Singular Photonics presentó Litavis, un sensor de imagen CMOS construido con diodos de avalancha de fotón único, los llamados SPAD, que resuelve en una misma pieza de silicio la imagen por intensidad, el fechado de fotones, el histograma y el procesamiento estadístico de los fotones detectados. Su arquitectura es programable, así que los modos de captura se configuran por software en lugar de rediseñar el hardware para cada aplicación.
El sensor entrega imagen continua por conteo de fotones en una matriz de 256 por 256 píxeles, pensada para escenas con poca luz, y en paralelo genera eventos de fotón con marca de tiempo sobre una grilla de 64 por 64 macropíxeles. Esa combinación deja información de intensidad a resolución completa junto a mediciones temporales con resolución de picosegundos, de modo que el sistema captura a la vez el dominio espacial y el dominio temporal.
¿Qué gana el sistema al procesar dentro del píxel?
La arquitectura digital integrada de Litavis trata los eventos de fotón directamente dentro del arreglo de píxeles. Al extraer la información dentro del chip, el sensor reduce el volumen de datos en bruto que hay que transferir a un procesador externo, y con eso baja la latencia y el consumo del sistema completo. El análisis en tiempo real queda más cerca del detector.
Modos de adquisición que se cambian por software
Litavis admite varios modos de adquisición configurables, entre ellos TCSPC, la técnica de conteo de fotón único correlacionado en el tiempo, y configuraciones de convertidor de tiempo a digital de alto rendimiento con reloj interno o externo. Su capacidad de fechado multievento permite asignar de forma individual a cada uno de los fotones detectados su casilla temporal dentro de un mismo ciclo de excitación, mientras que el histograma dentro del píxel habilita el análisis de las distribuciones de llegada de fotones.
Las características declaradas por el fabricante son las siguientes:
- Matriz de conteo de fotones de 256 por 256 píxeles
- Arquitectura de fechado de 64 por 64 macropíxeles
- Procesamiento digital de fotones dentro del píxel
- Operación simultánea de intensidad, fechado e histograma
- Arquitectura de captura configurable por software
El sensor suma además modos de detección por ventana y por coincidencia, junto con la operación combinada de marcado de tiempo e imagen. Ese conjunto permite adaptar el mismo hardware a requisitos de medición distintos cambiando la configuración.
Dónde apunta el sensor
El enfoque multimodal programable deja a Litavis en aplicaciones de visión artificial, robótica, IA física, medición de distancia, espectroscopía, imagen científica y médica, tecnologías cuánticas y automatización industrial. Sus capacidades de medición temporal también sirven para usos específicos como la imagen por tiempo de vida de fluorescencia y la dispersión dinámica de luz.
Para quien desarrolla sistemas, la idea de la arquitectura adaptable es acortar el prototipado y el ciclo de desarrollo entregando varias funciones de sensado en una plataforma SPAD escalable. En lugar de pedir arquitecturas de sensor separadas para intensidad, para fechado o para medición estadística, Litavis las ofrece en un dispositivo configurable. El sensor se mostrará en SPIE Sensors + Imaging, en Edimburgo, y en VISION, en Stuttgart.
