SCMOS相机 光束分析仪 DMD 光纤束 合束激光器 共焦 拉曼光谱仪 锁相放大器 无掩膜光刻机 高光谱相机
息的全息近眼显示图像质量优化技术背景:虚拟现实(virtual reality,VR)和增强现实(augmented reality,AR)中的近眼显示要求具有高图像质量,在紧凑的设备外形中支持大视野、聚焦提示(focus cues)以及大小合适的眼盒。全息近眼显示有希望满足这些要求,并在过去的数年里取得了显著的进展。 全息近眼显示不同于传统的近眼显示,它使用相位型空间光调制器(spatial light modulator,SLM)对入射光波整形,目标图像通过干涉的方式形成。用于全息显示的相位型SLM存在衍射效率低的问题。这是由于其有限的像素填充因子、背板架构和其它因素,使得多达20%的入射 ...
全息以及三维显示的未来写作背景:全息术的先驱,Gabor、Leith、Upatnieks和Denisyuk很早就预测了三维显示的终极技术是全息。这个信念的基础是:全息是可以渲染(render)所有能被人类视觉系统解释的光学线索(cue)的唯一途径。全息三维显示已经被人们追逐许多年了,其依然面临所有方面的挑战:计算、传输和渲染。用数字来描述,如6.6x10^15浮点运算计算要求,3x10^15b/s数据率,1.6x10^12phase pixels,任务相当艰巨。根据以往的经验推算,如果以以往的速度发展,需要到2100年方可实现真正的全息显示。图1、全息阶梯:各种电信设备推出年份和近似比特率幅度 ...
光泳陷阱立体显示技术背景:自由空间立体显示器,或在空间中创建发光图像点的显示器,是最类似于流行小说中三维显示器的技术。这种显示器能够在“稀薄的空气”中产生几乎从任何方向都可以看到并且不会被剪裁的图像。相比之下,全息图像点只有处于从衍射二维 面出发,并在观察者的眼睛处结束的线上时才可见。无论全息图的构图、分辨率或方向如何,这种被描述为“裁剪(clipping)”或“渐晕(vignetting)”的限制都会存在。裁剪的实际效果是必须像电视一样观看全息图。也就是说,对于有限尺寸的全息图,可实现的最佳面内视角是围绕显示表面有360°。然而,任何单个图像点周围的最大视角都小于 360°,并且随着图像点远 ...
使用电子全息显示系统实时重建深度真实场景的三维视频技术背景:三维显示可以分为立体显示(stereoscopic display,基于几何光学)、光场显示(light-field display,基于几何光学)和全息显示(基于波动光学)三种。由于立体显示和光场显示只能记录和重建光的强度,在图像的三维重建过程中造成相位丢失,因此三维图像的质量可能会下降。相比之下,由于全息显示器可以将光的强度和相位都记录为全息图,因此全息显示可以准确重建光的相位,从而可以重建具有深度的高质量三维图像。电子全息术可以通过在空间光调制器上显示全息图来重建运动图像。为了使用电子全息技术实现三维显示,科研人员已经对现实空间 ...
频呈现的体积显示技术背景:全息和小透镜显示(光场显示)依赖于二维显示调制器,将三维内容的可见性限制在观察者眼睛和显示表面之间的体积(即直接视线)。体积方法基于光散射、发射或吸收表面。它们在显示器周围的任何地方提供不受限制的可见性,并且可以使用旋转表面(主动或被动)、等离子体、空气显示器和光泳阱来创建。然而,这些方法不能重建声音和触觉。迄今为止报道的声学悬浮显示器仅展示了以降低的速度控制减少的点数,并且不涉及触感或可听见的声音。技术要点:基于此,英国萨塞克斯大学的Ryuji Hirayama等人提出了一种多模声阱显示(multimodal acoustic trap display, MATD) ...
系统中,近眼显示器是用户和数字叠加内容之间的主要视觉接口。因此,设计OST-AR显示器以提供视觉上引人注目的结果,同时为不同的用户群体提供舒适的体验至关重要。为此,OST-AR显示器必须能够在目标应用的视场上显示高质量数字图像,具有大视野和高度的颜色和亮度均匀性,同时保持设备轻薄。现有的OST-AR系统不能够同时实现所有这些目标。传统的OST-AR显示设计用于眼镜形式时,可以根据空间分布大体分为三类,即将光学元件和光源放置 1) 在处方镜片(prescription lens,即验光后所需要佩戴规格的镜片)的前面,2) 在处方镜片的后面,或 3) 使用处方镜片的现有表面作为光波导或一些平面光波 ...
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量。这些工作主要分为三类:第 ...
