บริษัทในสหราชอาณาจักรเปิดตัวเซ็นเซอร์ภาพแบบสแนปช็อตชนิดเดียวที่มีการประมวลผลแสงภายในชิปเป็นครั้งแรกในโลก

บริษัททางด้านสถานะกึ่งตัวนำ Singular Photonics ซึ่งตั้งอยู่ในเมืองเอดินบะระ ได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์ชื่อ Litavis ซึ่งเป็นเซ็นเซอร์ภาพชนิดใหม่ที่มีวัตถุประสงค์เพื่อรวมการนับแสงฟอตอน การวัดเวลา และการวิเคราะห์สถิติลงในชิปเดียว โดยบริษัทได้อธิบายว่า Litavis เป็นเซ็นเซอร์สแนปช็อตชนิดเดียวที่มีความสามารถในการประมวลผลภายในพิกเซล (SPAD) เป็นครั้งแรกในโลก ที่สามารถรวมการถ่ายภาพ การวัดเวลา การสร้างแผนภูมิและสถิติแสงฟอตอนไว้ในอุปกรณ์เดียว Litavis ไม่ได้ส่งข้อมูลแสงฟอตอนดิบจำนวนมากไปยังโปรเซสเซอร์ภายนอก แต่จะทำการวิเคราะห์บางส่วนภายในเซ็นเซอร์

Singular Photonics ระบุว่า นี่จะช่วยลดความต้องการในการถ่ายโอนข้อมูล และทำให้เกิดความล่าช้าที่ต่ำลงและประสิทธิภาพของระบบการถ่ายภาพที่สูงขึ้น

โหมดการทำงานที่หลากหลายของเซ็นเซอร์

SPAD ถูกออกแบบมาเพื่อตรวจจับแสงฟอตอนเดี่ยว โดยมีประโยชน์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีแสงต่ำมาก หรือในการวัดเวลาการมาถึงของแสงฟอตอนอย่างแม่นยำ Litavis ในความไวนี้ ทำให้เซ็นเซอร์สามารถตั้งค่าผ่านซอฟต์แวร์ได้ โดยฮาร์ดแวร์เดียวกันสามารถถูกกำหนดค่าใหม่ได้ตามภารกิจการถ่ายภาพที่แตกต่างกัน โดยไม่ต้องออกแบบเซ็นเซอร์ใหม่อีกครั้ง โหมดการทำงานของมันรวมถึงการถ่ายภาพนับแสงฟอตอน การตั้งเวลาที่สามารถตั้งโปรแกรมได้ การตั้งค่าตัวแปลงเวลาดิจิตอล (TDC) ที่แตกต่างกัน การนับแสงฟอตอนเวลาที่เกี่ยวข้อง (TCSPC) การตรวจจับการสอดประสาน และการรวมฟังก์ชันการถ่ายภาพและเวลาที่แนบมาด้วย ทำให้เซ็นเซอร์สามารถจับการมาถึงของแสงฟอตอนแต่ละพิกเซล และรับข้อมูลเกี่ยวกับเวลาที่แสงฟอตอนมาถึงและวิธีการกระจายเหตุการณ์ของมันในเวลา

ข้อมูลเพิ่มเติมเหล่านี้สามารถช่วยในการใช้งานในสถานการณ์ที่การถ่ายภาพตามความเข้มแสงพื้นฐานไม่เพียงพอ

Litavis ใช้โครงสร้าง CMOS SPAD และรวมการประมวลผลแสงฟอตอนดิจิตอลโดยตรงในพิกเซลแถวและคอลัมน์ เซ็นเซอร์นี้ให้การถ่ายภาพนับแสงฟอตอน 256 × 256 พิกเซลในสภาพแวดล้อมที่มีแสงต่ำ ในขณะเดียวกัน มันสามารถสร้างเหตุการณ์แสงฟอตอนที่มีเวลาที่แนบมาบนเกตแผ่นพิกเซล 64 × 64 พิกเซล โดยให้ความแม่นยำในการวัดเวลาที่ระดับพิโกวินาที และสามารถสร้างภาพนับแสงฟอตอนความละเอียดเต็มรูปแบบพร้อมกัน อุปกรณ์นี้ยังสนับสนุนการนับเหตุการณ์หลายครั้ง ซึ่งอนุญาตให้แสงฟอตอนหลายครั้งที่ตรวจจับในรอบการกระตุ้นแต่ละครั้งถูกแบ่งแยกไปยังช่วงเวลาที่แตกต่างกัน ความสามารถในการสร้างแผนภูมิแบบตรงที่ถูกรวมในอุปกรณ์สามารถใช้ในการวิเคราะห์การกระจายสถิติของเหตุการณ์แสงฟอตอน

