Canon: SPAD-Sensor

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Ende 2021 hat Canon die Produktionspläne für neuartige SPAD-Sensoren verkündet. SPAD steht für Single Photon Avalanche Diode. Der Vorteil dieser Technologie soll die Fähigkeit sein, in Dunkelheit Farben zu fotografieren. Mitte des Jahres 2020 stellte Canon bereits ein SPAD-Sensor-Modell mit 1-Megapixel-Auflösung vor. Nun hat eine technisch deutlich verbesserte Generation die Serienreife erreicht. Ab der zweiten Hälfte 2022 will Canon mit der Produktion von 3,2-MP-SPAD-Sensoren mit dem Seitenverhältnis von 13,2×9,9 mm (ca. 1-Zoll- Format) beginnen.

Während ein CMOS-Sensor die erreichte elektrische Ladung eines Pixels innerhalb eines Zeitraums misst, zählt der SPAD-Sensor die Photonen je Pixel und ist somit weniger rauschanfällig.

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Die neue Pixel-Architektur soll deutlich die Lichtsensibilität verbessern, indem die Photonen innerhalb des Pixels quasi gespiegelt werden. Canon spricht von 100 % Effizienz der neuen Pixel-Zellen beim „Zählen“ von Photonen. Der neuartige 3,2-MP-SPAD benötigt daher nur 1/10 der Sensorfläche im Vergleich zum konventionellen CMOS-Sensor, um unter denselben Lichtbedingungen vergleichbare Ergebnisse zu liefern. Noch unter 0,002 Lux soll der Sensor in der Lage sein, verwertbare Signale zu liefern. Er erfasst ein Lichtspektrum bis nah an den Infrarotbereich.

Zudem ist eine fast schon unfassbar schnelle Datenverarbeitung möglich, Canon nennt als time resolution (zeitliche Auflösung) 100 Pikosekunden (ps = 1 x 10−18 s). In diesem engen Zeitfenster kann der Sensor einen Datenerfassungszyklus durchfahren. Allerdingst bleibt unklar, was genau das praktisch bedeutet – auch das Tempo der Weiterverarbeitung des Signals ist von Bedeutung. Jedenfalls arbeitet der Sensor für aktuelle Videoanwendungen ausreichend schnell.

Die Anwendungsbereiche dürften außerhalb der Fotografie liegen, also vorwiegend in der Überwachungstechnik, in autonomen Fahrsystemen sowie in AV- und VR-Anwendungen.

global.canon/en/technology/spad-sensor-2021.html