Mikrolinsarraybaserad ljusfältsavbildning lider i allmänhet av en inneboende kompromiss mellan den rumsliga och vinkelupplösningen. För detta ändamål, forskare i Kina och tyska föreslog gemensamt en linslös ljusfältsavbildningsmodalitet genom att använda en diffusor som kodare. Ljusstrålar kan kopplas bort från en detekterad bild med justerbara spatio-vinkelupplösningar, bryta igenom sensorns upplösningsbegränsning. Detta arbete indikerar möjligheten att använda spridningsmedia för inspelning och bearbetning av linsfria ljusfält.

Ljusfältsavbildning kan detektera både rumslig och vinkelinformation av ljusstrålar. Vinkelinformationen erbjuder speciella möjligheter jämfört med konventionell bildbehandling, som att ändra synvinkel, omfokusering efter fånga, djupavkänning, skärpedjupsförlängning, etc. Konceptet med plenoptiska kameror genom att lägga till en pinhole array eller mikrolins array föreslogs för mer än ett sekel sedan. Nu för tiden, microlens array-baserade plenoptiska kameror används vanligtvis för ljusfältsavbildning, som de kommersiellt tillgängliga produkterna, Lytro och Raytrix. Dock, dessa enheter möter en kompromiss mellan den rumsliga och vinkelupplösningen; den rumsliga upplösningen är i allmänhet tiotals till hundratals gånger mindre än antalet pixlar som används.

I en ny artikel publicerad i Ljusvetenskap och tillämpningar , ett team av forskare från College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen universitet, Kina och Institut für Technische Optik, Universität Stuttgart, Tyska har utvecklat en ny modalitet för beräkning av ljusfältsavbildning genom att använda en diffusor som kodare, utan att behöva någon lins. Genom diffusorn, varje delstråle som riktas ut av en punktkälla i det detekterbara synfältet bildar en urskiljbar delbild som täcker ett specifikt område på sensorn. Dessa underbilder kombineras till ett unikt pseudoslumpmässigt mönster som motsvarar systemets svar på punktkällan.

Följaktligen, systemet har förmågan att koda ett ljusfält som faller in på diffusorn. Vi etablerar en diffusorkodande ljusfältstransmissionsmodell för att karakterisera kartläggningen av fyrdimensionella ljusfält till tvådimensionella bilder, där en pixel samlar in och integrerar bidrag från olika delstrålar. Med hjälp av diffusorkodningens optiska egenskaper, ljusfältstransmissionsmatrisen kan flexibelt kalibreras genom ett punktkällagenererat mönster. Som ett resultat, ljusfält är beräkningsmässigt rekonstruerade med justerbara spatio-vinkelupplösningar, undvika upplösningsbegränsningen för sensorn.

Forskarna konstruerade ett experimentellt system med hjälp av en diffusor och en sensor. Systemet demonstrerades för distribuerade objektpunkter och områdesobjekt, som visar den objektberoende prestandan för beräkningsmetoden. Prestandan avseende spatio-vinkelprovtagningarna och uppmätta objekt analyserades ytterligare. Efter det, dessa forskare gjorde en sammanfattning av deras tillvägagångssätt:

"Förbättringen av den föreslagna metoden jämfört med det tidigare arbetet med diffusorkodning av ljusfältavbildning ligger huvudsakligen i två aspekter. Den ena är att vår avbildningsmodalitet är objektivfri och därmed är kompakt och fri från aberration; den andra är att systemkalibreringen och frikopplingsrekonstruktion blir enkel och flexibel eftersom endast ett mönster som genereras av en punktkälla krävs, " noterar de

"Baserat på denna enkelbildslinslösa ljusfältsavbildningsmodalitet, ljusstrålar, synpunkter, och fokaldjup kan manipuleras och ocklusionsproblemet kan åtgärdas i viss utsträckning. Detta gör det möjligt att ytterligare undersöka den inneboende mekanismen för ljusfältets utbredning genom diffusorn. Det är också möjligt att omvandla den diffusorkodande ljusfältsrepresentationen till Wigner-fasutrymmet så att diffraktionseffekten som introduceras av diffusorns inre lilla struktur kan tas med i beräkningen och linslös ljusfältsmikroskopi genom diffusorkodning kan utvecklas , ", avslutar forskarna.