大面积立体(光场）成像的研讨，面临着算法与算力、加工技能的限制。针对这些应战， 维格研讨院的科研人员，将核算科学、与微纳光学和光刻技能交融，打破常规，摒弃二维外表的“等高”纳米结构超外表的调控方法，引进“微纳结构描摹”，以多维化参量的“超外表”作为光场重构的载体，由此来树立立体（光场）成像的新算法，以亚波长数字分辨率而不是纳米级数字分辨率，来核算光场传达的相位散布，下降数据量与算力需求；相应地，以多维参量作为“局域光场”调制形式，由此研发“智能多维制版体系“，完成杂乱微纳结构的高功率-高精度制版，一起选用纳米压印的卷对卷工艺，完成大面积立体（光场）成像的绿色制作。
本篇剖析了物理维度（规划自由度）对立体（光场）成像求解的影响，提出以“微纳结构描摹”光调控“多维化战略与算法构架”，来处理光场重构的根底问题和技能难题，由此构建“数字规划、智能制版和绿色制作”体系，以推动立体（光场）成像技能迈向工业化。新战略和构建计划，为立体（光场）成像工业化扫除了首要妨碍。（未完待续...）
描绘光波物理特性的首要参数为振幅、相位、偏振。谈判，光波相位（phase）是描绘光传达特性的微观参量；偏振是描绘光矢量特性的微观参量，下面数学公式中，相位散布的数学表达为虚数(部)。拜见下图。这儿，重视带着空间信息的光波传达相位散布。
光波传达相位的调控方法绵亘折射、衍射与亚波长效应。衍射光栅、核算全息与超透镜等是光波的波前调控的首要调控途径。谈判，核算全息以“等像素”台阶型微结构散布调控光波前相位；超外表以“等高度”亚波长标准与不同取向的“纳米天线”调控波前相位，两者的结构对应的光程差在一个波长内，，对光波前的相位调控等同于“等效折射率”。物理特性上，体会核算全息（结构色坐标与台阶）或超外表（纳米结构的坐标与转角），其相关相位调控的算法的规划自由度均为三个，上篇介绍中以阐明，三个规划自由度不足以取得消色差、大标准的成像效果。
原理上，以“微纳结构描摹”相同对应“等效折射率”的改变，用于光波调控，其结构的深度、描摹和取向的改变的自由度可达（4～7个变量），由此相应的算法，有满足的规划自由度，体会是正向或逆向求解，均可取得光场重构的准确数据。下图为微纳结构描摹散布相片。
下图给出“纳米天线“与“微纳结构描摹”调控形式的规划自由度数量的比照。明显，后者经过“描摹”引进，具有更多的光波调控变量，有利于光场重构的准确求解。
因而，使用“微纳结构描摹”多维特色，可准确取得光波传达相位（虚部）散布的准确解。然后，立体（光场）成像的问题就演变成：
怎么构建出光场重构的算法，取得具有实在空间透视作用的“宽带光场成像”的求解？
与超外表的算法比较，超外表的结构为亚波长标准，需要以纳米级（10个纳米）数据分辨率的核算，数据量巨大，难以取得支撑大面积的海量数据603138）。这儿“微纳结构描摹”水平结构标准是波长量级或更大标准，其深度标准为数个波长的接连散布，只需在亚波长（数百纳米）数据分辨率层面上核算，因而，大幅度下降了算力要求。
一起，经过“局域光场”调制将多维数据转化成三维曝光剂量的，让大面积微纳结构描摹的高精度与高功率制版成为可能。
以上述多维化战略为根底，构树立体（光场）成像技能体系计划，绵亘特性策源、海量数据核算与多维智能制版、绿色制程。要害技能绵亘：
卷对卷纳米压印体系和光致精印增材制程，以推动大面积立体（光场）成像工业化。
对微纳结构与光场的相互作用机理研讨，添加光波重构的物理维度，来规划光场传达相位求解的根底算法；经过微纳结构特性的挑选，构建的光场算法，再经过智能核算取得与光场成像特性相关的的微纳结构散布数据。
选用多参量（空间光、干与相位）调制的“局域光场”，作为数字光斑，与智能核算结合，结构智能多维制版体系，选用亚波长光学分辨率的投影光学体系，以改换光刻的形式，将光波前相位散布的海量数据，转化成三维曝光剂量，终究在光刻胶上构成高精度微纳结构描摹。由此，由大面积微纳结构描摹的准确重构空间光场散布。
一幅8”面积浮雕立体图画数据量，6.4Tb@0.25微米的数字分辨率，一幅相同面积的光场空间成像的核算量进步10倍以上。将海量数据转变成大面积微纳结构描摹的条件是，树立同步核算与光刻才能。计划上，以多核GPU构架和散布式网络来核算微纳结构散布数据，将数据传输给智能制版体系，实时核算和同步光刻制版，完成微纳结构描摹的高精度与高功率制版，为后继纳米压印供给了大面积压印模具（具体内容，另文介绍）。
