Exemple de photo prise avec le capteur d'image Quanta 1 mégapixel fonctionnant à 1, 040 images par seconde, avec une consommation électrique totale aussi faible que 17 mW. C'est une image binaire à photon unique, donc si le pixel a été touché par un ou plusieurs photons, c'est blanc; si non, c'est noir. La figure 4 montre comment une image en niveaux de gris a été créée en additionnant huit trames d'images binaires prises en continu. Ce processus est l'endroit où le traitement d'image innovant du QIS peut être appliqué. Crédit :Jiaju Ma
Des ingénieurs de la Thayer School of Engineering de Dartmouth ont mis au point une nouvelle technologie d'imagerie qui pourrait révolutionner la recherche médicale et des sciences de la vie, Sécurité, la photographie, la cinématographie et d'autres applications qui reposent sur une haute qualité, imagerie en basse lumière.
Appelé le capteur d'image Quanta, ou QIS, cette nouvelle génération de technologie de détection de la lumière permet une haute sensibilité, une imagerie numérique plus facile à manipuler et de meilleure qualité que ce qui est actuellement disponible, même dans des situations de faible luminosité, selon le co-inventeur Eric R. Fossum, professeur d'ingénierie à Dartmouth. Fossum a également inventé le capteur d'image CMOS que l'on trouve aujourd'hui dans presque tous les smartphones et appareils photo du monde entier.
Documenté dans le numéro du 20 décembre de l'OSA de The Optical Society Optique , la nouvelle technologie QIS est capable de capturer et de compter de manière fiable le niveau de lumière le plus bas, photons uniques, avec une résolution allant jusqu'à un mégapixel, ou un million de pixels, et aussi vite que des milliers d'images par seconde. Plus, le QIS peut accomplir cela dans des conditions de faible luminosité, à température ambiante et en utilisant la technologie de capteur d'image grand public, selon le Optique article. La technologie précédente nécessitait de grands pixels ou un refroidissement à basse température ou les deux.
Qu'est-ce que cela signifie pour l'industrie? Pour les cinéastes, le QIS permettra la vidéo de qualité IMAX dans un format numérique facile à éditer tout en offrant bon nombre des mêmes caractéristiques du film. Pour les astrophysiciens, le QIS permettra la détection et la capture de meilleurs signaux provenant d'objets distants dans l'espace. Et pour les chercheurs en sciences de la vie, le QIS permettra une meilleure visualisation des cellules au microscope, ce qui est essentiel pour déterminer l'efficacité des thérapies.
Construire cette nouvelle capacité d'imagerie dans un environnement commercialement accessible, un processus peu coûteux est important, dit Fossum, lui et son équipe l'ont donc rendu compatible avec le faible coût et la production en série de la technologie actuelle des capteurs d'images CMOS. Ils l'ont également rendu facilement évolutif pour une résolution plus élevée, avec jusqu'à des centaines de mégapixels par puce.
"De cette façon, il est plus facile pour l'industrie de l'adopter et de le produire en masse, " dit Fossum, qui a été reconnu plus tôt ce mois-ci au palais de Buckingham pour son rôle dans le développement du capteur d'image CMOS. Le 6 décembre, Charles, Prince de Galles, a décerné à Fossum l'équivalent en ingénierie du prix Nobel, le prix Reine Elizabeth d'ingénierie.
"Le QIS est un changement révolutionnaire dans la façon dont nous collectons les images dans un appareil photo, " a déclaré Jiaju Ma qui a co-écrit ce mois-ci Optique papier avec Fossum, Saleh Masoodian et la chercheuse Dakota Starkey qui poursuit actuellement son doctorat. à Thayer. Ma et Masoodian ont obtenu leur doctorat en génie électrique et électronique de Thayer et sont co-inventeurs du QIS avec Fossum.
La technologie de la plate-forme QIS est unique, selon Ma, car le capteur intègre :
Avec cette combinaison, le QIS capture les données de chaque photon, ou particule de lumière, permettant une qualité extrêmement élevée, imagerie numérique facilement manipulable, ainsi que la vision par ordinateur et la détection 3D, même dans des conditions de faible luminosité.
Alors que la résolution QIS actuelle est d'un mégapixel, l'objectif de l'équipe est que le QIS contienne des centaines de millions à des milliards de ces notes, le tout scanné à un rythme très rapide, dit maman.
Plus tôt cette année, Masoodien, Ma et Fossum ont cofondé la start-up Gigajot Technology pour développer davantage et appliquer la technologie à un certain nombre d'applications prometteuses.
