Розумні пікселі: Singular Photonics представила сенсор Litavis із власною логікою

Шотландська компанія Singular Photonics представила Litavis — CMOS-сенсор на базі однофотонних лавинних діодів (SPAD), який намагається довести, що майбутнє оптики не в кількості мегапікселів, а в мізках, вбудованих прямо у кремній. Це перший у своєму роді пристрій, де обробка даних відбувається безпосередньо всередині кожного пікселя.

Зазвичай камери працюють як кур’єри: вони збирають «сирий» потік фотонів та відправляють величезні масиви інформації зовнішньому процесору. Той уже розбирається, що з цим робити. Litavis працює інакше. Він об’єднує на одному чипі отримання зображення, вимірювання часу приходу фотонів, побудову гістограм та статистичний аналіз подій. Це дозволяє радикально зменшити обсяг даних, що передаються далі, а отже — знизити затримки та енергоспоживання системи.

Магія одного фотона

Технологія SPAD дозволяє реєструвати навіть поодинокі фотони. Це критично важливо там, де світла майже немає, або де потрібно знати точний момент приходу променя з точністю до пікосекунд. Litavis не просто рахує «світлячків», що впали на матрицю, а й фіксує час їхньої появи, аналізуючи розподіл подій у реальному часі.

У режимі безперервного підрахунку фотонів сенсор видає картинку роздільною здатністю 256×256 пікселів. Паралельно він може працювати з часовими мітками на сітці 64×64 макропікселів. Архітектура чипа програмно налаштовується: один і той самий кристал можна перемикати між різними режимами, як-от корельований за часом підрахунок одиночних фотонів (TCSPC) або реєстрація подій, що збігаються.

Спектроскопія замість селфі

Якщо ви сподівалися побачити такий сенсор у своєму наступному смартфоні, доведеться почекати. Litavis орієнтований на науковий та промисловий сектори. Singular Photonics бачить свій винахід у системах машинного зору, робототехніці, медичній спектроскопії та квантових сенсорах. Подібні технології є ключовими для розвитку флуоресцентної мікроскопії, де важливо бачити динаміку процесів на молекулярному рівні без зайвого цифрового шуму.

Попри вузьку спеціалізацію, розробка вже викликала ажіотаж: компанія звітує про велику кількість попередніх замовлень від наукових інститутів та комерційних гравців. Схоже, індустрія справді втомилася від сенсорів, що лише перегрівають процесори потоками сирих даних.

Поки шотландці вдосконалюють спостереження за фотонами, інші компанії шукають нові шляхи для фізичного переміщення об'єктів у просторі. Наприклад, цинк замість ксенону тепер використовують у двигунах Холла для супутників.