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キヤノン:キヤノンCMOSセンサーの世界

マイクロ レンズ アレイ

マイクロアレイとは? アレイ Array には整列とか配列、などといった意味がありますので、マイクロアレイ Microarray とは文字通り、ごく小さな物質が整然と並んでいるイメージを持つと良いでしょう。 これらの微小な物質との相互作用を通して、実験室レベルでおこなわれる作業をミクロレベルで大量かつ同時並行に処理できるのが、マイクロアレイの特徴と言えます。 整然と並んでいる微小物質には様々なものが考えられますが、 生物学的な実験においては核酸、ペプチド、抗体などを用いるのが一般的です。 特にDNA断片を並べたDNAマイクロアレイは、マイクロアレイの中でも最も頻繁に利用されていることから、ただ単にマイクロアレイといった場合はDNAマイクロアレイのことを指していることも多いようです。 実際、このページでもDNAマイクロアレイを短縮して、ただ単にマイクロアレイと呼ぶことにしています。 DNA断片はチップ(基盤)上に固定化されているので、 マイクロアレイのことをDNAチップと呼ぶこともありますが、実質的に両者は全く同じものです。 またマイクロアレイのことをGeneChip(ジーンチップ)と呼ぶ方もいらっしゃいますが、実はGeneChipは弊社が命名したブランド名であることをご存知の方は意外と少ないかもしれません。 マイクロアレイが一般名詞なのに対して、GeneChipというのは商品名(ブランド名)です。 製品の普及にともなって製品名が固有名詞化する例はいろいろとありますが(サランラップ、セロテープ、など)、弊社のGeneChipもマイクロアレイの代名詞として多くの方に認めていただいている証といえるでしょう。 Fodor博士率いる科学者チームによって発明されました。 これは微小なガラスチップの上にDNAプローブを合成し、多量の生物学的データを構築するという革新的な理論に基づいた技術です。 この技術をもとにして、アフィメトリクス(現サーモフィッシャーサイエンティフィック)は1992年の創業以来、マイクロアレイテクノロジーの発展を常にリードしてきました。 現在では医学や薬学、生物学のみならず、一般消費者向け遺伝子検査やアグリバイオなど、幅広いヘルスサイエンスやバイオロジーの分野で活用され、数多くの論文に弊社のマイクロアレイが使われています。 マイクロアレイとDNAプローブ マイクロアレイを拡大してみると下記の図のように表すことができます。 図1 マイクロアレイの拡大図 マイクロアレイ上には各DNAプローブが固定化されている小さな区切りが多数ありますが、弊社ではこの区切り一つ一つのことを セルと呼んでいます。 各セルには同一のDNAプローブが固定化されており、それぞれのセル上にあるDNAプローブが解析したい遺伝子に対応しています。 マイクロアレイ上のセルの数を フィーチャーサイズと呼んでおり、この数が多ければ多いほど多数の遺伝子やエクソンを解析できます。 弊社の発現解析マイクロアレイのうち、もっともフィーチャーサイズの大きな製品はですが、その数は実に 600万以上と、他のマイクロアレイ製品の追随を許しません。 マイクロアレイの性能はどれだけ多くのプローブを配置できるかで大きく異なってきます。 製品を選ぶ際には是非ともマイクロアレイのフィーチャーサイズとプローブ数を気にかけてみてください。 なお、弊社のマイクロアレイは半導体製造で用いられている技術を応用しているため、高密度なプローブの配置が可能となっています。 マイクロアレイの製造技術 弊社は、半導体の製造技術に使われているフォトリソグラフィー技術と、コンビナトリアル・ケミストリーを融合させることにより、超高密度なマイクロアレイ製造技術を確立しました。 図2 マイクロアレイの製造過程 マイクロアレイは5インチ角のウェハーを用いて製造されます。 合成完了後にウェハーを切断して得られた個々のアレイは、カートリッジまたはアレイプレートやアレイストリップに組み込まれます。 弊社のマイクロアレイは、高度にコントロールされた製造プロセスにより、ロットごとのマーカーの欠落がなく、常に高い精度と再現性が確保されています。 GeneChipプローブアレイの合成工程 光化学反応で取り除くことができる保護基を持った合成リンカーを石英ガラスの基板上に結合させておき、マスクと呼ばれる遮蔽物質を通して紫外線の光を照射することにより、特定の領域だけ保護基を脱離させ、水酸基を露出させます。 脱保護可能な保護基で修飾されたデオキシヌクレオチドのうちのいずれか1種類と反応させると、前のステップで光が照射された部分でのみ、重合反応が起こります。 次のラウンドの脱保護とカップリング反応を行うために、別のマスクで基板上の異なる領域を照射し、ヌクレオチドの重合反応が繰り返されます。 このように、異なるマスクを適用した保護基の脱保護と、A, C, T, Gそれぞれの塩基を持ったヌクレオチドモノマー前駆体のカップリング反応を、プローブが通常25塩基である全長に達するまで繰り返すことで、アレイ基板上の特定の領域に、任意の配列のオリゴヌクレオチドプローブを合成することが可能となります。 