暗い道路上では水たまりとアスファルトが人の目にも容易に区別できないときがある。既存のイメージセンサーも大半が光の明暗差を中心に物体を認識するため、表面の質感や異方性、微細構造を精密に把握するには限界があった。
ソ・ジュンギKAIST生命化学工学科教授の研究チームは、このような限界を乗り越えられる次世代センサー技術を開発したと12日明らかにした。光の強度だけでなく、光がどの方向に振動しているかまで検知し、自ら動作状態を切り替えて最適な応答を探索する「自己再構成偏光センサーアレイ」技術である。
偏光は光が特定の方向に振動する性質を指す。一般的なカメラが主に光の明るさの程度を見るとすれば、偏光センサーは光が反射または透過する際に生じる振動方向の変化を併せて読み取る。この情報は物体の表面状態、材質、異方性などを把握するのに有用である。例えば水、ガラス、金属のように光を反射する物体は偏光情報に差が現れる可能性があり、既存センサーが見落としやすい情報をより豊富に得られる。
研究チームはテルルと二硫化レニウムという2つの物質を結合した「異種構造」を利用した。異種構造とは性質の異なる物質を層のように積み重ね、新たな機能を実現する構造を指す。両物質は結晶の配向によって光への反応方式が変わるが、研究チームはこの特性を活用し、光の方向情報を高感度に検知できるようにした。
この構造では光が入射すると、2つの物質が接する界面で電荷が移動したり特定位置に滞留したりする現象が起きる。この過程で光の強度、波長、方向に応じて電流が流れる向きが変わる「両極性光応答」が現れる。これを利用すれば、既存センサーのように外部電気信号で状態を制御しなくても、光そのものだけでセンサーの動作様式を切り替えることができる。
今回の技術はセンサーが単にデータを収集するにとどまらず、検知した情報をその場で一部処理する「インセンサー・コンピューティング」にも活用できる。インセンサー・コンピューティングはセンサーと演算装置を分離する代わりに、センサー内部で情報を処理する方式である。データ移動と演算負荷を減らせるため、低電力・高効率の人工知能（AI）システムの実装に適している。
研究チームは実際の実験で、このセンサーアレイが動く物体を95%を超える精度で認識することを確認した。これは自動運転車が道路環境をより精緻に把握したり、医用画像装置が組織の微細な差異をより正確に区別するのに活用される可能性を示す。
ソ・ジュンギ教授は今回の研究について「偏光情報を活用し、従来よりも豊富な視覚情報を確保できるAIビジョン技術の新たな基盤を提示した」と述べ、「今後、低電力・高効率AIシステムの実装に重要な役割を果たすと期待される」と明らかにした。
今回の研究結果は国際学術誌「ネイチャー・センサーズ（Nature Sensors）」に4月に掲載された。
参考資料
Nature Sensors(2026), DOI: https://doi.org/10.1038/s44460-026-00057-9