微細な材料差異を検出できる超小型カメラチップを開発(Tiny chip could help cameras spot hidden details)

2026-06-16 ロイヤルメルボルン工科大学(RMIT)

オーストラリアのRMIT大学の研究チームは、従来のカメラでは捉えにくい「色(波長)」の詳細情報を取得できる超小型フォトニックチップを開発した。この技術は、光を波長ごとに分離する微細なナノ構造を半導体チップ上に形成したもので、従来の分光カメラに必要だった大型で高価な光学系を大幅に小型化できる。研究チームは試作チップを市販のイメージセンサーに統合し、スペクトル情報の取得と顕微分光イメージングが可能であることを実証した。これにより、人間の目では識別できない材料の違いや生体組織の状態、農作物の健康状態などを画像として可視化できる可能性がある。従来の分光システムは研究機器や産業用途に限られていたが、本技術はスマートフォンやドローン、小型医療機器への搭載も視野に入る。研究者らは、低コストで量産可能な次世代イメージセンサー技術として、医療診断、環境モニタリング、食品検査、精密農業など幅広い分野での応用を期待している。

微細な材料差異を検出できる超小型カメラチップを開発(Tiny chip could help cameras spot hidden details)
The microscale optical device developed in the study, integrated with imaging hardware to analyse light at the source. Credit: Zhejiang University

<関連情報>

熱可塑性ポリマー中の微小渦を利用した集積型マイクロ分光計への光分散 Optical dispersion using micro-vortices in thermoplastic polymers for integrated microspectrometers

Bo Zhang  (张博),Shiqi Liu  (刘世奇),Fanrong Zeng  (曾繁荣),Beibei Xu  (许贝贝),Jihong Han  (韩佶宏),Han Lin  (林瀚),Baohua Jia  (贾宝华),Zongyin Yang  (杨宗银),Zhuo Wang  (王卓) & Jianrong Qiu  (邱建荣)
Nature Electronics  Published:20 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41928-026-01618-z

Abstract

Miniaturized devices that can split light into different wavelengths are of use in spectroscopic applications such as light analysis, spectral imaging, optical sensing and measurement. However, despite recent developments, achieving a microscale optical dispersion component that can deliver multiple spectral responses without applying external stimuli remains difficult. Here we show that ultrafast-laser-induced micro-vortices in polycarbonate substrates can be used to generate intricate dispersion signals at the microscale. The approach, which is based on the photoelastic effect, can provide rich and varied spectral responses for efficient sampling. The dispersive structures operate over a broad bandwidth (400–1,550 nm), occupy a compact footprint (10 × 10 µm2) and are independent of the viewing angle. The approach is also applicable to different thermoplastic polymers and is robust against harsh conditions. We show that the micro-vortex structures can be integrated with an image sensor for on-chip spectral analysis and high-resolution microscopic spectral imaging.

0403電子応用
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