Według firmy Nikkei Asia firma Canon opracowała nowy, 3,2-megapikselowy czujnik obrazu z diodą lawinową (SPAD), który może wykonywać kolorowe zdjęcia w ciemności. . Ma wejść do produkcji w przyszłym roku, ale nie spodziewaj się, że w najbliższym czasie pojawi się w kamerach konsumenckich — jest to głównie do zastosowań przemysłowych i bezpieczeństwa.
Co to jest SPAD?
Chociaż większość czujników opiera się na fakcie, że światło składa się z cząstek, jednofotonowe czujniki lawinowe lub czujniki SPAD działają inaczej niż konwencjonalne czujniki CMOS stosowane w większości aparatów cyfrowych. Czujnik CMOS mierzy ilość światła, które dociera do niego w określonym czasie, a następnie przekształca je w sygnał elektryczny, podczas gdy czujnik SPAD natychmiast przekształca każdy foton w sygnał elektryczny.
Ponieważ czujniki CMOS zależą od ilości światła, ich sygnał może zostać zakłócony przez zakłócenia (lub szum) z samego czujnika, który jest wzmacniany wraz z sygnałem podczas fotografowania z wysoką czułością ISO. Z kolei czujniki SPAD zliczają i wzmacniają sygnał z poszczególnych fotonów, dzięki czemu są znacznie mniej podatne na zakłócenia. Dlatego mogą być używane w ekstremalnie słabych warunkach oświetleniowych.
Problemy z gęstością pikseli
Pomimo tego, że po raz pierwszy zostały opracowane w latach 70., istnieje powód, dla którego czujniki SPAD nie były szeroko stosowane:historycznie ich rozdzielczość obrazu jest zbyt niska. Problem polega na tym, że każde miejsce wykrywania na czujniku SPAD jest małe, a ich dalsze zmniejszanie, aby wcisnąć więcej, oznacza, że do każdego z nich dociera mniej światła, co utrudnia czujnikowi wykrycie wynikowych sygnałów elektronicznych.
Jednak w zeszłym roku Canon przełamał to, co nazwali „pułapem liczby pikseli” za pomocą jednomegapikselowego czujnika SPAD. Teraz ogłosili 3,2-megapikselowy czujnik, który są gotowi do wprowadzenia do komercyjnej produkcji.
Do czego będzie używany czujnik SPAD firmy Canon?
Czujnik obrazu o bardzo słabym oświetleniu, który nie wykorzystuje podczerwieni, ma wiele zastosowań naukowych i związanych z bezpieczeństwem. Po pierwsze, oznacza to, że kamery bezpieczeństwa mogą rejestrować kolorowe obrazy, co ułatwia identyfikację osób, samochodów i podobnych obiektów.
Ale czujniki SPAD potrafią znacznie więcej. Jednomegapikselowy czujnik SPAD firmy Canon z zeszłego roku miał globalną migawkę, która mogła rejestrować materiał wideo z szybkością 24 000 klatek na sekundę. To wystarczająco szybko, aby pokazać pulsację światła poruszającą się przez dym. Chociaż możliwości wideo 3,2-megapikselowego czujnika nie zostały ogłoszone, prawdopodobnie będą podobne.
Czujniki SPAD mogą również wykorzystywać Time of Flight (ToF) do mierzenia odległości i tworzenia trójwymiarowej mapy przestrzeni, podobnej do LIDAR. Oznacza to, że można je wykorzystać w robotach i pojazdach autonomicznych, a także w urządzeniach rzeczywistości rozszerzonej (AR) i rzeczywistości wirtualnej (VR).
Kiedy zobaczymy czujnik SPAD na wolności?
Według Nikkei Asia , Canon rozpocznie produkcję czujnika w 2022 r., a w 2023 r. wprowadzi go do kamer bezpieczeństwa. Najwyraźniej Canon może nadal wykorzystywać wiele istniejącego sprzętu do produkcji CMOS do tworzenia czujnika wiadomości, co oznacza, że nie będzie musiał budować żadnego ogromnego nowe fabryki, aby wprowadzić go do produkcji.