバイオデバイス研究の動向と農林
水産分野に期待するナノバイオ技術，平成 18 年度
第 2 回農林水産技術会議，東京，(2006) <Invited>.
[32] 土井敦裕, 田畑仁, 金秀宰, 黒岩芳弘：Pb フリーB
サイト同価数系 Ba(Zrx,Ti1-x)O3, Ba(Hfx,Ti1-x)O3 にお
ける相共存・ゆらぎとリラクサー現象の相関，第
23 回強誘電体応用会議(FMA-23), コープイン京都，
(2006).
[33] H. Tabata: Charge transport properties of DNA molecules measurements by nano-gap electrodes, Charge
Migration in DNA, Manitoba, Canada, (2006) <Invited>.
[34] 田畑仁：薄膜・表面評価技術，第 23 回薄膜スクー
ル，神奈川，(2006) <Invited>.
[35] 田畑仁：バイオ／DNA エレクトロニクスのデバイ
ス応用・展望，オルガテクノ 2006 有機ビジネス
テクニカルセミナー，パシフィコ横浜，(2006) <Invited>.
[36] 田畑仁：パソコン計算でどこまで物性が予測（説
明）できる？：表面科学から物質科学まで，応用物
理学会結晶工学分科会主催 第 125 回結晶工学分科
会研究会，大阪，(2006) <Invited>.
[37] H. Tabata: Rump Session B「Nanotechnology-Impact on
Electronics, Photonics and Biology-, SSDM2006, Pacifico Yokohama, (2006) <Invited>.
[38] M. Seki, T. Saito and H. Tabata: High-efficiency cell
membrane perforation technique based on self-organized
ZnO nanorods, SSDM2006, Pacifico Yokohama, (2006).
著書
[24] Name1 and Name2: Title of the book, Name of the pub-
171
[39] K. Tsuruta, T.Koide, M.Seki and H. Tabata: Room temperature multiferroic propertied of strained R3Fe5O12
thin films, The 13th International Workshop on Oxide
Electronics, Ischia, Italy, (2006).
[40] H. Matsui and H. Tabata: Polarity control and magnetic
ordering in strained ZnCoO/ZnO heteroepitaxy towards
oxygenpressure modulated superlattices, The 13th International Workshop on Oxide Electronics, Ischia, Italy,
(2006).
[41] M. Seki, T. Fujimura, T. K. Saito, H. Tabata: Synthesis
of oxide nanorods by laser-induced VLS technique, The
13th International Workshop on Oxide Electronics, Ischia, Italy, (2006).
[42] H. Saeki, H. Tabata: Magnetic and transport properties
of (Zn,Co)O thin films, PASPS-Ⅳ, Sendai International
Center, (2006).
[43] H. Matsui and H. Tabata: A correlation between carrier,
ferromagnetism and structural quality in strained
Zn1-xCoxO/ZnO hetroepitaxy, PASPS-Ⅳ, Sendai International Center, (2006).
[44] K. Tsuruta, T. Koide, M. Seki and H. Tabata: Room
temperature multiferroic properties of strained R3Fe5O12
thin films (R=rare metal), The 6th Japan-Korea Conference on Ferroelectricity(JKC-FE06), Tohoku Univ.,
(2006).
[45] A. K. M. Akther Hossain, M. Seki, T. Kawai, H. Tabata:
Room Temperature Weak Ferromagnetism in Ferroelectric Pb(Fe,Ta)0.5O3 & Ba(Fe,Ta)0.5O3 Thin Films, The
17th International Conference on Magnetism, Kyoto International Conference Hall, (2006).
[46] H. Matsui and H. Tabata: A correlation between carrier,
ferromagnetism and structural quality in strained
Zn1-xCoxO/ZnO hetroepitaxy, The 17th International
Conference on Magnetism, Kyoto International Conference Hall, (2006).
[47] 田畑仁，松井裕章：（Co,Zn）O 磁性混晶の成長モ
ード制御と磁気・光学特性，2007 年春季 第 54 回
応用物理学関係連合講演会，青山学院大学，
(2007)<Invited>.
[48] 齋藤敬，関宗俊，藤村哲也，Supab Choopun，田畑
仁：光酸化機構による細胞膜穿孔ナノロッドの特
性解析，2006 年秋季 第 67 回応用物理学術講演会，
立命館大学，(2006).
[49] 関宗俊，齋藤敬，藤村哲也，Choopun Supab，志水
一平，田中武雄，田畑 仁：高効率細胞加工に向
けた自己組織化 ZnO ナノ構造体の作製, 2006 年秋季
第 67 回応用物理学術講演会，立命館大学，(2006).
[50] 法澤公寛，武井史恵，中谷和彦，田畑仁：DNA の
振動モードのテラヘルツ分光法，2006 年秋季 第
67 回応用物理学術講演会，立命館大学，(2006).
[51] 松井裕章，田畑仁：非極性 ZnO のホモエピタキシ
ー：表面ナノ構造と電子輸送，2006 年秋季 第 67
172
回応用物理学術講演会，立命館大学，(2006).
[52] 鶴田浩二，小出卓史，関宗俊，田畑仁：新規マル
チフェロイック：ガーネット型 R3Fe5O12(R:rare
earth metal) 薄膜の磁性および誘電性，2006 年秋
季 第 67 回応用物理学術講演会，立命館大学，
(2006).
[53] 小出卓史，鶴田浩二，関宗俊，田畑仁：ガーネッ
ト型 Lu3Fe5O12 薄膜の磁性および誘電性，2006 年秋
季 第 67 回応用物理学術講演会，立命館大学，
(2006).
[54] K. Norizawa, H. Tabata, F. Takei, K. Nakatani: THz
Time-Domain Spectroscopy of Thin-Film DNA Oligomer Having G-G Mismatch, The IRMMW-THz
2006, Shanghai, China, (2006).
[55] H. Matsui and H. Tabata, Repeated oxygen-pressure
modulated epitaxy for Zn-polar growth of ZnCoO alloys,
SISNN-2006, Osaka, (2006).
[56] H. Matsui and H. Tabata, Advanced control of surface
Nanostructures in ZnO homoepitaxy, SISNN-2006,
Osaka, (2006).
[57] M. Seki, T. Saito, H. Tabata: Self-assembled Oxide Nanorods and Their Applications to Bio Systems, 5th 21st
Century COE “Towards Creating New Industries Based
on Inter-Nanoscience” International Symposium, Awaji
Yumebutai International Conference Center, (2006).
[58] H. Matsui and H. Tabata: Advances in Nonpolar ZnO
Homoepitaxy: 1D Surface Nanostructure and Electron
Transport, Photonics West-2007, San Jose, USA,
(2007)<Invited>.
[59] 鶴田浩二，小出卓史，山原弘靖，関宗俊，田畑
仁：新規マルチフェロ物質：ガーネット型
R3Fe5O12(R:rare earth) 薄 膜 の 磁 性 お よ び 誘 電 性 ，
2007 年春季 第 54 回応用物理学関係連合講演会，
青山学院大学，(2007).
[60] 関宗俊，齋藤敬，田畑仁：レーザー誘起 VLS 法に
よる室温フェリ磁性 Fe3O4 ナノワイヤの作製，2007
年春季 第 54 回応用物理学関係連合講演会， 青山
学院大学，(2007).
