光敏像素及其所能实现的高效相机彻底改变了现代生活。相机无处不在。智能手机通常配备多个摄像头，街道、商店、企业——甚至我们的家中——都布满了摄像头。人类已经习惯了这样的观念：每次离开家，甚至在家中时，他们都会被这些设备不断地记录。
然而，摄像机的普及程度存在局限，其中之一就是眼球追踪。追踪眼球位置和角度的能力具有广泛的应用，从虚拟现实设备到广告追踪，再到驾驶员安全系统等。
问题在于，将相机放置在眼睛前方会阻碍视线。而将其安装在更远的地方则会降低其精度，使其更笨重，并且由于需要额外的 DATER 处理，通常更耗电。这在许多情况下限制了它们的应用。
隐藏式传感器
眼球追踪器需要一种将光敏像素隐藏在眼皮底下的方法。
西班牙巴塞罗那科学技术研究所的 Gabriel Mercier 和他的同事们开发了透明光电探测器，可以使相机变得或多或少隐形。他们已经测试了他们的设备，并证明它可以实现集成在普通物体（如眼镜镜片、电脑显示器和窗户）中的新一代眼球追踪设备。“透明图像传感器的操作和外观代表了我们对相机和成像的思维方式的根本性转变，因为这些设备可以隐藏在视线中，”他们说。
使光敏像素透明的技术是基于石墨烯的量子点的光电探测器。这些器件由一层石墨烯构成——一种“鸡网状”结构的二维碳原子片——上面覆盖着硫化铅的点。当被光子击中时，这些点会发射电子，电子流过石墨烯片产生电流。
整个器件本质上是透明的，因为大部分光线会穿过石墨烯，而且这些点非常小，肉眼看不见。连接电子设备也可以做到大部分透明，这样整个光电探测器阵列可以透过高达 95% 的入射光。
石墨烯像素的另一个优点是它们会产生相对较大的电流。这意味着信号可以在需要放大之前传输相对较远的距离。
其他对光敏感的有机导体产生的信号较小，需要立即放大。因此，非透明的放大电子设备必须靠近像素。这会占用本可用于检测光子的空间，并降低阵列的透明度。
这就是为什么透明像素阵列还没有很好地发挥作用。
相比之下，Mercier 和同事们说，他们的放大电子设备可以巧妙地隐藏起来。这意味着可以将阵列印刷在眼镜镜片上，直接放在眼睛前面，而不会遮挡视线。
为了测试他们的设备，Mercier 和同事们将灰度图案投射到阵列上，并将输出与传统图像传感器的输出进行比较。
他们发现了令人鼓舞的结果。对于眼球追踪，传感器需要至少 200Hz 的刷新率，而该团队记录到该设备的工作刷新率是这一速率的两倍以上，同时还能生成可靠的图像。“显然，成像设备可以重构大多数图案，”他们说。
他们通过将一个黑点投射到阵列上并利用输出追踪它，来模拟眼球追踪。
眼球追踪
这项有趣的工作具有潜在的强大应用。“眼球追踪有广泛的用途，例如检测精神分裂症，衡量对文本的理解或驾驶体验，同时能更好地理解记忆和商业选择，”Mercier 和同事说。“眼球追踪提供了一种人机界面，可以实现汽车信息娱乐系统的触摸和无手势控制——同时也被认为是无处不在的虚拟和增强现实的关键赋能技术。”
当然，未来还有挑战。这些阵列缺乏透镜，因此依赖于投影图像。这可能适用于近距离的眼睛，特别是由于这些阵列对红外线敏感，而红外线可以投射到眼睛上而佩戴者却毫不知情。
另一种方法是使用单像素成像技术，该技术通过落在单个光电探测器上的随机光来形成图像。这需要高刷新率才能获得高分辨率图像。但 Mercier 和同事说，理论上，他们的设备可以在每秒 20,000 帧的刷新率下工作。单像素成像还需要大量的计算能力，但这项工作可以在远离视线的地方完成。
无论哪种方式，透明相机都具有巨大的潜力。在不久的将来，您可能会看到它们——或者看不到它们。
参考：用于眼球追踪应用的半透明图像传感器：arxiv.org/abs/2403.08297