ตามที่ Singular Photonics กล่าวไว้ นี่เปิดทางให้สามารถทำสิ่งที่อยู่นอกเหนือการถ่ายภาพของกล้องทั่วไปได้ ได้แก่ การใช้ในการถ่ายภาพชีวิตสั้นของโฟสฟอร์ และการกระจายแสงแบบไดนามิกและการรับรู้ควอนตัม

ข้อดีในการลดการถ่ายโอนข้อมูล

วิธีการนี้ยังแก้ปัญหาที่เป็นปัญหาที่แท้จริงที่อาจเป็นที่มาของปัญหาที่สำคัญเมื่อระบบการถ่ายภาพเก็บข้อมูลมากขึ้น Litavis ไม่จำเป็นต้องส่งเหตุการณ์การตรวจจับแสงฟอตอนแต่ละครั้งไปยังโปรเซสเซอร์อื่นเพื่อการวิเคราะห์ การประมวลผลบางส่วนทำในเซ็นเซอร์ภายใน Singular Photonics ระบุว่า นี่สามารถลดปริมาณข้อมูลดิบที่จำเป็นต้องถ่ายโอนในระบบ เพื่อเพิ่มความสามารถในการลดความล่าช้าและประสิทธิภาพด้านพลังงาน ในขณะที่ทำให้การประมวลผลแบบเรียลไทม์สามารถขยายได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ศักยภาพในการใช้งานที่ยืดหยุ่น

บริษัทได้จัด Litavis ให้เป็นแพลตฟอร์มที่ยืดหยุ่น ไม่ใช่เซ็นเซอร์ที่เฉพาะเจาะจงสำหรับการใช้งานเฉพาะ การใช้งานที่เป็นไปได้รวมถึงการมองเห็นของเครื่องจักร ระบบหุ่นยนต์ ปัญญาประดิษฐ์ทางกายภาพ การรับรู้ความลึก สเปกโทรสโคปี การถ่ายภาพทางวิทยาศาสตร์และการแพทย์ ควอนตัมเทคโนโลยี และการอุตสาหกรรมอัตโนมัติ สถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์ที่สามารถตั้งค่าคอนฟิกได้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้นักพัฒนาและผู้รวบรวมระบบใช้ฮาร์ดแวร์เดียวกัน และลองใช้รูปแบบการรับข้อมูลและการตั้งเวลาที่แตกต่างกัน ซึ่งอาจลดความจำเป็นในการพัฒนาสถาปัตยกรรมเซ็นเซอร์ที่แยกต่างหากสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน และย่อระยะเวลาการพัฒนา

ประธานเจ้าหน้าที่บริหารของ Singular Photonics Shahida Imani ได้กล่าวว่า "Litavis นำเสนอข้อดีของความไวของเทคโนโลยี SPAD และความยืดหยุ่นและการขยายของการถ่ายภาพแบบหลายโหมดที่ทันสมัย" บริษัทระบุว่าได้รับการจองจากบริษัทและหน่วยงานระหว่างประเทศที่น่าสนใจ บริษัทวางแผนที่จะแสดง Litavis ในงานแสดง SPIE Sensors + Imaging ในเอดินบะระ และในงานแสดง VISION ในสตุตการ์ต เพื่อให้นักพัฒนามีโอกาสเห็นการทำงานของความสามารถหลายโหมดของเซ็นเซอร์

Litavis พยายามที่จะย้ายบางส่วนของความฉลาดไปยังเซ็นเซอร์ภายใน ไม่ใช่เพียงแค่มองว่าเซ็นเซอร์ภาพเป็นอุปกรณ์ที่จับแสงฟอตอนอย่างง่าย และให้การแปลสำหรับคอมพิวเตอร์ทั้งหมด

ผลกระทบของ Litavis ต่อเทคโนโลยีการรับรู้ภาพ

การเปิดตัว Litavis เป็นการเปิดเผยการพัฒนาที่สำคัญในเทคโนโลยีการรับรู้ภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีแสงต่ำ ความสามารถในการประมวลผลแสงฟอตอนภายในไม่เพียงแต่เพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายภาพ แต่ยังลดการพึ่งพาโปรเซสเซอร์ภายนอก ซึ่งสำคัญมากสำหรับการใช้งานที่ต้องการการประมวลผลข้อมูลแบบเรียลไทม์ เมื่อเทคโนโลยีเจริญก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง การออกแบบเซ็นเซอร์ที่ยืดหยุ่นนี้อาจเปลี่ยนแปลงแบบแผนการพัฒนาของเซ็นเซอร์ภาพแบบดั้งเดิม และส่งเสริมนวัตกรรมในหลากหลายอุตสาหกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการมองเห็นของเครื่องจักรและเทคโนโลยีควอนตัม