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投影班：Projection
投影班：Projection
投影班とは
投影班とは
投影班では，CNT型PTEフレキシブルブロードバンドカメラ，および”印刷班”・”材料班”・”情報班”での取り組みを一挙に集約させ，全く新たな非破壊検査システムの創出に取り組んでおります．2023年から新設された班であり，原著論文第一報に向けて一気に研究を加速させております．
投影班では高解像集積CNT型PTEフレキシブルブロードバンドカメラによる超広帯域かつ超高感度な透視・材質同定型のMMW・THz・IR計測やCV型3D構造復元に対して，拡張現実（Augumented Reality: AR）やプロジェクションマッピング（Projection Mapping: PM）との融合により検査技術としての新たな付加価値を創出してまいります．特にARはエンタメ，PMはディジタルアートとしての社会的役割が強く認知されておりましたが，視認性の高さから産業現場での検査員を強力にサポートし得る存在と言えます．投影班では，PM研究の第一人者とも言える東京科学大学・渡辺先生との共同研究も推進しております．
投影班の取り組み①：スマートタブレット
投影班の取り組み①：スマートタブレット
投影班での主な取り組みとしては，非破壊検査現場で活躍し得るスマートタブレットのコンセプト実証・基礎動作実証が挙げられます．検査性能および操作性に優れるCNT型PTEフレキシブルブロードバンドカメラですが，依然としてディスプレイの内蔵は達成されておりません．フレキシブルエレクトロニクスの最前線に目を向けると，世界でもフレキシブルディスプレイの開発例はいくつか挙がっております．しかし依然としてフレキシブルディスプレイの作製工程は技術的なハードルが高く，CNT型PTEフレキシブルブロードバンドカメラとの結合は水面下でのアイディア程度に留まっております．
そこで投影班では，CNT型PTEフレキシブルブロードバンドカメラの片面をPM投影面，つまり可視光ディスプレイとして活用するという着想に至りました．言い換えるとCNT型PTEフレキシブルブロードバンドカメラの片面ではヒトには視えないMMW・THz・IR撮像を行い，シートデバイスとしての反対面では操作員への即時的な情報還元として可視光に変換された透視・材質同定画像をPM投影します．CNT型PTEフレキシブルブロードバンドカメラ自体は薄く柔らかく軽量であり，PMに必要な投影機材の小型化も急ピッチに進められております．これらを踏まえて，投影班ではiPadの様に使いやすいCNT型PTEフレキシブルブロードバンドカメラ・PM結合型スマートタブレットを創出し，難所環境を含み検査現場で完結するオンサイト透視・材質同定の実証を目指してまいります．
投影班の取り組み②：水に浸すだけで高感度化するカメラシート
投影班の取り組み②：水に浸すだけで高感度化するカメラシート
投影班では現場完結型（オンサイト）スマートタブレットの創出を志向しているため，CNT型PTEフレキシブルブロードバンドカメラの基礎制御に関しても同じくオンサイトであることが徐々に求められ始めます．それらの背景から，投影班では水に浸すだけで完結するCNT型PTEフレキシブルブロードバンドカメラの高感度化へ取り組んでおります．水（水道水でもok）に浸すだけ，という如何なる検査現場においても完結し得る極めて簡便な工程から，CNT型PTEフレキシブルブロードバンドカメラ・PM結合スマートタブレットの長期オンサイト利用を強力に後押しします．また水に浸すことで紡ぎ出されるCNT型PTEフレキシブルブロードバンドカメラの高感度化に関しても，既に背景物理・詳細原理の大枠は解明しており，水を浸すことで実際に24倍もの高感度化が確認されております．
本テーマではCNT型PTEフレキシブルブロードバンドカメラに対する原子スケールでの観察を行っており，本学・同学科：松永先生との共同研究を推進しております．
新設された投影班にとって，待望となる第一報目の論文となります．”材料班”・”情報班”からの全面的なサポートの下，これまでのデバイス設計指針では注目されていなかったCNT型PTEセンサに対する光検出応答ダイナミックレンジの評価を体系的にまとめていきました．PTE効果においては，室温での超広帯域なMMW–IRセンサ検出という利点に加えて，超低ノイズな素子動作が原理としての強みとなります．光センサ・イメージセンサの動作感度は応答信号とノイズとの比となるため，従来のデバイス設計指針としてはPTEセンサでは低ノイズ化が主流な取り組みとなっておりました．一方でCNT型PTEセンサの軽量・薄膜・柔軟シートデバイスとしての操作性を非破壊検査現場においても最大限に発揮するためには，光検出応答の高強度化が必須となります．これは実験室内で活躍する巨躯・大型な有線データロガーではCNT型PTEセンサから極微弱な光検出応答の信号読み出しも可能となる中，屋外でのオンサイト利用に向けたワイヤレスデータロガーでは一桁mV超・更には二桁mV超の高強度センサ信号が不可欠なためです．光検出応答の増大にはレーザ照射強度を高めることが考えられますが，一方でCNT型PTEセンサにおいてはダイナミックレンジ（つまり高強度なレーザ照射に対して飽和せず適切に増大された信号を発揮するか？）が未解明なままとなっておりました．
そこで本成果はCNT型PTEセンサへレーザ照射強度を幅広く変え，基礎物性・動作の振る舞いを観察していきました．特に本成果は，CNT型PTEセンサの光検出応答ダイナミックレンジに対する支持基板材料からの支配的な影響を実験的に解明しました．CNTは液体材料として多孔質なセルロースアセテート濾紙等に形成（濾過，印刷，塗工等）され，耐熱性にも富むポリイミド（PI）テープによる所望箇所への転写も幅広く行われております．この様な状況の下，本成果はPIテープ基板の利用によるCNT型PTEセンサへの悪影響を発見しました．具体的にはPIテープ表面の粘着層を担うメチル基・水酸基が，電子供与基としてCNT型PTEセンサ元来の受光界面であるpn接合へ不必要なn型ドーピングを施し，結果的には受光界面（pn接合）の消失に陥りました．一方で本成果は非粘着性な濾紙基板上において，ゼーベック係数に秀でる半導体質分離CNTによるPTEセンサを構成することで，PIテープ基板素子では10 mV弱に留まっていたIR検出応答を最大112 mVという極めて高いレンジにまで底上げしております．またこれらの基礎科学を基に，本成果は半導体質CNT型PTEセンサとワイヤレスデータロガーにより，高所環境におけるリモートIR非破壊検査デモンストレーションへと展開していきました．本成果で得られた基礎科学は，CNT型PTEセンサでの浸水高感度化設計と並び，投影班におけるスマートタブレット研究への重要な足場となっております．
これらの代表的な取り組みに加えて，現在の投影班では「CNT型PTEフレキシブルブロードバンドカメラに対するMMW・THz・IR撮像波長選択性の付与」や，「カメラ面/PM投影面から両面カメラへのコンセプト拡張」といったテーマを推進しております．
代表的成果：①
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