캐논, 24000fps 고속 촬영 지원 100만 화소 SPAD센서 개발

캐논은 24일, 100만 화소에서 촬상이 가능한 SPAD센서를 개발했다. 동종의 센서로 이 해상도를 실현한 것으로 세계 최초.

SPAD(Single Photon Avalanche Diode)센서는 화소에 입사한 광자 1개를 눈사태처럼 증폭되고 큰 전자 펄스 신호로 출력하는 구조의 소자를 나열하는 것으로 고감도 촬영이나 고 정밀 측거 등을 장점으로 한다.

한편, 발생한 펄스 수를 카운트하는 신호로 출력하기 때문에 화소마다 메모리나 카운터를 장비해야 하는 점과 증폭시 높은 전압을 이용하기 때문에 절연 파괴 방지용 내압 구조가 필요한 점으로 화소 사이즈의 미세화나 다 화소화가 어려웠다.

이번에 캐논에서 광자 수를 센 포톤 카운팅 원리와 새로운 회로 기술을 채용해 100만 화소의 화소인 SPAD 센서를 개발했다. 글로벌 셔터 기능을 갖추는 것 외에 노광 시간을 3.8나노초까지 단축 가능하고, 뒤틀림 없는 정확한 형상을 촬영할 수 있다. 1bit의 출력으로 24,000fps의 고속 촬영도 지원하며 극히 짧은 시간에 일어나는 현상의 슬로모션 촬영도 할 수 있다.

또한 100피코초까지의 시간 분해능을 갖춰 광자가 화소에 도달한 시간을 매우 높은 정도로 인식이 가능하며 발광 장치로부터 펄스 빛을 쪼이고 반사 광선이 되돌아 올 때까지의 시간으로 대상과의 거리를 계측하는 Time of Flight(ToF) 방식의 측거에도 이용할 수 있다.

개발된 SPAD 센서는 이들의 특징을 살리고 인간의 눈에서는 정확하게 포착되지 않는 화학 반응이나 자연/물리 현상의 촬영/관측, 자율 운전이나 XR(VR/AR/MR의 총칭)관련 디바이스의 3차원 공간 정보 계측 등에 활용할 수 있다.