【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，哈爾濱工業(yè)大學深圳校區(qū)徐成彥、秦敬凱團隊在神經(jīng)形態(tài)仿生視覺傳感領(lǐng)域取得重要突破，相關(guān)成果以《具有可調(diào)景深三維視覺功能的超高密度波導(dǎo)耦合型神經(jīng)形態(tài)仿生眼》(A neuromorphic bionic eye with ultradense waveguide-coupled pixels for depth-tunable 3D vision)為題發(fā)表于《自然傳感》(Nature Sensors)。該研究開發(fā)了基于超高密度波導(dǎo)耦合型像元的神經(jīng)形態(tài)人工眼系統(tǒng)，打破了傳統(tǒng)探測器中感光面積和探測靈敏度之間的制約關(guān)系，并實現(xiàn)了高質(zhì)量空間成像和預(yù)處理功能的高效集成，為智能視覺傳感技術(shù)的發(fā)展提供了新方案。
 

　　人眼視網(wǎng)膜不僅具有曲面結(jié)構(gòu)以降低光學像差，還能通過突觸可塑性對視覺信號進行預(yù)處理，從而實現(xiàn)高效的信息感知。受此啟發(fā)，模擬人眼結(jié)構(gòu)和功能的神經(jīng)形態(tài)器件與曲面仿生視覺系統(tǒng)成為目前研究熱點，但大多數(shù)研究均聚焦于二維平面光電突觸器件的開發(fā)，其較大的面積開銷限制了像元的高密度集成，難以同時兼顧高靈敏光探測和高密度集成。此外，仿生視覺系統(tǒng)通常采用固定曲率結(jié)構(gòu)，無法匹配可調(diào)焦鏡頭在不同焦距下產(chǎn)生的彎曲像面，制約了其在寬視場、低像差成像以及高質(zhì)量三維視覺感知中的應(yīng)用。
 

　　徐成彥、秦敬凱團隊設(shè)計開發(fā)了一種基于超高密度波導(dǎo)耦合型像元的神經(jīng)形態(tài)人工眼系統(tǒng)，通過在垂直排列的SU-8微柱波導(dǎo)表面同軸集成InNx光電探測器，構(gòu)筑了模擬生物視網(wǎng)膜感光細胞結(jié)構(gòu)和功能的一維像素單元。得益于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)增強的光-物質(zhì)相互作用和擴展的軸向吸收長度，表面InNx器件的光吸收效率在極小面積開銷下得到了大幅提高，突破了傳統(tǒng)光電探測器中像素密度與探測靈敏度之間的限制?；谠撓袼亟Y(jié)構(gòu)，團隊實現(xiàn)了最高約1014 Jones的比探測率和7000 PPI(每英寸像素數(shù))的集成密度，其像元集成密度超過了人眼視網(wǎng)膜感光細胞密度約一個數(shù)量級?；贗nNx內(nèi)部天然的N空位等缺陷產(chǎn)生的持久光電導(dǎo)效應(yīng)，器件實現(xiàn)了對生物突觸可塑性的模擬。在此基礎(chǔ)上，團隊構(gòu)建了以垂直波導(dǎo)耦合型像元陣列為核心的曲率可調(diào)神經(jīng)形態(tài)人工眼系統(tǒng)。不同于傳統(tǒng)固定曲率的人工眼無法隨調(diào)焦過程動態(tài)匹配像面的限制，該系統(tǒng)能夠根據(jù)成像距離主動調(diào)節(jié)傳感器曲率，使探測面與光學焦面在寬成像范圍內(nèi)保持匹配，從而實現(xiàn)低像差、高質(zhì)量三維視覺成像，其具有110°的寬視場和45.7%的場曲校正率。結(jié)合器件內(nèi)信號處理能力與動態(tài)像差補償機制，該系統(tǒng)不僅能夠通過感內(nèi)去噪提升人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像識別精度，還實現(xiàn)了96.1%高精度三維空間運動跟蹤與軌跡重構(gòu)功能，為智能機器人和交互式人工智能系統(tǒng)提供了全新的仿生視覺解決方案。
 

　　哈工大為論文第一單位。哈工大深圳校區(qū)秦敬凱教授、徐成彥教授，南方科技大學周菲遲副教授為論文共同通訊作者。哈工大深圳校區(qū)博士研究生黃沛禹為論文第一作者，南方科技大學博士生江碧怡為論文共同第一作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、深圳市科技計劃等項目支持。
 

　　引用：哈工大徐成彥、秦敬凱團隊在神經(jīng)形態(tài)仿生視覺傳感領(lǐng)域取得重要突破 哈爾濱工業(yè)大學 【引用時間：2026年8月4日】