像差理論與計(jì)算系列（八）位置色差的計(jì)算任何光學(xué)介質(zhì)，對透明波段中不同波長的單色光具有不同的折射率,波長短者折射率大。 光學(xué)系統(tǒng)多半用白光成像，白光入射于任何形狀的介質(zhì)分界面時(shí)，只要入射角不為零,各種色光將因色散而有不同的傳播途徑,結(jié)果導(dǎo)致各種色光有不同的成像位置和不同的成像倍率。這種成像的色差異稱為色差。通常用兩種按接收器的性質(zhì)而選定的單色光來描達(dá)色差。對于目視光學(xué)系統(tǒng)，都選為藍(lán)色的 F光和紅色的C光。色差有兩種。其中描述這兩種色光對軸上物點(diǎn)成像位置差異的色差稱為位置色差或軸向色差,因不同色光成像倍率的不同而造成物體的像大小差異的色差稱為倍率色差或垂軸色差。如下圖,軸上點(diǎn)A發(fā)出一束近軸白光,經(jīng) ...

由一系列校正像差的折射光學(xué)元件組成笨重的鏡頭，是為相機(jī)尺寸的下限。還有一個(gè)基本的障礙在于鏡頭焦距難以縮短，因?yàn)檫@會引入更大的色差?；谟?jì)算設(shè)計(jì)的超表面光學(xué)(meta-optics)是成像器小型化的可行手段之一。超薄的meta-optics使用亞波長級納米天線(nano-antennas)，以比傳統(tǒng)的衍射光學(xué)元件(DOE)更大的設(shè)計(jì)自由度和空間帶寬積來調(diào)制入射光。此外，meta-optical散射體豐富的模態(tài)特性使得其比DOE具有更多的能力，如偏振、頻率、角度多路復(fù)用等。meta-optics可以使用廣泛可用的集成電路代工技術(shù)制造(如深紫外光刻(DUV))，而無需基于聚合物的DOE或二元光學(xué)器件 ...

，不考慮離軸像差，用平面波看作為一個(gè)無窮遠(yuǎn)處的點(diǎn)光源，其經(jīng)過光學(xué)元件的相位調(diào)制后，用波動光學(xué)理論在自由空間傳播到圖像傳感器表面得到的光強(qiáng)作為點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。只考慮點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)為平移不變的情況，這樣可以簡化問題。圖像源與點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)卷積，在圖像傳感器每個(gè)像素上隨波長和時(shí)間積分，加上傳感器的讀取噪聲，zui終成像。圖像重建可以看作為求解一個(gè)Tikhonov正則化zui小二乘問題。(2) 端到端優(yōu)化框架。用隨機(jī)梯度法優(yōu)化有一個(gè)光學(xué)元件的計(jì)算相機(jī)。將成像模型的每一步描述為一個(gè)可微的模塊。光學(xué)元件的光學(xué)高度分布h是一個(gè)優(yōu)化變量，光學(xué)元件的尺寸、圖像傳感器像元尺寸、傳輸距離z和圖像傳感器讀取噪聲水平等，均為超參數(shù) ...

地聚焦誘導(dǎo)、像差校正能力等因素。全息近眼顯示能夠解決上述多種問題，并且可以唯一的使用單個(gè)空間光調(diào)制器(spatial light modulator,SLM)和相干光源，合成三維強(qiáng)度分布。盡管全息的基本原理已經(jīng)在70多年前就已經(jīng)被提了出來,但是高質(zhì)量的全息圖獲取在21世紀(jì)初才實(shí)現(xiàn)。使用SLM生成高質(zhì)量的數(shù)字全息圖的主要挑戰(zhàn)在于計(jì)算生成全息(computer generated holography,CGH)的算法。傳統(tǒng)的CGH算法依賴于不足以準(zhǔn)確描述近眼顯示物理光學(xué)的波傳播模型，因此嚴(yán)重限制了能夠獲得的圖像質(zhì)量。直到最近(2018年開始)，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的全息波傳播模型提出，能夠相對的改善圖像質(zhì) ...

致嚴(yán)重的光學(xué)像差，從而降低圖像分辨率和信噪比(SNR)。強(qiáng)光劑量會干擾正常的細(xì)胞行為和細(xì)胞器功能，導(dǎo)致活體成像的光子劑量有限，即信噪比低，時(shí)間分辨率也會下降。為了解決組織長時(shí)間高時(shí)空分辨率監(jiān)測非常困難的問題，研究人員開發(fā)出了各種各種的技術(shù)手段。過去的十年中，亞細(xì)胞活體顯微鏡有了大幅的發(fā)展，例如轉(zhuǎn)盤共聚焦顯微鏡、自適應(yīng)光學(xué)(AO)、高速雙光子顯微鏡和光片顯微鏡(LSM)，它們與新的動物模型一起促進(jìn)了神經(jīng)科學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、免疫學(xué)和癌癥生物學(xué)領(lǐng)域的各種研究。然而，在分辨率、速度、SNR和樣本健康之間存在難以躲避的矛盾，這在實(shí)時(shí)熒光成像中被稱為“挫折金字塔(pyramid of frustration ...

