教員紹介

教授

ジュゼッペ アブレウ 教授 博士(工学)(横浜国立大学)

g-abreu@fc.ritsumei.ac.jp

ワイヤレス通信研究室

ワイヤレス通信とそのための信号処理

情報理論、通信理論、ワイヤレス通信システム、信号処理

大学研究者データベースへ

21世紀において「情報」は商品となった。平均的に、人々は1日あたり35GB以上のデータを消費する中、通信システムは、より安く、より早く、消費電力がより少なく、ユーザー数を増加し、利用可能性を向上させる必要性に迫られている。これらの問題は基本的に相反するため、問題解決は複雑である。このような状況下で、今日の世界の経済・社会を大きく発展させる鍵となる技術が「ワイヤレス通信」である。
私の研究は、ワイヤレス通信とワイヤレスシステムのための信号処理であり、理論研究からその応用まで及ぶ。特に近年は、ラージネットワークおよびスモールネットワークの両者において、データレート、エネルギー効率、ユーザー容量、信頼性、安全性、柔軟性の向上に焦点を当てた研究を行っている。より具体的なトピックとしては、次の研究テーマがあげられる:物理層ワイアレスセキュリティ、干渉アラインメント、大規模MIMO、ランダムネットワーク、エネルギー・ハーベスティング・ネットワーク、コグニティブ無線など多数

エネルギー効率が高く、精密で高度な位置推定とマルチ・ホップ・アドホック通信を実現した無線通信ノード。IOT(モノのインターネット化)の応用として、ドイツ(ドレスデン市)を拠点とするジグポス社との共同開発製品である。

荒木 努 教授 博士(工学) (大阪府立大学)

tara@se.ritsumei.ac.jp

光電子物性デバイス研究室

21世紀を担う最先端の半導体エレクトロニクス研究

窒化物半導体、結晶成長、LED、パワーエレクトロニクス

大学研究者データベースへ

ガリウムナイトライドという新しい半導体の登場によって、青色発光ダイオード、白色発光ダイオードやブルーレイディスクなどが実現され、私達の生活は大きく変化してきました。さらにこの半導体の持つ潜在能力を全て引き出すことができれば、エネルギー、環境、健康・医療など私達が21 世紀に抱える重要な課題を解決できる新しい光・電子デバイスを作ることができます。例えば、長寿命で消費電力の少ない照明光源、格段に変換効率の高い太陽電池、電気自動車技術を支える高効率インバーター、小型で強力な殺菌用光源などが期待できます。私達の研究室では、これら21世紀を担う半導体エレクトロニクスを実現するため、半導体材料の作製から物性評価、デバイス作製にわたる世界最先端の研究を文部科学省、経済産業省の支援を得ながら進めています。

原子のレベルで制御しながら半導体材料を作製する分子線エピタキシー装置

今井 茂 教授 工学博士 (東北大学)

imai@se.ritsumei.ac.jp

電子デバイス研究室

単電子デバイスの動作に関する理論研究

次世代極微細デバイス

大学研究者データベースへ

PCの内部で高度な情報処理の機能を実現している集積回路は、サイズが数十nm程度であるトランジスタから形成されており、これらの極微細トランジスタが情報の担い手である電荷の動きを制御しています。単電子トランジスタをはじめとする単電子デバイスは、最小の電荷を有する電子同士がお互いに反発しあう性質を利用して、電子の動きを1個ずつ制御する究極のデバイスです。単電子デバイスは、電子1個1個を情報の担い手とすることが可能で、飛躍的に集積回路の集積度を高め、また消費電力を低減することができると期待されています。本研究室では、この単電子デバイスの動作に関する理論的研究を行っています。


単一共通ゲートを有する
三重ドット単電子デバイスの構造。


デバイス内の電子の
状態を表す安定領域図

宇野 重康 教授 学士(理学) (関西学院大学)、修士(理学) (大阪大学)、博士(工学) (大阪大学)

