На выставке CES 2026 компания Canon представила инновационные разработки — прототип сенсора нового поколения, способного фиксировать сцены с экстремальным контрастом, например, детали в темной комнате с ярким солнцем в окне, но без потери информации. В данной статье речь пойдет о новом SPAD-сенсоре (Single Photon Avalanche Diode) Canon, призванном выдавать рекордный динамический диапазон в 26 ступеней.
Принцип работы SPAD-сенсора
В отличие от обычных CMOS-сенсоров, которые измеряют свет как непрерывный аналоговый сигнал, каждый пиксель SPAD-сенсора работает как сверхчувствительный цифровой счётчик. Через него фиксируются отдельные фотоны (частицы света).
Датчики SPAD (однофотонные лавинные диоды) способны обрабатывать информацию примерно за 100 пикосекунд (1/10 миллиарда секунд). Это позволяет им фиксировать движение объектов, движущихся с чрезвычайно высокой скоростью, таких как частицы света.
Показанный прототип имеет размер матрицы 2/3 дюйма и разрешение около 2.1 мегапикселя. Его заявленный динамический диапазон составляет 156 дБ, что примерно эквивалент 26 ступеням экспозиции (стопам)! Это значительно превосходит возможности даже лучших современных сенсоров.
По словам самой компании, инженер компании Canon Казухиро Моримото после обучения за границей в Швейцарии сразу осознал преимущества такого сенсора и сам же разработал первый в мире SPAD-сенсор с разрешением в один миллион пикселей. Таким образом, он открыл новые возможности в области обработки изображений.
На демонстрации инженеры Canon наглядно показали, как сенсор справляется со сложнейшими условиями:
- Съёмка быстрого движения при мерцающем светодиодном освещении — там, где обычные камеры дают артефакты.
- Сцены с экстремальным контрастом, где одновременно присутствуют глубокие тени и ослепительные блики, — SPAD сохранял детализацию и там, и там.
Ключевой особенностью, о которой повторяла компания, является скорость считывания. Благодаря высокой скорости подсчёта фотонов, сенсор также способен фиксировать очень быстрое движение без размытия, даже при слабом освещении.
Canon подчеркивает, что это именно исследовательский прототип, а не анонс готового решения для потребителей. Цель показа — продемонстрировать амбиции с помощью и потенциал технологии SPAD для будущего.
Перспективы применения: от науки до потребительской электроники
Canon сфокусированы на исследовательском потенциале нового сенсора, что отражает долгосрочную стратегию Canon в области разработки новых технологий изображения. В будущем подобные сенсоры даже смогут найти применение в нескольких ключевых областях:
- Профессиональная видеосъёмка и фотография: Для работы в условиях экстремального контраста без потери деталей.
- Робототехника и промышленное зрение: Точное восприятие окружения при любом, даже мерцающем, освещении критично для автономных систем.
- Научные исследования: В лидарах, микроскопии и других областях, где требуется фиксация слабых световых сигналов или сверхбыстрых процессов.
Эксперты полагают, что прямое внедрение SPAD в потребительские устройства — вопрос не самого ближайшего будущего. Более вероятен гибридный подход. Производители могут создавать сенсоры, сочетающие матрицы из SPAD-пикселей (для сверхчувствительности и феноменального динамического диапазона) и традиционных CMOS-пикселей (для высокого разрешения и цветопередачи).
Так, поначалу управляемая мощными процессорами и алгоритмами AI, данная структура датчика может появиться для обкатывания во флагманских смартфонах, а потом и в камерах в течение нескольких лет.
Уже имеются готовые примеры
Canon уже экспериментировала со SPAD-матрицами в прототипах камер. Например, имеется модель Canon MS‑500 которая как раз-таки оснащена SPAD-сенсором на 3.2 Мп — это пока что самый высокий показатель в мире для такого типа сенсоров. В компании отмечают, что MS‑500 показывает, что технология SPAD уже может достигать такого разрешения.
Хотя MS‑500 остаётся узкоспециализированной камерой, но при этом даёт представление о том, как SPAD-сенсоры в будущем смогут для занимать потребительские ниши.
Помимо сверхбыстрых датчиков, задел на будущее получаются и технологии накопителей. Южнокорейская компания Novachips выпустила первую первую в мире карту-памяти CFexpress Type B с поддержкой постоянной скорости 800 МБ/с (VPG 800) и емкостью 4 ТБ. Накопитель обеспечит длительную запись видео высочайшего качества. Также производитель представил еще одну карту-памяти. Все подробности — в этом материале.
