单光子相机，基于光电效应，通过探测单个光子并将其转换为可供检测的电信号来形成图像。单光子相机空间分辨率高、光谱范围较宽、可以工作在低光环境中。
　　单光子相机可以工作在可见光、近红外、中红外等波段范围内，目前可见光、近红外波段应用技术已经成熟，正在向中红外等波段拓展应用范围。光子是光的最小能量组成单位，单光子探测器可对单个光子进行探测与计数，灵敏度极高，可探测微弱信号。因此单光子相机可以准确识别单个光子进行二维成像，可以捕捉极微弱光信号，能够工作在极低光照条件下。
　　单光子相机可以应用在天文学、生物医学、材料科学、量子成像、激光雷达、安防监控等领域。例如在生物医学领域，单光子相机能够获得高分辨率图像，并且对生物样本损伤小，在活体组织细胞成像方面应用潜力大。单光子相机可以单独使用，也可以与其他成像技术配合使用，以提供更佳成像效果。
　　单光子相机作为新兴成像技术，技术与应用研究受到关注。2023年10月，美国国家标准与技术研究所（NIST）团队研制出包含40万像素的超导单光子相机，分辨率是同类设备的400倍，相关研究成果发表于《自然》。2024年8月，我国工信部发布国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项2024年度项目申报指南，提出针对聚变等离子体、航空发动机燃烧场等高速运动目标对超快高分辨光学成像的需求，开发超快门控单光子光学相机。
　　在海外，单光子相机研究与生产企业主要有瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）、德国PicoQuant、英国Photon Force、荷兰ASI、瑞士ID Quantique、意大利Micro Photon Devices、日本佳能等。在我国，中智科仪自主研发出逐光2DSPC单光子相机，特征包括170万像素阵列单光子计数采集、高空间分辨率、宽光谱范围、零噪声、皮秒/纳秒级光学快门等。
　　单光子相机在科研、军事、安防、医疗、工业等领域均有需求。预计2025-2030年，全球单光子相机市场规模年复合增长率为6.1%。目前来看，单光子相机与CMOS相机、CCD相机相比，仍存在成本挑战，未来随着技术不断优化、生产规模不断扩大，其成本将逐渐下降，为其大规模商业化奠定基础。