新一代圖像傳感器提供高質量，低光照的圖像
新罕布什爾州，HANOVER，2017年12月19日 – 一種新的成像技術已經開發(fā)出來，可以捕獲和計數分辨率高達一百萬像素和每秒數千幀的單光子。稱為Quanta圖像傳感器或QIS，即使在光線不足的情況下，該技術也能實現(xiàn)高靈敏度，高質量，易于操作的數字成像以及計算機視覺和3D感測。
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CMOS圖像傳感器（CIS）技術兼容的第三代固態(tài)圖像傳感器技術。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。它能夠在室溫下以一百萬像素的分辨率進行操作。該器件采用商用堆疊式（3D）背照式CMOS圖像傳感器工藝。
QIS傳感器結合了“Jots” – 達特茅斯學院研究小組的名稱，用于非常小的像素，這些像素對于檢測單個光子的光敏度足夠敏感。該團隊開發(fā)了具有超低讀噪聲的jot器件，用于室溫下的光子計數，而不使用電子雪崩增益。QIS執(zhí)行超快速的掃描，從每個光子捕獲數據。
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。對高速單光子成像進行了測試，并以1M（100萬像素或100萬像素）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，QIS是使用商業(yè)上可用的，廉價的工藝制造的，并且與當今的CMOS圖像傳感器技術兼容，同時易于擴展以獲得更高的分辨率。
他說：“這樣一來，工業(yè)就容易采用并大規(guī)模生產?！?nbsp;
研究人員兼共同發(fā)明人馬家菊說，雖然目前的QIS分辨率是一百萬像素，但是該團隊的目標是QIS能夠以非常快的速度掃描數億甚至數十億的點。
研究人員認為，這項技術可以滿足對科學，空間，安全和低光成像以及其他一系列應用的高速，高分辨率，準確的光子計數成像的需求。該團隊已經成立了一家創(chuàng)業(yè)公司Gigajot Technology，以進一步開發(fā)并將QIS技術應用于許多有前景的應用。
該研究發(fā)表在OSA光學學會出版物Optica上
