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瑞士与日本联合开发出首台基于SPAD的百万像素光子计数相机
2020-04-20

[据美国物理学组织416日报道] 近日,瑞士洛桑理工学院(EPFL)高级量子结构实验室(AQUALab)与日本佳能公司合作,共同研制出基于单光子雪崩二极管(SPAD)的新型图像传感器技术,并以此开发出首台百万像素光子计数相机,可快速获取高分辨率的三维视图,在增强现实、自动驾驶、智能设备等领域具有广泛的应用前景。

单光子雪崩二极管(SPAD)是一种具有单光子探测能力的光电探测雪崩二极管,其将光子信号转化为电信号,具有极高的探测效率,通过建立SPAD像素阵列,可构建大尺寸光子计数相机。

研究人员创造了迄今为止最小的SPAD像素,并通过反馈机制,使其快速触发电子雪崩,单像素功耗至1微瓦以下。同时,利用增强型布局技术将SPAD传感器封装得更加紧密,从而实现百万像素的传感系统。该百万像素光子计数相机具有每秒24000帧的快门速度,并以每秒约1.5亿次的速度将其转换为电信号,通过精细控制每个SPAD传感器,将曝光时间控制在3.8纳秒,可捕捉超高速运动,并增加图像动态范围(最暗和最亮的色调之间的差异)。

接下来,研究人员计划继续提升相机的性能和时序分辨率,并将部件进一步小型化,增加其实用性和普遍性。(国家工业信息安全发展研究中心 李茜楠)

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