生体の視覚機能を模倣した外部電源不要な撮像技術を開発――インクジェット技術で製造可能島根大学ら

島根大学は2023年9月26日、同大学教育学部・大学院自然科学研究科の研究グループが情報通信研究機構（NICT）未来ICT研究所、電気通信大学と共同で、生体の視覚機能を模倣した撮像技術（視覚センサー）を開発したと発表した。生体由来の材料で高度好塩菌の細胞膜から抽出して得られる、光受容膜タンパク質「バクテリオロドプシン（bR）」を用いている。

これまで研究グループは、バイオ材料を用いた視覚センサーなどの視覚情報デバイス（素子）の構築に関して研究開発を進めていたが、一般に生体材料は、熱や薬品、乾燥などに弱いという問題があった。視覚センサーの作製には、様々な形状を造り出す必要があり、生体材料に適した温和な条件で自在にパターニングする技術が必要だった。

そこで、まず温和な条件でbRを自在にパターニングする方法をインクジェット技術によって開発し、問題を解決した。次に、この手法を用い、物体の輪郭を認識する機能を備えた「DOGフィルタ」と、物体の動きや方向を認識する機能を備えた「Gaborフィルタ」を作製した。視覚機能を模倣したこの2種の視覚センサーは、一般のカメラとは「見える画像」が異なる。

Gaborフィルタの実際の投影図

試行実験を実施し、Gaborフィルタで「生」の文字を読み取らせたところ、縦の線分のみを認識した画像が得られた。特定方向の線分のみを抽出するこの特徴は、生産現場での不良品の検出などへの応用が期待される。

開発した撮像技術を用いたパターン認識実験

開発した視覚センサーは、外部電源を必要としない新しい撮像技術で、省エネルギーな印刷技術で作製できる。培養で生産できる生体材料を利用したこともあり、低環境負荷な撮像技術となる。今後、自動運転車やドローンのカメラに代わるセンサー技術としての発展が期待される。

生体の視覚機能を模倣した外部電源不要な撮像技術を開発――インクジェット技術で製造可能　島根大学ら