Итоговая конструкция получилась вот какая: ATMEGA48. на входы АЦП повесил фотодиоды м резисторами 1М. Светодиоды на выходы портов ввода-вывода через резисторы 200 Ом. На отдельный вход АЦП повесил подстроечник, чтобы регулировать (программно) дистанцию срабатывания.
Все работает. Через кусок оргстекла до 12 мм (больше не пробовал) вполне жизнеспособно.
Если кому нужны подробности - готов ответить.