Provfoto taget med 1Megapixel Quanta bildsensor som arbetar vid 1, 040 bilder per sekund, med en total energiförbrukning så låg som 17mW. Det är en binär enkel-foton bild, så om pixeln träffades av en eller flera fotoner, det är vitt; om inte, den är svart. Figur 4 visar hur en bild i gråskala skapades genom att sammanfatta åtta bildrutor med binära bilder tagna kontinuerligt. Denna process är där den innovativa bildbehandlingen av QIS kan tillämpas. Upphovsman:Jiaju Ma
Ingenjörer från Dartmouths Thayer School of Engineering har tagit fram en ny bildteknik som kan revolutionera medicinsk och biovetenskaplig forskning, säkerhet, fotografi, film och andra applikationer som är beroende av hög kvalitet, avbildning i svagt ljus.
Kallade Quanta Image Sensor, eller QIS, denna nästa generations ljusavkänningsteknik möjliggör högkänslig, lättare manipulerad och högre kvalitet digital bildbehandling än vad som för närvarande är tillgängligt, även i svagt ljus, enligt uppfinnaren Eric R. Fossum, professor i teknik vid Dartmouth. Fossum uppfann också CMOS -bildsensorn som finns i nästan alla smartphones och kameror över hela världen idag.
Dokumenterat i 20 december -numret av The Optical Society's OSA Optica , den nya QIS -tekniken kan på ett tillförlitligt sätt fånga och räkna den lägsta ljusnivån, enstaka fotoner, med upplösning så hög som en megapixel, eller en miljon pixlar, och så snabbt som tusentals bilder per sekund. Plus, QIS kan åstadkomma detta i svagt ljus, vid rumstemperatur och vid användning av vanlig bildsensorteknik, enligt Optica artikel. Tidigare teknik krävde stora pixlar eller kylning till låga temperaturer eller båda.
Vad betyder detta för industrin? För filmfotografer, QIS möjliggör video i IMAX-kvalitet i ett lättredigerat digitalt format samtidigt som den ger många av samma egenskaper hos filmen. För astrofysiker, QIS gör det möjligt att upptäcka och fånga bättre signaler från avlägsna objekt i rymden. Och för forskare inom biovetenskap, QIS kommer att ge förbättrad visualisering av celler under ett mikroskop, vilket är avgörande för att bestämma effektiviteten av terapier.
Bygga denna nya bildförmåga i en kommersiellt tillgänglig, billig process är viktig, sa Fossum, så han och hans team gjorde det kompatibelt med den låga kostnaden och massproduktionen av dagens CMOS -bildsensorteknik. De gjorde det också lätt skalbart för högre upplösning, med så många som hundratals megapixlar per chip.
"På så sätt är det lättare för industrin att anta det och massproducera det, sa Fossum, som erkändes tidigare denna månad på Buckingham Palace för sin roll i utvecklingen av CMOS -bildsensorn. Den 6 december, Charles, Prinsen av Wales, tilldelade Fossum den tekniska motsvarigheten till Nobelpriset, Queen Elizabeth Prize for Engineering.
"QIS är en revolutionerande förändring av hur vi samlar bilder i en kamera, "sa Jiaju Ma som var medförfattare till denna månad Optica papper med Fossum, Saleh Masoodian och forskaren Dakota Starkey som för närvarande fortsätter sin doktorsexamen. hos Thayer. Ma och Masoodian erhöll sina doktorsexamen i el- och elektronikteknik från Thayer och är uppfinnare av QIS tillsammans med Fossum.
QIS -plattformstekniken är unik, enligt Ma, eftersom sensorn innehåller:
Med denna kombination, QIS fångar upp data från varje enskild foton, eller ljuspartikel, möjliggör extremt hög kvalitet, lätt manipulerad digital bildbehandling, samt datorsyn och 3D-avkänning, även i svagt ljus.
Medan den aktuella QIS -upplösningen är en megapixel, lagets mål är att QIS ska innehålla hundratals miljoner till miljarder av dessa skott, alla skannade med en mycket snabb takt, sa Ma.
Tidigare i år, Masoodian, Ma och Fossum grundade startföretaget Gigajot Technology för att vidareutveckla och tillämpa tekniken på ett antal lovande applikationer.
