Ny kamerachip kan se när det nästan inte finns något ljus

Ser på varje enskild ljuspartikel

SPAD står för Single-Photon Avalanche Diode. Till skillnad från en traditionell CMOS-bildsensor kan en SPAD registrera enskilda fotoner och omvandla dem direkt till digitala signaler. Det gör teknologin särskilt intressant i situationer med mycket lite ljus och för avståndsmätning, där det inte bara är viktigt att veta hur mycket ljus som kommer tillbaka, utan också exakt när det sker.

Litavis kan kontinuerligt skapa en bild på 256 x 256 pixlar genom att räkna fotoner. Samtidigt kan den på ett 64 x 64-pixel-rutnät tidsstämpla fotoner med en precision på pikosekundnivå – alltså biljondelar av en sekund. Upplösningen gör det tydligt att Litavis inte är en konkurrent till kameran i din mobiltelefon. Poängen är istället att sensorn kan utvinna flera olika typer av information från ljuset på samma gång.

Kan också användas som LiDAR

Just den extremt precisa timingen gör att teknologin kan användas för avståndsmätning. Litavis kan programmeras till att endast registrera ljus inom bestämda tidsfönster efter en utsänd ljuspuls. Därmed kan systemet beräkna hur långt bort ett objekt befinner sig utifrån den tid ljuset tar på sig att komma tillbaka.

Det är grundprincipen i så kallad Time-of-Flight och LiDAR.

Artikeln fortsätter efter annonsen

Sensorn har dessutom stöd för styrning av VCSEL-lasrar, så att utsänt ljus och sensorn kan synkroniseras mycket precist. Singular Photonics lyfter själva fram LiDAR och 3D-mätning bland de möjliga användningsområdena.

SPAD-teknologin är dock inte i sig ny i detta sammanhang. Sony har exempelvis redan utvecklat och lanserat SPAD-baserade sensorer för LiDAR i bilar, där teknologin används för att upptäcka och mäta avståndet till exempelvis andra bilar och fotgängare.

Teknologin finns också mycket närmare vanliga konsumenter. LiDAR-systemet i bland annat iPhone 12 Pro använder SPAD-detektorer för att mäta flygtiden på infraröda ljuspulser, och teknologin bakom SPAD-baserad autofokus finns enligt University of Edinburgh redan i mer än en miljard smartphones. Det nya med Litavis är därför snarare hur mycket arbete som utförs inuti själva sensorn.

Mindre data behöver skickas vidare

Normalt måste stora mängder rå sensordata skickas vidare till en separat processor innan systemet kan avgöra vad sensorn har registrerat. Litavis kan istället sortera och analysera en del av informationen innan den lämnar chippet.

Enligt Singular Photonics minskar det både mängden data som måste flyttas och belastningen på den externa processorn. Det kan potentiellt ge lägre fördröjning och strömförbrukning – två egenskaper som är särskilt intressanta i batteridrivna produkter, robotar och sensorsystem i bilar.

Artikeln fortsätter efter annonsen

Själva sensorn mäter bara 3,5 x 3,5 millimeter och är uppbyggd som ett så kallat 3D-stackat chip, där sensor- och elektroniklager kan placeras ovanpå varandra.

Kan se när det nästan inte finns något ljus

Fördelen med SPAD blir särskilt tydlig i mörker. Canon har exempelvis demonstrerat en SPAD-sensor som kunde registrera fotgängare 120 meter bort vid bara 0,1 lux – mindre ljus än under ett typiskt fullmåne. Canon har i år också lanserat en professionell kamera med en 3,2-megapixel SPAD-sensor avsedd för inspelningar i extremt svagt ljus.

Litavis går en annan väg. Här ligger fokus inte i första hand på hög bildupplösning, utan på att kombinera extrem ljuskänslighet med timing och databehandling på samma chip.

“Litavis kombinerar SPAD-teknologins känslighet med den anpassningsförmåga och skalbarhet som modern multimodal bildbehandling kräver,” säger Shahida Imani, verkställande direktör för Singular Photonics.

Bolaget uppger samtidigt att det redan har fått betydande förhandsbeställningar från företag och institutioner runt om i världen.

Artikeln fortsätter efter annonsen

Kommer knappast i mobilen än på ett tag

Det betyder inte att nästa års mobiltelefoner plötsligt får Litavis-sensorer. Singular Photonics riktar i första hand teknologin mot bland annat maskinseende, forskning, medicinsk bildbehandling, robotar och avancerade sensorsystem. Sensorn är dessutom en av de fem teknologier som är nominerade till VISION Award 2026 inom industriell bildbehandling.

Men utvecklingen är intressant, eftersom bildsensorn långsamt håller på att ändra roll. Den behöver inte längre bara fungera som ett öga som skickar en ström av rådata vidare till en dator. Med Litavis börjar en del av arbetet redan i ögat.

Och om teknologin med tiden kan skalas upp till högre upplösningar och lägre priser kan det ge sensorer som reagerar snabbare, drar mindre ström och ser mer än traditionella kameror – inte minst i framtidens bilar och robotar.

Tack för att du läser. Tyckte du att artikeln var värd att läsa? Ge den en gilla-markering så hjälper du andra läsare att hitta den. Levde den inte upp till dina förväntningar kan du också ge den en ogilla-markering. Tack för din bedömning.