Ingenieurs van Dartmouth's Thayer School of Engineering hebben een nieuwe beeldtechnologie ontwikkeld die een revolutie teweeg kan brengen in medisch en biowetenschappelijk onderzoek. veiligheid, fotografie, cinematografie en andere toepassingen die afhankelijk zijn van hoge kwaliteit, beeldvorming bij weinig licht.

De Quanta-beeldsensor genoemd, of QIS, deze volgende generatie lichtdetectietechnologie maakt zeer gevoelige, gemakkelijker te manipuleren en hogere kwaliteit digitale beeldvorming dan momenteel beschikbaar is, zelfs in situaties met weinig licht, volgens mede-uitvinder Eric R. Fossum, hoogleraar techniek aan Dartmouth. Fossum vond ook de CMOS-beeldsensor uit die tegenwoordig in bijna alle smartphones en camera's over de hele wereld te vinden is.

Gedocumenteerd in de uitgave van 20 december van de OSA van The Optical Society optiek , de nieuwe QIS-technologie kan het laagste lichtniveau betrouwbaar vastleggen en tellen, enkele fotonen, met een resolutie van maar liefst één megapixel, of een miljoen pixels, en zo snel als duizenden frames per seconde. Plus, de QIS kan dit bereiken bij weinig licht, bij kamertemperatuur en bij gebruik van de gangbare beeldsensortechnologie, volgens de optiek artikel. Eerdere technologie vereiste grote pixels of koeling tot lage temperaturen of beide.

Wat betekent dit voor de industrie? Voor filmmakers, de QIS zal video van IMAX-kwaliteit mogelijk maken in een gemakkelijk te bewerken digitaal formaat, terwijl het nog steeds veel van dezelfde kenmerken van film biedt. Voor astrofysici, de QIS maakt de detectie en opname van betere signalen van verre objecten in de ruimte mogelijk. En voor life science-onderzoekers, de QIS zorgt voor een betere visualisatie van cellen onder een microscoop, die cruciaal is voor het bepalen van de effectiviteit van therapieën.

Het bouwen van deze nieuwe beeldvormingscapaciteit in een commercieel toegankelijke, goedkoop proces is belangrijk, zei Fossum, dus maakten hij en zijn team het compatibel met de lage kosten en massaproductie van de huidige CMOS-beeldsensortechnologie. Ze maakten het ook gemakkelijk schaalbaar voor een hogere resolutie, met maar liefst honderden megapixels per chip.

"Op die manier is het voor de industrie gemakkelijker om het te adopteren en massaal te produceren, " zei Fossum, die eerder deze maand in Buckingham Palace werd erkend voor zijn rol bij de ontwikkeling van de CMOS-beeldsensor. Op 6 december Karel, Prins van Wales, Fossum het technische equivalent van de Nobelprijs toegekend, de Koningin Elizabethprijs voor Ingenieurswetenschappen.

"De QIS is een revolutionaire verandering in de manier waarop we beelden in een camera verzamelen, " zei Jiaju Ma, co-auteur van deze maand optiek papier met Fossum, Saleh Masoodian en onderzoeker Dakota Starkey die momenteel zijn Ph.D. bij Thayer. Ma en Masoodian hebben hun doctoraat in elektrotechniek en elektronica behaald aan Thayer en zijn samen met Fossum mede-uitvinders van de QIS.

De QIS-platformtechnologie is uniek, volgens mama, omdat de sensor het volgende bevat:

• "Joten, " genoemd door het onderzoeksteam voor zeer kleine pixels, die gevoelig genoeg zijn om een ​​enkel foton van licht te detecteren
• Ultrasnel scannen van de jota's

Met deze combinatie, de QIS legt gegevens vast van elk afzonderlijk foton, of lichtdeeltje, waardoor een extreem hoge kwaliteit, gemakkelijk te manipuleren digitale beeldvorming, evenals computervisie en 3D-detectie, zelfs bij weinig licht.

Hoewel de huidige QIS-resolutie één megapixel is, het doel van het team is dat de QIS honderden miljoenen tot miljarden van deze jota's bevat, allemaal gescand aan een zeer hoge snelheid, zei mama.

Eerder dit jaar, Masoodiaans, Ma en Fossum richtten samen het startup-bedrijf Gigajot Technology op om de technologie verder te ontwikkelen en toe te passen op een aantal veelbelovende toepassingen.