，樣品的數(shù)字全息圖可以在焦平面外采集，然后在后處理中通過數(shù)值求解模擬波前傳播過程的衍射積分進行數(shù)字聚焦。數(shù)字全息已在生物學(xué)、診斷學(xué)和醫(yī)學(xué)、微流控和片上實驗室成像(lab on a chip)、三維追蹤、細胞力學(xué)、即時檢驗(point of care testing)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。相襯層析(phase contrast tomography，PCT)可以從不同方向探測樣品，從而測量出樣品的三維折射率分布。多方向探測可通過移動光源、旋轉(zhuǎn)樣品的等方式獲得樣品不同方向的信息。當前不足：當前基于數(shù)字全息的PCT需要在機械或光電激光束掃描設(shè)備的情況下完成三維成像。文章創(chuàng)新點：基于此，意 ...

維顯示：靜態(tài)全息圖已經(jīng)被證明可以重建人類視覺系統(tǒng)理解三維所需的所有線索，并且依靠高質(zhì)量的光敏材料，目前已經(jīng)可以顯示可信的全彩全息重建。但是現(xiàn)在的問題是，怎樣讓動態(tài)全息也具有靜態(tài)全息的圖像質(zhì)量。要創(chuàng)造一個全息電視，需要解決三個基本的問題：從三維信息計算全息圖，數(shù)據(jù)的傳輸，全息圖到三維圖像顯示的重建。1）計算生成全息圖從三維圖像計算衍射圖案的理論基礎(chǔ)是基爾霍夫和菲涅爾衍射積分物理模型。但是由于計算所需的浮點數(shù)過大，到目前為止還無法做到實時生成。以720p(1280x720)全息顯示為例，蠻力計算需要每像素100x100個衍射元素以獲得全視差，以及每像素需要4000次乘法和累加，刷新率為60Hz，全 ...

速合成高質(zhì)量全息圖像在目前來講還難以實現(xiàn)。除此之外，大多數(shù)全息顯示的圖像質(zhì)量差，還在于顯示的實際光波傳輸與仿真模型之間存在失配問題。技術(shù)要點：基于此，斯坦福大學(xué)的Yifan Peng(一作)和Gordon Wetzstein(通訊)等提出了一種新的CGH框架，能產(chǎn)生前所未有的圖像保真度和實時幀率。這個框架包含了：相機在環(huán)優(yōu)化策略(直接優(yōu)化或訓(xùn)練一個可解釋的光波傳輸模型來生成全息圖)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(第1個能實時生成1080p全彩高質(zhì)量全息圖像的CGH算法)。(1)全息顯示(所用空間光調(diào)制器為相位型SLM)由相干光源產(chǎn)生的復(fù)值波場usrc(這個源場可以是平面波or球面波or高斯光束)入射到相位型S ...

無法感知)。全息圖旨在復(fù)制物體在真實世界中反射光的效果。從本質(zhì)上講，今天的全息圖由計算機生成的波前副本組成，該副本從顯示屏投影或投影到透明面板上，使用干涉圖案模仿來自物體的真實世界波前，從而使2D投影呈現(xiàn)3D效果。在全息圖的早期，帶有特殊涂層的照相底片用于記錄波前的幅度和相位信息。今天，使用計算機和顯示器生成全息投影。典型的計算機生成的全息圖由算法計算并使用空間光調(diào)制器進行投影1。雖然一些增強現(xiàn)實(AR)系統(tǒng)使用顯示屏幕，如 OLED發(fā)射圖像或用清晰面板反射投影圖像，但先進的全息技術(shù)是一種新興的、具有大眾市場潛力的AR可視化方法。基于計算機生成全息(CGH)顯示的AR設(shè)備示意圖。CGH上傳到空 ...

干涉圖案，即全息圖。通過選擇照明光束，全息圖將入射光衍射成原始光場的準確再現(xiàn)。重建的3D場景呈現(xiàn)準確的單目和雙目深度線索(depth cues)，這是傳統(tǒng)的顯示手段難以同時實現(xiàn)的。然而，高效、實時地創(chuàng)建逼真的計算機生成全息圖(CGH)仍然是計算物理學(xué)中尚未解決的挑戰(zhàn)。其主要挑戰(zhàn)是對連續(xù)3D空間中的每個目標點執(zhí)行菲涅耳衍射模擬所需的巨大算力要求。有效的菲涅耳衍射模擬極具挑戰(zhàn)性，目前通過用物理精度換取計算速度來解決。基于預(yù)先計算的元素條紋、多層深度離散化、全息立體圖、波前記錄平面(或者中間光線采樣平面)和僅水平/垂直視差建模的查找表等，采取手動設(shè)計數(shù)值近似，代價是圖像質(zhì)量受損。利用GPU計算的快速 ...

