Das mit dem 2 mal auslesen und dann die differenzbilden ist so ganz grob der erste Ansatz für einen digitalen Filter.
Man wird schon ein paar mehr Samples nehmen müssen, denn man kenn die phase des Signals nicht: es könnte gerade wärend der beiden samples umgaschaltet haben, dann wäre es beidemale zur hälfe hell und die differenz wäre null. Für die Signalerkennung gbit es aber schon ganz gute Algorythmen. Man müßte nur die Daten schnell genu abtasten und verarbeiten können. Für 38 KHz Signal sollte man wenigstens mit rund 100 kHz abtasten. Bei 128 Kanälen wäre das immerhin rund 13 MHz. Weil man leider so einfach keine Filterung vorweg hat wird der AD Wandler wohl auch kaum mit 8 Bit auskommen. Das wird also wirklich aufwendig, wenn man das keine Abstriche macht. Für ein FPGA oder einen DSP (so ab etwa 100 MHz) aber sicher lösbar. Die Diodenszeile ist da vielleicht nicht die Ideal Lösung.

Man könnte mit weniger Kanälen für die Richtungen auskommen, und zwischenwerte ggg. durch interpolation gewinnen. Ein Aufbau für 16 Kanäle, jeweils mit Fotodiode, Verstärker und Filter wäre da schon realistisch.