ナノバイオエレクトロニクス研究室

ナノエレクトロニクス技術とそのバイオ応用

ナノテクノロジー、バイオセンサー

大学研究者データベースへ

「ナノテクノロジー」と「バイオテクノロジー」。これらは20世紀に個別に発展してきましたが、21世紀にはこれらが融合して今までにない全く新しい技術に生まれ変わろうとしています。私達は電気電子工学の専門知識を駆使して、この新しい技術の創出に貢献しています。具体的には、(1)溶液や空気中の分子を検出して電気信号に変換する電気化学的バイオケミカルセンサの研究、(2)バイオケミカルセンサで用いられるナノスケールのCMOS(complementary metal-oxide-semiconductor)デバイスによる集積回路の設計、(3)電気化学と生化学を応用した発電・蓄電に関する研究、などを行っています。日本国内はもちろん、海外の学生や研究者と関わる国際的な環境で研究を行っています。また、様々な異分野の専門家との共同研究となるため、物理だけでなく化学・生物学・医学など幅広い世界と繋がることができます。

生体分子センシング用CMOS集積回路チップ

笠原 健一 教授 工学博士 (東京大学)

kasahara@se.ritsumei.ac.jp

光電子デバイス・ネットワーク研究室

環境計測用光デバイスとネットワーク技術

光量子デバイス、光回路・ネットワーク

大学研究者データベースへ

環境、エネルギーは地球的な規模の問題であり、水素を使った燃料電池やバイオマス、地球温暖化防止のための技術開発が進められています。このような中には各種のガスが登場しますが、それらを非接触かつ高感度検出できる光を使ったアクティブ型画像監視技術はセキュリティーの点で今後、重要となります。研究ではそれに向けての中赤外光デバイスの研究を行っています。中赤外は光通信で使用される1.5ミクロンよりも長い波長域でこれまで有効な光源がありませんでしたが、近年、量子カスケード・レーザと呼ばれる半導体光源が登場してきております。当研究室ではその高性能化に向けた研究を進めています。得られた環境情報はまた必要な箇所に素早く送り届ける必要があります。そのために、半導体レーザや高感度光検出器、光をファイバ内で直接増幅技術や光回路の研究も進めています。

量子カスケード・レーザのスペクトル幅を測定。これによって高感度なガス・センシングが可能となります。

川畑 良尚 准教授 工学博士 (立命館大学)

kawayos@se.ritsumei.ac.jp

パワーエレクトロニクス研究室

インテリジェントパワーエレクトロニクス

変換制御、エネルギー環境

大学研究者データベースへ

パワーエレクトロニクスは、各種工業、電力、太陽発電や燃料電池などの新エネ、電気自動車や電車はもとより、エアコン、洗濯機、蛍光灯などの基幹技術として、生活に密着した欠くことのできないものになっています。また、パワーエレクトロニクスは、電気エネルギーをうまく変換・制御して効率よく利用する技術であることから、エネルギー環境問題に貢献でき、社会に出てからもやりがいのあるビジネスに就くことができます。具体的には、次の活動を中心に行います。(1)マイコンのIO周辺回路やドライブ回路など電子回路の製作試験を行い、電子回路の基礎を養う。(2)DSPやRISCマイコンでインバータや電動機を制御するために、C言語で制御ソフトウエアを作成すると同時に、リアルタイム制御の基礎を養う。(3)PLECS(高速パワーエレクトロニクス回路シミュレータ)を使い、システムを構築するとともに制御の基礎を養う。

インバータや電動機など数kWのモデルをマイコン制御で動かし、実験を行いながら研究を通じて実社会で活用できる技術を身につけるようにします。

久保 幸弘 准教授 博士(工学) (立命館大学)

ykubo@se.ritsumei.ac.jp

情報通信システム研究室

衛星測位およびその応用技術に関する研究

信号処理、GPS

大学研究者データベースへ

人工衛星を用いた測位・航法システムはGNSS(Global Navigation Satellite System)と呼ばれ、代表的なものとしてカーナビや携帯電話に搭載されているGPSがあります。また、日本の準天頂衛星システム(GPSの補強衛星)、欧州のガリレオ(ヨーロッパ版GPS)等の打ち上げ、運用を目前に控え、さまざまなアプリケーションや衛星電波の処理方法が考えられています。当研究室では、衛星測位システムの高精度化を行う方法や、加速度、ジャイロセンサ等を併用した複合測位システムの測位アルゴリズムに関する研究を行っています。またこれらを通して、移動体における情報通信システムの高度化、ITS(高度道路交通システム)への応用について考察していきます。