但是高質(zhì)量的全息圖獲取在21世紀初才實現(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確描述近眼顯示物理光學(xué)的波傳播模型，因此嚴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)量。這些工作主要分為三類：第一類，將從SLM到目標圖像的前向傳播通過網(wǎng)絡(luò)參數(shù)化，學(xué)習(xí)光學(xué)像差、物理光學(xué)和傳輸模型之間的差異，從而使得傳播模型更準確，但是相比傳統(tǒng)的方法不一定有速度優(yōu)勢；第二類，使用“逆”網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)從圖像平面到SLM的映射關(guān)系， ...

其記錄的是體全息圖，只對滿足布喇格條件(對入射角和波長明確要求)的光形成明亮的衍射再現(xiàn)像，對不滿足此條件的光則相當于一個透射平板。全息光學(xué)元件可以制作成具有各種光學(xué)功能的元件，如微透鏡陣列功能，反射鏡功能等。微透鏡功能的記錄和使用見圖2。本文將全息光學(xué)元件作為反射鏡使用，通過將同軸的準直平面波與同軸的曲率半徑為60mm的球面波在16um厚的光致聚合物(photopolymer)薄膜上干涉形成(兩束光的方向相反，從而生成反射模式全息圖)。記錄的全息圖在639nm、532nm、457nm下多色復(fù)用記錄(記錄裝置示意圖見附錄)，用于彩色顯示。實驗結(jié)果：圖3A為做成可穿戴式的AR顯示器，圖3B和C分別 ...

目標平面形成全息圖像被相機采集到后，與ground truth做比較，得到損失函數(shù)，使用隨機梯度下降法來更新SLM上不同像素的相位調(diào)制度。相干光的傳播是基于角譜方法，而部分相干光考慮到其光譜和有限發(fā)射面積，在對光的傳播建模時，首先考慮一個在一定出射角度范圍(對應(yīng)有限發(fā)射面積，通過透鏡將焦平面上不同入射點轉(zhuǎn)換成不同的角度出射)和一定光譜范圍內(nèi)的相干光疊加傳播模型，然后在實際操作過程采用離散化實現(xiàn)這個連續(xù)模型。(2)實驗裝置。作者將激光、LED、SLED分別作為光源的全息整合進一個整體光路，用于實驗對比，整體光路布置示意見圖2A。空間光調(diào)制器(SLM)為相位型(HOLOEYE LETO, 6.4u ...

便的與客戶的全息圖進行疊加，從而把結(jié)果偏轉(zhuǎn)到1級位置，客戶只需要用光闌將零級光濾掉，只讓一級光通過即可。b)疊加菲涅爾透鏡MLO公司的調(diào)制器控制軟件提供生成任意焦距菲涅爾透鏡的功能，用戶可以將全息圖與該菲涅爾灰度圖進行疊加，從而零級光與衍射光的焦平面會發(fā)生錯位，零級光在衍射光的焦平面上會發(fā)散掉，從而減小零級光的影響。光路方面：1）光路中添加偏振片和半波片，提高入射光的偏振態(tài)準確性為了使用SLM作為相位調(diào)制器，入射偏振必須是線性的，并且與LC分子對齊。為了確保入射光的偏振是線性的，建議在激光光源后放置一個偏振器。為了確保偏振與LC分子對齊，建議在偏振器和SLM之間放置半波片，通過半波片的旋轉(zhuǎn)可以 ...

照射記錄下的全息圖h(x,y)，得到目標場景o'(x,y)的像軸上圖像的相位共軛特性（上式第二行最后一項）表明，這個像是實像。從場景發(fā)散的波現(xiàn)在正匯聚到像上，其它的圖像元素包含高的空間頻率。如圖6所示，Gabor的方法依賴于自干涉。因此，方程（36）中的三個像是彼此重疊的。離軸全息（見圖7）的發(fā)明可以將三個像分離。此外，數(shù)字電子處理技術(shù)的發(fā)展使得全息光學(xué)記錄和離軸全息圖回放都可以通過數(shù)字電子處理技術(shù)完成。數(shù)字電子處理記錄推動了計算生成全息、衍射光學(xué)的發(fā)展。數(shù)字電子處理回放推動了數(shù)字全息的發(fā)展。第一次計算重建全息圖由攝像機拍攝，采樣陣元為256X256，在PDP-6計算機上用快速傅里葉變 ...