Un diffuseur est placé à une petite distance devant un capteur de sorte qu'une source ponctuelle temporellement incohérente dans le champ de vision détectable génère un motif pseudo-aléatoire à contraste élevé. Les sous-faisceaux élémentaires, représentés par leurs rayons lumineux centraux, sont codés angulairement dans le motif Crédit :Zewei Cai, Jiawei Chen, Giancarlo Pedrini, Wolfgang Osten, Xiaoli Liu, et Xiang Peng
L'imagerie à champ lumineux basée sur un réseau de microlentilles souffre généralement d'un compromis intrinsèque entre les résolutions spatiale et angulaire. À cette fin, des scientifiques chinois et allemands ont proposé conjointement une modalité d'imagerie du champ lumineux sans lentille en utilisant un diffuseur comme encodeur. Les rayons lumineux peuvent être découplés d'une image détectée avec des résolutions spatio-angulaires réglables, briser la limitation de résolution du capteur. Ce travail indique la possibilité d'utiliser des supports de diffusion pour l'enregistrement et le traitement du champ lumineux sans lentille.
L'imagerie en champ lumineux peut détecter à la fois les informations spatiales et angulaires des rayons lumineux. L'information angulaire offre des capacités particulières par rapport à l'imagerie conventionnelle, comme le changement de point de vue, recentrage post-capture, détection de profondeur, extension de profondeur de champ, etc. Le concept de caméras plénoptiques en ajoutant un réseau de sténopés ou un réseau de microlentilles a été proposé il y a plus d'un siècle. De nos jours, Les caméras plénoptiques basées sur un réseau de microlentilles sont couramment utilisées pour l'imagerie en champ lumineux, tels que les produits disponibles dans le commerce, Lytro et Raytrix. Cependant, ces dispositifs sont confrontés à un compromis entre les résolutions spatiale et angulaire; la résolution spatiale est en général des dizaines à des centaines de fois inférieure au nombre de pixels utilisés.
Dans un nouvel article publié dans Science de la lumière et applications , une équipe de scientifiques du Collège de physique et de génie optoélectronique, Université de Shenzhen, Chine et Institut für Technische Optik, Université de Stuttgart, German ont développé une nouvelle modalité d'imagerie informatique du champ lumineux en utilisant un diffuseur comme encodeur, sans avoir besoin d'objectif. Par le diffuseur, chaque sous-faisceau émis de manière directionnelle par une source ponctuelle dans le champ de vision détectable forme une sous-image distinguable qui couvre une région spécifique sur le capteur. Ces sous-images sont combinées en un motif pseudo-aléatoire unique correspondant à la réponse du système à la source ponctuelle.
Par conséquent, le système a la capacité de coder un champ lumineux incident sur le diffuseur. Nous établissons un modèle de transmission de champ lumineux à codage diffuseur pour caractériser la cartographie des champs lumineux à quatre dimensions sur des images à deux dimensions, où un pixel collecte et intègre les contributions de différents sous-faisceaux. A l'aide des propriétés optiques du codage du diffuseur, la matrice de transmission de champ lumineux peut être calibrée de manière flexible grâce à un motif généré par une source ponctuelle. Par conséquent, les champs lumineux sont reconstruits informatiquement avec des résolutions spatio-angulaires réglables, évitant la limitation de résolution du capteur.
une, Une image brute a été capturée par le système. b, Des champs lumineux dans différents échantillonnages spatio-angulaires ont été reconstruits à partir de l'image capturée. Des empilements focaux respectifs ont ensuite été obtenus à partir de ces champs lumineux reconstruits en effectuant une refocalisation numérique. c, En utilisant la pile focale, la profondeur de l'objet mesuré a été estimée Crédit :Zewei Cai, Jiawei Chen, Giancarlo Pedrini, Wolfgang Osten, Xiaoli Liu, et Xiang Peng
Les chercheurs ont construit un système expérimental utilisant un diffuseur et un capteur. Le système a été démontré pour des points d'objet distribués et des objets de zone, qui montre la performance dépendant de l'objet de l'approche computationnelle. Les performances concernant les échantillonnages spatio-angulaires et les objets mesurés ont été analysées plus avant. Après ça, ces scientifiques ont fait un résumé de leur approche :
« L'amélioration de la méthodologie proposée par rapport aux travaux précédents sur l'imagerie du champ lumineux à codage par diffuseur réside principalement dans deux aspects. L'un est que notre modalité d'imagerie est sans lentille et est donc compacte et sans aberration ; l'autre est que la reconstruction de découplage devient simple et flexible puisqu'un seul motif généré par une source ponctuelle est nécessaire, " ils notent
« Sur la base de cette modalité d'imagerie à champ lumineux sans objectif, Rayons de lumière, points de vue, et les profondeurs focales peuvent être manipulées et le problème d'occlusion peut être résolu dans une certaine mesure. Cela permet d'approfondir l'étude du mécanisme intrinsèque de la propagation du champ lumineux à travers le diffuseur. Il est également possible de transformer la représentation du champ lumineux encodant le diffuseur dans l'espace des phases de Wigner afin que l'effet de diffraction introduit par la minuscule structure interne du diffuseur puisse être pris en compte et que la microscopie du champ lumineux sans lentille via le codage du diffuseur puisse être développée. , " concluent les scientifiques.
