據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)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(guó)際圖像傳感器協(xié)會(huì)（IISS）頒發(fā)的Walter Kosonocky獎(jiǎng)，以表彰其對(duì)圖像傳感器技術(shù)做出的重大貢獻(xiàn)。Walter Kosonocky獎(jiǎng)是為了紀(jì)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(xiàn)而設(shè)立，每?jī)赡暝u(píng)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(wàn)像素SPAD傳感器（原型）

佳能獲得Walter Kosonocky獎(jiǎng)殊榮的期刊文章發(fā)表于2021年的國(guó)際電子器件會(huì)議（IEDM），這是半導(dǎo)體器件領(lǐng)域最負(fù)盛名的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)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(wàn)像素SPAD傳感器。

SPAD傳感器采用了一種被稱為“光子計(jì)數(shù)”的技術(shù)，對(duì)進(jìn)入傳感器每個(gè)像素的光粒子（光子）進(jìn)行計(jì)數(shù)。即使是單個(gè)光子進(jìn)入像素，也會(huì)立即被放大約100萬(wàn)倍，然后輸出電信號(hào)。CMOS傳感器（測(cè)量在給定時(shí)間內(nèi)到達(dá)像素的光量）的信號(hào)讀出，會(huì)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(hào)讀出沒有噪聲，因?yàn)槊總€(gè)光子都可以進(jìn)行數(shù)字計(jì)數(shù)。

此外，SPAD傳感器可以以極高的精度檢測(cè)光子到達(dá)像素的時(shí)間，從而可以精確測(cè)量物體的距離和速度。利用這些特性，SPAD傳感器在自動(dòng)駕駛、醫(yī)學(xué)診斷成像和科學(xué)測(cè)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(wàn)像素SPAD傳感器采用專有像素架構(gòu)，可在每個(gè)像素內(nèi)部反射光子，以便更有效地檢測(cè)整個(gè)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(jì)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(shí)現(xiàn)320萬(wàn)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(shí)別拍攝對(duì)象的運(yùn)動(dòng)，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(wàn)像素SPAD傳感器的超高靈敏度可換鏡頭相機(jī)（ILC）MS-500，圖為夜間海港監(jiān)控效果，右側(cè)圖為遠(yuǎn)攝模式

展望未來(lái)，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(jī)產(chǎn)品，為實(shí)現(xiàn)更安全的社會(huì)做出積極的貢獻(xiàn)。