單光子相機，基于光電效應，通過探測單個光子并將其轉換為可供檢測的電信號來形成圖像。單光子相機空間分辨率高、光譜范圍較寬、可以工作在低光環境中。
單光子相機可以工作在可見光、近紅外、中紅外等波段范圍內，目前可見光、近紅外波段應用技術已經成熟，正在向中紅外等波段拓展應用范圍。光子是光的最小能量組成單位，單光子探測器可對單個光子進行探測與計數，靈敏度極高，可探測微弱信號。因此單光子相機可以準確識別單個光子進行二維成像，可以捕捉極微弱光信號，能夠工作在極低光照條件下。
根據新思界產業研究中心發布的
《2025-2030年中國單光子相機行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示，單光子相機可以應用在天文學、生物醫學、材料科學、量子成像、激光雷達、安防監控等領域。例如在生物醫學領域，單光子相機能夠獲得高分辨率圖像，并且對生物樣本損傷小，在活體組織細胞成像方面應用潛力大。單光子相機可以單獨使用，也可以與其他成像技術配合使用，以提供更佳成像效果。
單光子相機作為新興成像技術，技術與應用研究受到關注。2023年10月，美國國家標準與技術研究所（NIST）團隊研制出包含40萬像素的超導單光子相機，分辨率是同類設備的400倍，相關研究成果發表于《自然》。2024年8月，我國工信部發布國家重點研發計劃“基礎科研條件與重大科學儀器設備研發”重點專項2024年度項目申報指南，提出針對聚變等離子體、航空發動機燃燒場等高速運動目標對超快高分辨光學成像的需求，開發超快門控單光子光學相機。
在海外，單光子相機研究與生產企業主要有瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）、德國PicoQuant、英國Photon Force、荷蘭ASI、瑞士ID Quantique、意大利Micro Photon Devices、日本佳能等。在我國，中智科儀自主研發出逐光2DSPC單光子相機，特征包括170萬像素陣列單光子計數采集、高空間分辨率、寬光譜范圍、零噪聲、皮秒/納秒級光學快門等。
新思界
行業分析人士表示，單光子相機在科研、軍事、安防、醫療、工業等領域均有需求。預計2025-2030年，全球單光子相機市場規模年復合增長率為6.1%。目前來看，單光子相機與CMOS相機、CCD相機相比，仍存在成本挑戰，未來隨著技術不斷優化、生產規模不斷擴大，其成本將逐漸下降，為其大規模商業化奠定基礎。
