Kvantbildsensorer genomgår omfattande utveckling. Så vad betyder tekniken för morgondagens videofotografer?
Varje år blir den professionella kameravärlden upprörd om årets hetaste nya funktioner och uppgraderingar av kamerateknik. Men några filmskapare vet att det är ett bokstavligt kvantsprång på väg till kamerateknik under de närmaste decennierna.
Kvantbildssensorer, förkortat QIS, genomgår för närvarande omfattande forskning och utveckling, och företag som specialiserar sig på kvantavbildning lockar redan uppmärksamhet från några av världens största teknikjättar. Framtiden är klar:vi är bara några få tekniska genombrott från en kvantframtid.
Idag tittar vi på hur kvantsensorer skiljer sig från och förbättrar de traditionella sensorerna i dagens kameror.
Så vad är kvantsensorer?
Normala sensorer
Sensorn i vilken modern kamera som helst använder kisel som ljusavkännande material för att skapa den slutliga bilden. Även om kiselbaserad bildbehandling kan se väldigt bra ut, är det viktigt att veta att kisel inte är ett särskilt ljuskänsligt medium. I kombination med ledningar till varje fotoplats som minskar ljusnivåerna, förlorar kiselsensorer 75 procent av ljuset som träffar deras yta.
Kvantsensorer
Ett av de största sätten att kvantsensorer skiljer sig från kiselsensorer är att de behåller 95 procent av allt ljus de upptäcker – nästan fyra gånger så mycket ljus som moderna motsvarigheter.
Denna ljuseffektivitet är resultatet av att man bygger lager av beläggningar av de "pixlar" som används i kvantavbildning - "kvantprickar" - ovanpå ett ledande material som kisel, snarare än att dra ledningar till varje enskild fotoplats som dagens sensorer. Sensorn är sedan vanligtvis belagd med ett supersvart material för att säkerställa maximal ljusabsorption – vilket återigen förbättrar den reflekterande moderna sensorn.
QDs kan odlas som kristaller eller skapas med plasma. Plasmaproduktion av QDs är den vanligaste metoden, eftersom den ger full kontroll över storleken på prickarna, vilket ger ett fint pulver som lätt suspenderas i den ledande beläggningen som är skiktad ovanpå kiselchippet.
Kvantprickar avger ljus som kan ändras i färg beroende på storleken eller laddningen som tillförs kvantpunkten - färgen på ljuset de producerar kan ändras genom att ändra storlek eller laddning. Eftersom detta värde kan låsas producerar varje kvantpunkt verkligt monokromatiskt ljus, vilket ger den ytterligare ett försprång till kiselsensorer.
På grund av den extremt höga effektiviteten hos kvantprickarna har kvantbildsensorer relativt låga "pixelantal" eller upplösningar, jämfört med moderna sensorer. Den ledande kvantsensorn hade 100 000 kvantpunktsfotosajter, jämfört med 2+ miljoner vanliga HD.
Som ett resultat av dessa mycket effektiva bildapparater kan kraftfulla sensorer krympas dramatiskt i storlek utan att göra avkall på bildkvaliteten. Detta innebär att det skulle kunna vara möjligt att få bättre än biokvalitetsbilder från en sensor inuti en smartphone.
Kvantavbildningsforskningen pågår, och möjligheterna fortsätter att inspirera nya företag att utveckla sann, nästa generations teknologi för morgondagens kameror. Hur kommer biografen att reagera? Kan verklig miniatyrisering och överlägsen bildkvalitet på handhållna enheter vara slutet på filmen? En ny början? Bara tiden kommer att utvisa, men det här är absolut historia i vardande.