[发明专利]用于可见和近可见光的大孔径波前的高效记录的系统和方法

说明书

描述了一种用于记录光的波前的混合系统和方法。这个系统组合两种成像系统(全息术和全景成像)的元件以产生如下成像系统：与全景成像相比，该成像系统具有更高的效率和更好的分辨率以及很少的全息记录的限制。

优先权声明/相关申请

本申请要求于2011年12月29日提交的、标题为“System and Method for theEfficient Recording of Large Aperture Wave Fronts of Visible and Near VisibleLight”、序列号为61/581,389的美国临时专利申请的利益和在35 USC 119(e)和120下的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开一般地涉及一种成像系统和方法，并且具体地讲，涉及一种用于使用全息术和全景成像（integral imaging）记录光的波前的系统和方法。

背景技术

存在许多用于记录光的波前的方案。这些方案能够被任意分为三类记录：

1.将真实图像的振幅记录在记录介质上的方案，真实图像由光学系统产生。通常，这些过程被称为摄影术。

2.通过把由信号波前和参考波前产生的干涉图案的振幅记录在记录介质上来记录光的波前的相位的方案。通常，这些过程被称为全息术。

3.通过同时把大量视点的光振幅记录在记录介质上来记录光的波前的相位的方案。这些过程经常被称为全景成像。

以上方案中的每一个具有优点和限制。

例如，摄影术产生容易处理和理解的图像，但局限于单个视点和单个焦平面。用于记录照片的技术很好理解，被广泛地使用，并且它的记录和计算部件受益于大规模生产的成本效率。不幸的是，摄影术在光的输入波前的能量的使用方面具有不良的效率。这是由于以下事实所导致：摄影术过程必须为了最佳景深而使用小孔径在空间上对光进行滤波，并且按照频率对光进行滤波，以记录颜色。由于使用小孔径的光学系统的衍射限制，小孔径的使用也限制了照片可捕捉的信息的量。

全息术在记录介质的孔径上产生成为光的波前的完全再创造的图像，没有关于视点或焦平面的限制。全息术在其对光的输入波前的能量的使用方面是非常高效的。来自两个波前的全部入射光被记录。使用与记录的波前的衍射限制匹配的干涉记录全息图。由于记录孔径是整个记录区域，所以全息图接近记录视觉信息的理论上的信息和分辨率限制。不幸的是，存在如下严重的约束，该约束限制可记录全息图的时间，这使得它们无法实际用作记录广泛各种图像的一般方案。例如，仅可使用具有空间和频率相干性的光记录全息图。

全景成像能够记录多个视点，并且通过使用附加的计算而不受焦平面约束。在全景成像中使用经典光学系统带来与摄影术相同的效率和信息限制，具有经常在单个记录装置或表面上对许多视点成像的附加资源负担。

因此，希望提供一种克服已知方案的以上限制的成像系统和方法，并且，本公开所涉及的是达到这个目的。

附图说明

图1和2分别是混合全景成像系统的实现方式的例子；

图3A-3D图示混合全景成像系统的更多细节；

图4A-4B图示用于混合全景成像的方法；

图5图示用于红色/绿色/蓝色映射的全息复用器元件的实施例；

图6图示用于三维映射的全息复用器元件的实施例；和

图7A、7B、8A和8B图示用于调整系统的景深或视场的用户界面的例子。

具体实施方式