神經(jīng)納米光學(xué)用于高質(zhì)量薄透鏡成像

需要增透減反技術(shù)可以聯(lián)系我們上海工廠18917106313

上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號(hào)灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術(shù)背景依托中國(guó)科學(xué)院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。

文章**點(diǎn)：

基于此，美國(guó)普林斯頓大學(xué)的Ethan Tseng(一作)和Felix Heide(通訊)提出一種端到端可微成像模型聯(lián)合優(yōu)化超表面和解卷積算法，設(shè)計(jì)了一個(gè)高質(zhì)量、偏振不敏感的納米光學(xué)成像器，可以用于400-700nm的全彩、40°寬視場(chǎng)成像。成像效果可以媲美含6個(gè)鏡片、體積是其55萬(wàn)倍的鏡頭。超表面f數(shù)為2，孔徑為500um，其涵蓋散射體數(shù)為160萬(wàn)個(gè)。相比以往的超表面設(shè)計(jì)方法，孔徑翻倍，散射體數(shù)多一個(gè)數(shù)量級(jí)，計(jì)算效率還大大提升。

原理解析：

將物理上的超表面和圖像傳感器的成像與解卷積重建看作網(wǎng)絡(luò)的前向傳播模型，然后，網(wǎng)絡(luò)輸出與Ground Truth對(duì)比獲得損失函數(shù)，反向傳播優(yōu)化超表面的面型參數(shù)和解卷積網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。超表面加工使用DUV光刻加工，便于大規(guī)模生產(chǎn)。

成像模型為：

圖像與光學(xué)系統(tǒng)的PSF卷積，相機(jī)感光加上其本身的噪聲得到帶噪聲的圖像，然后利用解卷積算法求得重建圖像。作者在成像模型采取了一些特殊操作，使得計(jì)算量大大減小。一是對(duì)多項(xiàng)式擬合meta-optics的冪用偶數(shù)，使得PSF是對(duì)稱的，從而只要沿著一個(gè)軸就可以模擬整個(gè)視場(chǎng)。二是用代理函數(shù)(proxy function)在局部相位近似下模擬散射體的相位響應(yīng)，從而能使用自動(dòng)微分進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)。*終內(nèi)存需要相比傳統(tǒng)方法(FDTD法)下降近3000倍，速度提升三個(gè)數(shù)量級(jí)。

設(shè)計(jì)一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在學(xué)習(xí)的特征空間而不是原始圖像強(qiáng)度上做解卷積。這種技術(shù)結(jié)合了基于模型的解卷積的泛化能力和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的有效特征學(xué)習(xí)，從而能夠解決具有嚴(yán)重像差和大空間范圍的PSF的meta-optics的圖像解卷積，即使在模擬中訓(xùn)練，也可以很好的推廣到實(shí)驗(yàn)采集的圖像。

成像模型公式：

I是訓(xùn)練的Ground Truth,O是前向傳播得到的像。 f_META作用在超表面上得到超表面的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)PSF，f_SENSOR描述圖像傳感器感光加上其本身的讀取噪聲。星號(hào)*代表卷積。

優(yōu)化問(wèn)題公式：

方程左邊大括號(hào)內(nèi)，前者用于加工meta-optics，后者用于確定解卷積算法。

附圖：

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上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號(hào)灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術(shù)背景依托中國(guó)科學(xué)院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。

  卷柔減反射(AR)玻璃的特點(diǎn):高透,膜層無(wú)色,膜硬度高,抗老化性強(qiáng)(耐候性強(qiáng)于玻璃),玻璃長(zhǎng)期使用存放不發(fā)霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機(jī)玻璃、節(jié)能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護(hù)玻璃等多行業(yè)。
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