佳能SPAD传感器论文获2023年Walter Kosonocky奖

据麦姆斯咨询报道，日本佳能（Canon）近日宣布，该公司发表的一篇单光子雪崩二极管（SPAD）论文获得了由图像传感器行业领先学术组织国际图像传感器协会（IISS）颁发的Walter Kosonocky奖，以表彰其对图像传感器技术做出的重大贡献。Walter Kosonocky奖是为了纪念已故Walter Kosonocky博士在固态图像传感器领域做出的杰出贡献而设立，每两年评选一次，颁发给两年中该领域最优秀的论文。

佳能320万像素SPAD传感器（原型）

佳能获得Walter Kosonocky奖殊荣的期刊文章发表于2021年的国际电子器件会议（IEDM），这是半导体器件领域最负盛名的国际学术会议之一。在这篇文章中，佳能宣布开发了世界上第一款320万像素SPAD传感器。

SPAD传感器采用了一种被称为“光子计数”的技术，对进入传感器每个像素的光粒子（光子）进行计数。即使是单个光子进入像素，也会立即被放大约100万倍，然后输出电信号。CMOS传感器（测量在给定时间内到达像素的光量）的信号读出，会不可避免地包含降低图像质量的噪声。但是，SPAD传感器的信号读出没有噪声，因为每个光子都可以进行数字计数。

此外，SPAD传感器可以以极高的精度检测光子到达像素的时间，从而可以精确测量物体的距离和速度。利用这些特性，SPAD传感器在自动驾驶、医学诊断成像和科学测量等广泛领域具有巨大的应用潜力。

佳能开发的320万像素SPAD传感器采用专有像素架构，可在每个像素内部反射光子，以便更有效地检测整个有效像素范围内的光子。在同等光照情况下，这种SPAD传感器可以捕捉到与传统CMOS图像传感器相同的图像，然而只需要1/10的成像面积。这使得即使在小型设备中也可以集成超小型传感器的设计成为可能，并大大提高了感光灵敏度，包括近红外光谱上的光，并可在没有星星的黑暗环境中——0.002 lux的微光照条件下实现320万像素的视频拍摄。

集成这种新型SPAD传感器的摄像头专为微光拍摄和视频监控应用而生，能够在夜晚清晰识别拍摄对象的运动，就像用肉眼在光线充足的环境中观看一样。

佳能首款搭载320万像素SPAD传感器的超高灵敏度可换镜头相机（ILC）MS-500，图为夜间海港监控效果，右侧图为远摄模式

展望未来，佳能将量产这款SPAD传感器，用于公司面向安全的网络摄像机产品，为实现更安全的社会做出积极的贡献。