新加坡國立大學理學院的一個研究小組，由化學系的劉曉剛教授領導，開發(fā)了一種3D成像傳感器，該傳感器具有極高的角分辨率，這是一種光學儀器的能力區(qū)分由0.0018 o的小角距離分隔的對象的點。這種創(chuàng)新的傳感器以獨特的角度到顏色轉(zhuǎn)換原理運行，使其能夠檢測X射線到可見光譜的3D光場。 ]Xcqf9k  
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光場包含光線的組合強度和方向，人眼可以對其進行處理，以精確檢測物體之間的空間關系。然而，傳統(tǒng)的光感測技術效果較差。例如，大多數(shù)相機只能產(chǎn)生二維圖像，這對于常規(guī)攝影來說是足夠的，但對于更先進的應用來說是不夠的，包括虛擬現(xiàn)實、自動駕駛汽車和生物成像。這些應用需要對特定空間進行精確的3D場景構建。 \M>+6m
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例如，自動駕駛汽車可以使用光場感應來觀察街道，更準確地評估道路危險，從而相應地調(diào)整速度。光場傳感還可以使外科醫(yī)生能夠準確地對患者不同深度的解剖結構進行成像，從而使他們能夠做出更精確的切口并更好地評估患者受傷的風險。 9WQC\/w  
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劉教授解釋道：“目前，光場探測器使用透鏡或光子晶體陣列從許多不同的角度獲得同一空間的多個圖像。然而，將這些元素集成到半導體中進行實際使用既復雜又昂貴。傳統(tǒng)技術只能檢測紫外線到可見光波長范圍內(nèi)的光場，這導致X射線傳感的適用性有限�！� ]E90q/s@c  
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此外，與微透鏡陣列等其他光場傳感器相比，新加坡國立大學團隊的光場傳感器具有大于80度的更大角度測量范圍、對于較小的傳感器可能小于0.015度的高角度分辨率，以及0.002 nm至550 nm之間的更寬光譜響應范圍。這些規(guī)格使得新型傳感器能夠以更高的深度分辨率捕獲3D圖像。 'tK5s>gv<  
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這一突破于2023年5月10日發(fā)表在著名的《自然》雜志上。 R4,j
  
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鈣鈦礦納米晶體使之成為可能 )f4D2c&VE  
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新型光場傳感器的核心是無機鈣鈦礦納米晶體——具有優(yōu)異光電性能的化合物。由于其可控的納米結構，鈣鈦礦納米晶體是有效的發(fā)光體，其激發(fā)光譜橫跨X射線和可見光。鈣鈦礦納米晶體和光線之間的相互作用也可以通過仔細改變其化學性質(zhì)或引入少量雜質(zhì)原子來調(diào)節(jié)。 tBe)#-O
 
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新加坡國立大學的研究人員將鈣鈦礦晶體圖案化到透明薄膜基板上，并將其集成到彩色電荷耦合器件中，該器件將入射光信號轉(zhuǎn)換為彩色編碼輸出。該晶體轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)包括光場傳感器的基本功能單元。 ShanwaCDqv  
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當入射光入射到傳感器上時，納米晶體就會被激發(fā)。反過來，鈣鈦礦單元根據(jù)入射光線入射的角度，以不同的顏色發(fā)射自己的光。彩色電荷耦合器件捕捉發(fā)射的顏色，然后可以用于3D圖像重建。 \
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