За зрение ночью, в условиях крайне низкого освещения, отвечают фоторецепторы "палочки".
О них в вики:
Палочки чувствительны к свету благодаря наличию в них специфического пигмента — родопсина (или зрительный пурпур). Под действием света происходит ряд очень быстрых превращений и обесцвечивание зрительного пигмента. Чувствительность палочки достаточна, чтобы зарегистрировать попадание даже 2-3 фотонов.
Чувствительность фотоаппаратов ниже. Поэтому фотоаппарат вынужден накапливать сигнал.
Неплохая статья по комплексу проблем при проектировании матрицы фотоаппарата:
чувствительность определяется фототоком ПЗС-элемента, то есть зарядом, накопленным потенциальной ямой. Величина же накопленного заряда зависит от целого ряда параметров.
Например, чем больше площадь светочувствительной области (fill factor) ПЗС-элемента, тем выше доля фотонов, которые могут быть поглощены с созданием носителей заряда. Именно поэтому при росте разрешения матрицы одной из основных задач для разработчиков является обеспечение максимально возможной площади светочувствительной области. Для этого размеры обвязки (электродов переноса, дренажа и буферных столбцов) должны уменьшаться пропорционально росту числа пикселей.
материал ПЗС-матрицы должен отвечать целому ряду требований – иметь минимальный коэффициент отражения и максимальный коэффициент поглощения по отношению к фотонам с требуемой длиной волны и в то же время отражать и не поглощать фотоны из других областей спектра.
(для решения используются светофильтры)
Наряду с площадью светочувствительной области и квантовой эффективностью на способность пикселя регистрировать фотоны влияет порог чувствительности – величина минимального светового сигнала, который может быть зарегистрирован ПЗС-элементом (чем слабее сигнал, тем выше порог чувствительности). Негативное влияние на порог чувствительности оказывает темновой ток (dark current), возникающий в ПЗС-элементе в момент подачи потенциала на электрод, под которым создаётся потенциальная яма.
Не менее губительно, чем темновой ток, на порог чувствительности влияет тепловой шум (thermal noise). Данное явление обусловлено хаотичным движением носителей заряда в толще полупроводника, которое не прекращается и при отключении потенциала, подаваемого на электрод.
Но, в принципе, сверхчувствительные приемники уже существуют в быту. Видеокамера (т.е. снимающая как глаз, мгновенно) с чувствительностью позволяющей снимать звездное небо:
https://www.youtube.com/embed/yBvKGnr3B1U?wmode=opaque
и цена соответствующая -- полтора миллиона рублей )