- Litavis 是全球首款具备像素内处理能力的单光子雪崩二极管传感器。
- 该传感器可减少数据传输需求，实现更低延迟及更高效能的成像系统。
- Litavis 支持多种运行模式，能捕捉光子到达时间及事件分布信息。
- 该传感器的灵活性使其适用于多个领域，包括机器视觉和量子技术。
位于爱丁堡的半导体公司 Singular Photonics 推出了 Litavis，这是一款新型图像传感器，旨在将光子计数、时间测量及统计分析直接整合于单一芯片上。该公司形容 Litavis 为全球首款具备像素内处理能力的单光子雪崩二极管（SPAD）传感器，能够在同一装置上结合成像、时间测量、直方图生成及光子统计。Litavis 不再将大量原始光子数据传输至外部处理器，而是在传感器内部执行部分分析。
Singular Photonics 表示，这样可以减少数据传输需求，并实现更低延迟及更高效能的成像系统。
传感器的多功能运行模式
SPAD 设计用于检测单个光子，在极低光照环境或精确测量光子到达时间时特别有用。Litavis 在这一灵敏度基础上，实现了传感器的软件配置。相同硬件可根据不同成像任务进行重新配置，而无需重新设计传感器。其运行模式包括光子计数成像、可编程时间闸、不同时间数字转换器（TDC）配置、时间相关单光子计数（TCSPC）、重合检测及结合时间戳和成像的功能。这使得传感器不仅能捕捉每个像素接收到多少光，还能获取光子到达的时间及事件如何随时间分布的信息。
这些额外信息可帮助应用于传统强度基础成像不足以解决的情境。
Litavis 采用 CMOS SPAD 结构，并在像素阵列内部直接集成数字光子处理。该传感器在低光条件下提供连续的 256 × 256 像素的光子计数成像。同时，它能在 64 × 64 的宏像素网格上生成带时间戳的光子事件，提供皮秒级的时间精度，并与全解析度的光子计数图像同时生成。该装置还支持多事件计时，允许在激发周期内检测到的多个光子各自分配至时间区间。其内置的直方图生成能力可用于分析这些光子事件的统计分布。
根据 Singular Photonics 的说法，这为超越传统相机影像的可能性开启了新方向，包括在荧光寿命成像、动态光散射及量子传感中的应用。
减少数据传输的优势
这一方法还解决了一个随着成像系统收集更多数据而可能变得显著的实际问题。Litavis 不必将每个检测到的光子事件传输到另一个处理器进行分析，部分处理在传感器内部完成。Singular Photonics 表示，这样可以减少系统中需要转移的原始数据量，从而潜在提高延迟和能效，同时使得实时处理能更有效地扩展。
灵活应用的潜力
该公司将 Litavis 定位为一个灵活的平台，而非仅针对某一特定应用的传感器。潜在的用途包括机器视觉、机器人技术、物理人工智能、深度传感、光谱学、科学及医疗成像、量子技术以及工业自动化。其软件可配置的架构旨在让开发者和系统集成商使用相同硬件，尝试不同的数据获取和计时模式。这或可减少为不同应用开发独立传感器架构的需求，并缩短开发周期。
Singular Photonics 的首席执行官 Shahida Imani 表示：“Litavis 结合了 SPAD 技术的灵敏度优势，以及现代多模态成像日益要求的适应性和可扩展性。”该公司表示，已从国际上的公司及机构获得了相当可观的预订。公司计划在爱丁堡的 SPIE Sensors + Imaging 展会上展示 Litavis，并在斯图加特的 VISION 展会上进一步展示，让开发者有机会看到该传感器的多模态功能运作。
Litavis 尝试将一些智能转移至传感器内部，而不仅仅将图像传感器视为一个简单捕捉光子的装置，并将所有解释留给计算机。
Litavis 对图像传感技术的影响
Litavis 的推出标志着图像传感技术的一次重要进步，特别是在低光环境下的应用。其内部光子处理能力不仅提升了成像效率，还减少了对外部处理器的依赖，这对于需要实时数据处理的应用尤为重要。随着科技不断进步，这种灵活的传感器设计可能会改变传统图像传感器的开发模式，促进各行各业的创新，特别是在机器视觉和量子技术等领域。