光场成像算法处理了立体成像的数字规划问题，智能多维制版体系处理了大面积微纳结构描摹的制版难题，将大面积微纳结构描摹仿制到资料或衬底外表，柔性纳米压印和光致精印制程工艺是必然挑选，触及四大要害技能：压印形式、压印体系、压印工艺进程和压印资料。这儿选用UV树脂资料为中间体将微纳结构描摹仿制到衬底上，以卷对卷工艺完成大面积微纳结构描摹的高保真仿制，与纳米结构选用与压印工艺的结合，构成图画的结构色，然后，为立体成像资料（器材）的制作供给绿色化途径（具体内容另文介绍）。
以0.25微米数据分辨率为例，光场成像的数据密度：10～100Gb/英寸（按1层～10层核算），一幅面积42吋光场成像的核算量高达：17.64Tb~176.4Tb，对核算才能、数据传输才能、数据转化才能、转化精度都是巨大应战。因而，有必要树立四大才能：
大面积（42英寸）浮雕型立体图画与光学纹路的数字规划和算法才能，具有消色散、360度水平视场角，百Tb级的微纳结构重构算法与相应规划才能。
具有与人眼调查相同的“实在空间透视作用”空间成像的规划才能，完成大面积光场空间成像的新算法、数字规划与数百Tb数据核算才能，构成360度水平视场角和不低于90度笔直视场角，具有与实在物体真假交融的空间成像特性。
针对大面积（42英寸）立体（光场）成像的杂乱微纳结构的制版需求，一定要具有多维化光调制、核算驱动的三维光刻才能、核算校对的制版工艺，对海量数据（百Tb等级）实时核算、数据传输、数据紧缩和实时转化的匹配功用，终究构成高精度、大面积的微纳结构描摹的制版才能。
与智能制版工艺匹配，选用卷对卷纳米压印工艺，将大面积模具上的微纳结构高保真仿制到衬底外表上，一起与“结构色”光致精印工艺结合，构成大面积（42吋）立体（光场）成像的绿色制作才能，相应地，配套研发相关高端纳米制作配备与先进制程。
数字规划、智能制版与绿色制作的立体（光场）成像的渠道技能，绵亘但不限于立体成像与光场成像资料的使用，也掩盖光学纹路资料、车载光学（微透镜阵列-光毯、躲藏光学膜）、超薄照明；激光雷达-深度感知、显现光学（匀光器、抗眩光膜、3D成像），AR/VR（偏振器材、光波导）等范畴的开发与使用。
构建分类算法，提高核算参数设置的快捷性。针对不同成像类型（浮雕立体与光变纹路、集成成像与宽带空间成像等）来构建相应算法（数字模板、矢量层析成像、共轭光场等），以下降光场重构参数设置的杂乱性并进步立体（光场）成像的规划功率。
经过矢量层析算法将3D建模外概括分层并崩塌成高度仅数个波长标准的矢量数据，去除pi相位等高层，取得外概括的微纳结构描摹散布数据（4个维度），该微纳结构描摹在可见光下，可重构消色差浮雕立体图画，理论上，微纳结构表达的立体作用、光泽改变和成像细节均是史无前例。矢量层析算法成为大面积立体成像规划与使用的根底算法之一。
数字模板算法以“多维数组”来表达微纳结构特性参数（4~7个规划维度），立体成像有多维数组构成，每个“数组”对应一个含有特色微纳结构散布的“数字模板”基元，让数组来表达光场传达特性和空间散布，绵亘亮度、色泽、动感改换、立体作用等。经过在智能制版中。将数组的参数映射成“数字模板”基元用于调制用于光刻制版的光斑，构成高精度的微纳结构散布，终究构成改变无穷的、大面积光学纹路。该算法的最大特性在于，极大的规划灵敏度和极大的数字紧缩才能。
发明晰“共轭光场算法”对方针空间光场逆向核算与正向光波传达的相位散布核算，来取得表达光波前相位散布的准确数据（4个维度），由智能制版体系，将数据光刻成极高描摹精度的微纳结构，在可见光下，重构出宽带空间光场，具有实在空间透视作用，绘声绘色。光场空间重构对微纳结构描摹精度的要求很严厉，因而，有必要配套光学三维校对算法和工艺，构成三维核算光刻工艺。
“数字模板算法”是一系列“功用外表资料、光子资料和纹路资料”数字规划的新途径；“光场成像算法”为“光场3D成像、新式显现”的进一步立异供给了新算法。相关立体（光场）成像算法的具体内容，在后继短文中介绍。
本篇介绍了以多维化战略为根底的立体（光场）成像体系化构建计划，经过光场重构算法、海量数据处理与智能制版体系、纳米压印技能与光致精印的体系化技能协同，来打破大面积微纳结构描摹的数字规划、智能化制版和绿色制作的瓶颈，为立体（光场）成像的深度立异和工业使用供给技能引擎。相同，将对未来光子科技、智能外表、空间感知、光场显现、柔性光电子和泛半导体范畴的的自主立异，供给了底层要害技能手段。
下篇将介绍光场重构的根底算法，绵亘浮雕立体成像、光学纹路的算法，处理构成立体（光场）成像的杂乱微纳结构描摹的海量数据处理难题。未完待续.....
苏大维格300331）是国家级专精特新企业，是国内外著名企业的优异供货商。建有国家当地联合工程中心、省要点实验室、省技能立异中心、省人材攻关联合体和立异联合体等，效果荣获国家科学技能进步二等奖3项，江苏省科技奖一等奖5项和中国专利优异奖7项。