鉄道線路を利用した移動体GPS測位実験風景(近江鉄道・彦根駅にて)

佐野 明秀 教授 博士(情報学) (京都大学)

ak-sano@fc.ritsumei.ac.jp

光通信システム研究室

光ファイバ通信技術とその応用に関する研究

光通信、光ファイバ

大学研究者データベースへ

光ファイバ通信は、昨今のインターネットにおける通信トラフィックの爆発的な増大を支えるために不可欠なキー技術です。当研究室は2017年4月に発足したばかりの新しい研究室で、光ファイバ通信及びその応用に関する研究を行っています。私たちの家庭とインターネットを接続する光アクセスネットワークから、データセンタ内ネットワーク、さらには国内・国際間の長距離通信を担う光トランスポートネットワークに至るまで、様々な光通信システムを対象としています。例えば、光トランスポートネットワークに関しては、ディジタル信号処理を用いた新しい光通信方式や、光ファイバの非線形光学効果を抑圧する伝送方式の研究を研究しています。また、信頼性の高い光通信システムを実現する上で重要な性能監視技術にも取り組んでいます。

光ファイバ通信ネットワークの構成

鷹羽 浄嗣 教授 工学博士(京都大学)

ktakaba@fc.ritsumei.ac.jp

システム制御工学研究室

大規模ネットワークシステムのモデリング、推定、制御

システム制御工学、ネットワーク制御系

大学研究者データベースへ

現代社会において私たちが直面する工学的問題が対象とするシステムは、ますます複雑になり、多くの構成要素がネットワークを介して結合した大規模システムとなっています。たとえば、スマートグリッド、センサネットワークや移動ビークルの航行管制などがその例です。このような大規模システムに対して、様々な制約条件の下で最大限に性能を引き出すためには、数理モデルに基づくシステム制御工学の考え方が大変重要です。当研究室では、大規模ネットワーク制御系に対して、その仕組みを解明し、実用的なモデリング、推定および制御の方法を提案することを目指して、システム制御工学に関する幅広い研究・教育を行います。研究テーマの例として、複数センサの同期制御、小型移動ロボット群のフォーメーション制御などがあります。

小型移動ロボット群のフォーメーション走行制御実験

高山 茂 教授 博士(工学)(立命館大学)

s-tkym@se.ritsumei.ac.jp

センシングシステム研究室

ハイブリッド・センシング・ネットワークの応用展開

センサー、ネットワーク、ダイナミック計測、遠隔監視

大学研究者データベースへ

センサーネットワークは、データ観測や情報計測の可能性を拡張するキーテクノロジーであり、広域性、大容量性、多種多様性、危険性をともなう様々な観測においては、多様に適用展開することが出来ます。その構成は、仕様が異なる複数のセンサー、マイクロプロセッサ、無線通信機器、データHUB、クラウドシステム、そして遠隔監視システムなどからなり、それらを協調連携させ時には遠隔操作や予測制御を行いながら自律的に動作します。研究室では、センサー、マイクロプロセッ サー、無線通信ユニットを統合した自律型観測ユニット(センシングノード)による分散協調型無線ネットワークを構成し、更にクラウドシステムやホストシステムを付加したハイブリッド・センシング・ネットワークを考案し、1)山や丘陵地での斜面崩壊の予知、2)濁流河川の監視や水害予測、3)生活環境やトレーニングにおける生理パラメータの動的監視、4)人の歩行による移動場の監視など、様々な実環境課題について応用展開を図っています。

斜面崩壊検知用センシングノードユニット

瀧口 浩一 教授 博士 工学博士(東京大学)

k-taki@fc.ritsumei.ac.jp

情報フォトニクス研究室

光信号処理技術と通信・センシングへの応用

情報フォトニクス、光信号処理

大学研究者データベースへ

大容量化が進展する光通信技術は、インターネットのブロードバンド化を始めとして我々の生活に様々な恩恵をもたらしています。しかしながら電子回路を用いた通信用信号処理は、速度の限界、消費電力の増加などの問題を抱えています。2012年4月に新しく発足する本研究室では、ナノフォトニクス技術、光導波路・光ファイバ中の回折、干渉、非線形光学効果などを活用して、光信号をできる限り光領域で処理可能で、高速性と低消費電力性を併せ持つ光信号処理技術の研究を進めていきます。また光には、生体や環境に優しく、高感度な検出が可能なソフトプローブという側面もあります。このような特徴と光信号処理技術を活用して、バイオ、医療、環境分野を主な対象とした高感度光センシング技術の実現、光センサの多重化(センサフュージョン)などの情報フォトニクス化にも取り組んでいきます。

