新一代圖像傳感器提供高質(zhì)量，低光照的圖像
新罕布什爾州，HANOVER，2017年12月19日 – 一種新的成像技術(shù)已經(jīng)開發(fā)出來(lái)，可以捕獲和計(jì)數(shù)分辨率高達(dá)一百萬(wàn)像素和每秒數(shù)千幀的單光子。稱為Quanta圖像傳感器或QIS，即使在光線不足的情況下，該技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)高靈敏度，高質(zhì)量，易于操作的數(shù)字成像以及計(jì)算機(jī)視覺(jué)和3D感測(cè)。
This is a sample photo taken with the 1-megapixel Quanta Image Sensor operating at 1040 frames per second, with total power consumption as low as 17 mW. It is a binary single-photon image, so if the pixel was hit by one or more photons, it is white; if not, it is black. The far-right figure shows how an image in gray scale was created by summing up eight frames of binary images taken continuously. This process is where the innovative image processing of the QIS can be applied. Courtesy of Jiaju Ma.
QIS是與基準(zhǔn)CMOS圖像傳感器（CIS）技術(shù)兼容的第三代固態(tài)圖像傳感器技術(shù)。就像素尺寸，空間分辨率，暗電流，量子效率，讀出速度和功耗而言，QIS提供與CIS相同的優(yōu)勢(shì)。它能夠在室溫下以一百萬(wàn)像素的分辨率進(jìn)行操作。該器件采用商用堆疊式（3D）背照式CMOS圖像傳感器工藝。
QIS傳感器結(jié)合了“Jots” – 達(dá)特茅斯學(xué)院研究小組的名稱，用于非常小的像素，這些像素對(duì)于檢測(cè)單個(gè)光子的光敏度足夠敏感。該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了具有超低讀噪聲的jot器件，用于室溫下的光子計(jì)數(shù)，而不使用電子雪崩增益。QIS執(zhí)行超快速的掃描，從每個(gè)光子捕獲數(shù)據(jù)。
研究人員在室溫和加熱環(huán)境（60°C）下都展示了QIS的超低暗電流。對(duì)高速單光子成像進(jìn)行了測(cè)試，并以1M（100萬(wàn)像素或100萬(wàn)像素）分辨率顯示了1040-fps的讀出速度。
CMOS圖像傳感器，QIS的共同發(fā)明人Eric R. Fossum教授說(shuō)，QIS是使用商業(yè)上可用的，廉價(jià)的工藝制造的，并且與當(dāng)今的CMOS圖像傳感器技術(shù)兼容，同時(shí)易于擴(kuò)展以獲得更高的分辨率。
他說(shuō)：“這樣一來(lái)，工業(yè)就容易采用并大規(guī)模生產(chǎn)?！?nbsp;
研究人員兼共同發(fā)明人馬家菊說(shuō)，雖然目前的QIS分辨率是一百萬(wàn)像素，但是該團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是QIS能夠以非常快的速度掃描數(shù)億甚至數(shù)十億的點(diǎn)。
研究人員認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)可以滿足對(duì)科學(xué)，空間，安全和低光成像以及其他一系列應(yīng)用的高速，高分辨率，準(zhǔn)確的光子計(jì)數(shù)成像的需求。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成立了一家創(chuàng)業(yè)公司Gigajot Technology，以進(jìn)一步開發(fā)并將QIS技術(shù)應(yīng)用于許多有前景的應(yīng)用。
該研究發(fā)表在OSA光學(xué)學(xué)會(huì)出版物Optica上