[61] 田淵智美，大塚洋一，金井真樹，松本卓也，田畑
仁，川合知二：ナノスケール測定法を用いた鉛フ
タロシアニン薄膜における単一結晶粒の電気特性，
2007 年春季 第 54 回応用物理学関係連合講演会，
青山学院大学，(2007).
[62] 齋藤敬，河野正人，石塚由佳子，田中敦成，五十
嵐城太郎，清水 透，田畑 仁:：大腸菌由来ヘム
制御ホスホジエステラーゼ(EcDOS)の分光解析，
2007 年春季 第 54 回応用物理学関係連合講演会，
青山学院大学，(2007).
[63] 松井裕章，田畑仁：a-及び m-面 ZnO における結晶
歪みと表面ナノ構造の成長モード，2007 年春季
第 54 回応用物理学関係連合講演会，青山学院大学，
(2007).
[64] 肖芝燕，松井裕章，田畑仁：Zn1-xCoxO 磁性混晶の
光学応答：バンドギャップの変調，2007 年春季
第 54 回応用物理学関係連合講演会，青山学院大学，
(2007).
173
廣瀬（明）研究室
Hirose Laboratory
動の干渉雑音を根本的には解決できないと考え、新たに
特異性拡散(SSPU)法を提案した。この方法は、位相の不
整合量を特異点の周辺も含めて連続的に補正する方法で
ある。実際に富士山周辺の位相観測データにこれを適用
し、NCFM法よりも高いSN比を短い計算時間で達成するこ
とが可能であることを示した。また、位相不整合を 1/4
ずつ 4 方に拡散させる通常のSSPU法とあわせて、重み付
け特異性拡散法も提案した。これは振幅情報も利用して、
より信頼性の低い方向により多くの拡散を行う方法であ
る。多くの場合、重み付けSSPU法がより高いSN比を示す
ことが確認された。さらに、地形とSSPU法の性能の関係
について考察した。
How to process phase singular points (SPs), or residues, is
a difficult problem in two-dimensional phase unwrapping
process to generate digital elevation maps (DEMs). Though
the minimum-cost network flow method is an effective and
widely used technique, some problems still remain. That is,
the method often generates spikes in high SP-density areas
and long cliff-like artifacts for isolated SPs. It also takes long
time to unwrap phase data that contains many SPs. In this year,
we proposed a new unwrapping method, namely, singularity-spreading phase unwrapping (SSPU), which solves these
problems. In this method, we spread the singularity at SPs
around, to make closely located positive and negative SPs
combine gently with each other, or make isolated SPs fade
away. Experiments demonstrated that the spreading process
compensates the distortion in phase values in the vicinities of
SPs appropriately for landscape reconstruction. The SSPU
generates high-quality DEMs with smaller calculation costs
than the conventional method. Besides the simple SSPU, we
also present weighted SSPU where we utilize amplitude information to improve the performance further. In addition, we
discuss the relationship between landscape characteristics and
SSPU performance.
(http://www.eis.t.u-tokyo.ac.jp/)
研究現況
Current Research Projects
1. 対人プラスチック地雷可視化システム
廣瀬 明・増山 惣一・安田 健造
Antipersonnel Plastic Landmine Visualization System
A.Hirose, S.Masuyama and K.Yasuda
本年度は特に、集積アンテナの横方向解像度の実効的
高解像度化とアンテナエレメント間の相互結合の補正を
実現した。現在、地雷探知には主に金属探知機が利用さ
れているが、地雷以外のものに反応してしまう偽陽性が
問題である。より短い波長を利用する地中レーダは、こ
れを解決できる可能性を持つ。われわれはこれまでに複
素自己組織化マップを利用する適応的処理によって、特
徴量を効果的に分類し、地雷を可視化することに成功し
ている。反射波からより多くの特徴量を抽出することに
より、より高い区別を実現することができる。そのため
には透過性が小さすぎない範囲でなるべく高い周波数を
利用し、またイメージのピクセルを小さくして、３次元
的に一層高い解像度を実現する必要がある。本年度は、
特殊な高周波スイッチ網を構築し、高解像度化を実現し
た。またアンテナエレメント間の相互結合の補正も実現
した。実際にカンボジアでラテライト土質での実験を行
い、より高い区分性能が得られることを確認した。
We newly developed high-resolution adaptive imaging
system using switched walled linearly tapered slot antenna
(walled-LTSA)
array
and
complex-valued
self-organization-map (CSOM) processing. In the CSOM
processing, we deal with feature vectors that possess complex-amplitude texture in space and frequency domains. A
higher resolution results in a better classification quality. To
realize a high resolution in range and azimuth directions, we
employ a wide frequency bandwidth in frequency stepping
operation, and a special switching scheme for the walled
LTSA. We have realized successful plastic landmine visualization not only for targets buried in normal sand but also for
those in wet laterite soil in Cambodia.
3. アダプティブ アンテナ
廣瀬 明・タン ソフヤン
Adaptive Antennas
A.Hirose and S.Tan
2. 干渉型開口合成レーダ
廣瀬 明・山城遼
Interferometric Synthetic Aperture Radars
A.Hirose and R.Yamaki
位相アンラッピングの手段として広く用いられようと
しているネットワークフローコスト最小化(NCFM)法では、
位相に含まれている特異点を解消するために、逆向きの
位相回転成分を離散的に位相マップに挿入している。わ
れわれは、この手法では位相特異点発生の原因である波
174
移動体通信でアダプティブアンテナを基地局に用いる
場合、基地局は受信したアップリンク信号からユーザ端
末の方向を推定してアンテナ荷重を決定し、空間分割多
重を実現できる。その際、特に時分割二重通信方式では、
アップリンク受信信号によって決定した荷重をダウンリ
ンクにも利用できる可能性がある。そのためにはユーザ
方向の移動の予測が必要となるが、ダウンリンク時間が
長いため、これまで十分な性能を得ることが難しかった。
われわれは、複素マルコフランダムフィールド(CMRF)
モデルに基づく新たな予測方式を考案し、まずシミュレ
ーションによってその性能が優れていることを確認した。
現在、検証実験を進めている。
Recently there is an increasing interest in adaptive antenna
technology since its capability of user tracking, co-channel
interference reduction, and spatial diversity offer better coverage, capacity, multipath rejection, and power efficiency.
Generally used adaptive algorithms such as directional constant modulus algorithm (DCMP), minimum mean square
error (MMSE), and power inversion (PI) adjust the weights in
adaptive antenna system to suppress interference signals while
amplify desired signal. The adaptive antenna technology is
very useful in time division duplex (TDD) scheme. Because a
frequency is used for uplink and downlink transmission
commonly, then the antenna beamforming for uplink channel
can also be used for downlink channel considering a slow
time selective fading channel. However, as the user moves
faster, the time selective fading, mainly caused by movement
of user relative to the base station, reduces the performance of
the system at the downlink period. We propose a new scheme
to realize a good performance in user prediction. That is, we
employ the complex-valued Markov random field (CMRF)
model in amplitude-phase domain, which is more suitable for
continuously changing time selective fading channel. The
proposed method can be used generally for any TDD scheme
using adaptive antenna.
spread-singularity phase unwrapping method, which we previously proposed in airborne radar systems, in the ultrasonic
measurement of two-dimensional curved surface. Experimental results show a drastic reduction of the number of singular
points, resulting in a better SN ratio in comparison with conventional methods. Secondly we constructed a beamforming
in personal information system, which utilizes the high directivity and the nature of autodemodulation of ultrasonic wave.
