Ny kamerachip kan se, når der næsten ikke er noget lys

Ser på hver enkelt lyspartikel

SPAD står for Single-Photon Avalanche Diode. I modsætning til en traditionel CMOS-billedsensor kan en SPAD registrere enkelte fotoner og omdanne dem direkte til digitale signaler. Det gør teknologien særligt interessant i situationer med meget lidt lys og til afstandsmåling, hvor det ikke bare er vigtigt at vide, hvor meget lys der kommer tilbage, men også præcis hvornår det sker.

Litavis kan kontinuerligt danne et billede på 256 x 256 pixels ved at tælle fotoner. Samtidig kan den på et 64 x 64-pixel gitter tidsstemple fotoner med en præcision på picosekundniveau – altså billiontedele af et sekund. Opløsningen gør det klart, at Litavis ikke er en konkurrent til kameraet i din mobiltelefon. Pointen er i stedet, at sensoren kan udlede flere forskellige typer information fra lyset på én gang.

Kan også bruges som LiDAR

Netop den ekstremt præcise timing betyder, at teknologien kan bruges til afstandsmåling. Litavis kan programmeres til kun at registrere lys inden for bestemte tidsvinduer efter en udsendt lyspuls. Dermed kan systemet beregne, hvor langt væk et objekt befinder sig ud fra den tid, lyset bruger på at komme tilbage.

Det er grundprincippet i såkaldt Time-of-Flight og LiDAR.

Artiklen fortsætter efter annoncen

Sensoren har desuden understøttelse af styring af VCSEL-lasere, så udsendt lys og sensoren kan synkroniseres meget præcist. Singular Photonics fremhæver selv LiDAR og 3D-måling blandt de mulige anvendelser.

SPAD-teknologien er dog ikke i sig selv ny i denne sammenhæng. Sony har eksempelvis allerede udviklet og lanceret SPAD-baserede sensorer til LiDAR i biler, hvor teknologien bruges til at opdage og måle afstanden til eksempelvis andre biler og fodgængere.

Teknologien findes også langt tættere på almindelige forbrugere. LiDAR-systemet i blandt andet iPhone 12 Pro benytter SPAD-detektorer til at måle flyvetiden på infrarøde lyspulser, og teknologien bag SPAD-baseret autofokus findes ifølge University of Edinburgh allerede i mere end en milliard smartphones. Det nye ved Litavis er derfor snarere, hvor meget arbejde der udføres inde i selve sensoren.

Mindre data skal sendes videre

Normalt skal store mængder rå sensordata sendes videre til en separat processor, før systemet kan finde ud af, hvad sensoren har registreret. Litavis kan i stedet sortere og analysere en del af informationen, før den forlader chippen.

Artiklen fortsætter efter annoncen

Ifølge Singular Photonics reducerer det både mængden af data, der skal flyttes, og belastningen på den eksterne processor. Det kan potentielt give lavere forsinkelse og strømforbrug – to egenskaber, der er særligt interessante i batteridrevne produkter, robotter og sensorsystemer i biler.

Selve sensoren måler blot 3,5 x 3,5 millimeter og er opbygget som en såkaldt 3D-stacked chip, hvor sensor- og elektroniklag kan placeres oven på hinanden.

Kan se, når der næsten ikke er noget lys

Fordelen ved SPAD bliver særlig tydelig i mørke. Canon har eksempelvis demonstreret en SPAD-sensor, der kunne registrere fodgængere 120 meter væk ved blot 0,1 lux – mindre lys end under en typisk fuldmåne. Canon har i år også lanceret et professionelt kamera med en 3,2-megapixel SPAD-sensor beregnet til optagelser i ekstremt svagt lys.

Litavis går en anden vej. Her er fokus ikke først og fremmest høj billedopløsning, men på at kombinere ekstrem lysfølsomhed med timing og databehandling på samme chip.

Artiklen fortsætter efter annoncen

“Litavis kombinerer SPAD-teknologiens følsomhed med den tilpasningsevne og skalerbarhed, som moderne multimodal billedbehandling kræver,” siger Shahida Imani, administrerende direktør i Singular Photonics.

Selskabet oplyser samtidig, at det allerede har modtaget betydelige forudbestillinger fra virksomheder og institutioner rundt om i verden.

Kommer næppe i mobilen lige foreløbig

Det betyder ikke, at næste års mobiltelefoner pludselig får Litavis-sensorer. Singular Photonics retter i første omgang teknologien mod blandt andet maskinsyn, forskning, medicinsk billedbehandling, robotter og avancerede sensorsystemer. Sensoren er desuden blandt de fem teknologier, der er nomineret til VISION Award 2026 inden for industriel billedbehandling.

Men udviklingen er interessant, fordi billedsensoren langsomt er ved at ændre rolle. Den behøver ikke længere blot fungere som et øje, der sender en strøm af rå data videre til en computer. Med Litavis begynder noget af arbejdet allerede i øjet.

Artiklen fortsætter efter annoncen

Og hvis teknologien med tiden kan skaleres til højere opløsninger og lavere priser, kan det give sensorer, der reagerer hurtigere, bruger mindre strøm og ser mere end traditionelle kameraer – ikke mindst i fremtidens biler og robotter.