非色拡張深さ視野イメージングのためのハードウェアインザループ法によるハイブリッド回折光学設計【JST・京大機械翻訳】

Pinilla Samuel; Rostami Seyyed Reza Miri; Shevkunov Igor; Katkovnik Vladimir; Eguiazarian Karen

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202219868484396 整理番号：22P0322628

非色拡張深さ視野イメージングのためのハードウェアインザループ法によるハイブリッド回折光学設計【JST・京大機械翻訳】

Hybrid Diffractive Optics Design via Hardware-in-the-Loop Methodology for Achromatic Extended-Depth-of-Field Imaging

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発行年： 2022年03月30日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年03月30日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

※このプレプリント論文は学術誌に掲載済みです。なお、学術誌掲載の際には一部内容が変更されている可能性があります。

計算機イメージングと組み合わせたディジタル微分可能モデルを通しての回折光学素子(DOE)プロファイルのエンドツーエンド最適化は,結果として得られる物理的セットアップのコンパクト性のために,新たな応用においてますます注目を集めている。最近の研究は,この方法論の光学設計への可能性を示してきたが,物理的セットアップにおけるその性能は,DOEの製造アーチファクト,シミュレートと結果として生じる実験点拡散関数の間の不整合,およびキャリブレーション誤差によって,まだ制限され,影響を受ける。さらに,DOEを効果的に設計するためのディジタル微分モデルの計算負荷は増加し,従って設計できるDOEのサイズを制限する。上記の限界を克服するために,符号化DOEとして位相のみの空間光変調器(SLM)を用いた広帯域イメージングシステムを提案し,開発した。SLM位相パターンと画像再構成アルゴリズムの同時設計を,定量的および定性的損失関数を備えた畳み込みニューラルネットワークの最適化のために,エンドツーエンド戦略に従って作成した。イメージングシステムの光学は,DOEと屈折レンズとしてSLMから成るハイブリッドである。SLM位相パターンはハードウェアインザループ技術を適用することにより最適化され,それは光伝搬が数値的にモデル化されないが,物理的に行われるように,画像形成の数値的モデリングと物理的現実の間の不整合を除去するのを助ける。実験では,深さ範囲0.4~1.9mのレンズ面上のSLM位相パターンの光学投影により,ハイブリッド光学を実行した。Sony A7 IIIとiPhone Xs Maxカメラのような化合物マルチレンズ光学系との比較は,提案システムが全焦点の鋭いイメージングで進行していることを示す。【JST・京大機械翻訳】

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