Op microlens-array gebaseerde lichtveldbeeldvorming lijdt in het algemeen aan een intrinsieke wisselwerking tussen de ruimtelijke en hoekresoluties. Hiertoe, wetenschappers in China en Duitsland hebben gezamenlijk een lensloze lichtveldbeeldvormingsmodaliteit voorgesteld door een diffusor als encoder te gebruiken. Lichtstralen kunnen worden losgekoppeld van een gedetecteerd beeld met instelbare ruimte-hoekresoluties, het doorbreken van de resolutiebeperking van de sensor. Dit werk geeft de mogelijkheid aan om verstrooiingsmedia te gebruiken voor lensloze opname en verwerking van lichtvelden.

Lichtveldbeeldvorming kan zowel ruimtelijke als hoekige informatie van lichtstralen detecteren. De hoekinformatie biedt eigenaardige mogelijkheden ten opzichte van conventionele beeldvorming, zoals het verschuiven van gezichtspunten, herfocussering na opname, dieptemeting, scherptediepte-uitbreiding, enz. Het concept van plenoptische camera's door toevoeging van een pinhole-array of microlens-array werd meer dan een eeuw geleden voorgesteld. Vandaag de dag, op microlens-array gebaseerde plenoptische camera's worden vaak gebruikt voor lichtveldbeeldvorming, zoals de in de handel verkrijgbare producten, Lytro en Raytrix. Echter, deze apparaten hebben te maken met een afweging tussen de ruimtelijke en hoekresolutie; de ruimtelijke resolutie is in het algemeen tientallen tot honderden keren kleiner dan het aantal gebruikte pixels.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Lichtwetenschap en toepassingen , een team van wetenschappers van College of Physics and Optoelectronic Engineering, Universiteit van Shenzhen, China en Institut für Technische Optik, Universität Stuttgart, German heeft een nieuwe modaliteit ontwikkeld voor computationele lichtveldbeeldvorming door een diffuser als encoder te gebruiken, zonder dat je een lens nodig hebt. Door de diffusor, elke deelbundel die directioneel wordt uitgezonden door een puntbron in het detecteerbare gezichtsveld, vormt een te onderscheiden subbeeld dat een specifiek gebied op de sensor bestrijkt. Deze subbeelden worden gecombineerd tot een uniek pseudo-willekeurig patroon dat overeenkomt met de reactie van het systeem op de puntbron.

Bijgevolg, het systeem kan een lichtveld coderen dat op de diffusor valt. We stellen een diffusor-coderend lichtveldtransmissiemodel op om de toewijzing van vierdimensionale lichtvelden aan tweedimensionale afbeeldingen te karakteriseren, waarbij een pixel bijdragen van verschillende deelbundels verzamelt en integreert. Met behulp van de optische eigenschappen van de diffusorcodering, de lichtveldtransmissiematrix kan flexibel worden gekalibreerd via een door een puntbron gegenereerd patroon. Als resultaat, lichtvelden worden computationeel gereconstrueerd met instelbare ruimte-hoekresoluties, het vermijden van de resolutiebeperking van de sensor.

De onderzoekers construeerden een experimenteel systeem met behulp van een diffuser en een sensor. Het systeem werd gedemonstreerd voor gedistribueerde objectpunten en gebiedsobjecten, die de objectafhankelijke prestaties van de computationele benadering laat zien. De prestaties met betrekking tot de ruimte-hoekige bemonsteringen en gemeten objecten werden verder geanalyseerd. Daarna, deze wetenschappers maakten een samenvatting van hun aanpak:

"De verbetering van de voorgestelde methodologie ten opzichte van het eerdere werk aan lichtveldbeeldvorming met diffusor-codering ligt voornamelijk in twee aspecten. Een daarvan is dat onze beeldvormingsmodaliteit lensloos is en dus compact en vrij van aberratie; de ​​andere is dat de systeemkalibratie en ontkoppelingsreconstructie wordt eenvoudig en flexibel omdat er slechts één patroon nodig is dat door een puntbron wordt gegenereerd, " merken ze op

"Op basis van deze single-shot lensloze lichtveldbeeldvormingsmodaliteit, lichtstralen, standpunten, en brandpuntsdiepten kunnen worden gemanipuleerd en het occlusieprobleem kan tot op zekere hoogte worden aangepakt. Dit maakt het mogelijk om het intrinsieke mechanisme van de lichtveldvoortplanting door de diffusor verder te onderzoeken. Het is ook mogelijk om de lichtveldrepresentatie met diffusorcodering om te zetten in de Wigner-faseruimte, zodat rekening kan worden gehouden met het diffractie-effect dat wordt geïntroduceerd door de interne kleine structuur van de diffusor en lensloze lichtveldmicroscopie door middel van diffusorcodering kan worden ontwikkeld , ’ concluderen de wetenschappers.