Theoretically speaking, the personal information system can
obviously incorporate with phased array principle. However,
the beamforming has been difficult in reality because of unevenness in individual radiator characteristics. We introduced
neural learning process to realize a successful beamforming.
Now we work on the increase of the directivity angle in continuing experiments.
5. 光通信における適応的信号
廣瀬 明・谷澤 健
Adaptive Dispersion Compensation in Optical
Communications
4. 適応的で高機能な超音波イメージング
廣瀬 明・西野智弘・植木雅司
Highly-Adaptive Ultrasonic Imaging
A.Hirose, T.Nishino and M.Ueki
位相情報を複素ニューラルネットワークで有効に柔軟
に扱う超音波イメージングシステムの開発を進めた。従
来の超音波計測は、その画像再構成や形状認識などの性
能が未だ貧弱である。われわれは、複素ニューラルネッ
トワークを利用することにより、より高機能な計測の実
現を目指している。今年度は、まず 2 次元曲面を対象に、
位相特異点拡散法によってその形状を取得する方法を提
案し、実験によりその有効性を確認した。この手法は、
レーダイメージングで始めてわれわれが提案してモノで
あるが、超音波イメージングにおいても極めて優秀なイ
メージング手法であることが確認された。また、フェイ
ズドアレイによる柔軟なパーソナル音響システムの構築
も行った。超音波の高い指向性と自己復調効果を利用す
るパーソナル音響システムでは、原理的にはフェイズド
アレイによるビーム走査が可能である。しかし放射素子
のばらつきなどにより実際には実現が難しかった。われ
われはニューラルネットワークによる学習を取り入れる
ことにより、ビームフォーミングを実現することに成功
した。今後、振れ角の増大を進める予定である。
Based on the theory of the complex-valued neural networks, we investigate highly functional adaptive ultrasonic
imaging. Conventional ultrasonic systems have wide room for
improvement in imaging and shape-reconstructing performance. Phase-sensitive adaptive processing is making a big
breakthrough. In this year, we first proposed a
175
A.Hirose and K.Tanizawa
光交換によるメトロネットワークでは、伝送路の分散
特性が時々刻々変化する。これに適応的に追随し、また
分散特性計測が不要な安定かつ高速に分散補償する方法
を提案した。本方法は受信光波形の誤差を直接利用して
勾配法によって周波数領域のパラメータを自動調整する
ものである。本年はその特性をシミュレーションによっ
て解析するとともに、特にVIPAを用いて伝送実験を行
い、広い分散値に対する速い補償性能を実証した。すな
わち、補償可能な分散レンジは、10Gb/s伝送時に-6000
～6000ps/nmであり、補償に要する時間は 1000ps/nmの補
償値に対して 1～2sである。補償に要する時間は主に
VIPAの応答時間である。しかしこの方式は、その他の
さまざまな分散補償デバイスに対して有効であり、速い
デバイスを利用することにより、さらに応答時間を改善
する音が可能である。
In the near-future all-optical networks, adaptive dispersion
compensation is indispensable for high-speed flexible communications. Last year, we proposed a low-cost dispersion-measurement-free compensation method that deals with
time-domain signal-waveform directly and controls compensation device in frequency domain. We formulated the dynamics. This year, we analyzed the performance of our proposed high-speed and low cost feedback control method of a
tunable dispersion compensator for adaptive dispersion compensation. In this method, we monitor the received waveform
in the time domain and control a tunable dispersion compensator repeatedly to reshape the waveform by means of steepest
descent method. Transmission experiments and simulations
showed that the proposed method can compensate the dispersion quickly for a wide dispersion range. The compensation
range is from -6000 to 6000 ps/nm in 10 Gb/s transmission.
The compensation time is 1 to 2 s for the dispersion within
1000 ps/nm. This method is applicable to the adaptive dispersion compensation in all-optical dynamic routing networks.
A.Hirose and Y.Azuma
人の感覚・運動系が持つ遅延時間が運動制御性能にも
たらす影響とその利用に関する研究を進めた。人間の知
覚や運動には 100ms 程度の遅延の存在がある。そのため、
通常のフィードバック制御では理想的な運動制御結果は
得られない。その欠点が、人間に知能をもたらした、と
する考え方がある。われわれは、人工ニューラルネット
ワークの学習においても、この遅延の影響が有効に用い
られる場合があると考え、その機序を実験的に解析して
いる。力学シミュレーションによって、自転車に乗る際
の反射運動と随意運動の学習について遅延の影響を調べ
たところ、遅延が随意運動の運動生成機構にも影響を与
えることが確認された。すなわち、遅延が小さいうちは
フィードバック制御を行うが、遅延が大きくなるとフィ
ードフォワード制御に転換し、そこでは粗い予測を行う
ようになる。実験で、そのような対応が見出された。
We investigate the influence of delay in sensorimotor systems on motion control and its utilization. Human beings have
unavoidable delay of approximately 100ms in sensing and
motion. Therefore, we cannot perform a good motion control
with a simple feedback mechanism. Some researchers say that,
because of this delay, we have been able to develop our intelligence. We believe that the delay should also be effective in
the learning in artificial neural networks,. This year, we investigated the influence of the delay on its control performance
and mechanism in numerical experiment with a simple network. The result suggests not only the fact that the delay degrades control performance of reflex motion in proportion to
the amount of the delay, but also that the delay influences
signal generation for relevant volitional motion. A moderate
delay can even be in favor of volitional motion learning. The
motion generation mechanism also seems dependent on the
amount of delay. That is, a feedback strategy changes into a
feedforward one with rough prediction.
6. 計算機ホログラムによる３次元動画の高速作
製
廣瀬 明・谷澤 健・テー チョーシェン
Fast 3D-Movie Generation by Computer-Generated
Holograms
A.Hirose, K.Tanizawa and C.S.Tay
複素ニューラルネットワークの汎化性に基づく、コン
ピュータ合成ホログラム(CGH)の動画を高速に生成する
方法を提案した。ホログラムは３次元画像の生成や光ピ
ンセットなどへの利用が期待されている。昨年は、複素
ニューラルネットワークで画像フレームを内挿して生成
速度を大きく向上させる方法を提案した。すなわち、複
素振幅情報を扱う複素ニューラルネットワークのうち、
特に搬送波を想定するコヒーレント型ニューラルネット
ワーク(CNN)を用い、そのキャリア周波数領域汎化性を
利用して、キャリア周波数を掃引することで滑らかな３
次元動画を生成する方法である。学習には、キャリア周
波数依存型のヘブ則を用いた。今年は、本手法で生成さ
れる画像の誤差を低減する、ハイブリッド学習法(HLM)
を提案し、実験によりその優れた性質を確認した。まず
内挿された画像に含まれる誤差を解析し、低周波のひず
みと高周波の雑音があることを発見した。そしてそれら
を現ずる方法としてHLMを提案した。実験により誤差
が極めて低減されることを確認した。
Computer-generated hologram (CGH) requires a long
calculation time. In particular, the generation of a CGH stream
for three-dimensional movies takes a huge amount of calculation cost. Last year, we proposed a small-calculation-cost
method to generate a CGH stream based on a coherent neural
network (CNN) that deals with complex-amplitude information with generalization ability in the frequency domain. We
demonstrated
successfully
that,
after
carrier-frequency-dependent learning, the system can generate a
CGH stream by sweeping the carrier frequency with neural
interpolation thanks to frequency-domain generalization. In
the system, however, the error that appears in the interpolated
CGH images need to be reduced even further so that the method with frame interpolation can be accepted for use generally. This year, we proposed a new hybrid CNN learning method that is able to generate the movies almost just as efficiently and yet reduces even more error that is present in the
generated holographic images as compared to the method
based solely on correlation learning.
