Canon называет новаторскую 1-мегапиксельную матрицу SPAD: око будущего
Canon разработала то, что все считали невозможным. И хотя это может быть не самый интересный датчик с точки зрения разрешения камеры, но новый 1-мегапиксельный однофотонный датчик обнаружения лавины (SPAD) Canon предлагает некоторые огромные преимущества по сравнению с более традиционными датчиками CMOS или CCD. Самым большим является то, что он почти полностью устраняет шум на ваших изображениях.
Он отличается от датчиков CMOS тем, что улавливает свет. В то время как датчики CMOS используют электрические сигналы для аналогового контроля объема света, попадающего на каждый пиксель, который вносит шум. Перед преобразованием в цифровой, датчики SPAD подсчитывают каждый отдельный фотон, который попадает на него, и излучает настоящий цифровой сигнал.
В технической статье, опубликованной Canon о новой технологии, они выделяют некоторые приложения для нового датчика, включая дополненную и виртуальную реальность, высокую скорость съемки, автоматизацию роботов, компьютерное зрение и автомобили без водителя.
Датчики SPAD - это тип датчика изображения. Термин "датчик изображения", вероятно, имеет в виду датчики CMOS, используемые в цифровых камерах, но датчики SPAD работают на других принципах.
И SPAD, и CMOS сенсоры используют тот факт, что свет состоит из частиц. Однако с датчиками CMOS каждый пиксель измеряет количество света, который достигает пикселя в течение заданного времени, тогда как датчики SPAD измеряют каждую отдельную частицу света (то есть фотон), которая достигает пикселя. Каждый фотон, попадающий в пиксель, немедленно преобразуется в электрический заряд, и возникающие в результате электроны в конечном итоге умножаются лавинообразно, пока не образуют большой сигнальный заряд, который можно извлечь.
В статье также говорится о проблемах, возникающих при разработке датчиков SPAD с большим количеством пикселей. Да, когда дело доходит до SPAD, 1-мегапиксельная матрица определенно считается большим количеством мегапикселей, и новая разработка Canon представляет собой датчик SPAD с самым высоким разрешением, существующий сегодня.
До недавнего времени считалось трудным создать датчик SPAD с большим количеством пикселей. На каждом пикселе зона восприятия (площадь поверхности, доступная для обнаружения входящего света как сигналов) была уже небольшой. Уменьшение размера пикселей, чтобы в датчик изображения можно было включить больше пикселей, привело бы к тому, что места считывания стали бы еще меньше, что, в свою очередь, привело бы к попаданию в датчик очень небольшого количества света, что также было бы большой проблемой.
Тем не менее, Canon использовала запатентованную конструкцию, в которой использовались технологии, культивируемые в процессе производства CMOS-сенсоров для коммерческого использования. Эта конструкция успешно поддерживала диафрагму на уровне 100% независимо от размера пикселя, что позволяло улавливать весь входящий свет без какой-либо утечки, даже если количество пикселей было увеличено. Результатом стало создание беспрецедентного датчика SPAD с разрешением 1 000 000 пикселей.
Новые датчики не только устраняют практически весь шум на изображении, которое видит камера, но и обеспечивают невероятную скорость считывания. Canon оснастила новый датчик SPAD глобальным затвором, способным снимать со скоростью до 24 000 кадров в секунду с 1-битным (черно-белым) выходным сигналом, с выдержкой всего 3,8 наносекунды.
Вы понимаете, насколько это быстро? 3,8 наносекунды - это 3,8 миллиардных доли секунды. Это, по сути, выдержка 1/263 157 895 секунды. С глобальной шторкой. Как отмечает Canon, возможности такого датчика для научного мониторинга и наблюдения действительно велики, позволяя ученым видеть вещи, которые ранее были невозможны.
Учитывая, что компания разробатывала датчик с 1970-х годов, то для производства даже 1-мегапиксельного датчика SPAD, сомнительно, что мы увидим, что они появятся в камерах еще какое-то время - если вообще появятся когда-либо. Но если им когда-нибудь удастся обосноваться это в камерах, которые используют мы, о боже. Что это будет за камера!
Целую статью стоит прочитать, если вы хотите 5 минут поразвлечься.
