raph.消色差拓展景深和超分辨成像的光学和图像处理端到端优化技术背景:自然界中动物的视觉系统通常高度适应其生存环境,而人类世界中数字成像系统在被广泛应用于各种场景的情况下,却被设计成只模拟人眼。尽管这种通用设计在有些场合很成功,但是,我们不禁要问:对于一个特定的任务,什么样的相机设计才是最佳的呢?为了回答这个问题,在过去的二十年里,人们开始探索针对特定领域的计算相机。通过联合设计相机光学和图像处理算法,计算相机能比传统通用成像系统在特定任务上具有更优的性能。计算相机已经在一系列应用中展现出其能力。如拓展景深,超分辨,宽动态范围成像等。当前不足:过往在计算相机上的探索是启发式的,并没有考虑后处 ...
会引入更大的色差。基于计算设计的超表面光学(meta-optics)是成像器小型化的可行手段之一。超薄的meta-optics使用亚波长级纳米天线(nano-antennas),以比传统的衍射光学元件(DOE)更大的设计自由度和空间带宽积来调制入射光。此外,meta-optical散射体丰富的模态特性使得其比DOE具有更多的能力,如偏振、频率、角度多路复用等。meta-optics可以使用广泛可用的集成电路代工技术制造(如深紫外光刻(DUV)),而无需基于聚合物的DOE或二元光学器件中使用的多个蚀刻步骤、金刚石车削或灰度光刻(grayscale lithography)。尽管meta-opti ...
透镜L3是消色差双胶合透镜,焦距200mm.目镜L6是Nikon AF-S 50-mm f/1.4D镜头。L4和L5是同样的Nikon镜头,构成4f系统。L4、L5和4mm光阑(iris)一起滤掉高阶衍射光。所用LED为880mW白光LED,匹配全带宽为10nm的,中心波长分别为633、532、460nm的滤光片。LED耦合进纤芯直径200um的多模光纤输出。SLED模组(EXALOS RGB-SLED engines)单模光纤输出,最大输出功率5mW,中心波长分别为635、510、450nm。实验结果:参考文献:Yifan PengSuyeon ChoiJonghyun KimGordon ...
光学资源放在色差的校正上。协同设计的准则是,设计人员基于以最小的代价获得最佳的性能的原则选择光学上或者计算上解决某个问题。4.3c 集成集成设计考虑成像过程中光学模块和计算的相互影响。目的是通过计算来提高光学模块的成像性能,或在维持或提高成像性能的前提下替换掉光学元件。不管是哪种情况,光学模块都被设计用于获取不同于传统光学的PSF,经过处理后,可以获得在某方面属性上得到提升的PSF。参考方程(21),我们的目的是设计一个光学模块H和处理T,两者结合产生一个响应Z 。如果T是线性的。光学-数字的联合设计,反应了图像形成的承载是跨域共享的这一个哲学理念。以一个红外成像系统为例。若要使得系统的调制传 ...
的。标准的消色差透镜的设计不仅可以最小化色差,而且通常还可以最小化球差。但是,这种优化只是针对轴上的光。因此,当准直激光束通过标准消色差透镜离轴扫描时,光束存在明显像差,包括球差、慧差、像散和场曲。然而,如前面在5.2节中讨论的,某些镜头是专为扫描应用设计和优化的。图19显示了消色差透镜和用于远心扫描的扫描透镜(均为商业上)的比较;图中显示了两个镜头在扫描范围内的聚焦质量和焦平面的曲率。由于扫描镜头的优越性能,其中两个将用于扫描镜和物镜后背孔径之间的中继系统(如图20所示).图21展示了商用扫描镜头获取大FOV图像的能力。如图所示为ZEMAX对商业消色差透镜和商业远心扫描透镜的离轴聚焦性能的比 ...
折射无法消除色差,制造出了基于反射的成像系统,后续也有其他人基于反射原理设计成像系统)。从这些开始,成像依托于四项基础技术的进步得到了发展,这四项技术是:光学材料(如玻璃和聚合物)、换能器(包括胶片和电子探测器,人眼除外)、光源(从蜡烛、弧光灯、白炽灯到LED和激光器)和处理技术(通过生物、电子或其它的处理技术)。今天所有的成像器材都是基于这四项技术制造而成的。在这一章节,我们根据当时对技术的理解以及技术水平划分了5个成像周期。在这一章节讨论了4个周期,最后一个周期是计算成像,后续章节描述。每个周期的年代划分是粗略划分的,并不意味着固定不变。第一个周期是古代,在此时,尽管已经有了玻璃,但是工匠 ...
统包括两个消色差透镜,一个向列型液晶空间光调制器(LCOS)SLM(Meadowlark,XY系列,512x512像素,像素大小=15微米,设计波长=532纳米)和一个偏振分光器,用于过滤未被SLM调制的X偏振光。第1个消色差透镜在SLM上转发光束。第二个中继镜头确保在EMCCD上对荧光物体进行奈奎斯特采样。显微镜配备了一套波长为405nm、488nm、561nm和642nm的合束激光器。这个配置增加了一个用于校准SLM的第二个光路。这个空降光调制器校准光路是为测量入射到SLM上的X和Y偏振光之间的延迟差而设计的,为了测量某个SLM像素的调制,需要将SLM映射到校准路径的相机上。这种映射是通过 ...
测量。• 消色差,对应所有波段消色差。• 纳米级别测量精度。易用的• 紧凑的。• 易于准直的。• 能快速获取分析结果。三、Kaleo Kit适宜多种应用场合 望远镜准直与表征 凹⾯镜测量大直径平面光学特性测量:滤光片、窗口、偏振光学 任意配置的⼤直径镜头和物镜测量离轴镜头测量Phasics是一家专门从事相位测量的法国公司。Phasics向其客户提供全系列的产品,所有这些都是基于独特的技术,即四波侧向剪切干涉技术。Phasics波前传感器体积小、结构紧凑,分辨率高、动态范围大,并且易于使用。非常适合集成在用户的光路中用于光学元件及组件的计量。另一方面,Phasics也提供定制化的量测系统。可以根 ...
,这是一种消色差的技术,因此白光和LED光源非常适合。此外,可以使用任何显微镜进行测量,并且不依赖于偏振。如上图光路所示,SID4相机位于被测物体的成像面进行探测,使用简单。SID4相位成像相机可以集成在商业反射显微镜或专用光学系统上。SID 和 AFM 测量比较图中红线部分是Phasics测量结果,黑线位AFM测量结果。使用AFM测量表面缺陷,和使用SID4相位成像相机一次测量成型的结果对比。SID4 与 光学轮廓测量仪 对比使用SID4 HR定量测量,以及白光光学轮廓仪测量结果的对比。两个报告中,第一个侧重于轮廓,第二个侧重于深度测量。测量结果Phasics是一家专门从事相位测量的法国公司 ...
生球差和位置色差。一般对三种色光分别作近轴光线、0.707 带光线和边缘光线的追迹后,就可算出像差值和画出如下图所示的三 色球差曲线。据此可全面判断轴上点像差的校正状况。垂轴平面上近轴轴外点或大孔径小视场系统的轴外点,只要根据轴上点光线的追迹结果,就能通过计算正弦差值来判知其 像质。远离光轴的点会产生所有像差,因此需对轴外点进行全部像差的计算。这种计算至少应对边缘视场和 0.707视场点进行,每点的孔径取值与轴上点相同。对于绝大多数能以二级像差表征高级像差的光学系统,以上计算已足够。对于那些不能忽略高级像差的系统,计算的光线数应该有所增加。 一般计算六个视场点,取值为 Kw = -1,-0.8 ...
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