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IT之家 5 月 14 日消息，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家們借鑒自然界的設(shè)計(jì)，開發(fā)出了一種新型的圖像傳感器，能夠模仿人眼對紅、綠、藍(lán)三種顏色的感知和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的處理，從而產(chǎn)生高質(zhì)量的圖像。
人眼的視網(wǎng)膜中含有對紅、綠、藍(lán)光敏感的錐狀細(xì)胞，以及一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在信息傳輸?shù)酱竽X之前就開始對我們所看到的東西進(jìn)行處理。“這個(gè)自然過程創(chuàng)造了我們能看到的豐富多彩的世界。”該項(xiàng)目的研究員 Kai Wang 說。
為了在人造設(shè)備中實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，科學(xué)家們使用了窄帶鈣鈦礦光電探測器，模仿了我們的錐狀細(xì)胞，并將其連接到一個(gè)類神經(jīng)算法，模仿我們的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，來處理信息并重建圖像。光電探測器是一種能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化為電信號的器件，對于相機(jī)和許多其他光學(xué)技術(shù)都是必不可少的。窄帶光電探測器能夠?qū)Ｗ⒂诠庾V中的單個(gè)部分，比如構(gòu)成可見光的紅、綠、藍(lán)三種顏色。
“在這項(xiàng)工作中，我們找到了一種新穎的方法來設(shè)計(jì)鈣鈦礦材料，使其只對一種波長的光敏感。”Kai Wang 說，“我們制造了三種不同的鈣鈦礦材料，它們只對紅色、綠色或藍(lán)色有反應(yīng)。”
這項(xiàng)技術(shù)可能代表了一種繞過現(xiàn)代相機(jī)中使用的濾鏡的方法，這些濾鏡降低了分辨率，并增加了制造復(fù)雜度和成本。科學(xué)家們說，相機(jī)中的硅光電探測器能夠吸收光線，但不能區(qū)分顏色。一個(gè)外部濾鏡將紅、綠、藍(lán)三種顏色分開，只允許一種顏色到達(dá)光傳感器的每個(gè)部分，浪費(fèi)了三分之二的入射光，“當(dāng)光線被過濾時(shí)，會(huì)有一些信息丟失，而這可以通過我們的設(shè)計(jì)來避免。所以我們認(rèn)為這項(xiàng)工作可能代表了未來的相機(jī)感應(yīng)技術(shù)，可以幫助人們獲得更高的空間分辨率。”
而且由于科學(xué)家們使用了鈣鈦礦材料，這些新設(shè)備在吸收光線時(shí)還能產(chǎn)生電力，這可能為無電池相機(jī)技術(shù)開辟了道路。
“該設(shè)備的結(jié)構(gòu)類似于利用光來產(chǎn)生電力的太陽能電池。”該項(xiàng)目的博士后 Luyao Zheng 說，“只要你在上面照射光線，它就會(huì)產(chǎn)生電流。所以像我們的眼睛一樣，我們不需要施加能量來捕捉來自光線的信息。”
這項(xiàng)研究也可能引發(fā)人工視網(wǎng)膜生物技術(shù)方面的進(jìn)一步發(fā)展。科學(xué)家們說，基于這項(xiàng)技術(shù)的設(shè)備有朝一日可能取代我們眼睛中死亡或受損的細(xì)胞，從而恢復(fù)視力。
IT之家注意到，這項(xiàng)研究的結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上，代表了在實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦窄帶光電探測器方面的幾個(gè)基礎(chǔ)性的突破，從材料合成到器件設(shè)計(jì)再到系統(tǒng)創(chuàng)新。
責(zé)任編輯：Rex_14
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