像差理论与计算系列（八）位置色差的计算任何光学介质，对透明波段中不同波长的单色光具有不同的折射率,波长短者折射率大。 光学系统多半用白光成像，白光入射于任何形状的介质分界面时，只要入射角不为零,各种色光将因色散而有不同的传播途径,结果导致各种色光有不同的成像位置和不同的成像倍率。这种成像的色差异称为色差。通常用两种按接收器的性质而选定的单色光来描达色差。对于目视光学系统，都选为蓝色的 F光和红色的C光。色差有两种。其中描述这两种色光对轴上物点成像位置差异的色差称为位置色差或轴向色差,因不同色光成像倍率的不同而造成物体的像大小差异的色差称为倍率色差或垂轴色差。如下图,轴上点A发出一束近轴白光,经 ...
由一系列校正像差的折射光学元件组成笨重的镜头，是为相机尺寸的下限。还有一个基本的障碍在于镜头焦距难以缩短，因为这会引入更大的色差。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 ...
，不考虑离轴像差，用平面波看作为一个无穷远处的点光源，其经过光学元件的相位调制后，用波动光学理论在自由空间传播到图像传感器表面得到的光强作为点扩散函数。只考虑点扩散函数为平移不变的情况，这样可以简化问题。图像源与点扩散函数卷积，在图像传感器每个像素上随波长和时间积分，加上传感器的读取噪声，zui终成像。图像重建可以看作为求解一个Tikhonov正则化zui小二乘问题。(2) 端到端优化框架。用随机梯度法优化有一个光学元件的计算相机。将成像模型的每一步描述为一个可微的模块。光学元件的光学高度分布h是一个优化变量，光学元件的尺寸、图像传感器像元尺寸、传输距离z和图像传感器读取噪声水平等，均为超参数 ...
地聚焦诱导、像差校正能力等因素。全息近眼显示能够解决上述多种问题，并且可以唯一的使用单个空间光调制器(spatial light modulator,SLM)和相干光源，合成三维强度分布。尽管全息的基本原理已经在70多年前就已经被提了出来,但是高质量的全息图获取在21世纪初才实现。使用SLM生成高质量的数字全息图的主要挑战在于计算生成全息(computer generated holography,CGH)的算法。传统的CGH算法依赖于不足以准确描述近眼显示物理光学的波传播模型，因此严重限制了能够获得的图像质量。直到最近(2018年开始)，基于机器学习的全息波传播模型提出，能够相对的改善图像质 ...
致严重的光学像差，从而降低图像分辨率和信噪比(SNR)。强光剂量会干扰正常的细胞行为和细胞器功能，导致活体成像的光子剂量有限，即信噪比低，时间分辨率也会下降。为了解决组织长时间高时空分辨率监测非常困难的问题，研究人员开发出了各种各种的技术手段。过去的十年中，亚细胞活体显微镜有了大幅的发展，例如转盘共聚焦显微镜、自适应光学(AO)、高速双光子显微镜和光片显微镜(LSM)，它们与新的动物模型一起促进了神经科学、发育生物学、免疫学和癌症生物学领域的各种研究。然而，在分辨率、速度、SNR和样本健康之间存在难以躲避的矛盾，这在实时荧光成像中被称为“挫折金字塔(pyramid of frustration ...
的大器件完成像差校准，利用衍射光学元件(DOE)、相干光纤束、神经网络的结合，实现直径小于0.5mm，分辨率约1um的超细内窥镜。(1)利用CFB的记忆效应，使用静态的DOE(双光子聚合光刻(2-photon polymerization lithography)制造)替代SLM的动态调制来补偿畸变。(2)DOE的随机pattern将三维物体的信息编码成二维的散斑pattern，沿着超细的CFB传输。基于U-Net的神经网络对散斑pattern解码，完成三维重建。a、DOE-Diffuser内窥镜的方案和原理。远端的diffuser将三维目标信息编码为二维散斑图案，该图案通过CFB传输到近端， ...
图像模糊(如像差)，解卷积可以在计算上消除其中的一些模糊。在显微镜中，解卷积可以减少离焦荧光，从而产生更锐利的三维图像。另外，还可以将分布式点扩散函数(PSF)有意设计到成像系统中，从而获得如单帧高光谱成像、单帧三维成像这样的能力。在这种情况里，采用多路复用的光学器件通过将物空间中的每一点映射到成像传感器上的分布式模式以将二维和三维信息编码，然后利用解卷积算法从模糊或编码的测量来重建编码的清晰图像或体积。现有的解卷积算法国产成人在线观看免费网站场景有限。现今已有多种解卷积算法。经典的有Wiener滤波(属于closed-form方法)、Richardson-Lucy和快速迭代收敛阈值算法(属于迭代优化方法)等。但 ...
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件获得更好的像差控制和耦合效果，也可以通过自己小心设计可以满足使用要求的结构来降低成本。3.2c腔内元件泵浦激光从一个二向色镜M2（980nm透射率98%，激光波长1040nm反射率99.9%）进入振荡器的激光谐振腔。反射镜M1和M3为高反射率（≥99.98%，Layertec GmbH, Mellingen, Germany）曲面反射镜，曲率半径500mm。色散补偿由激光在一对Gires-Tournois干涉仪(GTI)反射镜（Layertec）之间反射4次实现，每次反射约1300fs。早期的KGW/KYW激光设计，使用棱镜对在腔内做色散补偿，通过改变棱镜的插入距离，可以改变输出激光的中心波 ...
PSF形状的像差的敏感性，并以这种方式对精度和准确性产生负面影响。为了实现精确到Cramér-Rao下限（CRLB），即无偏估计器的精度，光学系统的像差水平应该被控制在衍射极限（0.072λ均方根波前像差），这个条件在实践中往往无法满足。因此，需要使用可变形镜或为产生工程PSF而存在的SLM对像差进行校正。自适应光学元件的控制参数可以使用基于图像的指标或通过测量待校正的像差来设置。后者可以通过基于引入相位多样性的相位检索算法来完成，通常采用通焦珠扫描的形式。这已经在高数值孔径显微镜系统、定位显微镜中实现，并用于提高STED激光聚焦的质量。三、PSF国产成人在线观看免费网站对液晶空间光调制器的要求1.光利用率对于这 ...
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