集積光デバイスのシミュレーションの様子

田口 耕造 教授 博士(工学)(立命館大学)

taguchi@se.ritsumei.ac.jp

バイオフォトニクス研究室

光ファイバを用いた微小物体レーザトラップに関する研究

レーザートラップ

大学研究者データベースへ

光は圧力を持っています。私の研究室では、この光の圧力を利用して非接触で微小物体を自由自在にコントロールする研究を行っています。現在、光ファイバを用いた微小物体光捕捉システムの開発を行っており、先端部をレンズ加工した光ファイバからレーザ光を照射することで数マイクロメートルの微小物体の光捕捉が可能であることを確認しています。これが「光ピンセット」で写真のように2本の光ファイバを用いるとちょうど人間の右手と左手で、物を操るように物体をくっつけたり、離したりすることができます。微小物体が細胞の場合、細胞融合や細胞の中の組織の入れ替え手段としてバイオテクノロジーの分野でも大きな働きが期待できます。

光ファイバから照射するレーザ光を用いて純水中に分散させた生物細胞を光捕捉している様子

沼居 貴陽 教授 工学博士 (慶應義塾大学)

numai@se.ritsumei.ac.jp

光量子エレクトロニクス研究室

光と電子の相互作用の工学への応用

光量子エレクトロニクス

大学研究者データベースへ

光量子エレクトロニクスとは、電磁波と物質との相互作用を扱う研究分野です。光と電子の相互作用を制御して、新たなデバイスとシステムを提案することを目指しています。主要な研究テーマは、ナノ加工技術、半導体レーザー、撮像デバイス、光ファイバー通信システムです。ナノ加工技術としては、パターンの形成されたモールドを室温で樹脂にプレスすることでパターン転写が可能な、室温インプリントリソグラフィー技術を開発しました。また、単峰性のきれいなビーム形状を保ったまま高光出力化が可能な半導体レーザーを提案し、理論解析を進めています。撮像デバイスについては、受光感度スペクトルのピーク波長とスペクトル幅を独立に制御できる構造を見出しました。光ファイバー通信では、非線形光学効果による雑音光を低減する方式を提案しています。

室温インプリントリソグラフィー技術によって形成したパターン

服藤 憲司 教授

有機太陽電池研究室

有機太陽電池と分子モデリング

有機太陽電池、分子モデリング

大学研究者データベースへ

地球上への究極のエネルギー源である太陽光を利用した有機薄膜太陽電池は、シリコン太陽電池にかわる、低コストの、環境に配慮した創造的な電力源として期待されている。近年、有機薄膜太陽電池の進展は目覚ましいものの、課題は、光を電気に変換する効率がまだ低いことにある。この解決方法を、実験を中心にして、電気電子工学、物理、化学、生物、数理等の様々なアプローチで、若い創造的な力を結集して挑戦する。また、有機薄膜太陽電池のデバイス性能を改善していくためには、有機分子材料そのものの性質を理解することが大切である。このために、計算機を用いた分子シミュレーションを行う。有機分子材料を、その中の電子の振る舞いから考えたり、熱的性質や機械的性質に対して原子や分子のレベルで研究していく。

