Цифровые фотокамеры многократно расширили возможности фотосъемки особенно в части «скорострельного» получения множества снимков движущихся объектов. Однако это достижение «сводится к нулю» при низких уровнях светового потока (освещенности) в кадре, поскольку за короткие времена выдержки на светочувствительную матрицу (интегральная микросхема, состоящая из полупроводниковых фотодиодов) через объектив фотокамеры попадает недостаточное для возбуждения фотоэффекта количество фотонов (ниже порога светочувствительности). В результате - недостаточный уровень генерации электронов, что, в конечном счете, не позволяет получить качественное изображение.
Еще одна проблема, раздражающая требовательных фотографов, - получение на фотоснимке всех мельчайших нюансов оттенков цвета (например, серого - от белого к черному), которая также определяется порогом светочувствительности фотодиодов (фотодатчиков, фотосенсоров). То есть и для обеспечения скоростного режима фотосъемки, и для полноценной цветопередачи необходимы фотосенсоры, реагирующие на считанные единицы фотонов. И здесь все упирается в способность фотосенсора при ударе отдельного фотона (кванта света) сгенерировать такое количество электронов, которое достаточно для регистрации приемным электронным устройством.
Такой «квантовый фотосенсор» изобретен группой ученых Тайеровской инженерной школы при Дартмутском колледже (один из старейших частных университетов США) в сотрудничестве с инженерами и технологами американской компании Rambus Inc и тайваньской корпорации TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation). Инновационный датчик создан на базе технологического решения Quanta Image Sensor (QIS), концепция которого была разработана в 2004 году, но только по прошествии 13-ти лет, после многолетних исследований, QIS-технология достигла уровня, достойного коммерциализации (исследования финансировались Агентством перспективных исследовательских программ Министерства обороны США DARPA).
Стоит отметить, что на сегодняшний день в научных лабораториях мира уже используются в исследовательских целях несколько видов фотодатчиков, способных регистрировать единичные фотоны, однако они могут работать только при охлаждении до криогенных температур. А QIS-датчик способен улавливать единичные фотоны при температурах окружающей среды вплоть до комнатных. И еще одно важное достоинство нового фотодатчика: он изготавливается по хорошо отлаженной КМОП-технологии, благодаря чему его промышленный выпуск не вызовет сложностей. А значит, себестоимость массового производства QIS-датчика будет не выше, чем выпускаемых сегодня светочувствительных матриц.
Сегодня демонстрационный прототип QIS-датчика обладает разрешающей способностью 1 Мп, но разработчики обещают в ближайшее время довести этот показатель до гигапикселей. При этом QIS-датчик может обеспечить скорость фотосъемки до нескольких тысяч кадров в секунду.
Для продвижения QIS-датчика в различных сегментах мирового рынка разработчики основали компанию Gigajot Technology. Среди возможных применений поистине революционного изобретения - приборы для научных (астрономия, медицина, физика, химия) и инженерных (автомобиле- и авиастроение) исследований, системы видеонаблюдения, профессиональная аппаратура для спортивной видеосъемки, AR/VR-оборудование, фотокамеры для 3D- и даже любительской фотографии.
Комментарии
Отправить комментарий