佳能宣布，它已经创造了世界上第一款单光子雪崩二极管(SPAD)图像传感器，能够拍摄100万像素的照片。

现在的数码相机中的传统CMOS图像传感器接收光子，并将每个光子转化为一个电子，这些电子用于计算曝光过程中光打在传感器上的每个像素上的数量。

另一方面，SPAD图像传感器的特点是，每个像素都有一个电子元件，它接收一个光子并将其转化为 "雪崩 "电子，从而产生一个相对较大的电脉冲。

这意味着，与CMOS传感器相比，SPAD传感器在捕捉照片时的灵敏度要高得多（在测量距离等方面的精度也高得多）。
CMOS和SPAD传感器像素结构对比。佳能提供的插图。

SPAD传感器的问题是，要将该技术扩展到更高的像素数，难度更大。佳能的突破性传感器采用了新的电路技术，并使用光子计数来实现100万像素的分辨率。该传感器的全局快门可以同时控制每个像素的曝光。
传统光电探测器和光子计数的原理。佳能提供的插图。

那么超高感光度让传感器能做什么呢？其一，传感器可以在短短3.8纳秒内曝光图像，克服各种失真。该传感器还可以以每秒24000帧的速度拍摄高速镜头--尽管是1位输出--让用户可以拍摄快速运动的慢动作。

该传感器具有精确到100皮秒的高时间分辨率，这意味着它可以几乎准确地确定光子到达像素的时间。这使得传感器可以通过飞行时间（ToF）测量来计算出物体的距离，这对于自动驾驶汽车和3D相机等都很有用。
飞行时间测量。佳能提供的插图。

"由于能够捕捉事件和现象的全部细微细节，这项技术在广泛的领域和应用中拥有使用潜力，包括[......]自然现象，包括雷击、坠落的物体、撞击后的损坏以及其他无法用肉眼精确观察的事件，"佳能说。

虽然目前还不清楚我们何时能在实际应用中看到这些传感器，但佳能表示将继续 "推进其创新的图像传感器技术"，"进一步扩大可见的可能性"。