The invention discloses a light field imaging method based on PB (Pancharatnam_Berry) phase modulation. The method comprises the following steps: (1) ordinary optical imaging of a three-dimensional object in a scene through a main lens system; (2) modulation of the phase of the incident light in the system by a PB phase diffractive optical element so that the light is in accordance with the characteristics of the system. Deflection in a fixed direction; (3) eventually on the image sensor to form corresponding to the natural scene from different angles of view of the three-dimensional object of the light field image. The images formed on the sensor can be a series of sparsely arranged sub-images of light fields or a series of stacked multiple images. The latter requires shift coding and de-multiplexing of the multiplexed image, and eventually obtains sparsely arranged light field subimages. The method of combining PB phase with light field imaging is proposed for the first time in the invention, which avoids the complicated and tedious steps of traditional light field imaging method, and the image resolution is not limited by microlens array. The method can realize high resolution light field imaging, and provides a new idea for the further development of true three-dimensional display in the future.
【技术实现步骤摘要】
一种基于PB相位调制的光场成像方法
本专利技术涉及一种基于PB相位调制的光场成像方法,属于真三维显示领域。
技术介绍
Pancharatnam-Berry相位是与光的偏振相关的几何相位。早在2002年以色列的科学家Bomzon等人就证明了基于亚波长光栅的PB相位光学器件可以得到任意想要的相位。之后ErezHasman团队利用PB相位实现了圆偏振光的聚焦透镜。L.Marrucci等人制作了基于PB相位的光学器件用于波前整形。斯坦福大学的Lin等人利用PB相位的原理制作了适用于圆偏振光入射的介质超表面,实现了半波片、棱镜、透镜等光学器件的功能。利用PB相位可以非常简便的实现所需的相位,因此更容易达到光调控的目的。近年来,三维成像与显示技术受到越来越多的关注。光场三维显示技术可以同时捕获场景的空间和角度信息,将场景的三维信息完整地再现出来,显示具有纵深感的图像。观察者可以直接看出场景中各物体的远近,迅速直观地洞察场景中物体的三维空间关系,从而获得完整和准确的信息。利用PB相位衍射光学元件调控光线的偏折方向,可以更便捷地获得具有不同视角的光场图像。目前行业内所使用的光场成像方法主要包括以下几种,其一,通过多传感器捕获光场。这种光场成像方法需要在平面或球面上分布图像传感器阵列,以同时从不同视点捕捉光场样本,通过组合拍摄的图像来记录光场,典型设备有相机阵列,PiCam集成光场相机等。但是,这种类型的装置很大、成本较高并且难以操作。其二,使用单个图像传感器通过多次曝光捕获多个光场样本的时间复用方法。然而,这种方法只能应用于静态场景。其三,通过将角度域复用到空间(或频率) ...
【技术保护点】
1.一种基于PB相位调制的光场成像方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)场景中的三维物体经过主透镜系统进行普通的光学成像;(2)通过PB相位衍射光学元件对系统中入射光线的相位进行调制,使光线按照特定的方向偏转;(3)最终在传感器上形成对应于自然场景中从不同视角观察的三维物体的光场子图。
【技术特征摘要】
1.一种基于PB相位调制的光场成像方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)场景中的三维物体经过主透镜系统进行普通的光学成像;(2)通过PB相位衍射光学元件对系统中入射光线的相位进行调制,使光线按照特定的方向偏转;(3)最终在传感器上形成对应于自然场景中从不同视角观察的三维物体的光场子图。2.根据权利要求1所述的基于PB相位调制的光场成像方法,其特征在于,所述步骤(1)中的主透镜系统设置为单个透镜或者几个透镜的组合。3.根据权利要求1所述的基于PB相位调制的光场成像方法,其特征在于,所述步骤(2)中的PB相位光学元件通过微纳结构或者液晶材料来实现其相位调制的功能。4.根据权利要求1所述的基于PB相位调制的光场成像方法,其特征在于,所述步骤(2)中的PB相位光学元件需要通过控制输入圆偏振的旋向来产生可见光的螺旋模式;将衍射几何相位(DGP)定义为当入射光束是圆极化时的衍射级的相位,对于|R>极化和|L...
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