據(jù)麥姆斯咨詢(xún)報(bào)道，達(dá)特茅斯學(xué)院(DartmouthCollege)的一個(gè)工程師團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一款創(chuàng)新的圖像傳感器芯片。有朝一日，它可以使您的智能手機(jī)攝像頭具有超級(jí)敏銳的“眼光”，即便是一位超級(jí)英雄也會(huì)無(wú)比羨慕。

該新型圖像傳感器來(lái)自達(dá)特茅斯學(xué)院EricFossum教授及其團(tuán)隊(duì)，能夠以數(shù)千fps幀速和一百萬(wàn)像素分辨率捕獲單個(gè)光子并進(jìn)行計(jì)數(shù)。即使在光線(xiàn)不足的情況下，該傳感器也能實(shí)現(xiàn)高靈敏度、高質(zhì)量、易于操作的數(shù)字成像、3D成像以及計(jì)算機(jī)視覺(jué)，讓成像設(shè)備“獨(dú)具慧眼”。

這不是EricFossum教授孕育的第一項(xiàng)成像技術(shù)，早在二十五年前，他在美國(guó)國(guó)家航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室工作時(shí)，就開(kāi)發(fā)出CMOS圖像傳感器技術(shù)。

這是一張使用一百萬(wàn)像素的量子圖像傳感器(QuantaImageSensor，QIS)拍攝的二元單光子照片，總功耗低至17mW

EricFossum教授說(shuō)：“每年約有40億顆集成CMOS圖像傳感器的攝像頭被生產(chǎn)出來(lái)。CMOS圖像傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，可以對(duì)其進(jìn)行處理形成數(shù)字圖像?！?/p>

EricFossum教授將他的新技術(shù)稱(chēng)為量子圖像傳感器(QuantaImageSensor，QIS)，并將QIS芯片內(nèi)的最小單元稱(chēng)為“映像點(diǎn)(jots)”，而不是“像素(pixels)”，每個(gè)映像點(diǎn)(jots)都可以探測(cè)到單個(gè)光子。

EricFossum教授繼續(xù)說(shuō)道：“因?yàn)镼IS對(duì)單個(gè)光子敏感，所以它具有令人艷羨的‘視力’，可以在微弱的光線(xiàn)下看到物體。例如，圣誕樹(shù)上的一顆裝飾燈泡，每秒產(chǎn)生的光子數(shù)量就高達(dá)10^19個(gè)，由此可以想想一個(gè)光子有多暗淡!”

也有些人開(kāi)發(fā)了其它可以探測(cè)單光子的芯片，但是這些芯片通常需要特殊的冷卻設(shè)備，并且造價(jià)昂貴。EricFossum教授的QIS芯片可以在室溫下工作，使用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體制造設(shè)備，工藝與CMOS圖像傳感器兼容。因此，該項(xiàng)技術(shù)更容易被工業(yè)界所采用，并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。

芯片測(cè)試表明，在室溫和60℃下，QIS芯片的暗電流都非常低。同時(shí)，研究人員還對(duì)高速單光子成像進(jìn)行了測(cè)試，并展示了一百萬(wàn)像素分辨率、1040fps的讀出速度。未來(lái)，他們將使QIS芯片能夠以非?？斓乃俣葤呙钄?shù)億甚至數(shù)十億個(gè)映像點(diǎn)(jots)。

QIS技術(shù)特點(diǎn)

EricFossum教授認(rèn)為，這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高速、高分辨率、精確的光子計(jì)數(shù)成像，可以滿(mǎn)足科研、醫(yī)療、太空、安防、弱光成像、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)和虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、3D成像等一系列應(yīng)用的需求。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成立了一家名為GigajotTechnology的創(chuàng)業(yè)公司，以進(jìn)一步開(kāi)發(fā)QIS技術(shù)并將其應(yīng)用于眾多極具前景的應(yīng)用。

QIS主要應(yīng)用領(lǐng)域

“這是非?？岬募夹g(shù)!”新墨西哥桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的微電子工程師SaraJensen興奮地說(shuō)道，“我將該項(xiàng)技術(shù)的論文給攝像頭領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人士看過(guò)，他們都非常感興趣，所以我認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)有望開(kāi)啟新一代成像浪潮?！?/p>

不過(guò)，EricFossum教授表示，“盡管這項(xiàng)技術(shù)激動(dòng)人心，但是不要指望它能很快進(jìn)入智能手機(jī)中。例如之前我開(kāi)發(fā)的CMOS圖像傳感器技術(shù)，歷經(jīng)20多年才成為主流成像產(chǎn)品。不過(guò)，我認(rèn)為該項(xiàng)新型成像技術(shù)——QIS可能處于類(lèi)似CMOS圖像傳感器的發(fā)展軌道!”

“雖然QIS的應(yīng)用發(fā)展并不會(huì)很快，并且CMOS圖像傳感器技術(shù)仍然非常好，但是我很愿意看到新技術(shù)能夠與自己的老技術(shù)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。正因?yàn)榭春眯录夹g(shù)，所以我們成立了GigajotTechnology公司!”EricFossum教授自信滿(mǎn)滿(mǎn)地說(shuō)道。