利用扭曲光进行单帧精确测距

在过去的十年中，光学轨道角动量（OAM）模式被证明在光学信息获取方面具有优势。在此，我们引入一种光学测距新方案，其中深度通过由 OAM 模式叠加产生的花瓣状图案的角旋转来估计。我们策略中深度估计的不确定度取决于花瓣状图案旋转得有多快以及旋转角能被估计得有多精确。在噪声存在下分析了这两个因素对测距精度的影响。我们表明，对探测光束进行聚焦可使测距精度获得二次增强，因为光束的旋转速度与光束半径的平方成反比。深度估计的不确定度也与旋转估计的不确定度成正比，而后者可通过选取适当的 OAM 叠加来优化。最后，我们揭示了在噪声下对散射表面实现不确定度为几微米的光学测距的可能性。与依赖一段时间内连续检测以达到此类测距精度的现有方法不同，我们的方案仅需单帧测量。