8. 文書画像中の手書き文字と活字文字の判別
廣瀬 明・小山純平
Distinction between Handwritten and Printed Characters in Document Images
A.Hirose and J.Koyama
人は瞬時にテクスチャ（模様、きめ）を見分けること
ができる。そのような機構をモデル化することにより、
柔軟で有用なテクスチャ解析を実現できる可能性がある。
たとえば、事務書類の手書き文字領域と活字文字領域を
分類することもできるかもしれない。そうであれば、領
域判断結果によって光学文字読み取り器（OCR)のエンジ
ンを切り替えて、文字認識率を上げることが可能になる。
本年はそのようなことを実現する、初期視覚野の機構に
基づく新しい手法を提案した。その手法では、われわれ
は２次元スペクトルを評価し、手書き文字にどうしても
含まれてしまうゆらぎ成分を含む特徴量を抽出する。実
験によって、実際に手書き文字に関するある特徴量が、
7. 遅延が学習にもたらす影響の解析
廣瀬 明・東 佑輔
Influence and Utilization of Delay in Neural Sensorimotor Systems
176
活字文字に比べて大きくなることを確認した。またその
特徴量を元の画像と重ねたマップをつくることにより、
この特徴量が手書き文字領域をよく表していることを確
認した。
Human beings are capable of distinguishing a variety of
texture almost at a glance. By modeling the mechanism, we
will realize a flexible texture analysis. For example, we will
be able to distinguish handwritten character regions from
machine-printed regions in document images. If it is possible,
we can switch the engines in optical character readers (OCRs)
to obtain a higher recognition rate. We propose a new technique inspired by such human early-vision ability. In the technique, we evaluate the two-dimensional power spectrum to
extract feature values that reflects fluctuations unavoidable in
handwritten characters. Experiments show that a certain feature value of handwritten characters is often larger than that of
machine-printed characters. We generated a map obtained by
superimposing the feature value on the document image. The
map showed that our proposed method is useful to distinguish
handwritten character regions.
解析した。その結果、結合が持つ遅延時間が、個々の結
合の強化・減衰に大きな影響を与えること、またその結
果、パルスの統計状況に応じてパルスの集団化と分散化
が生じることを示した。それによって、神経細胞が空間
的な発火頻度とより精緻な時間タイミングとの両方を利
用して情報処理を行っている可能性が高いことを数値計
算的に具体的に明らかにした。
It has been suggested that the brain information is represented not only by time averaged pulse number, but also by
coincidence of individual pulses. This year, we modeled the
self-organization mechanism in cerebral cortex based on the
spike-timing dependent plasticity (STDP) to analyze the dynamics of firing timing and changes in connection weights. In
numerical experiments, we found that the increase and decrease of connection weights are highly sensitive to the statistics of spikes as well as the amount of delay in each connection. As a result, it was also shown that clustering and spreading of firing occurs depending on the statistics of input signals.
In total, we demonstrated that the neurons in the cerebral cortex represent information by utilizing both the firing rate and
the precise spike timing.
9. 共同注意と学習
廣瀬 明・北原 邦紀
Joint Attention and Its Effect on Learning
A.Hirose and K.Kitahara
マルチモーダルな情報を統合する際、情報どうしの対
応付けや概念の獲得が大きな意味を持つ。学習者が他の
人間とのやりとりによって対応付けを獲得するにあたっ
て、重要な役割を持つと考えられるものが共同注視ある
いは共同注意である。自立して学習するロボットへの応
用を考えながら、共同注意をうまく利用した学習の機構
を構築している。
In the fusion of multimodal information, acquisition of
correspondence between individual information in different
modes, or acquisition of concept, is considered significantly
important. Joint attention is a key action for a learning person
when he learns concept of various things through interaction
with other people in his environment. We intend to construct a
workable mechanism of joint attention for possible application to robotics.
10. 発火タイミング依存可塑性がもたらす自己組
織化
廣瀬 明・秋光淳生
Self-Organization through spike-timing dependent
plasticity (STDP)
A.Hirose and T.Akimitsu
脳の情報表現方法は、発火パルスの時間平均回数によ
るだけでなく、個々の発火のタイミングにもよっている
可能性がある。今年度は、発火タイミング依存可塑性
(STDP)に基づく大脳皮質の自己組織化機構のモデルを
提案し、それによって結合と発火の振る舞いを数値的に
177
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
Proc. (July 31-Aug. 4, 2006, Denver) Prof. 1259-1260.
[11] S.Masuyama A.Hirose: “Plastic Landmine Imaging with
Integrated Walled LTSA Handset,” Progress in Electromag. Research (PIERS) 2006 Tokyo, Proc. (August 2-5,
2006, Tokyo) 463.
[12] R.Yamaki A.Hirose: “Phase Unwrapping by Spreading
Phase Singularity in Airbone Interferogram,” Progress in
Electromag. Research (PIERS) 2006 Tokyo, Proc. (August 2-5, 2006, Tokyo) 311.
[13] A.Hirose T.Higo: "Proposal of holographic 3D-movie
generation using coherent neural-network interpolation,"
Fuzzy Days 2006 Dortmund, Proc. (Sept. 18-20, 2006)
437-439.
[14] T.Akimitsu A.Hirose Y.Okabe : “Self-organization
through spike-timing dependent plasticity using localized synfire-chain patterns,” Int'l Conf. on Neuroal Inform. Process. (ICONIP) 2006 Hong Kong, Proc. (Oct.
3-5, 2006, Hong Kong) 49-58.
[15] T.Akimitsu Y.Okabe A.Hirose: “Self-organization of
clusters having locally distributed patterns for synchronized inputs,” Int'l Conf. on Neural Networks (ICNN)
2006 Barcelona, Proc. (Oct. 27-29, 2006, Barcelona)
Enformatica Vol. 15, 43-48.
[16] T.Akimitsu Y.Okabe A.Hirose: “Effect of Long-delay
Connections to Realize a Self-Organization of Firing
Patterns that Vary Smoothly in Space,”Int'l Conf. on
Neural Networks and Associative Memories (NNAM)
2006 Mexico City, Proc. (Nov. 20-24, 2006, Mexico
City) RCS Vol. 21, 105-114.
[17] R.Yamaki A.Hirose: “Singularity spreading phase unwrapping,” IEEE-GRSS SAR Workshop 2007 Tsukuba,
Proc. (March 6-7, 2007, Tsukuba) paper 17.
研究論文
[1] K.Tanizawa A.Hirose: "Adaptive control of tunable dispersion compensator that minimizes time-domain
waveform error by steepest-descent method," IEEE
Photon. Technol. Lett., 18, 13 (2006) 1466-1468.
[2] A.Hirose T.Higo K.Tanizawa: "Efficient generation of
holographic movies with frame interpolation using a
coherent neural network," IEICE Electronics Express, 3,
19 (2006) 417-423.
[3] T.Akimitsu Y.Okabe A.Hirose: "Self-Organization of
Clusters Having Locally Distributed Patterns for Highly
Synchronized Inputs," International Journal of Biomedical Sciences, 1, 3 (2006) 161-166.
