Автомобили с самостоятельным вождением и даже автомобили, использующие Lane Assist или другие добавки, в значительной степени полагаются на компьютерное зрение и LIDAR, чтобы читать и понимать, что их окружает. Они уже лучше, чем люди, но скоро появится еще один шаг, который может сделать их еще более безопасными: что, если эти машины могут видеть за поворотами?
«Сказать, что ваш автомобиль может не только видеть то, что находится перед ним, но также может видеть то, что находится за углом, и, следовательно, по сути намного безопаснее, чем любой автомобиль, управляемый человеком, может быть чрезвычайно важным», - говорит Даниэле Фассио, профессор физика в университете Хериот-Ватт в Эдинбурге, Шотландия.
Отдельное, но взаимодополняющее исследование, проводимое Университетом Висконсина, Массачусетского технологического института и Хериот-Ваттом, решает эту проблему и делает большие успехи. Он в основном сфокусирован на сверхбыстрых, сверхчувствительных камерах, которые считывают отскок рассеянного лазерного света и восстанавливают его в образ, подобный тому, как работают лидар, радар и сонар.
Эта технология полезна в приложениях, выходящих далеко за пределы автономных транспортных средств. Это даже не было основной мотивацией, когда Андреас Фельтен начал изучать фемтосекундные (одна квадриллионная доля секунды) лазеры в Университете Нью-Мексико, а затем их применение в томографии в MIT. В настоящее время профессор и помощник ученого из Висконсинского университета Вельтен и его лаборатория разработали и запатентовали камеру, которая может реконструировать трехмерное изображение объекта, расположенного за углом.
Исследования в основном сосредоточены на сверхбыстрых, сверхчувствительных камерах, которые считывают отскок рассеянного лазерного света и восстанавливают его в изображение. 
Эти камеры могут использоваться для дистанционного исследования, особенно в опасных зонах, например, для наблюдения за людьми внутри здания во время пожара в доме. (Предоставлено Институтом исследований Моргриджа) 
Возможность оценить интерьер здания перед входом имеет очевидные преимущества. (Предоставлено Институтом исследований Моргриджа) 
Лаборатория Velten работает над применением технологии, позволяющей видеть сквозь кожу (которая также рассеивается), в качестве неинвазивного медицинского диагностического инструмента. (Предоставлено Институтом исследований Моргриджа) 
Камера, которая может видеть за углами, также имеет промышленное применение. (Предоставлено Институтом исследований Моргриджа) Чтобы осмыслить объект, увидеть его вообще, нужна камера, которая может отслеживать прохождение света. Лазер, расположенный на камере или рядом с ней, излучает короткие вспышки света. Каждый раз, когда эти пакеты попадают во что-то, скажем, в стену с другой стороны угла, фотоны, составляющие свет, рассеиваются во всех направлениях. Если достаточное количество из них отскочит в достаточно разных направлениях, некоторые вернутся к камере, отскочив по крайней мере три раза.
«Это очень похоже на данные, которые собирает LIDAR, за исключением того, что LIDAR наметит первый отскок, исходящий от прямой поверхности, и создаст его трехмерное изображение. Мы заботимся о высоком отскоке, который произойдет после этого », - говорит Велтен. «При каждом отскоке фотоны распадаются. Каждый фотон несет уникальную информацию о сцене ».
Поскольку свет отражается от различных поверхностей в разное время, камера должна быть оборудована, чтобы отличить ее. Это делается путем записи точного времени, в которое фотон попадает на рецептор, и расчета путей, которые мог бы пройти фотон. Сделайте это для множества фотонов и нескольких различных углов лазера, и вы получите изображение.
Для этой технологии также требуется датчик, называемый однофотонным лавинным диодом, построенный на кремниевом чипе. SPAD, как его называют, может регистрировать крошечные количества света (одиночные фотоны) с триллионом кадров в секунду - этого достаточно, чтобы видеть движение света.
«Они работают как счетчики Гейгера для фотонов», - говорит Велтен. «Всякий раз, когда фотон попадает в пиксель на детекторе, он посылает импульс, который регистрируется компьютером. Они должны быть достаточно быстрыми, чтобы они могли считать каждый фотон индивидуально ».
Лаборатория Faccio использует немного другой подход, используя некоторые из тех же технологий. В то время как последние Velten смогли показать 3D-изображение с разрешением около 10 сантиметров (и уменьшение в размере и стоимости по сравнению с предыдущими поколениями), Faccio сосредоточился на отслеживании движения. Он также использует датчик SPAD, но держит лазер неподвижно и записывает меньше данных, поэтому он может сделать это быстрее. Он получает движение, но не может много рассказать о форме.
«Идеально было бы объединить их вместе, это было бы фантастически. Я не уверен, как это сделать прямо сейчас », - говорит Фасчио. Оба также должны работать с использованием более слабых, безопасных для глаз лазеров. «Настоящая цель состоит в том, чтобы вы могли увидеть реальных людей на расстоянии 50 метров. Вот тогда вещь начинает становиться полезной ».
Другие потенциальные применения включают дистанционное исследование, особенно опасных зон, например, для наблюдения за людьми внутри здания во время пожара в доме. Там есть и военные интересы, говорит Фассио; возможность оценить интерьер здания перед входом имеет очевидные преимущества. Лаборатория Velten работает над применением этой технологии, чтобы видеть сквозь туман (который также рассеивает фотоны) или через кожу (который также рассеивает), как неинвазивный медицинский диагностический инструмент. Он даже говорит с НАСА об изображении пещер на Луне.
Совместно с Лабораторией реактивного движения НАСА лаборатория Фельтена разрабатывает предложение о размещении спутника, содержащего мощную версию устройства, на орбите вокруг Луны. Проходя через определенные кратеры, он сможет определить, распространяются ли они в боковом направлении, внутрь Луны; такие пещеры могут обеспечить хорошее укрытие для лунных баз однажды, говорит Велтен.