図3 GeneChipプローブアレイの合成工程。 フォトリソグラフィックマスクを利用して、活性化させたい部位を特異的に光照射します。 光照射した領域が活性化されます。 ヌクレオチドとインキュベーションすると、活性化された位置においてのみ化学的なカップリング反応が起こります。 次に、新規のマスクパターンを使用します。 1~3と同様のカップリングステップが繰り返されます。 この過程を繰り返して目的とする長さのオリゴヌクレオチドプローブを合成します。 マイクロアレイによる発現解析の原理 マイクロアレイによる 発現解析ではサンプル中のRNAを蛍光ラベルし、マイクロアレイ上のプローブと結合させますが、この結合のことをハイブリダイゼーションと呼びます。 ハイブリダイゼーションの結果、サンプル中に多く存在するRNAはプローブとたくさん結合し、その部分のセルが強く光ります。 逆にRNAが少ない場合はプローブへの結合数が小さくなるので、蛍光強度は弱くなります。 発現解析では、こうした各セルごとの蛍光強度の強さを測定することで、サンプル中の各RNAの発現量を解析できるのです。 これがマイクロアレイによる発現解析の基本的な原理です。 ちなみにサンプルのRNAをラベルする際に1種類の色でラベルする方法を1色法と呼び、2種類の色でラベルする方法を2色法と呼んでいます。 弊社のマイクロアレイでは1種類の蛍光色素の蛍光強度を測定する1色法を採用しています。 下の図はハイブリダイゼーション後のマイクロアレイを専用の装置で読み取った際の画像です。 よく見ると細かい点が無数に散らばっているのが分かるかと思いますが、この点一つ一つがマイクロアレイの各セルに対応しています。 図5 マイクロアレイを読み取った際の画像の拡大図 この模様、「GeneChip Mouse 430 2」と読めるのがお分かりでしょうか?実は マイクロアレイ上には必ずハイブリダイゼーションが起こるポジティブコントロールのプローブが配置されており、左上のこの箇所もシグナルが出るように設計されています。 その結果、ポジティブコントロールの場所が明るく光ってマイクロアレイの名称が浮かび上がったという訳なのですね。 文字の部分をよく見てみると小さなドットが並んでいるのが分かるかと思いますが、このドット一つ一つがセルになっています。 上の全体画像と見比べてみると、いかにたくさんのセルがひとつのマイクロアレイに密集しているかがお分かりいただけるかと思います。 マイクロアレイと解析ソフトウェア マイクロアレイの解析では上の図で示したような大量のデータを処理するため、専用の解析ソフトウェアを用いる必要があります。 弊社では全ての研究者の方が自由に解析をおこなっていただけるように、をご用意しています。 弊社のソフトウェアを用いれば、例えば下図のようなスキャッタープロットを簡単に描くことができます。 図7 マイクロアレイ解析ソフトウェアを用いた変動遺伝子のクラスタリングのヒートマップ表示 以前はこうした解析をするには高価なソフトウェアを使用する必要がありましたが、 弊社のマイクロアレイなら全て無料で解析できます。 ソフトウェアやサンプルデータはから無料でダウンロードできますので、ご興味のある方は是非ともご自身の手で試されてみてはいかがでしょうか? マイクロアレイの実験を始めるには? マイクロアレイの解析には、スキャナと呼ばれる読み取り装置を用います。 GCS3000 Systemはマイクロアレイカートリッジの洗浄染色を自動で行うため、安定した解析結果を得ることができます。 特徴的な形をした装置ですので、どこかで見かけた記憶のある方も多いのではないでしょうか。 マイクロアレイによる発現解析に興味のある方は、ぜひとも確認してみてください。 またスキャナを持っていない場合でも、 マイクロアレイの受託解析を行っている会社に RNA サンプルを出すだけで、簡単に網羅的発現解析データを手に入れることができます。 マイクロアレイの受託解析に関する情報は以下の記事にも詳しく記載してあります。 まとめ 今回はマイクロアレイを使った発現解析について、その原理や解析の方法について簡単にまとめてみました。 本文中でもご紹介したように、最近では次世代型超高密度マイクロアレイのような新製品も登場してきており、その用途はますます拡大しています。 これを機会に、是非とも最新の発現解析技術についての情報にも触れてみてください。 マイクロアレイ無料出張セミナーのご案内 マイクロアレイが登場してから、数十年という月日がたちました。 2000年代初めには数百万円ほどした解析コストも、今では数十分の一以下にまで下がっています。 かつては一部の限られた研究者だけが行えた網羅的発現解析が、いまや誰でも簡単に低コストで実施できるようになりました。 当社では、このテクノロジーをより多くのお客様に知っていただくために、 無料の出張セミナーを開催しています。 ・最新のマイクロアレイに関する動向に興味がある ・次世代シーケンサよりも精度の良い解析ができると聞いたけど、本当? ・解析するのにどの程度のコストがかかるのか知りたい このような疑問や興味をお持ちのお客様は、ぜひともマイクロアレイ出張セミナーをお試しください。 地域や人数を問わず、無料でご訪問いたします。 ご興味のある方は、下記フォームよりご連絡ください。

