近年來(lái)，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備、使駕駛更安全更高效的系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)和輔助通信設(shè)備的免提控制以及疾病檢測(cè)的發(fā)展，眼動(dòng)追蹤技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。

如今，視線跟蹤依賴于體積龐大、不透明的硅基圖像傳感器，這些傳感器安裝在遠(yuǎn)離用戶直接視線的角度，以避免分心。現(xiàn)在，來(lái)自巴塞羅那科技學(xué)院和巴塞羅那初創(chuàng)公司Qurv Technologies的一組研究人員已經(jīng)制造出了靈活、幾乎透明的圖像傳感器，可以隱藏在視線中。

“You could have phones or laptops where the entire screen is a sensor to detect hand movements. Mirrors or shop windows could have smart sensors and cameras integrated into the glass to sense human gestures.”
—Frank Koppens, Barcelona Institute of Science and Technology

這些由石墨烯和量子點(diǎn)制成的傳感器可以直接集成在眼鏡或弧形擋風(fēng)玻璃上，放置在用戶眼前。這項(xiàng)研究的領(lǐng)導(dǎo)者們于 2020年創(chuàng)立了Qurv，F(xiàn)rank Koppens表示：這可以使眼動(dòng)追蹤硬件變得不那么笨重，提高凝視檢測(cè)的準(zhǔn)確性，并降低計(jì)算復(fù)雜性。”

Koppens說(shuō)：“用傳統(tǒng)材料將光電探測(cè)器集成到玻璃中是不可能的。” 半透明傳感器可以集成到眼鏡中，而它們的讀出電子設(shè)備則放置在框架的側(cè)面，透視圖像傳感器還可以實(shí)現(xiàn)許多其他用途。他補(bǔ)充道：“你可以在手機(jī)或筆記本電腦上，整個(gè)屏幕都是一個(gè)傳感器，用來(lái)檢測(cè)手的動(dòng)作。鏡子或櫥窗可以在玻璃中集成智能傳感器和攝像頭，用來(lái)感知人類的手勢(shì)。”

眼動(dòng)追蹤通常涉及從用戶眼睛反射紅外光，并使用圖像處理算法分析反射信號(hào)，以測(cè)量眼睛位置、運(yùn)動(dòng)和瞳孔擴(kuò)張等數(shù)據(jù)。發(fā)光二極管和一個(gè)或多個(gè)紅外攝像頭安裝在遠(yuǎn)離視線的地方，例如沿著 VR/AR 眼鏡的透鏡邊框。

為了制造半透明圖像傳感器，Koppens、Qurv首席技術(shù)官 Stijn Goossens及其同事結(jié)合了兩種納米材料的特性。原子厚的石墨烯是一種優(yōu)秀的導(dǎo)體，也非常擅長(zhǎng)將光子轉(zhuǎn)化為電子和帶正電的空穴，但它吸收的光很少。另一方面，作為半導(dǎo)體納米晶體的量子點(diǎn)是極好的光吸收劑。

因此，研究小組將石墨烯沉積在透明的石英基板上，然后在其上涂上一層僅幾十納米厚的超薄量子點(diǎn)層。量子點(diǎn)吸收光子并將其傳遞到石墨烯，石墨烯將其轉(zhuǎn)化為電壓。

石墨烯-量子點(diǎn)光電探測(cè)器的透明度約為90%。Koppens說(shuō)，它們比傳統(tǒng)的硅光電探測(cè)器吸收的光更少，因此它們的整體性能“永遠(yuǎn)不可能處于同一水平”。但他補(bǔ)充道，它們將吸收的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的效率約為60%，“相當(dāng)高，與傳統(tǒng)的硅光探測(cè)器相當(dāng)，足以進(jìn)行眼睛跟蹤。”

Koppens和他的同事在十年前首次報(bào)道了這種初級(jí)的光電探測(cè)器，但從那時(shí)起，效率和可擴(kuò)展性都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，他說(shuō)。他們現(xiàn)在用石墨烯制作光電探測(cè)器，石墨烯是用普通的氣相沉積技術(shù)在300納米晶圓上生長(zhǎng)的。