佳能SPAD傳感器論文獲2023年Walter Kosonocky獎

據(jù)麥姆斯咨詢報道，日本佳能（Canon）近日宣布，該公司發(fā)表的一篇單光子雪崩二極管（SPAD）論文獲得了由圖像傳感器行業(yè)領(lǐng)先學(xué)術(shù)組織國際圖像傳感器協(xié)會（IISS）頒發(fā)的Walter Kosonocky獎，以表彰其對圖像傳感器技術(shù)做出的重大貢獻。Walter Kosonocky獎是為了紀念已故Walter Kosonocky博士在固態(tài)圖像傳感器領(lǐng)域做出的杰出貢獻而設(shè)立，每兩年評選一次，頒發(fā)給兩年中該領(lǐng)域最優(yōu)秀的論文。

佳能320萬像素SPAD傳感器（原型）

佳能獲得Walter Kosonocky獎殊榮的期刊文章發(fā)表于2021年的國際電子器件會議（IEDM），這是半導(dǎo)體器件領(lǐng)域最負盛名的國際學(xué)術(shù)會議之一。在這篇文章中，佳能宣布開發(fā)了世界上第一款320萬像素SPAD傳感器。

SPAD傳感器采用了一種被稱為“光子計數(shù)”的技術(shù)，對進入傳感器每個像素的光粒子（光子）進行計數(shù)。即使是單個光子進入像素，也會立即被放大約100萬倍，然后輸出電信號。CMOS傳感器（測量在給定時間內(nèi)到達像素的光量）的信號讀出，會不可避免地包含降低圖像質(zhì)量的噪聲。但是，SPAD傳感器的信號讀出沒有噪聲，因為每個光子都可以進行數(shù)字計數(shù)。

此外，SPAD傳感器可以以極高的精度檢測光子到達像素的時間，從而可以精確測量物體的距離和速度。利用這些特性，SPAD傳感器在自動駕駛、醫(yī)學(xué)診斷成像和科學(xué)測量等廣泛領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。

佳能開發(fā)的320萬像素SPAD傳感器采用專有像素架構(gòu)，可在每個像素內(nèi)部反射光子，以便更有效地檢測整個有效像素范圍內(nèi)的光子。在同等光照情況下，這種SPAD傳感器可以捕捉到與傳統(tǒng)CMOS圖像傳感器相同的圖像，然而只需要1/10的成像面積。這使得即使在小型設(shè)備中也可以集成超小型傳感器的設(shè)計成為可能，并大大提高了感光靈敏度，包括近紅外光譜上的光，并可在沒有星星的黑暗環(huán)境中——0.002 lux的微光照條件下實現(xiàn)320萬像素的視頻拍攝。

集成這種新型SPAD傳感器的攝像頭專為微光拍攝和視頻監(jiān)控應(yīng)用而生，能夠在夜晚清晰識別拍攝對象的運動，就像用肉眼在光線充足的環(huán)境中觀看一樣。

佳能首款搭載320萬像素SPAD傳感器的超高靈敏度可換鏡頭相機（ILC）MS-500，圖為夜間海港監(jiān)控效果，右側(cè)圖為遠攝模式

展望未來，佳能將量產(chǎn)這款SPAD傳感器，用于公司面向安全的網(wǎng)絡(luò)攝像機產(chǎn)品，為實現(xiàn)更安全的社會做出積極的貢獻。