有機薄膜太陽電池は、写真の真空蒸着装置を用いて、幾つかの有機分子材料を加熱蒸発させ、透明電極基板上に積層して作成する。

深尾 隆則 教授 博士(情報学) (京都大学)

tfukao@fc.ritsumei.ac.jp

知的ビークルシステム研究室

知的ビークルシステムとフィールドロボティクス

知的ビークルシステムとフィールドロボティクス

大学研究者データベースへ

自律走行、自動走行ビークルシステムは世界中で活発に研究が行われている。1つの例として、自動車の自律走行はもはや夢物語ではなくなっている。これらのシステムは革新を起こし、世の中を変えようとしている。私たちの研究室では、このような高度な知的ビークルシステムのための人工知能、コンピュータビジョン、制御、システムインテグレーションに関する研究を幅広く行っている。このようなシステムの実現のためには、幅広い技術が密接に、頑強に融合されなければならないからである。応用としては、自動車の隊列走行、自動駐車を含む自動運転システム、農場や果樹園での農業ロボット、屋内外での自律飛行船ロボットやマルチロータを持つVTOL型無人航空機などを既に開発済み、あるいは開発中である。さらに、これらの技術と関連して、私たちの研究室では、人間を自然に、かつ安全に支援するため、アシスト歩行、アシスト自転車、自動車の運転支援システムなどに関する研究も行っている。


研究開発した知的ビークルシステム

藤枝 一郎 教授 M.S. (University of California, Berkeley)、Ph.D. (University of California, Berkeley)

fujieda@se.ritsumei.ac.jp

画像情報機器研究室

電子・光デバイスと画像情報機器への応用

半導体、蛍光体、液晶、イメージセンサ、ディスプレイ、集光型太陽光発電

大学研究者データベースへ

美しい画像は人の心を奪います。見えないものを可視化すれば新しい価値が生まれます。「百聞は一見にしかず」と言うように、画像情報の有用性は改めて強調するまでもありません。ディスプレイやスキャナには、人とコンピュータとの間のインターフェイスという側面もあります。基礎となるのは、電子・光デバイスの技術と応用光学の理論です。これらは次世代の太陽光発電や光通信へも応用されます。当研究室ではこのような分野にスポットを当て、要素技術から応用システムまで幅広い研究に取り組んでいます。最近の研究テーマは「発電するディスプレイ」です。透明基板で蛍光体層を挟んでスクリーンを構成し、レーザー光を入射して画像を表示します。透明基板の端面に太陽電池を配置し、画像を表示しないときに太陽光や室内光で発電します。室内の壁、建物の壁、看板、等へ搭載することで、快適でクリーンな社会の促進を目指します。

「発電するディスプレイ」の実演の様子と表示例

峯元 高志 准教授 博士(工学) (立命館大学)

minemoto@se.ritsumei.ac.jp

太陽光発電研究室

高効率薄膜太陽電池の研究と屋外実証評価

太陽電池、半導体薄膜

大学研究者データベースへ

エネルギー不足や環境問題が危惧されています。この解決に太陽電池が大きな期待を集めています。太陽電池は光を瞬時に電気に変換するデバイスです。本研究室では、化合物半導体薄膜を用いた低コストかつ量産性に優れる高効率な「薄膜太陽電池」に取り組んでいます。デバイス最適設計から、薄膜堆積・結晶成長、そしてデバイス作製まで一貫して行っています。従来のシリコン材料の次に来ると言われているカルコパイライト材料や、地球の地殻に豊富に存在する元素を用いた太陽電池にも挑戦しています。太陽電池の応用範囲を広げる、軽量・フレキシブル化にも取り組んでいます。また、デバイスの開発に止まらず、実用サイズの太陽電池パネルの屋外実証評価にも力をいれています。産学官の連携を活発化させており、真に太陽電池の普及に繋がるような取り組みを行います。


作製したフレキシブル
Cu(In,Ga)Se2薄膜太陽電池


テクノコンプレクスに設置した
太陽光発電システム

森本 朗裕 教授 博士(工学) (大阪大学)

morimoto@se.ritsumei.ac.jp

超高速光工学研究室

超高速光波形・光周波数制御の研究

超短光パルス、光変調

大学研究者データベースへ

光は電波と同じ電磁波ですが、その周波数は電波よりも3桁以上高いため、マイクロ波などと比べて非常に高速な信号を作って計測することが可能です。時間領域ではピコ秒(一兆分の一秒)・フェムト秒(千兆分の一秒)の光信号を電気的な制御によって発生させ、その波形を制御する研究を行っていますが、近年ではアト秒(百京分の一秒)の光信号への期待が高まっています。またこのような超高速信号は、周波数領域では数テラヘルツ以上のスペクトル拡がりを有しており、通信や計測の分野で新しい応用が検討されています。当研究室では、電気信号を用いて光信号を制御するために、光変調とレーザー発振制御を中心とした研究により、光波形の変換、光周波数の変換、広帯域光周波数コム発生など、新しい光源を開発することを目指しています。