[4] A.Hirose Y.Asano T.Hamano: "Developmental learning
with behavioral mode tuning by carrier-frequency modulation in coherent neural networks," IEEE Trans. on
Neural Netw., 17, 6 (2006) 1532-1543.
[5] T.Akimitsu Y.Okabe A.Hirose: "Self-organization
through spike-timing dependent plasticity using localized synfire-chain patterns," Neural Processing Lett., 25,
1 (2007) 79-89
国際会議論文
[6] S.Masuyama A.Hirose: “Integrated walled-LTSA handset for quick and high-spatial-resolution phase-sensitive
imaging,” Int'l Conf. on Ground Penetrating Radar
(GPR) 2006 Columbus, Proc. (June 19-22, 2006, Ohio)
UXO.7.
[7] A.Hirose Y.Asano T.Hamano: “Developmental Learning
Based on Coherent Neural Networks with Behavioral
Mode Tuning by Carrier-Frequency Modulation,” World
Congress on Comput. Intelligence (WCCI) / Int'l Joint
Conf. on Neural Netw. (IJCNN) 2006 Vancouver, Proc.
(July 16-21, 2006, Vancouver) 8874-8881.
[8] A.B.Suksmono A.Handayani A.Hirose: “Snake in Phase
Domain: A Method for Boundary Detection of Objects
in Phase Images,” World Congress on Comput. Intelligence (WCCI) / Int'l Joint Conf. on Neural Netw.
(IJCNN) 2006 Vancouver, Proc. (July 16-21, 2006,
Vancouver) 1208-1212.
[9] A.Hirose
T.Higo
K.Tanizawa:
“Holographic
Three-Dimensional Movie Generation with Frame Interpolation Using Coherent Neural Networks,” World
Congress on Comput. Intelligence (WCCI) / Int'l Joint
Conf. on Neural Netw. (IJCNN) 2006 Vancouver, Proc.
(July 16-21, 2006, Vancouver) 1219-1224.
[10] A.Hirose R.Yamaki: “Phase unwrapping with
phase-singularity spreading,” Int'l Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS) 2006, Denver,
シンポジウム・研究会・大会等発表
[18] 谷澤 健, 廣瀬 明: “最急降下法を用いた適応的な
可変分散補償器制御の補償分散範囲と補償に要す
る 時 間 の 検 討 ,” 信 学 会 光 通 信 シ ス テ ム 研 究 会 ,
OCS2006-45 OPE2006-98 LQE2006-87, pp.39-44.
[19] 小山 純平、加藤 雅弘、廣瀬 明: “テクスチャ
を特徴量とする手書き文字領域と活字文字領域の
判別,” 信学会パターン認識・メディア理解研究会,
PRMU2006-108, pp.23-28.
[20] 山城 遼、廣瀬 明: “位相アンラッピングのため
の位相特異点の重み付け拡散法,” 信学会/電気学会
電磁界理論研究会, EMT-06-88.
[21] 増山 惣一、安田 健造、廣瀬 明: “地雷可視化
ハンドセットにおける直接結合波の除去,” 信学会/
電気学会電磁界理論研究会, EMT-06-90.
[22] 西野 智弘、山城 遼、廣瀬 明,、“位相特異性拡散
法による３次元イメージング,” 信学会超音波研究
会, US2006-116 (2007-2).
[23] 廣瀬明: “一芸に秀でた脳 -- 複素ニューラルネット
178
ワーク,” 信学会東海支部講演会 (Dec. 20, 2006, 豊
橋技術科学大学).
[24] 秋光 淳生、岡部 洋一、廣瀬 明: “局所的に同
期した入力に基づく分散発火パターンの自己組織
化,” 信学会ニューロコンピューティング研究会、
NC2006-129 (2007-3).
[25] 東 佑輔、廣瀬 明: “感覚運動系の遅延時間が制
御性能と制御機構へ与える影響,” 信学会ニューロ
コンピューティング研究会, NC2006-162 (2007-3).
[26] C.S.Tay, K.Tanizawa, A.Hirose: “Generation of holographic movies with frame interpolation using coherent
neural networks -- Error-reduction using a hybrid learning method --,” 信学会ニューロコンピューティング
研究会, NC2006-210 (2007-3).
[27] 西野 智弘、山城 遼、廣瀬 明: “最小コストネ
ットワークフロー法と位相特異性拡散法の精度の
比較,” 2007 信学総大, A-11-5 (2007) 250.
[28] 増山 惣一、安田 健造、廣瀬 明: “地中探査用
Walled-LTSA アレイにおける直接波の除去,” 2007 信
学総大, A-11-5 (2007) 250.
[29] 谷澤 健、廣瀬 明: “時間波形 3 点サンプリング
による最急降下法を用いた可変分散補償器の適応
的な最適制御,” 2007 信学総大, B-10-50 (2007) 389.
[30] 小山 純平、加藤 雅弘、廣瀬 明: “手書き文字
と活字文字領域判別のためのテクスチャ特徴量の
抽出,” 2007 信学総大, D-12-140 (2007) 256.
[31] 廣瀬明: “スーパー右脳で対人プラスチック地雷を
見つけよう,” 近畿大学理工学部セミナー (Jan. 26,
2007).
[32] 廣瀬明: “波動と相性のよい複素ニューラルネット
ワ ー ク ,” 近 畿 大 学 理 工 学 部 セ ミ ナ ー (Jan. 27,
2007).
[33] 増山惣一 廣瀬 明: “高速・高空間分解能の地中
イメージング用集積アンテナ・ハンドセット,” 第 6
回 21 世紀 COE ワークショップ, Proc. (March 13,
2006, Tokyo) 55-60.
Delft.
[37] Hirose Laboratory & Cambodian Mine Action Centre
(CMAC), Field experiment of SO-1 Plastic Landmine
Visualization System in landmine action center in Siem
Reap, Cambodia, March 24-30, 2007
著書
[34] A.Hirose, "Complex-Valued Neural Networks," Studies
in Computational Intelligence, vol.32, Springer-Verlag
(August 2006) ISBN 3-540-33456-4
特許
[35] 廣瀬明、小山純平、加藤雅弘: “文書処理方法およ
び文書処理装置,” 特許出願, 特願 2006-205784.
その他の活動
[36] Japan-The Netherlands Research Cooperative Program,
Joint-Seminar for evaluation procedure of dual sensors
for landmine detection (December 4-5, 2006, Delft)
Motoyuki Sato, CNEAS Tohoku University, Leo Ligthart, IRCTR, TU Delft, Alex Yarovoy, IRCTR, TU
179
藤島研究室
Fujishima Laboratory
We have studied millimeter-wave pulse communication in
60GHz band, which realizes uncompressed transmission of
motion images of high-definition television (HDTV) with low
power consumption. Since an oscillator-based pulse generator
in millimeter-wave band consumes large power, we have
proposed a new CMOS pulse generator, which composes of a
series of delay cells and edge combiners. As a result, a carrier
frequency of 62.5GHz was obtained at a supply voltage of
1.15V using 90nm CMOS technology. The power consumption was 11.5mW at 1.5GHz input frequency.
(http://www.axcel.k.u-tokyo.ac.jp/)
研究現況
Current Research Projects
1.
