Three-dimensional integral imaging based capture and display system using digital programmable fresnel lenslet arrays

Geleneksel integral görüntüleme sistemlerinde analog mercekcik dizileri kullanılır. Biz analog mercekcik dizileri yerine, ışığın yalnızca evresini değiştirebilen silikon üzerine sıvı kristal uzamsal ışık modülatörüne yazılmış sayısal Fresnel mercekcik dizisi örüntüsü kullandık. Böylece, önerilen sistemin çekim kısmını Fresnel dalga yayılımı ilintisi kullanarak kuramsal olarak çözümledik. çözümün sonuçları, mercekcik dizisi örüntüsünün pikselizasyonuna ve nicemlendirilmesine bağlı olarak, yüksek kırınım basamaklarının ve çoklu odak noktalarının ortaya çıktığını gösteriyor. Ayrık mercekciklerin neden olduğu çoklu odak düzlemlerinden dolayı, çoklu görüntü düzlemleri gözlenmektedir. Ayrıca bu mercekcik dizileri, kaydedilen imgecikler üzerinde başka bozulmalara da neden olmaktadır. Bu mercekciklerin kullanımından doğan etkiler ihmal edildiğinde, sonuçlar literatürde bulunanlara indirgenmektedir. Görüntü çekim kısmının benzetimlerini gerçekleştirdik. İmgecikleri, kabul edilebilir görüntü kalitesinde elde etmek mümkün olduğu görülü. Belirtilen ayrık mercekcik dizisini hem çekim hem de gösterim kısımlarında kullanarak, görünür ışıkta çalışan bir integral görüntüleme sistemi de kurduk. Kurulan bu sistemde, ışıklı cisimler (örneğin bir LED dizisi) kullanılarak görünür ışıkta tatmin edici sonuçlar elde ettik. Ayrık mercekcik dizisinden oluşan bu yeni sistem, integral görüntüleme sistemlerine esneklik getirmektedir. Böylece, sistemin görsel performansını artırmak için, daha önceki analog çözümler şimdi elektro-optik aygıtlarla sayısal olarak daha kolay gerçekleştirilebilecektir. Bir kırınım örüntüsünü, bir imgecik kümesine çeviren bir yöntem ve bu yöntemin uygulamalarını da inceledik. Belirtilen yöntemi kullanarak, kırınım örüntüsünden elde edilen imgecik kümelerini bir integral görüntü gösterim düzeneğine yazarak 3B görüntü elde ettik. Imgecik kümeleri, genellikle ışın izleme yöntemi kullanılarak elde edilir. Biz ise, buna bir alternatif olarak, imgecikleri kırınım hesaplayarak elde ediyoruz. Işın izleme yöntemleri, ışığın girişimi ve kırınımı olgularını gösteremezler. Önerdiğimiz bu yöntem, 3B bir cismin veya sahnenin görünür ışıktaki holografik kaydından, imgeciklerini elde etmemize olanak sağlamaktadır. Kırınım örüntüsü sayısal olarak üretilmiş ya da görünür ışıkta sayısal olarak çekilmiş veriler olabilir. Bu yöntem, 3B bir cismin hologram (kırınım örüntüsü) ile aynı cismin bir imgecik kümesi arasındaki bağıntıyı göstermektedir. Sayısal mercekcik dizisi ile çalışan bir integral görüntü gösterim düzeneğinde, geriçatımlar elde ettik. Karşılaştırma amacıyla, yine kırınım hesaplamaları kullanarak, sayısal geriçatımlar da elde ettik. Sayısal ve optik geriçatım sonuçlarının biribirleri ile uyumlu olduğu gözlendi. Son olarak, 3B bir cismin ortoskopik derinlik görüntüsü veren görüntü geriçatımını elde etmek için başka bir yöntem daha geliştirdik. Bu yöntem ile, yanlış derinlik görüntüsü veren (psedoskopik) geriçatım oluşturan bir imgecik kümesini, ortoskopik geriçatım oluşturan başka bir imgecik kümesine çevirdik. Yine, bu amaçla dalga yayılımı benzetimlerini kullandık. Sayısal ve görünür ışıktaki geriçatım sonuçlarını da karşılaşılaştırdık. Sonuçların kalitesinin, görüntüleme sisteminin fiziksel sınırları dahilinde, yeterli olduğu gözlendi.