的大器件完成像差校準(zhǔn)，利用衍射光學(xué)元件(DOE)、相干光纖束、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)直徑小于0.5mm，分辨率約1um的超細(xì)內(nèi)窺鏡。(1)利用CFB的記憶效應(yīng)，使用靜態(tài)的DOE(雙光子聚合光刻(2-photon polymerization lithography)制造)替代SLM的動態(tài)調(diào)制來補(bǔ)償畸變。(2)DOE的隨機(jī)pattern將三維物體的信息編碼成二維的散斑pattern，沿著超細(xì)的CFB傳輸?；赨-Net的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對散斑pattern解碼，完成三維重建。a、DOE-Diffuser內(nèi)窺鏡的方案和原理。遠(yuǎn)端的diffuser將三維目標(biāo)信息編碼為二維散斑圖案，該圖案通過CFB傳輸?shù)浇耍? ...

圖像模糊(如像差)，解卷積可以在計(jì)算上消除其中的一些模糊。在顯微鏡中，解卷積可以減少離焦熒光，從而產(chǎn)生更銳利的三維圖像。另外，還可以將分布式點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)有意設(shè)計(jì)到成像系統(tǒng)中，從而獲得如單幀高光譜成像、單幀三維成像這樣的能力。在這種情況里，采用多路復(fù)用的光學(xué)器件通過將物空間中的每一點(diǎn)映射到成像傳感器上的分布式模式以將二維和三維信息編碼，然后利用解卷積算法從模糊或編碼的測量來重建編碼的清晰圖像或體積。現(xiàn)有的解卷積算法應(yīng)用場景有限。現(xiàn)今已有多種解卷積算法。經(jīng)典的有Wiener濾波(屬于closed-form方法)、Richardson-Lucy和快速迭代收斂閾值算法(屬于迭代優(yōu)化方法)等。但 ...

《幾何光學(xué) 像差 光學(xué)設(shè)計(jì)》（第三版）——李曉彤 岑兆豐您可以通過我們昊量光電的官方網(wǎng)站www.arouy.cn了解更多的產(chǎn)品信息，或直接來電咨詢4006-888-532，我們將竭誠為您服務(wù)。 ...

件獲得更好的像差控制和耦合效果，也可以通過自己小心設(shè)計(jì)可以滿足使用要求的結(jié)構(gòu)來降低成本。3.2c腔內(nèi)元件泵浦激光從一個(gè)二向色鏡M2（980nm透射率98%，激光波長1040nm反射率99.9%）進(jìn)入振蕩器的激光諧振腔。反射鏡M1和M3為高反射率（≥99.98%，Layertec GmbH, Mellingen, Germany）曲面反射鏡，曲率半徑500mm。色散補(bǔ)償由激光在一對Gires-Tournois干涉儀(GTI)反射鏡（Layertec）之間反射4次實(shí)現(xiàn)，每次反射約1300fs。早期的KGW/KYW激光設(shè)計(jì)，使用棱鏡對在腔內(nèi)做色散補(bǔ)償，通過改變棱鏡的插入距離，可以改變輸出激光的中心波 ...

PSF形狀的像差的敏感性，并以這種方式對精度和準(zhǔn)確性產(chǎn)生負(fù)面影響。為了實(shí)現(xiàn)精確到Cramér-Rao下限（CRLB），即無偏估計(jì)器的精度，光學(xué)系統(tǒng)的像差水平應(yīng)該被控制在衍射極限（0.072λ均方根波前像差），這個(gè)條件在實(shí)踐中往往無法滿足。因此，需要使用可變形鏡或?yàn)楫a(chǎn)生工程PSF而存在的SLM對像差進(jìn)行校正。自適應(yīng)光學(xué)元件的控制參數(shù)可以使用基于圖像的指標(biāo)或通過測量待校正的像差來設(shè)置。后者可以通過基于引入相位多樣性的相位檢索算法來完成，通常采用通焦珠掃描的形式。這已經(jīng)在高數(shù)值孔徑顯微鏡系統(tǒng)、定位顯微鏡中實(shí)現(xiàn)，并用于提高STED激光聚焦的質(zhì)量。三、PSF應(yīng)用對液晶空間光調(diào)制器的要求1.光利用率對于這 ...