SPAD: Neue Bildsensoren lassen Kameras "im Dunkeln sehen"

Der japanische Kameraspezialist Canon hat einen neuen Bild­sen­sor entwickelt, der in der Lage sein soll "im Dunkeln zu se­hen". Durch eine stark gesteigerte Lichtempfindlichkeit soll der Sen­sor­chip auch bei bei­na­he vollständiger Dunkelheit brauch­ba­re Auf­nah­men liefern. Wie der japanische Wirtschaftsdienst Nikkei Asia berichtet, will Canon zusammen mit einigen anderen japanischen Firmen wie Panasonic und Sony mit Hilfe einer "Single Photon Avalanche Diode" (SPAD) genannten Technologie dafür sorgen, dass der neue Sensor deutlich mehr "sieht" als normale CMOS-basierte Kamerasensoren.

Das System "verstärkt" ein einzelnes auf den Sensor gelangendes Photon in eine große Zahl von Elektronen, so dass selbst bei fast vollständig dunkler Umgebung noch Objekte sichtbar gemacht werden können. Es soll vor allem bei Sicherheitskameras und Sensoren für autonome Fahrzeuge verwendet werden.

LIDAR-Systeme und Sicherheitskameras als erstes Einsatzgebiet

Bei CMOS-basierten Kameras werden die Signale hingegen basierend auf den in einem bestimmten Zeitraum auftreffenden Photonen erzeugt. Der SPAD-Sensor von Canon löst mit 3,2 Sensorpixeln auf und bietet damit eine drei Mal höhere Auflösung als bei Canons sonst in Sicherheitskameras üblichen Bildsensoren. Der Sensor kann die Zeit, die zwischen dem Aussenden und der Rückkehr des von der Kamera ausgesendeten Lichts in Bereich von unter einer Nanosekunde ermitteln, so dass die Objekterkennung präziser werden soll.

Bei den bisher verwendeten Nachtsichtkameras auf Infrarot-Basis werden meist nur Schwarz-/Weiß-Bilder generiert, während normale hochempfindliche Kameras zwar inzwischen dank Software-Unterstützung und großer Sensoren auch in der Lage sind, bei Mondlicht brauchbare Bilder zu liefern. Gleichzeitig nimmt bei ihnen das Bildrauschen aber bei sinkender Helligkeit stark zu.

Bei den SPAD-Sensoren von Canon will man Objekte mit Hilfe einer Messung zwischen dem Aussenden und der Rückkehr des Lichts nach Reflexion durch das jeweilige Objekt erkennen. Die SPAD-Technologie ist damit in der Lage, den Raum in dreidimensionaler Form zu erfassen und soll unter anderem in LIDAR-Sensoren verwendet werden.

Neben Canon haben auch Panasonic und Sony SPAD-Sensoren entwicket, wobei die beiden japanischen Konzerne einerseits noch daran arbeiten, die Zahl der Pixel auf ihren Sensoren zu steigern oder die Massenfertigung vorzubereiten. Sony will bereits ab März 2022 SPAD-Sensoren für LIDAR-Systeme liefern, während Canon seinerseits bis Ende 2022 die ersten damit ausgerüsteten Sicherheitskameras einführen möchte. Canon, CMOS, Bildsensor, Fotosensor Canon