追踪点列图,显示了相关信号波长 647nm(CARS@2850 cm−1)、515 nm(来自斯托克斯激光器的 SHG@1030 nm)和 550 nm 的前两个衍射级(TPEF,光谱范围 525.5–630.5 nm)。物镜设计允许通过两个直径分别为60um 和125µm的光纤包层(黄色和蓝色圆圈)覆盖所有三个信号的两个衍射级的光束。实验结果参考文献:Pshenay-Severin, E., Bae, H., Reichwald, K. et al. Multimodal nonlinear endomicroscopic imaging probe using a double-core ...
●A的第i行显示(x, y)从(x0, y0)的(小)偏移距离测量的(近似)变化●A的第一列表示距离测量对x从x0的(小)变化的敏感性20广泛的应用类别线性模型或函数y=Ax一些更广泛的应用类别:●估算或求逆●控制或设计●映射或变换21估算或求逆●yi是第i个测量或传感器读取(已知的)●xj是第j个需要估算或确定的参数●aij是第i个传感器对第j个参数的灵敏度问题示例:●给定y,确定x●找到导致y的所有x●如果没有x满足y=Ax,则,找到x满足y≈Ax22控制或设计●x是设计参数向量或输入向量●y是结果向量或输出●A描述输入选择如何影响结果问题示例:●找到x,使得y=ydes●找到导致y=yd ...
,这是传统的显示手段难以同时实现的。然而,高效、实时地创建逼真的计算机生成全息图(CGH)仍然是计算物理学中尚未解决的挑战。其主要挑战是对连续3D空间中的每个目标点执行菲涅耳衍射模拟所需的巨大算力要求。有效的菲涅耳衍射模拟极具挑战性,目前通过用物理精度换取计算速度来解决。基于预先计算的元素条纹、多层深度离散化、全息立体图、波前记录平面(或者中间光线采样平面)和仅水平/垂直视差建模的查找表等,采取手动设计数值近似,代价是图像质量受损。利用GPU计算的快速发展,非近似的基于点的方法 (point-based method, PBM)最近以每帧几秒的速度生成了具有每像素焦点控制的彩色和纹理场景。然而 ...
下,当我们看显示屏时,我们看到的是显示器的各个像素从二维平面发出的光(即使这些像素小到我们的眼睛无法感知)。全息图旨在复制物体在真实世界中反射光的效果。从本质上讲,今天的全息图由计算机生成的波前副本组成,该副本从显示屏投影或投影到透明面板上,使用干涉图案模仿来自物体的真实世界波前,从而使2D投影呈现3D效果。在全息图的早期,带有特殊涂层的照相底片用于记录波前的幅度和相位信息。今天,使用计算机和显示器生成全息投影。典型的计算机生成的全息图由算法计算并使用空间光调制器进行投影1。虽然一些增强现实(AR)系统使用显示屏幕,如 OLED发射图像或用清晰面板反射投影图像,但先进的全息技术是一种新兴的、具 ...
状有关。图6显示了NIR-IIx荧光成像精确显现了体内的深层细节,具有推动临床医学成像的强大潜力。(4) 通过 NIR-IIx 区域周围的荧光宽视野显微镜进行大深度断层扫描。用户友好的荧光宽视场显微镜作为一种经典技术,经常用于细胞或组织切片成像。近年来,宽视场显微镜的成像窗口已转移到NIR区域。如今,NIR-II荧光宽视场显微镜已成功穿透~800μm的大脑深度。然而,尽管成像深度很大,但焦平面诱导背景外的散射光子和信号光子将细节隐藏在“薄雾”之下。凭借上述水的峰值吸收波长附近的荧光成像出色的SBR和空间分辨率,NIR-IIx区域周围的宽视场显微镜被认为具有出色的性能,无需复杂的激发和采集模式。 ...
术背景:全息显示拥有前所未有的直视显示能力,适用于AR/VR应用(对于直视显示,全息支持AR/VR系统无眼镜三维显示模式。二维和三维全息有优化focus cues、vision correction、设备外形尺寸、图像分辨率、亮度、动态图像、eyebox steering capabilities的潜力)。然而,计算机生成全息(computer-generated holography, CGH)的一个主要挑战在于算法运行时间和可获得图像质量之间的权衡,这使得快速合成高质量全息图像在目前来讲还难以实现。除此之外,大多数全息显示的图像质量差,还在于显示的实际光波传输与仿真模型之间存在失配问题。技 ...
g)、HDR显示、图像处理等。然而,相机图像传感器的动态范围从根本上受限于其像素的满阱容量。当产生的光电子数量超过满阱容量时(通常是在对具有高对比度的场景进行成像时),强度信息会因饱和而不可逆转地丢失。不断缩小的像素尺寸,例如在手机应用中,会加剧这个问题,因为满阱容量与像素尺寸成正比。目前已经开发了几种不同的策略来克服可用图像传感器的有限动态范围。一类技术使用固定或变化的曝光设置捕获多个低动态范围 (low dynamic range,LDR) 图像。不幸的是,这种方法不适合捕捉动态场景。另一类技术使用多个光学对齐的传感器同时捕获同一个场景,但对于此类专用相机,校准、成本和设备外形因素是必须考 ...
