Исследователи из лаборатории Media Lab Массачусетского технологического института разработали трехмерную камеру нового типа, способную работать с быстродействием, сопоставимым со скоростью света. Эта "нано-камера", изготовление которой обходится не более 500 долларов, была представлена на выставке Siggraph Asia в Гонконге, может использоваться в автомобилях в качестве быстродействующих датчиков предотвращения столкновений, в технологиях распознавания жестов и движений, и во многих других областях, где требуется высокая скорость получения трехмерных снимков.

Основой новой камеры является технология измерения "времени полета" (Time of Flight), технологии, которая используется во втором поколении трехмерных датчиков Microsoft Kinect. В этой технологии местоположение каждой точки объекта в пространстве вычисляется путем измерения времени, требующегося световому сигналу для достижения поверхности объекта, отражения и возврата назад к датчику. Однако, в отличие от существующих реализаций технологии "Time of Flight", новая камера Media Lab не чувствительна к дождю, туману и может делать трехмерные изображения почти прозрачных объектов.

Обычные камеры, основанные на технологии "Time of Flight", освещают сцену коротким световым сигналом, который отражается от объекта и улавливается датчиком с единственным пикселом. Полупрозрачные поверхности, острые светоотражающие грани и движение объекта могут создавать дополнительные отраженные сигналы, которые смешиваются с основным сигналом, мешая произвести правильные измерения времени.

Для того, чтобы обойти данное затруднение, устройство Media Lab использует кодирование светового сигнала по технологии, достаточно широко используемой в телекоммуникационной области для измерений времени и расстояния распространения сигнала. Использование кодирования позволяет не зависеть от характера снимаемого объекта и от других факторов, способных создать паразитные отражения информационного сигнала. А для устранения искажений, вызванных движением объекта, используется программная технология, применяемая в качественных фото- и видеокамерах для устранения смазывания объектов съемки, вызванных движением и дрожанием рук оператора.

В 2011 эта же группа исследователей из Media Lab демонстрировала камеру, способную снимать со скоростью триллион кадров в секунду и способную заснять процесс перемещения в пространстве единичного импульса света. Это делается за счет использования высокоточной синхронизации процесса съемки и за счет использования сверхкоротких импульсов света, длительностью порядка нескольких фемтосекунд. Такой подход требует использования сложного оптического оборудования, а создание такой фемто-камеры обходится почти в 500 тысяч долларов.

Новая нано-камера "исследует" снимаемую сцену с помощью непрерывной последовательности световых сигналов, длительность которых составляет около наносекунды. Это позволяет использовать недорогие приборы и узлы, ведь даже обычные светодиоды могут излучать импульсы света, длительностью в несколько наносекунд. Поэтому, новая нано-камера может обеспечить быстродействие на порядок хуже фемто-камеры, а ее стоимость при этом не будет превышать 500 долларов.