Canon har utvecklat en ny 3,2-megapixel bildsensor med enkelfoton lavindiod (SPAD) som kan ta färgfotografier i mörker, enligt Nikkei Asia . Det kommer att börja produceras nästa år, men förvänta dig inte att se det i konsumentkameror någon gång snart - det är mestadels för industri- och säkerhetsapplikationer.
Vad är SPAD?
Även om de flesta sensorer förlitar sig på det faktum att ljuset består av partiklar, fungerar enkelfoton lavindioder eller SPAD-sensorer annorlunda än konventionella CMOS-sensorer som används i de flesta digitalkameror. En CMOS-sensor mäter mängden ljus som når den under en given tidsperiod och omvandlar det sedan till en elektrisk signal, medan en SPAD-sensor omedelbart omvandlar varje foton till en elektrisk signal.
Eftersom CMOS-sensorer förlitar sig på ljusvolymen kan deras signal förstöras av störningar (eller brus) från själva sensorn, som förstärks tillsammans med signalen när du fotograferar med högt ISO. SPAD-sensorer, å andra sidan, räknar och förstärker signalen från enskilda fotoner vilket innebär att de är mycket mindre känsliga för brus. Det är därför de kan användas i situationer med extremt svagt ljus.
Problem med pixeltäthet
Trots att de först utvecklades på 1970-talet, finns det en anledning till att SPAD-sensorer inte har använts i stor utsträckning:historiskt sett är deras bildupplösning för låg. Problemet är att varje avkänningsplats på en SPAD-sensor är liten och att krympa dem ytterligare för att pressa in mer innebär att mindre ljus når var och en, vilket gör det svårare för sensorn att upptäcka de resulterande elektroniska signalerna.
Förra året slog Canon dock igenom vad de kallade "pixelräkningstaket" med en enmegapixel SPAD-sensor. Nu har de annonserat en 3,2-megapixelsensor som de är redo att sätta i kommersiell produktion.
Vad ska Canons SPAD-sensor användas till?
Det finns många vetenskapliga och säkerhetsmässiga användningsområden för en bildsensor med ultralågt ljus som inte är beroende av infraröd. För det första betyder det att säkerhetskameror kan ta färgbilder som gör det lättare att identifiera personer, bilar och liknande föremål.
Men SPAD-sensorer kan göra mycket mer. Canons enmegapixel SPAD-sensor från förra året hade en global slutare som kunde fånga videofilmer med 24 000 FPS. Det är tillräckligt snabbt för att visa en ljuspuls som rör sig genom rök. Även om videokapaciteten för 3,2-megapixelsensorn inte har tillkännagivits, kommer de sannolikt att vara liknande.
SPAD-sensorer kan också använda Time of Flight (ToF) för att mäta avstånd och skapa en karta över tredimensionell rymd, liknande LIDAR. Detta innebär att de kan tänkas användas i robotar och autonoma fordon, såväl som enheter i förstärkt verklighet (AR) och virtuell verklighet (VR).
När kommer vi att se SPAD-sensorn i det vilda?
Enligt Nikkei Asia , kommer Canon att starta produktionen av sensorn 2022 och lansera den i säkerhetskameror 2023. Canon kan tydligen fortfarande använda mycket av sin befintliga CMOS-tillverkningsutrustning för att göra nyhetssensorn, vilket innebär att de inte behöver bygga några massiva nya fabriker för att få den i produktion.