代表性示例,显示了SHG-PNN的预测。图 3:物理感知训练(PAT)。a,PAT是一种混合原位 - 计算机算法,用于应用反向传播来训练可控的物理参数,以便物理系统即使在存在建模错误和物理噪声的情况下也能准确地执行机器学习任务。PAT不是仅在数字模型(计算机)中执行训练,而是使用物理系统来计算前向传递。尽管a中只描绘了一层,但PAT自然地推广到多层。b,对于图2b中描述的实验性SHG-PNN,PAT和计算机训练的验证精度与训练epoch曲线比较。c,SHG-PNNs的PAT和计算机训练最终实验测试精度(物理层数增加)。误差线的长度代表两个标准误差。图 4:不同物理系统的图像分类。基于三个物理系 ...
s)上都没有显示出明显的改善,且横向补偿有限(如果有的话)。因此,尽管荧光成像技术有望实现高定位精度并增加穿透深度,但它们对三维成像的一般适应性仍然有限。因此,非常需要一种具有活细胞兼容性、跨微米范围的绝对三维定位以及精度优于任何先前报道的单分子方法的photon-limited定位精度的聚焦方法。技术要点:基于此,澳大利亚新南威尔士大学的Simao Coelho(一作兼通讯)通过使用双光子激光直写来控制样品中基准点的位置和三维结构来解决这些聚焦限制,从而在细胞体积的所有维度上实现实时亚纳米聚焦(<0.8nm)。并通过整个细胞体积内的三维单分子采集和以纳米精度进行活细胞单粒子追踪证明方法 ...
D在每一层的显示图案以及sCMOS相机在光轴上的位置等。由于光学系统存在的实际误差,会导致预训练的模型预测能力不高,因此需要后续再采取自适应训练法纠正模型的参数,具体为先使用预训练的第一层参数获得第一层实际输出,然后用第一层的实际输出作为第二层的输入,重新训练出后续网络的物理参数,依次类推,得到符合真实物理场景的模型参数。优化使用常见的Adam优化器。参考文献:Zhou, T., Lin, X., Wu, J. et al. Large-scale neuromorphic optoelectronic computing with a reconfigurable diffractive p ...
制是缺乏高清显示设备和需要高速计算。在此期间,显示设备可实现的分辨率增加了10倍,从大约10μm到接近1μm,现在正接近使常规应用变得实用的水平。然而,随着全息显示精度的提高,计算量也随之增加。例如,像素间距为1μm的1m × 1m全息图需要10^12像素,而典型的二维显示器约10^6像素(增加了 10^6 倍)。当考虑将三维图像转换为全息图的成本时,需要增加 10^6 的计算能力。开发实用的全息三维图像系统的研究主要集中在加快处理时间上。当前已经提出了基于查找表或差分法等技术的各种计算机全息算法,并取得了重大进展 。然而,仅仅通过提高软件的运行速度很难开发出实用的技术。对于实时处理要面对的大 ...
,实时计算和显示三维数据是很困难的,因为这需要大量的计算。为了加快计算机生成全息图(CGH)的计算,一系列方法被提出,如:查找表法(look-up table)、递归关系法(recurrence relation)、波前记录平面法(wavefront recording plane)、基于稀疏法(sparsity-based)、块模型法(patch model)、多边形模型法(polygon model)、射线-波前转换法(ray-wavefront conversion)、基于层法(layer-based)。尽管GPU加速可以用于CGH计算,但是在与头戴式显示器结合时更倾向于专用的计算硬件系 ...
的虚线矩形框显示用于确定测量噪声的区域,插图是明场显微镜图像。)c、一系列图像,其中两个细胞以与b中相同的泵浦功率照射,但聚焦到大约高两倍的强度。仅曝光几秒钟后即可观察到可见光损伤(中间和底部图像)。参考文献:Casacio, C.A., Madsen, L.S., Terrasson, A.et al.Quantum-enhanced nonlinear microscopy.Nature594,201–206 (2021).关于昊量光电:上海昊量光电设备有限公司是国内知名光电产品专业代理商,代理品牌均处于相关领域的发展前沿;产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等,涉及 ...
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