佳能开发高动态范围SPAD传感器，弱光或强光环境都能拍清图像
2025-06-15 14:39:39 来源：麦姆斯咨询评论：0 点击：

由于采用了独特的电路技术，佳能新款SPAD传感器实现了高动态范围、低功耗以及减少LED闪烁的能力。接下来，佳能将继续进行技术开发，力争实现规模量产。

据麦姆斯咨询报道，日本佳能（Canon）近日宣布，该公司已开发出一款2/3英寸新型单光子雪崩二极管（SPAD）传感器，具有约210万像素和156 dB的高动态范围。由于采用了独特的电路技术，该传感器实现了高动态范围、低功耗以及减少LED闪烁的能力。接下来，佳能将继续进行技术开发，力争实现规模量产。

佳能最新开发的SPAD传感器

新型SPAD传感器在0.1 lux照明下检测前方120 m处的行人

这款SPAD传感器采用一种称为光子计数的原理，能够检测进入像素的单个光子（光粒子），并计算入射光子的数量。这种传感器在读取过程中不会产生任何噪音，因此可以捕捉清晰的被摄体图像。此外，它还能以极高的计时精度高速测量与拍摄对象的距离。

然而，由于处理速度的限制，在高照度条件下，当入射光子数量超过一定阈值时，传统SPAD传感器在分离单个光子进行读取时会遇到困难，从而导致获取的图像发白。此外，由于每个光子计数都要消耗电能，这种传感器能耗较高。

佳能新开发的SPAD传感器采用了一种名为“加权光子计数”的独特技术。由于光子到达传感器的频率与照度相关，因此该技术可以测量初始光子在一定时间内到达像素所需的时间，然后估算一定时间内到达像素的光子总数。因此，大量光子被精确估算而没有被实际计数，图像不会出现变白现象，从而能够清晰地捕捉到拍摄对象。

传统SPAD传感器实际上是对所有入射光子逐一计数，而新方法则是根据第一个入射光子到达的时间来估算一定时间范围内的入射光子总量。因此，新传感器的动态范围可以高达156 dB，大约为传统传感器的五倍。同时，这种方法通过降低光子检测频率，将每个像素的功耗降低了约75%。此外，这种技术还能减少捕捉LED（例如交通信号灯）时出现的闪烁现象。

佳能预计这种新型SPAD传感器将有广泛的应用，例如监控、车载设备和工业用途等。例如，它有望应用于自动驾驶和高级驾驶辅助系统（ADAS）。随着自动驾驶技术的发展，对车载传感器的需求也在不断增加。与此同时，由于许多国家日益收紧相关安全标准，因此需要先进的传感器技术来确保自动驾驶的安全性。然而，众所周知，目前车辆上常用的CMOS图像传感器在隧道出口等明暗对比强烈的环境或光线极弱的条件下存在可视性问题。佳能通过将新功能与传统SPAD传感器相结合来解决这些问题，后者在弱光拍摄方面表现出色。

新型SPAD传感器概览

传统SPAD传感器对所有入射光子逐一计数，而佳能新开发的SPAD传感器则采用了一种称为加权光子计数的独特技术，即根据检测到的第一个入射光子来估算一定时间内的入射光子总量。这大大增加了可测量的光子数量。

这项技术还能在捕捉LED（例如交通信号灯）光时减少闪烁现象。

加权光子计数技术简图