光ファイバーレーザーを用いた実験の模様。光変調を用いたレーザー制御によってテラヘルツに広がった光スペクトル生成している

渡邉 歴 教授 博士(工学) (大阪大学)

wata-w@fc.ritsumei.ac.jp

光情報工学研究室

先端光学と光情報機器、生体光計測応用

レーザー応用工学、生体医用光学

大学研究者データベースへ

光は、情報通信、エレクトロニクス、エネルギー、医療分野において重要な技術基盤です。当研究室では、光の並列性、波動性、量子性などの物理特性を制御することにより、光計測、光加工、光情報処理への応用を目指した先進的なフォトニクスに関する研究に取り組んでいます。超高速レーザーを用いた非線形フォトニクスと、光の波長程度から波長以下の領域での光と物質との相互作用を取り扱うナノ構造フォトニクスを駆使して、光のエネルギーを高効率に利用する光情報機器、素子の作製とシステム化、光デバイスを作製するための環境に優しい微細加工ついて取り組んでいます。また、病気を未然に防ぐ技術やその兆候を早期に診断することを目的に、生体にやさしい光イメージングなど応用光学に関する融合的な教育、研究を進めています。

レーザー加工による回折光学素子の作製

准教授

柿ヶ野 浩明 准教授 学士(工学) (大阪大学)

kakigano@fc.ritsumei.ac.jp

パワーシステム研究室

電力供給システムへのパワーエレクトロニクス応用

スマートグリッド,再生可能エネルギー,直流給電

大学研究者データベースへ

電気エネルギーは現在の生活に無くてはならないものです。この電気エネルギーを有効に利用するためには,発電・貯蔵・供給・利用の全てに関わる「パワーエレクトロニクス」が重要な役割を担っています。パワーエレクトロニクスとは,電圧・周波数・電流などを必要に応じて効率よく変換する技術です。当研究室では,電力供給システムの安定化・高品質化・高効率化に貢献するパワーエレクトロニクス機器の研究を行っています。具体的には,

1.次世代パワー半導体を活用した変換器に関する研究
2.直流給電システムとその構成機器に関する研究
3.永久磁石を用いないSRモータの制御に関する研究

などを行っています。研究を通じて,パワーエレクトロニクスと電力供給システムの理解を深めるとともに,回路設計や制御プログラミングなどの技術も習得できます。

次世代パワー半導体デバイス(SiC MOSFET)を用いた太陽電池モジュール用DC/DCコンバータの試作器

福水 洋平 教授 准教授(工学) (神戸大学)

fukumizu@se.ritsumei.ac.jp

メディア情報システム研究室

安全・安心社会のためのマルチメディア応用技術

情報処理システム、知的信号処理

大学研究者データベースへ

安全で安心な社会づくりに貢献することを目指して、機械学習をはじめとする先進的で知的な情報処理システムとマルチメディア技術に基づいた信号処理システムの研究を行っています。街頭や店先に設置された防犯カメラに人間並みの認識能力を持たせ、不審行動をとる人物を自動で見つけ出すカメラ映像処理システムや、高感度マイクで体内音を取得して信号処理することによって、動脈硬化や心疾患などの生活習慣病の予兆を発見する非侵襲の日常医療診断システム、暗闇や逆光、霧や粉塵により劣化したカメラ画像をコンピュータ処理により鮮明化する画質改善システムなど、ハードウェア処理を基盤としつつもソフトウェアの力を大いに活用する情報処理技術を研究しています。

知的防犯カメラによる不審者検出実験の様子

助教

大橋 あすか 助教授 博士(情報科学)(愛知県立大学)

a-ohashi@fc.ritsumei.ac.jp

テンソル積による行列の効率的な解析

数値多重線形代数

大学研究者データベースへ

毛利 真一郎 助教授 博士(理学)(京都大学)

iguchan@fc.ritsumei.ac.jp

ナノ材料の光・電子物性とそのデバイス応用

原子層材料、ナノカーボン材料、窒化物半導体、分光(ラマン、発光)、太陽電池

大学研究者データベースへ