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微細加工機(ナノマシン) NICseries

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この企業は複数のカメラを使い3D画像や被写体との距離を測ったり、というような技術を持っているそうです。 3Dテレビは明らかに失敗した感じがするので、スマホに3D撮影できるカメラが載ってもねぇって思うかもしれませんが、3D画像ではなく画質の改善に使える技術のようです。 ライトフィールドカメラ ライトフィールドカメラとは深度情報を持った画像を生成するカメラです。 今回Appleが買収したLinX Computational Imagingもライトフィールドカメラの技術を持った企業です。 実際に製品として発売されているライトフィールドカメラがです。 LYTROは撮影後にピントの位置や被写界深度を変えることができるのですが、これは深度情報を基にした画像処理です。 深度情報とはカメラから被写体までどのくらい離れているのか、という情報です。 深度情報があればカメラから一定の距離に離れている部分にだけピントが合った画像を後から作ることが可能になります。 複眼カメラ・マイクロレンズアレイ LYTROが深度情報をどのようにして取得するのかというと、マイクロレンズアレイというものを利用します。 LYTROの場合は1つのマイクロレンズアレイを通った光が10画素に記録されます。 マイクロレンズを通ることで10画素はそれぞれピントが異なる状態の情報を取得できます。 この10画素が普通のデジカメの1画素に相当して、それが400万画素分集めて画像を作るのがLYTROです。 LYTROのセンサーはもともと4000万画素なんですね。 かなり雑にいえば、ピントの位置を10段階変えたものをワンショットで撮影できる、ということです。 撮像素子が高画素であることが必要になりますが、マイクロレンズアレイは1つのレンズと1つのセンサーで深度情報を得ることができる技術です。 カメラアレイとは マイクロレンズアレイとは対照的に複数の撮像素子、複数のレンズを用いて深度情報を獲得する技術がカメラアレイです。 カメラアレイとは複数のカメラを格子状に配置させることで深度情報を持った画像を生成するカメラです。 3Dカメラがこのタイプで、追突防止技術であるスバルのiSightも2つのカメラを横に並べて深度情報を得ているのでカメラアレイに分類できます。 デジカメならGRD4に搭載された測距用のパッシブセンサーもカメラを2つ並べたものでした。 今回Appleが買収したLinX Computational Imagingはこちらのタイプです。 なぜ深度情報で画質が向上するのか? Appleは深度情報をどう活かすのか?が注目されているのですが、単純に画質を向上させるのではないか?と言われています。 深度情報があるとなぜ画質が向上するのかというと、深度情報を基にしてシャープネスをかけることが出来るからです。 RAW現像でシャープネスを調整したり、Photoshopでアンシャープマスクやスマートシャープを使うことはよくあると思いますが、マスクを使わない限り画面全体に一律にシャープネスを調整します。 これだとピントがあっていないボケている部分が硬くなり違和感が出てきます。 しかし、深度情報があればピントが合っている部分だけ、距離に応じてシャープネスを調整することが可能になります。 ピントが来ている部分はシャープでボケは柔らかいまま、という画像処理が可能になります。 現在はレンズ性能に頼っている部分ですが、実現すれば安いレンズが高級レンズの味に変わるでしょう。 低ノイズもHDRも可能 他にも高感度の熱ノイズを減らすことが出来るとされます。 センサー毎に熱ノイズが発生する位置が変われば、複数のセンサーを用いて撮影したとき補完が可能になるからです。 また、ダイナミックレンジを広くすることが可能でしょう。 カメラごとに露出を変えることで実質ワンショットでHDRが可能になります。 マイクロレンズアレイタイプではカラーフィルターを工夫することで可能ですが、カメラアレイタイプは制御ソフトの調整だけで対応できるでしょう。 この他にもアイデア次第で現在では不可能な事も可能になりそうです。 課題は? 夢の様な技術ですが、実現までには課題があります。 もっとも大きな課題はカメラアレイタイプの課題は画像処理にパワーが必要なことです。 後処理をパソコンで行うならばともかく、スマホ内で処理を行うことは現状では難しいようです。 ほかにはサイズが大きくなることも大きな課題です。 シリコンバレーのスタートアップで7つのカメラを使ったカメラアレイのプロジェクト、Lightは5200万画素の出力が可能ということですが、明らかに大きすぎます。 特にスマホに内蔵させる場合はカメラモジュールおサイズは難しい課題でしょう。 デジカメならある程度大きくても厚くなっても受け入れられると思うで、スマホよりもコンパクトデジカメで採用されるかもしれません。 スポンサーリンク.

