影像传感器、皮肤水凝胶传感器这些你都了解多少？

说起数码相机，大概可以分为单反、微单和卡片机等，从画幅来分，大概可以分为大画幅、中画幅、全画幅、半画幅和更小尺寸，比如说4/3英寸、一英寸以及1/1.2英寸或者1/1.7英寸，1/2.3英寸等。从前往后数，越往后尺幅越小。

很多人都知道，传感器尺寸越大，则画质越好，因为大家都明白“底大一级压死人”的道理。但是很多人却并不知道，同样的尺寸，不同类型的传感器其实在画质、感光度、反应速度等各方面都有很大的差异。

今天我们就来深度解析一下关于影像传感器和镜头方面的问题。

先来说影像传感器：大家都知道数码相机最重要的三大件就是镜头、影像传感器和影像处理器，影像传感器在一部数码相机机身中的作用是至关重要的，也是决定性的。

影像传感器从材料来分，目前的传感器主要有两类：一类是电荷耦合组件图像传感器，也被称其为CCD，这只传感器成本较高，主要是工业用途和军用。另一种是互补性氧化金属半导体，也被称为CMOS，目前主流的民用数码相机都是用的CMOS，包括一些旗舰机型。

所以平时大家所说的影像传感器，其实就是CMOS，所以今天专门针对CMOS来说。目前主流的CMOS传感器，分为前照式、背照式和堆栈式。

前照式传感器也就是过去多年来一直使用的传统传感器。它金属线路层在光电二极管上方，这种传感器现在来看是成像质量和高感表现最差的一种，一般都用在低端的入门级单反和微单上面。

而背照式传感器则是金属线路层在光电二极管下方，这么做的好处是传感器不会因为金属线路层的遮挡而损失光线，其光线利用率高出前照式至少30%以上，画质更细腻，噪点更少。现在的一些高端的单反和微单机身都是采用背照式传感器。

“水凝胶传感器的工作原理是它们产生电压和电流以对压力或触摸等刺激做出反应——我们称之为压电效应。但我们并不确切知道这些电压是如何产生的，”该研究的主要作者 Yuta 说Dobashi，他作为 UBC 生物医学工程硕士学位的一部分开始了这项工作。

在 UBC 研究员设计了水凝胶传感器，其中包含不同大小的正离子和负离子的盐。他和 UBC 物理和化学系的合作者应用磁场来精确跟踪当向传感器施加压力时离子是如何移动的。

“当对凝胶施加压力时，该压力会以不同的速度分散液体中的离子，从而产生电信号。通常较小的正离子比较大的负离子移动得更快。这会导致离子不均匀产生电场的分布，这就是压电传感器工作的原因。”

研究人员说，这一新知识证实了水凝胶的工作方式与人类检测压力的方式相似，这也是通过移动离子来响应压力，激发了离子皮肤的潜在新应用。

“显而易见的应用是制造直接与细胞和神经系统相互作用的传感器，因为电压、电流和响应时间就像跨细胞膜的那些，”UBC 应用科学学院电气和计算机工程教授 Madden 博士说. “当我们将传感器连接到神经时，它会在神经中产生信号。反过来，神经会激活肌肉收缩。”

2021年3月9日，来自浙江大学的研究团队利用芯片级的微纳加工工艺，制造了一款可穿戴式茎流传感器。这款传感器轻薄如纸，厚度仅0.01毫米，重0.24克，贴在植物叶片上，如同“纹身”一样。

研究团队利用先进微机械、材料和纳米加工技术，让此款传感器具有超薄、柔软、可拉伸且重量轻的特点，阳光、氧气、水和二氧化碳等物质能自由通过传感器，透水、透光、透气性强，使得传感器能在不干扰植物自然生长的情况下与其长期共存。

随后，研究团队利用茎流传感器开展了一系列的实验，他们在西瓜茎秆关键几个点部署了传感器，观察水分在西瓜叶片、果实、茎秆上等不同器官的动态分配情况。

通过对西瓜茎秆茎流数据的监测分析，研究团队首次发现了西瓜果实生长与光合作用不同步的现象。

在现下生物教科书中，一般认为植物生长主要依靠光合作用的能量积累，而夜间以消耗生物量的呼吸作用为主，所以果实的生长也应与植株一样主要在白天，即与光合作用同步。