很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，顯示器基本上一直在做同樣一件事情，那就是將電轉(zhuǎn)換成光，然后再轉(zhuǎn)換成圖像。但是不要忘記，在這之前，這項(xiàng)技術(shù)一直都是被反著應(yīng)用的。

在決定顯示分辨率，顏色或者聲音之前，圖像需要先用相機(jī)拍攝下來(lái)。相機(jī)的主要功能與顯示器恰恰相反，它將來(lái)自我們周圍復(fù)雜世界的光子轉(zhuǎn)換為電子。

今天我將介紹量子點(diǎn)的一項(xiàng)新應(yīng)用，當(dāng)然不是顯示器方面的，是圖像拍攝——作為成像系統(tǒng)中的感光層。

與色域無(wú)關(guān)的量子點(diǎn)相機(jī)(QD Camera)

圖像拍攝方面的量子點(diǎn)與顯色無(wú)關(guān)。事實(shí)上，在光吸收方面，QD具有很寬的吸收譜，而其他類似發(fā)光材料的吸收光譜則較窄。

也許有些人還記得去年蘋(píng)果收購(gòu)InVisage的一段新聞，Invisage是一家從事手機(jī)QD相機(jī)設(shè)計(jì)的公司。與Apple類似，InVisage對(duì)于他們的工作非常保秘。據(jù)InVisage網(wǎng)站稱，與手機(jī)中現(xiàn)有的硅基成像系統(tǒng)相比，QD相機(jī)具有許多優(yōu)勢(shì)：

全局快門(mén)設(shè)計(jì)改善動(dòng)態(tài)模糊——不過(guò)這是電路和電極方面的設(shè)計(jì)結(jié)果，與QD層無(wú)關(guān)；

超薄、高效的量子點(diǎn)感光層；

高動(dòng)態(tài)范圍。與單獨(dú)的硅基成像系統(tǒng)相比，QD相機(jī)將光子采集和信號(hào)處理分成基于QD和硅基的兩個(gè)分離系統(tǒng)（QD用于光子采集系統(tǒng)而硅基用于電子信號(hào)讀出系統(tǒng)）；（小C君按：QD光子采集系統(tǒng)因?yàn)镼D材料的極寬吸收譜等特性而能極大提高動(dòng)態(tài)范圍）

可以根據(jù)應(yīng)用從可見(jiàn)光到紅外光調(diào)整吸收(采集)波段。

你可以在InVisage網(wǎng)站上看到一些短片和圖像，這些都顯示出QD相機(jī)相對(duì)于傳統(tǒng)硅基相機(jī)的優(yōu)勢(shì)。毫無(wú)意外，蘋(píng)果對(duì)此沒(méi)有發(fā)表評(píng)論。

具有不同動(dòng)態(tài)范圍的三種成像技術(shù)對(duì)比

SWIRVision Systems是一家新成立的公司，從事QD成像系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。和InVisage相比，它們的設(shè)計(jì)用于近紅外波長(zhǎng)（這也是SWIR名稱的由來(lái)）。雖然都是基于量子限制效應(yīng)概念的半導(dǎo)體納米晶體（也許改天我會(huì)來(lái)討論下量子限制效應(yīng)），該公司使用的量子點(diǎn)不同于顯示器應(yīng)用中的量子點(diǎn)，它們對(duì)紅外光很敏感。我們眼睛在400-700 nm的光譜范圍內(nèi)的分辨率很高，但是在700nm以外的波長(zhǎng)范圍內(nèi)卻很差——但這并不意味著那里沒(méi)有有用的信息！

SWIR視覺(jué)系統(tǒng)首席技術(shù)官EthanKlem表示，該公司目前主要面向工業(yè)市場(chǎng)，這里現(xiàn)有的單片InGaAs紅外探測(cè)器的價(jià)格非常高。雖然效率很高，但I(xiàn)nGaAs仍存在包括高成本和低分辨率等許多問(wèn)題，這也是近紅外成像系統(tǒng)進(jìn)入價(jià)格敏感型市場(chǎng)的障礙。像監(jiān)測(cè)玻璃熔融工藝（Glass Melting Process）、通過(guò)塑料瓶拍照以及在低能見(jiàn)度的海上環(huán)境中進(jìn)行應(yīng)用成像等，都是SWIR Vision Systems初步瞄準(zhǔn)的一些應(yīng)用，拍攝出的圖像很有吸引力。我們眼睛看不到的世界太神奇了！

普通可見(jiàn)光相機(jī)和SWIR相機(jī)拍攝照片的對(duì)比（www.swirvisionsystems.com）

Ethan認(rèn)為，未來(lái)這些QD紅外相機(jī)可以用到更多使用紅外光子的高科技應(yīng)用中。從無(wú)人駕駛到醫(yī)療成像，廉價(jià)和高性能的紅外成像系統(tǒng)將為各行業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支持。

顯示器中的QD與相機(jī)中的量子點(diǎn)相比

相比于顯示器里用的量子點(diǎn)，QD相機(jī)中的作用有很大不同。在顯示器應(yīng)用中，分散在聚合物中的量子點(diǎn)吸收藍(lán)光進(jìn)而發(fā)射紅光或綠光，其在相鄰的量子點(diǎn)之間沒(méi)有電荷轉(zhuǎn)移。而在相機(jī)中，純QD薄膜（無(wú)聚合物）吸收從可見(jiàn)光到紅外光的寬帶光，并將這些入射光子轉(zhuǎn)換成電子空穴對(duì)（電流），這些電子空穴對(duì)被傳遞到相鄰的量子點(diǎn)。是否可以將入射光子轉(zhuǎn)化為電子空穴對(duì)，并將它們傳遞到電極上取決于量子點(diǎn)設(shè)計(jì)——這并非易事。另一個(gè)重要區(qū)別是相機(jī)中的量子點(diǎn)專門(mén)設(shè)計(jì)成不再重新發(fā)光，而顯示器中，量子點(diǎn)設(shè)計(jì)為非常有效地發(fā)光。

毫無(wú)疑問(wèn)，我們?cè)谌绾闻c日常生活中與光子互動(dòng)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。今天的科技發(fā)展比以往任何時(shí)候都更快，量子點(diǎn)代表了一種成熟的技術(shù)，終于找到從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入我們生活的方式。我們還遠(yuǎn)沒(méi)有開(kāi)發(fā)出量子點(diǎn)技術(shù)的最大潛力。