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マイクロレンズアレイ|ナルックス株式会社

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3LCD方式で明るく自然なカラー映像を実現 エプソンのマイクロディスプレイ技術は、HTPS(高温ポリシリコンTFT液晶)パネル技術や、光学設計・製造技術などから構成されています。 その技術を活用した製品の筆頭が、高精細・小型のHTPSパネルを3枚組み合わせた光学デバイスで投写する、3LCD(液晶ディスプレイ)プロジェクターです。 3LCDプロジェクターの投写原理は、まず光源から発せられる白色光を、光の三原色である赤・緑・青に分解します。 さらにこの光を、各色専用のHTPSパネルに透過させ、無駄なく再合成して映像を形成するというものです。 HTPSパネルはプロジェクターの性能を大きく左右する最も重要なデバイスです。 半導体と同様に微細加工が可能で、パネルの駆動回路内蔵や小型化、高精細化、光の透過率向上を図れます。 さらにエプソンのHTPSパネルは独自のトランジスタ構造・遮光構造を採用し、高い耐光性と4000dpi以上の高解像度を実現できるなど、プロジェクターの小型化・高解像度化・高光束化に貢献しています。 例えばマイクロレンズアレイの技術。 HTPSパネルには微細な一つ一つの画素の中にも、光が通る分(開口部)と配線などで光が通らない部分がありますが、プロジェクター映像の明るさを向上させるためには、パネルにできるだけ多くの光を通過させることが重要です。 エプソンでは、光が入ってくる方の基板上に1画素の面積とほぼ同サイズの極小レンズを微細配列することで、光を効率的に集めることを実現しています。 垂直統合型のビジネスモデルにより エプソン独創の商品を創出 さらにエプソンは、HTPSパネルのほかにも、ランプ、投写レンズ、画像処理エンジン用ICといったプロジェクターのほとんどの主要部品を、自社で開発、製造しています。 このように核となる技術やキーデバイスの開発をはじめ、完成品の企画、設計、製造、営業、アフターサービスまでを自社で一貫して行う垂直統合型のビジネスモデルを採用していることが、エプソン独創の商品を創出できる強みとなっています。 エプソンは独創のマイクロディスプレイ技術により、これまでにないビジュアルコミュニケーション文化を創出しようとしています。 その一つがスマートグラス「」です。 2011年に、いつでもどこでもハンズフリーで大画面のシースルー映像を楽しめる、エプソンとして初となるスマートグラス「MOVERIO BT-100」を商品化。 2016年11月には、光学エンジンのマイクロディスプレイにエプソン独自開発のシリコンOLED(Organic Light Emitting Diode:有機EL)ディスプレイを採用した「MOVERIO BT-300」を発売。 このOLEDディスプレイの高輝度、高コントラストという特長を生かし、スクリーン感を意識させない表示により「リアルなAR(拡張現実)表現」が可能となりました。 ケーブル、シェードは含まず)。 また、重量配分や鼻パッドなどの改善により装着性がさらに向上し、長時間装着してもストレスなく使用することが可能になりました。 また、エプソン独自の技術により、ドライバーICをディスプレイに内蔵させることで駆動基板の面積を縮小し、ディスプレイモジュールの小型化を実現しました。 【ディスプレイモジュールの小型化】.

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