ミリ波ＣＭＯＳビルディングブロック
藤島実、ライチーホン、本良瑞樹、石橋浩二、
神林裕樹、乾千乗、高野恭弥
Millimeter-Wave CMOS Building Blocks
M. Fujishima, I.C.H. Lai, M. Motoyoshi, K. Ishibashi, Y. Kambayashi, C. Inui and K. Takano
無線通信市場の拡大に伴い、ミリ波帯を利用する高速、
低消費電力トランシーバが求められるようになっている。
このために、まずトランシーバの各ブロックにおいて仕
様を満たす必要がある。本研究では VCO、可変利得増幅
器、ミキサの研究を行った。VCO では LC タンクの代わり
にリング型の伝送線路を用いることにより、高い動作周
波数を実現するとともに、従来のものより優れたチュー
ニングレンジ、位相ノイズを実現した。また、インダク
ティブゲートを用いることにより利得を増やした可変利
得増幅器、そして従来と比べて最も高い周波数において
ダブルバランスミキサとオンチップバランを用いること
により実現した。
High-speed and low-power transceivers are required in millimeter-wave band as progressing device technologies for
wireless communications. Considering specification in each
building block of the transceivers, we have studied a voltage
controlled oscillator (VCO), a variable gain amplifier (VGA)
and mixers for millimeter-wave band. To improve the tuning
range and phase noise in CMOS VCO, a new ring-shaped
transmission line for the LC tank is proposed. Besides, we
have realized VGA using inductive gate for gain boosting and
double-balanced Gilbert-cell mixer with on-chip balun at the
highest operating frequency
2.
ミリ波 CMOS パルスジェネレータ
藤島実、オンチュアーメット、
バダラワワサンタマーラ、本良瑞樹、王彤
Millimeter-Wave CMOS Pulse Generator
M. Fujishima, A. Oncu, B.B.M.W. Badalawa,
M. Motoyoshi, T. Wang
高精細テレビジョン(HDTV)の画像を非圧縮伝送可能な
高速無線通信を低消費電力で実現するミリ波パルスで通
信の実現に取り組んでいる。しかしながら、ミリ波パル
スの発生は発振器を用いる方式では消費電力が大きい。
そこで、本研究では遅延素子列とエッジ合成回路から構
成されたミリ波パルスジェネレータを提案した。その結
果、90nmCMOS を用いて 11.5mW の消費電力と 1.15V の電
源電圧で、62.5GHz のパルスを発生し、1.5Gbps/bit の
通信速度を実現した。
180
3.
ミリ波ＣＭＯＳ用受動回路のモデリングと自
動設計
藤島実、ライチーホン、本良瑞樹、小林直樹、
石橋浩二、後藤陽介、乾千乗
Design and Modeling of Millimeter-Wave CMOS
Passive Circuits
M. Fujishima, I.C.H. Lai, M. Motoyoshi,
N. Kobayashi, K. Ishibashi, Y. Goto and C. Inui
高性能のミリ波回路を実現するには、受動素子のモデ
リングと最適化設計が不可欠となる。そこで本研究では、
櫛形容量のスケーラブルモデルの実現と、伝送線路を用
いたラットレース型バランの自動設計に取り組んだ。そ
の結果、櫛形キャパシタに対し、透過特性の RMS 誤差
7％以内、反射特性の RMS 誤差 5％以内の高周波スケーラ
ブルモデルを実現することができた。また、インピーダ
ンスマッチング特性を持たせるためにスタブを付けた新
しいラットレースバランを提案し、遺伝的アルゴリズム
（GA）と、逐次二次計画法（SQP）を組み合わせた最適化
手法により収束性が向上した本自動設計プログラムを用
いて最適化設計を行った。
Modeling and design optimization of passive circuits are indispensable for high-performance millimeter-wave CMOS.
Additionally, design automation is desirable for reducing design cost. In this study, a size-scalable model of comb capacitor and a design automation tool using on-chip transmission
lines are realized. As a result, RSM error is less than 7% at
transmission characteristics and less than 5% at reflection
characteristics in size-scalable model of comb capacitor. On
the other hand, a new rat-race balun with stub is proposed for
impedance matching, and design automation program is developed with high convergence using sequential quadratic
problem (SPQ) and genetic algorithm (GA).
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
オンチップインダクタの評価”, 電子情報通信学
会集積回路研究専門委員会（東京） 2007 年 1 月
[14] 神林，Lai, 藤島, “20-26GHz 低消費電力 CMOS アッ
プコンバージョンミキサ”, 電子情報通信学会集
積回路研究専門委員会（東京） 2007 年 1 月
[15] 石橋, 藤島, “シールドつき MIM キャパシタに対す
る鏡像効果を考慮したスケーラブルモデル”, 電
子情報通信学会技術研究報告, vol.106, no.550, pp.
7-12 2007 年 3 月
[16] 小林, 藤島, “インピーダンスマッチング機能付き
CMOS オンチップラットレースバラン”, 電子情報
通信学会集積回路研究専門委員会（沖縄） 2007 年
3月
[17] 藤島，“ミリ波 CMOS”, 電子情報通信学会 2007 総
合大会講演論文集, C-12, pp.SS-14-15 2007 年 3
月
[18] 本良, 藤島, “58.8/39.2GHz デュアルモード CMOS
周波数分周器”, 2007 年電子情報通信学会総合大
会（名古屋） 2007 年 3 月
[19] Badalawa, 藤 島 , “60GHz CMOS Pulse Generator”,
2007 年電子情報通信学会総合大会（名古屋） 2007
年3月
国際会議論文
[1] M. Shimura and M. Fujishima, “An on-Chip High-Speed
Solver of Inverse Problems Based on Quantum-Computing Principle,” IEEE International Symposium on Circuits and Systems, pp. 113-118 2006
[2] M. Motoyoshi and M.Fujishima, “In Situ Evaluation
Method for On-Chip Inductors Using Oscillator Response,” IEEE 2006 Custom Integrated Circuits Conference, pp. 369-372 2006.
[3] Y. Goto and M. Fujishima, “Large-Scale Quantum
Computing Emulation Based on Unitary Macro-Operetions,” 2006 International Conference on Solid
State Devices and Materials, pp. 278-279 2006.
[4] I.C.H. Lai, H. Tanimoto and M. Fujishima, “On-Chip
Asymmetric Coaxial Waveguide Structure for Chip Area
Reduction,” 2006 International Conference on Solid
State Devices and Materials, pp. 60-61 2006.
[5] I.C.H. Lai and M. Fujishima, “An Integrated 20-26 GHz
CMOS Up-Conversion Mixer with Low Power Consumption,” 32nd European Solid-State Circuits Conference, pp. 400-403 2006.
[6] B.B.M.W. Badalawa, A. Oncu, T. Wang and M. Fujishima, “22-29GHz CMOS Pulse Generator for Ultra-Wideband Radar Application,” 32nd European Solid-State Circuits Conference, pp. 279-282 2006.
[7] M. Motoyoshi and M. Fujishima, “43μW 6GHz CMOS
Divide-by-3 Frequency Divider Based on Three-Phase
Harmonic Injection Locking,” 2006 IEEE Asian Solid-State Circuits Conference, pp.183-186 2006.
[8] I.C.H. Lai, Y. Kambayashi and M. Fujishima, “60-GHz
CMOS Down-Conversion Mixer with Slow-Wave
Matching Transmission Lines,” 2006 IEEE Asian Solid-State Circuits Conference, pp. 195-198 2006.
