לקנון חיישן SPAD חדשני
קנון (Canon) הכריזה על פיתוחו של חיישן SPAD חדשני בגודל 2/3 אינץ' וברזולוציה של כ־2.1 מגה־פיקסל, אשר מספק טווח דינמי מרשים במיוחד של 156 דציבלים - פי חמישה מהדור הקודם של חיישנים דומים. מדובר בהתקדמות טכנולוגית ממשית בתחום הצילום הדיגיטלי והחישה, עם פוטנציאל ליישומים מתקדמים בתחומים רכב, אבטחה, תעשייה ובקרה.
חיישני SPAD (ראשי תיבות של Single Photon Avalanche Diode) פועלים בשיטה ייחודית הנקראת ספירת פוטונים: כל פוטון שמגיע לפיקסל מזוהה באופן עצמאי, והמערכת סופרת את כל הפוטונים שנקלטו בזמן החשיפה. שיטה זו מאפשרת צילום מדויק במיוחד גם בתנאי תאורה קשים, כולל סצנות חשוכות מאוד או מצבים המצריכים מדידת עומק באמצעות טכנולוגיית Time of Flight. מעבר לכך, החיישנים אינם קולטים רעש בעת קריאת הנתונים מהפיקסלים, מה שתורם לאיכות תמונה גבוהה במיוחד.
לחיישני SPAD סטנדרטיים יש מספר מגבלות. כשרמת האור גבוהה, זרם הפוטונים הנכנס עשוי להיות גדול מכדי שהחיישן יוכל לעבד כל פוטון בנפרד, והדבר עלול לגרום "שריפה" של התמונה - מצב שבו המידע הבהיר אובד לחלוטין. כמו כן כל תהליך של ספירת פוטון צורך אנרגיה, ולכן חיישנים אלה ידועים גם בצריכת החשמל הגבוהה שלהם.
כדי להתמודד עם מגבלות אלה, מהנדסי קנון פיתחו טכנולוגיה חדשנית בשם "ספירת פוטונים משוקללת" (Weighted Photon Counting). טכנולוגיה זו מתבססת על עקרון סטטיסטי פשוט אך חכם: במקום לספור כל פוטון שמגיע לפיקסל, המערכת מודדת את הזמן שעובר עד להגעת הפוטון הראשון, ועל פי קצב ההגעה הזה מחשבת את כמות הפוטונים הצפויה להגיע בפרק זמן נתון. כך אפשר להעריך את עוצמת האור באופן מדויק בלי לעבד כל פוטון בנפרד.
השיטה החדשה מאפשרת לחיישן להתמודד ביעילות גם עם סצנות בעלות עוצמת תאורה גבוהה במיוחד בלי לאבד מידע ובלי להצטרך להרחיב את טווח החשיפה או למצוא פתרונות חיצוניים. יתרה מזאת, הודות להפחתה ניכרת במספר פעולות הספירה בפועל, קנון מצליחה לצמצם את צריכת האנרגיה של כל פיקסל ב־75% בערך - שיפור של ממש בנוגע ליישומים המסתמכים על עבודה ממושכת בסוללה כגון מצלמות רכב או מכשירי תעשייה ניידים.
יתרון מרכזי נוסף של הטכנולוגיה החדשה הוא ההתמודדות עם תופעת ההבהוב, הנפוצה במקורות תאורה מבוססי לד כגון רמזורים, פנסי רחוב ושלטים אלקטרוניים. חיישנים רגילים מתקשים לזהות מידע מדויק במצבים אלה, אך SPAD של קנון מצליח לבטל כמעט לחלוטין את ההשפעה של ההבהוב על איכות התמונה והדיוק של מערכות זיהוי.
קנון רואה בחיישן החדש פתרון לכמה יישומים קריטיים. בתחום הרכב, במיוחד בכל הקשור לרכב אוטונומי ומערכות סיוע לנהג (ADAS), היום יש ביקוש גובר לחיישנים שמסוגלים לתפקד במצבי תאורה קשים: ביציאה ממנהרות, בנהיגה לילית או בתנאי גשם וערפל. חיישני CMOS הקיימים כיום ברכבים מתקשים לספק ביצועים מיטביים במצבים כאלה, ואילו חיישן SPAD החדש אמור לשפר מאוד את יכולת הראייה והתגובה של הרכב.
נכון לעכשיו, קנון נמצאת עדיין בשלבי פיתוח של החיישן, והוא אמור לעבור לייצור סדרתי בעתיד הקרוב. החברה מתמקדת בשיפור נוסף של הרכיבים האלקטרוניים, באופטימיזציה של תהליך הייצור ובהתאמה של המוצר לדרישות שוק מגוונות. עם ההתקדמות הזו, קנון ממשיכה לבסס את מעמדה כמובילה עולמית בתחום החיישנים החכמים והצילום המקצועי.
