Den nye bildesensoren SPAD kan se i stappmørke

SPAD, eller Single Photon Avalanche Diode, er på langt nær noen ny teknologi. Men som alle teknologier utvikler den seg fra noe primitivt til noe avansert. Nylig er den blitt til en ny type bildesensor som kan skape bilder der vanlige CMOS- eller CCD-sensorer ikke ser noe som helst. Teknologien, som for så vidt også er basert på en CMOS-prosess, har gjort det mulig for Canon å produsere en 3,2-megapiksel-sensor med en effektiv oppløsning på 2,1 MP. Sensoren er på 13,2 ganger 9,9 mm. Den effektive oppløsningen er litt høyere enn den som trengs for såkalt Full HD, som er 2,07 MP.

Canon vil i slutten av august lansere i et lite overvåkningskamera som virkelig har nattsyn.

Lux-us

Det menneskelige øyet ser omtrent ingen ting under 0,1 lux. Det vil si en tiendedel av et talglys fordelt over en kvadratmeter. En katt kan se med en sjettedel av lyset vi kan se i, men alt dette blir småtteri i forhold til hva Canons nye MS-500 kamera med SPAD-sensoren i. Det kan se ned til 0,002 lux. Altså bokstavelig talg talt svarte natta for både mennesker og katter.

Ulik CMOS kamerasensorer

CMOS-sensorer som er de vi finner i så å si alle bildesensorer i dag, er en form for lysmålere. Hver piksel måler hvor mange fotoner som treffer den knøttlille halvlederen i løpet av en viss tid i form av den elektriske energien som produseres. De er en slags mikrosolceller altså. I godt lys er det alt vi trenger, men når det er mørkt, så blir det mer og mer støy i bildet. Til slutt drukner motivet i støy fra elektronikken og andre kilder.

Slik fungerer ikke SPAD-sensorer. Her fungerer hver piksel som en fotonteller. Hvert foton slår løs et elektron, slik det gjør i en vanlig CMOS-sensor, men her produserer elektronet et ras av nye elektroner. Opptil en million per foton, som på den måten blir til et svært klart elektrisk signal.

Vanlige sensorer i dag måler den elektriske ladningen som skjer i sensoren over en viss tid. Det betyr at hvis man fanger lys med et kamera som er montert på stativ, kan bildet blir ganske bra. I mobiler brukes denne metoden over noen sekunder mens brukeren bes om å holde kameraet stille. Så tas det en rekke bilder, og deretter sys informasjonen sammen til slutt for å generere et best mulig nattbilde. Som selvfølgelig er det algoritmene har regnet ut, og ikke det kameraet ser direkte.

En annen stor fordel med SPAD-teknologien, er at det er mulig å telle fotonene som kommer inn i pikslene. Dermed er det mulig å skille eventuell støy fra hva som er lys. Da blir det nesten umulig for støyen ødelegge bildet, og resultatet er klare bilder i nesten stummende mørke.

Canon lover at det er mulig å produsere video også i farger under en belysning på 0,001 lux.

Ny teknologi

Selv om SPAD har vært kjent lenge, representerer den nye sensoren likevel et stort skritt framover. Tidligere har man laget sensorer hvor bare en liten del av selve pikselen har vært utnyttet, og derfor fanget langt færre fotoner. Canons kanskje viktigste nyvinning her er at de nye sensorene kan utnytte hele arealet for å fange fotoner og lede dem ned til den nye mindre «telleren».

Standard objektiver

MS-500 kameraet vil få en standard innfesting (BTA S-1005B) for objektiver som brukes i kringkasting. Det vil gi et stort utvalg fra dag én. Også objektiver med såkalt ultra-telefoto-ytelse som vil gjøre det mulig å identifisere objekter på flere kilometers hold om natten. Det kan høres ut som noe militære vil være svært interessert i.

Justerer for tåke og atmosfæriske forstyrrelser

On natten og mange ganger på dagen er det effekter i luften som kan ødelegge bilder som tas på langt hold. Kameraet har en slags programvarekur for det, CrispImg2, som justerer for tåke og atmosfæriske forstyrrelser, slik at bildet skal bli bedre.

Tidligere har Canon utviklet såkalte fullformat CMOS-sensorer med to megapiksel oppløsning. De har gitt imponerende fargevideo om natten i svært dårlig lys. Det kan se ut som den nye SPAD-sensoren vil parkere slike sensorer selv om de er mye større.