著書
[20] Minoru Fujishima, ”Semiconductor Nanostructures and
Nanodevices (Nanodevices and Circuits 5),” edited by
A.A. Baladin and L.K. Wang, American Scientific Publishers, Chap. 9, pp.384-408, 2006
国内学会・研究会等
[9] 後藤, 藤島, “ユニタリマクロ命令を用いた大規
模量子計算エミュレータ”,第 10 回システムＬＳＩ
ワークショップ（北九州）2006 年 11 月
[10] 石橋, 藤島, “サイズ依存を考慮した櫛型キャパシ
タのモデリング” ,第 10 回システムＬＳＩワーク
ショップ（北九州）2006 年 11 月
[11] 神林, ライチーホン, 藤島, “20-26GHz 低消費電力Ｃ
ＭＯＳアップコンバージョンミキサ” ,第 10 回シス
テムＬＳＩワークショップ（北九州）2006 年 11 月
[12] 王, バダラワ, オンチュ, 藤島, “90nm CMOS を用
いた 22-29GHz UWB レーダ用パルスジェネレータ”,
電子情報通信学会技術研究報告(広島) 2006 年 12
月
[13] 本良, 藤島, “インピーダンスバランス法を用いた
181
山下研究室
Yamashita Laboratory
(http://www.sagnac.t.u-tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1. カーボンナノチューブ光デバイス
山下真司・マルチネス アモス・宋容沅・柏木謙・
ディンチュンキエン・吉田剛士・森棟佳陽
・西村基
Photonic Devices based on Carbon Nanotubes
S. YAMASHITA , A. MARTINEZ, Y-W. SONG,
K. KASHIWAGI, K. C. DINH, T. YOSHIDA,
K. MORIMUNE, M. NISHIMURA
カーボンナノチューブ（CNT）を用いたデバイスの研
究を行っている。CNT の可飽和吸収性を用いた受動モ
ード同期短パルスファイバレーザの研究を進めた。1cm
という非常に短い共振器長のモード同期光ファイバレー
ザを CNT と高利得 Er:Yb ドープ光ファイバを用いて作製
し、10GHz の高繰り返し周波数と 30mW の高出力を実現
した。また、CNT の非線形性についても研究を進め、
テーパー／D シェイプ光ファイバおよびクラッドレス光
導波路を CNT と組み合わせることにより全光スイッチ
などの機能を実現した。さらに、CNT 光デバイスの新
しい作製方法として、光照射により光ファイバ端のコア
部分のみに CNT を吸着させて薄膜化する方法を発明し、
それにより受動モード同期ファイバレーザが実現できる
ことを示した。
We have been studying the novel photonic devices using
carbon nanotubes (CNT). We studied passively mode-locked
fiber lasers using saturable absorption property of CNT. We
fabricated short-cavity (~1cm) mode-locked fiber lasers using
CNT and high-gain Er:Yb-doped fiber, and realized the
10GHz repetition-rate pulse trains with 30mW output power.
We also studied nonlinear devices using CNT by combining
CNT with tapered or D-shaped fibers, or UV-written planar
waveguides. Lastly, we invented a new fabrication method of
CNT devices by means of optical manipulation. By simply
inputting the intense light into the CNT solution through a
cleaved optical fiber, CNTs are adsorbed on only the core
region of the cleaved fiber end. Using this method, we demonstrated a passively mode-locked fiber laser.
2. 高速・広帯域波長可変光ファイバレーザ
山下真司・小西諒正・中﨑裕一・草刈修
Fast and Widely Tunable Fiber Lasers
S. YAMASHITA, R. KONISHI, Y. NAKAZAKI,
O. KUSAKARI
共振器中の分散を利用することで広帯域かつ高速に波
長を掃引できるモード同期ファイバレーザの研究を進め
ている。増幅媒質として種々の波長帯で広い利得をもつ
182
半導体光増幅器(SOA)を用い、SOA の注入電流を直接変
調することによりモード同期を実現する。分散補償ファ
イバ(DCF)などの高分散媒質を共振器中に挿入すること
で、共振器内に適当な分散を与え、モード同期周波数を
変化させることで、共振器中の分散の影響により広帯域
の波長可変レーザが実現できる。更にはモード同期周波
数を周波数変調することで、広い波長範囲を高速に掃引
できる。今年度は、波長 1.3μm 帯および 1.5μm 帯のリン
グ型レーザを用いることにより、最高で 100nm の波長範
囲を 200kHz の繰り返し周波数で掃引できることを示し
た。また、アイソレータが不要なリニア型レーザでも
65nm の波長範囲を 20kHz の繰り返し周波数で掃引でき
ており、更なる広帯域化と高速化を進めている。
We have been studying a widely and fast wavelength-tunable mode-locked fiber laser using intracavity dispersion. We use a wideband semiconductor optical amplifier
(SOA) as a gain medium, and active mode-locking is achieved
by direct modulation of the injection current to the SOA. We
insert a dispersion compensating fiber (DCF) in the cavity to
give an intracavity dispersion. By tuning the mode-locking
frequency, the lasing wavelength is tuned accordingly. Fast
sweep of the mode-locking frequency gives wide and fast
tuning of the lasing wavelength. This year, we achieved a
wide tuning range up to 100nm at the fast sweep rate up to
200kHz in the ring laser configuration at wavelengths of both
1.3μm and 1.5μm. We are also investigating the linear laser
configuration which isolators can be omitted, and realized the
tuning range up of 65nm at the sweep rate of 20kHz so far.
3. 光ファイバグレーティング(FBG)に関する研究
山下真司・ディン チュン キエン・樊向軍
Studies on Fiber Bragg Gratings (FBG)
S. YAMASHITA, K. C. DINH, X. FAN
チャープサンプル FBG（CSFBG）は多チャンネル信号
の分散補償に有効なデバイスであるが、チャネル間隔と
分散値の制御が問題である。本研究では、チャネル内の
分散値をチャープレートだけでなくデューティ比によっ
てでも制御できることを示し、実験で実証した。さらに、
CSFBG のチャープレートを変化させることによって動
的にチャネル間隔を変化させることが可能であることを
実証し、実際に 100GHz と 50GHz のチャネル間隔で可変
に発振できるファイバレーザに応用した。また、細径化
した FBG に CNT をコートしたデバイスを試作し、光だ
けを用いて FBG の特性を変化させることのできる新し
い全光信号処理デバイスの研究を進めた。
Chirp sampled FBGs (CSFBG) are versatile for dispersion
compensation of multi-channel signals. However, control of
its dispersion values and channel spacing is an issue. In this
study, we proposed and demonstrated a new method of controlling the in-channel dispersion value by simply changing
the duty ratio of CSFBG. We also showed that the channel
spacing can be varied dynamically by tuning the chirp rate of
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
the CSFBG, and applied it to a multiwavelength fiber laser
whose channel spacing is switchable between 100GHz and
50GHz. Finally, we investigated a novel all-optical functional
devices based on CNT coated on the thinned FBG..
研究論文
4. 光照射による光導波路デバイス
山下真司・柏木謙
UV-Written Waveguide Devices
S. YAMASHITA and K. KASHIWAGI
紫外光描画による光導波路デバイスの研究を進めてい
る。本年度は、サンプルトグレーティング内包導波路を
位相マスク法により作製した。全長 10mm の導波路中に
9mm 長のサンプルトグレーティングを作製し、チャネ
ル間隔 100GHz、最大 98%の反射率を実現した。さらに、
多点位相シフト法を導入することにより、全長を維持し
たままチャネル間隔 50GHz に高密度化を実現した。ま
た、紫外光描画平面導波路に CNT を塗布し、平面導波
路構造の CNT 光スイッチを実現した。
We have been studying UV-written waveguide devices. We
realized sampled grating (SG) waveguides by the phase mask
method. We fabricated a 10mm-long waveguide containing a
9mm-long SG, and obtained the reflectivity as high as 98%
with the channel spacing of 100GHz. We introduced multiple
phase shifts to densify the channel spacing to 50GHz successfully. We also realized a CNT-based planar optical switch
by coating the UV-written waveguide with CNT.
