【電子版】中心視野だけ鮮明な“タカの目”画像センサー、独大学が開発ーレンズは３Dプリンター製

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  実際に撮影した画像での従来型イメージセンサー（左側）との比較。右側の新型センサーでは中心に近いほど画像が鮮明になる（Simon Thiele, Kathrin Arzenbacher）

タカをはじめとする捕食動物の目にヒントを得て、視野の中心部だけ解像度の高い鮮明な画像を捉える小型イメージセンサーが、独シュトゥットガルト大学の研究チームによって開発された。同時に、複雑な構造を持つセンサーのレンズについても、３Dプリンターで短時間に製作できることを実証した。近い将来、内視鏡や光学センサー、監視用ドローン、セキュリティーカメラ、ロボットビジョンなどへの応用が想定されるという。

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  レンズは３Dプリンターを使い、イメージセンサー上に直接作製（Thiele et al. Sci. Adv.2017;3:e1602655）

人間や動物の目は、網膜にある中心窩（か）と言われる窪みの部分で、最高の視力を得られるようになっている。同様に、イメージセンサーでも、データ処理の負荷低減などの観点から視野全体にわたってクリアーで詳細なイメージを必要とせず、中心部だけ解像度の高いイメージが得られれば十分という用途も多い。

そこで研究チームでは、イメージセンサーを多数のレンズを持つ「マルチ・アパチャー・カメラ」の構成とし、焦点距離に加え、視野角が２０度ー７０度と異なる合計四つのレンズをワンセットにして内蔵。各レンズのイメージデータを統合処理することで、視野の中心部分を詳細に映し出す小型カメラを作り上げた。実際に、単眼レンズの従来のイメージセンサーに比べて、視野の中心部でより解像度の高い画像が得られることを確認した。

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  レンズの電子顕微鏡写真（Timo Gissibl, Simon Thiele）

一方、複雑な構造を持つレンズについても、３Dプリンターを使って、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）のセンサーチップ上に１ステップで製作することに成功した。レンズの大きさは底面が０．３×０．３ミリメートル未満、高さは０．２ミリメートル未満。

研究チームでは、今回開発した光学センサー技術について、ラテン語で「窪み」を意味する中心窩（フォビア）にちなみ、「フォビアテッド・イメージング」と名付けている。成果は米科学誌サイエンス・アドバンシーズに１６日掲載された。