Nuevas técnicas de adquisición de light field y fase de frente de onda

Abstract

Conventional imaging sensors are only capable of acquiring information on intensity, leaving aside the wave-front phase of the complex field. The wave-front phase contains information on the propagation direction of light rays and can be used to study the media in which the light has propagated. In the first part of this work we study the use of the plenoptic sensor as a wave-front phase sensor. Its potential in wave-front phase measurement is demonstrated not only in conventional wave-front measurement systems, but also in wave-front phase tomography. The plenoptic sensor is extensively used in 3D imaging and computational photography. Its main drawbacks are the lower spatial resolution and the increased complexity of its optical system. In the second part of this work, the response of the plenoptic sensor is studied in order to improve the final resolution of images. Finally, an alternative method is proposed that yields results analogous to those obtained with a plenoptic sensor, but using a conventional imaging sensor.

Los sensores de imagen convencionales recogen únicamente la información relativa a la intensidad, dejando de lado la fase de frente de onda del campo complejo. La fase de frente de onda contiene información sobre la dirección de propagación de los rayos de luz y puede utilizarse para estudiar el medio por el que esta se ha propagado. Un campo en el que la medida de fase de frente de onda es sujeto principal de estudio es la astrofísica. La atmósfera introduce aberraciones en la fase de frente de onda que deben ser corregidas para obtener la mejor resolución posible. Tradicionalmente se han usado sensores dedicados de frente de onda, como el Shack-Hartmann o el sensor de curvatura. Otros sensores, como el sensor plenóptico con capacidad tanto de imagen como de medida de fase de frente de onda no se han estudiado en profundidad. En la primera parte de este trabajo se estudia el sensor plenóptico como sensor de fase de frente de onda, se demuestra su potencial no solo en medida de fase de frente de onda de forma convencional, sino, además, en sistemas de tomografía de fase. El sensor plenóptico es un sensor extensamente empleado en imagen 3D y fotografía computacional, siendo sus principales desventajas la pérdida de resolución espacial y el aumento de complejidad del sistema óptico. En la segunda parte de este trabajo, se estudia la respuesta del sensor plenóptico para incrementar la resolución final de las imágenes. Por último, se propone un método alternativo que permite obtener resultados análogos a un sensor plenóptico con un sensor de imagen convencional.