转换95% vs 损耗75%！新型量子图像传感技术完胜传统图像传感器

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似乎每年，对智能手机的最大改进之一就是更新，技术更先进的摄像头。显然，人们在乎提高照片质量。这就是为什么量子成像领域的研究和行业进步如此强劲的原因。

传统电子图像传感摄像头

就在本周，量子图像传感公司SeeDevice宣布其最新的光辅助隧道-照片检测器(PAT-PD)的许可使用权。这一消息允许授权合作伙伴将PAT-PD的量子图像传感技术集成到他们的设备中。

量子图像传感：与众不同 

在我们深入了解PAT-PD的具体内容之前，首先要讨论一下量子图像传感与传统图像传感的背景。

传统的CMOS图像传感器的工作原理是利用光电二极管与光电晶体管结合，将入射光转换成电信号。然后将这些信号通过放大并转化为像素。CMOS图像传感最大的缺点之一就是硅对光的敏感度并不高。

事实上，与传输电信号的线路结合在一起，每个硅传感器所接触到的光损失高达75%。暗室中的量子图像（左）与DLSR图像（右）

另一方面，量子图像传感利用量子隧道技术，创造出一种由光子激活的电流流，其触发的光子数量比通常基于光电二极管的设计所需的光子数量要少得多。

这种提高的效率是在诸如硅之类的导电材料之上放置“量子点”层的结果。这些点用于代替连接到每个类似Photosite的CMOS传感器的走线。然后，传感器被涂上一层超级黑色的材料，以确保最大程度的吸收光线

量子图像感应的优点

量子图像传感技术具有广泛的优势。首先，与CMOS成像会损失75%的入射光相比，量子成像能保留高达95%的光，也就是说仅有5%的光损失。由于这种极高的光效率，与CMOS传感器相比，量子图像传感器的像素数相对较低。领先的量子传感器拥有10万个量子点光点，而普通高清的量子点光点需要200万个。

SeeDevice声称，设计人员可以轻松地将量子像素技术集成到任何标准CMOS制造中。图片由SeeDevice提供

对于相同的高质量图像，需要更少的光点，这给量子成像传感器带来了芯片面积缩小的额外好处。设计人员不再需要权衡相机尺寸和图像质量。这项技术使得像智能手机这样的设备可以从高质量的成像中受益。

SeeDevice的PAT-PD

SeeDevice的PAT-PD具有一些令人印象深刻的规格，特别是与标准CMOS传感器相比。图像感测中的一项重要规格是灵敏度，通常以每电子uV或A/W表示。标准CMOS图像传感器的灵敏度约为0.15-0.25A/W。而PAT-PD技术声称的灵敏度则高达108A/W。

与其他技术相比，PAT-PD的响应度与波长的关系。图片由SeeDevice提供

灵敏度的巨大提高使PAT-PD设备可以感应到300nm–1,600nm的近红外光谱，并计划很快将该范围扩展到2,000nm。在保持SNR超过60dB的同时完成此操作，从而确保了高质量的图像。

该设备的灵敏度还使传感器即使在极低的照明条件下也能保持高保真视觉效果。量子隧穿技术的另一个好处是将反应时间从微秒减少到亚纳秒，同时将动态范围提高到100dB线性和150dB非线性。 

量子图像传感的未来

具有如此众多的优势，量子成像在图像传感的未来似乎是一个有前途的新兴技术。现在有了PAT-PD许可，我们可能会看到量子成像进入越来越多的设备。也有可能这种技术可能有一天出现在智能手机中。  

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