基于元器件的点云投影单次三维成像

      三维成像是光探测、自动驾驶汽车、手势识别、机器视觉等应用的关键信息采集技术。然而，传统的投影设备的尺寸有限，因为折射透镜和越来越多的组件给精确的系统构建带来了更大的问题，这为实现紧凑的设备带来了技术和制造上的挑战。衍射光学元件(DOE)由于其像素尺寸相对于光波长较大，只能在相对较小的视场内生成点云。同时，不同平台的三维重建算法需要根据精度、速度和数据容量的要求，与相应的硬件进行严格的结合设计。因此，单发三维成像既需要简单的器件，又需要相应的重建算法。

       超表面作为一种亚波长尺度的二维阵列，具有极大的设计自由度，可以灵活地控制光波前。超表面具有较大的视场和强大的功能，这使其在光学器件方面具有广阔的应用前景。将超表面与激光源集成可以极大地提高紧凑性和可扩展性，是实现多功能片上光电器件的一种极其有效的途径。

       近日，北京理工大学的黄玲玲教授团队提出了一种基于单层超表面的平面光学器件，将编码点云投射到傅里叶空间，并探索了一种复杂的匹配算法来实现3D重建，为单次检测提供了完整的技术路线图。实验证明，在测量距离为300 mm时，该系统的深度精度小于0.24 mm，这说明了亚毫米测量平台的可行性。相关工作发表在《Nature Communications》上。（郑江坡）

       文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-35483-z