5. 高非線形光ファイバの応用
山下真司・久野裕之・トーウェイヘン・関享太
Application of Highly Nonlinear Fibers
S. YAMASHITA, H. KUNO, W. H. TOH, R. SEKI
光ファイバの非線形性を利用した種々の光デバイスの
研究を進めている。今年度は、四光波混合(FWM)を利用
した波長変換器についての研究を行った。波長変換器に
は高非線形分散シフト光ファイバ(HNL-DSF) が用いら
れるのが主流であったが、 本研究では近年注目を集め
ているビスマスガラス高非線形光ファイバ(Bi-HNLF) を
用いた波長変換器を実現し、両者の変換性能を比較した。
具体的には、分散値を考慮した新しい性能指数(FOM)
の提案を行い、HNL-DSF 100 m と Bi-HNLF 2m との比較
を理論的・実験的に行った。
We have been studying various nonlinear fiber devices. This
year, we concentrated on wavelength converters using fiber
four-wave mixing (FWM). We compared the wavelength
converters using 100m-long highly nonlinear dispersion-shifted fiber (HNL-DSF) and 2m-long Bismuth-glass-based highly nonlinear fiber (Bi-HNLF) based on
a newly proposed figure of merit (FOM) considering their
chromatic dispersions.
183
[1] S. Yamashita and M. Shahed, “Optical 2R regeneration
using cascaded fiber four wave mixing with suppressed
spectral spread,” IEEE Photonics Technology Letters,
vol.18, no.9, pp.1064-1066, May 2006.
[2] S. Yamashita and M. Yokooji, “Channel spacing-tunable
sampled fiber Bragg grating by linear chirp and its application to multiwavelegnth fiber laser,” Optics Communications, vol.263, no.1, pp.42-46, July 2006.
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国際会議論文
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路作製技術を用いたサンプルトグレーティング導
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[24] Trung Kien Dinh, Y.-W. Song, S. Y. Set, S. Yamashita,
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[25] Trung Kien Dinh, 山下真司, “デューティ比変化に
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モード同期 10GHzEr:Yb 共添加リン酸ガラスファイ
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大会, no.C-4-18, Sept. 2006.
[27] Y. W. Song, K. Morimune, S. Y. Set, S. Yamashita,
“Polarization Insensitive All-Fiber Mode-Lockers Passively Functioned by Carbon Nanotubes,”2006 年電子
情報通信学会ソサエティ大会, no.C-4-19, Sept. 2006.
[28] ディンチュンキエン, ヨンウォンソン, ゼセット,
山下真司, “カーボンナノチューブをコートした細
径化 FBG の光ブロッカへの応用,” 電子情報通信
学会光エレクトロニクス研究会(OPE), pp.47-50, Nov.
2006.
[29] K. Kashiwagi, S. Yamashita, and S. Y. Set, “Area selective deposition of carbon nanotubes by optical tweezers for optical devices applications,” 第 32 回フラー
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セットによるカーボンナノチューブ堆積とその光
リフレクトメトリモニタリング,” 電子情報通信学
会光エレクトロニクス研究会(OPE), Feb. 2007.
[31] 吉田剛士, 山下真司, S. Y. Set, P. Polynkin, N. Peyghambarian, “カーボンナノチューブを用いた受動
モード同期短共振器 Er:Yb 共添加リン酸ガラスファ
イバレーザの高出力化,” 電子情報通信学会光エレ
クトロニクス研究会(OPE), Feb. 2007.
[32] 森棟佳陽, ソンヨンウォン, 山下真司, “カーボン
ナノチューブをコートしたテーパーファイバリン
グ共振器における光注入による共振特性変化,”
2007 年電子情報通信学会総合大会, no.C-3-130, Mar.
2007.
[33] 山下真司, 久野裕之, “HNL-DSF 及び Bi-HNLF を
用いた波長変換器の性能比較に基づく高非線形光
ファイバ性能指数の提案,” 2007 年電子情報通信
学会総合大会, no.C-3-58, Mar. 2007.
[34] 柏木謙, 山下真司, “紫外光照射による石英系導波
路作製技術を用いた高密度サンプルトグレーティ
ング導波路の作製,” 2007 年電子情報通信学会総
合大会, no.C-3-61, Mar. 2007.
[35] Trung Kien Dinh, Keiyo Morimune, and Shinji Yama-
シンポジウム・研究会・大会等発表
[23] 柏木謙, 山下真司 “紫外光照射による石英系導波
184
shita, “ Realization of FBG incorporating tapered
structure for switching applications,” 2007 年電子情
報通信学会総合大会, no.C-3-63, Mar. 2007.
[36] Yong-Won Song, Erik Einarsson, Shinji Yamashita, Shigeo Maruyama, “Efficient passive mode-locker using
evanescent field interaction with vertically aligned carbon nanotube film,” 2007 年電子情報通信学会総合
大会, no.C-4-24, Mar. 2007.
185
加藤研究室
Kato Laboratory
論文・著書一覧（2006 年度）
Publications List
(http://ykkato.t.u-tokyo.ac.jp)
研究論文
研究現況
Current Research Projects
1.
[1] D. Mann, Y. K. Kato, A. Kinkhabwala, E. Pop, J. Cao, X.
Wang, L. Zhang, Q. Wang, J. Guo, and H. Dai, “Electrically driven thermal light emission from individual single-walled carbon nanotubes”, Nature Nanotechnology 2,
33 (2007).
カーボンナノチューブの電界発光
加藤 雄一郎
Carbon Nanotube Electroluminescence
Y. K. Kato
国際会議論文
カーボンナノチューブの電界発光は、そのナノスケー
ルの一次元的構造に由来する特徴がオプトエレクトロニ
クスに利用できる可能性がある。単一の単層カーボンナ
ノチューブからなる電界効果トランジスターを作製し、
顕微分光を行っている。電界発光の機構および原理に対
する理解を深めることにより、カーボンナノチューブの
オプトエレクトロニクス材料としての評価に役立て、ま
た従来の直接半導体のようにキャリヤー注入により発光
する素子の構造を見出すことを目指して研究を進めてい
る。
Electroluminescence from individual carbon nanotubes has
potential applications in optoelectronics because of the characteristics originating from their one-dimensional structure.
We fabricate field effect transistors with channels consisting
of an individual single-walled carbon nanotube, and perform
micro-electroluminescence spectroscopy. Our aim is to understand the light emission mechanisms, thereby assessing the
potential for carbon nanotubes as optoelectronic material.
[2] Y. K. Kato, D. Mann, A. Kinkhabwala, E. Pop, J. Cao, X.
Wang, L. Zhang, Q. Wang, J. Guo, and H. Dai, “Electrically driven thermal light emission from individual single-walled carbon nanotubes”, The March meeting of
the American Physical Society, Denver CO (2007).
186

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海外における女性への性的暴行に対する注意喚起（PDF）

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ベルグソンと西田幾多郎 16