کانن اولین حسگر تصویر یک مگاپیکسلی SPAD جهان را توسعه می دهد

کانن حسگر یک مگاپیکسلی SPAD توسعه می‌دهد که برای کاربردهای متنوعی استفاده می‌شود. محصول ژاپنی‌ها اولین حسگر یک مگاپیکسلی این دسته است.

کانن اعلام کرد که در مسیر تولید نهایی اولین حسگر یک مگاپیکسلی SPAD (مخفف Single-photon avalanche diode) جهان قرار دارد. حسگرهای تصویری SPAD دارای پیکسل‌هایی با قابلیت تقویت سیگنال هستند که توانایی ثبت تصاویر یک مگاپیکسلی را دارند. حسگر تصویر SPAD برای کاربردهایی همچون دوربین‌های دوبعدی استفاده می‌شود. این دوربین‌ها در دوره‌ی زمانی بسیار کوتاه، تصاویر ثابت و ویدئو را ثبت و پردازش می‌کنند. از حسگرهای مذکور همچنین می‌توان در دوربین‌های سه‌بعدی استفاده کرد که به‌خاطر توانایی در ثبت فاصله‌ی سوژه تا حسگر، اطلاعات عمقی را هم به‌عنوان داده‌ی تصویر ثبت می‌کنند.

حسگر SPAD یک حسگر تصویری با طراحی منحصربه‌فرد به شمار می‌رود که هر پیکسل در آن، دارای یک المان الکترونیکی است. زمانی‌که یک ذره‌ی نوری یا همان فوتون به پیکسل برخورد می‌کند، تقویت می‌شود که همان عبارت avalanche را در نام حسگر، نمایش می‌دهد. بر اثر تقویت ذره، یک پالس الکتریکی بزرگ تکی ایجاد می‌شود. توانایی ساختن الکترون‌های متعدد از یک فوتون، مزیت‌های متعددی به‌همراه دارد و حساسیت بیشتر را در زمان ثبت تصویر فراهم می‌کند. همین مزیت‌ها باعث می‌شوند تا دقت محاسبه‌ی فاصله نیز در حسگرهای مذکور، بیشتر شود.

حسگر تصویر SPAD که توسط کانن توسعه می‌یابد، بسیاری از چالش‌های موجود در استفاده از حسگرهای کنونی را برطرف می‌کند. یکی از چالش‌های اصلی، دستیابی به اثر تقویتی و ایجاد سیگنال‌های الکتریکی متعدد در تعداد پیکسل بالا است. حسگر کانن با بهره‌مندی از فناوری جدید، از روشی به‌نام شمارش فوتون‌ها استفاده می‌کند تا رزولوشن تصویر دیجیتالی یک مگاپیکسلی را دریافت و پردازش کند. به‌علاوه، این حسگر از یک گلوبال شاتر بهره می‌برد که کنترل هم‌زمان نوردهی را برای هر پیکسل ممکن می‌کند. حسگر کانن می‌تواند ۲۴ هزار فریم‌برثانیه را با خروجی یک بیت ارائه کند. درنتیجه با استفاده از آن می‌توان تصاویر آهسته را از حرکت‌های بسیار سریع هم ثبت کرد.

به لطف توانایی بالای حسگر جدید کانن در ثبت جزئیات رخدادها و پدیده‌ها در کل میدان دید، این فناوری ظرفیت استفاده در حوزه‌های متنوع و کاربردهای بی‌شمار را دارد. از کاربردهای مهم آن می‌توان به مشاهده‌ و تحلیل شفاف، مطمئن و پایدار واکنش‌های شیمیایی اشاره کرد. پدیده‌های طبیعی مانند رعدوبرق، سقوط اجسام، برخوردهای منجر به صدمه و دیگر رخدادها که با چشم غیر مسلح امکان ثبت دقیق ندارند، با این حسگر ثبت و ضبط می‌شوند.

رزولوشن زمانی حسگر جدید کانن نیز بسیار بالا محسوب می‌شود. این حسگر، رزولوشن ۱۰۰ پیکوثانیه دارد که امکان شناسایی بسیار دقیق زمان برخورد فوتون به پیکسل را به آن می‌دهد. حسگر با استفاده از فناوری مذکور می‌تواند در محاسبه‌های زمان پرواز یا همان ToF هم استفاده شود. به‌علاوه، با رزولوشن بالای یک مگاپیکسلی در ترکیب با سرعت بالا در ثبت تصویر، می‌توان اندازه‌گیری‌های دقیق سه‌بعدی را به کمک حسگر SPAD کانن انجام داد. کاربردهای واقعی و ملموس اندازه‌گیری دقیق سه‌بعدی، در سناریوهایی همچون خودروهای خودران دیده می‌شود که بدون ایجاد مزاحمت از سوی اجسام متفرقه در صحنه، نقشه‌ی سه‌بعدی کاملی را از محیط ایجاد می‌کنند و در دستگاه‌های xR³  (اصطلاحی که برای انواع واقعیت مجازی و افزوده و ترکیبی استفاده می‌شود) و موارد مشابه کاربردی خواهد بود.

توسعه‌ی حسگر SPAD توسط کانن به دوربین‌های سه‌بعدی امکان می‌دهد تا کاربردهای بسیار بیشتری داشته باشند. این دوربین‌ها که توانایی تشخیص عمق را دارند، با دستیابی به رزولوشن بالای یک مگاپیکسل، حکم چشم را برای تجهیزات رباتیک متعدد ایفا می‌کنند. کانن در ادامه با بررسی و درک بیشتر نیازهای صنعت، قطعا فناوری خود را بهینه‌سازی می‌کند تا کاربردهای متنوع‌تر داشته باشد. حسگر SPAD کانن می‌توان در آینده در بسیاری از کاربردهای علمی و مشاهده‌های آزمایشگاهی قدرت خود را به نمایش بگذارد.