Canon představil první 1MPx SPAD čip s lavinovitým zesílením signálu
29.6.2020, Milan Šurkala, aktualita
Společnost Canon vyvinula první obrazový snímač typu SPAD (Single Photon Avalanche Diode), který má na svou kategorii rekordně vysoké rozlišení 1 megapixel. Zvládne extrémně krátké expoziční časy a rychlé sekvenční snímání.
Obrazových snímačů je hodně typů a zdaleka to nejsou jen běžné CCD a CMOS čipy. Společnost Canon se nyní pochlubila novým čipem typu SPAD (Single Photon Avalanche Diode), který je schopen počítat jednotlivé fotony. Každý z nich svým dopadem vyvolává lavinovitý efekt a uvolní násobně větší množství elektronů, které se dá jako silnější elektrický puls detekovat a počítat. Díky této schopnosti je možné dosáhnout vysoké citlivosti a je snazší i měřit vzdálenost objektů. Ostatně SPAD čipy nejsou až takovou novinkou, využívají je např. telefony v běžných snímačích vzdálenosti (tzv. proximity sensor).
V případě Canonu se mu ale povedlo vyrobit čip s extrémně vysokým rozlišením 1 megapixel. Obvyklé jsou totiž SPAD snímače spíše s rozlišením jednotek až maximálně tisícovek pixelů. Vyrobili ho 180nm CMOS technologií, jeho rozlišení činí 1024×1000 pixelů a má velké 9,4μm pixely, které jsou ale ve své kategorii paradoxně jedny z nejmenších.
Snímač podporuje nejen tzv. rolling shutter, ale i global shutter (globální závěrku). Dokáže dosáhnout extrémně krátkého expozičního času 3,8 ns (tj. 1/263.000.000 sekundy), také dokáže při 1bitovém výstupu dosáhnout rychlosti snímání 24000 fps. To lze využít ke skládání expozic a např. 16 tisíc sloučených expozic už vede ke 14bitovému obrazu.
Díky těmto schopnostem se dá využít např. pro studium chemických reakcí, poškození po nárazu nebo ke studiu blesků ve zpomaleném záběru. Bylo by to např. 100krát pomaleji, než co se dá natočit běžnou technikou, jako je Full HD 240fps slow-motion video v iPhonech nebo iPadech.
Další schopností snímače je možnost rozpoznat dobu zásahu fotonu s přesností na 100 pikosekund. Právě díky tomuto je možné snímač využít jako ToF (Time-of-Flight) kameru a pomocí něj zjišťovat vzdálenost od objektů. Výsledkem pak může být hloubkový 3D obraz. Canon proto vidí využití zejména u autonomních automobilů a různých prostředků virtuální a rozšířené reality. Máte-li zájem, můžete si přečíst i vědecký článek spojený s novým senzorem.
