作者单位
摘要
1 河北工程大学数理科学与工程学院,河北 邯郸 056038
2 清华大学精密仪器系,北京 100084
对近场分布式光度测量方法及测量机理进行研究,基于自主搭建的近场光源发光特性测量装置采集平面光源不同方向的亮度图像,分析了近场光度参量之间的转换关系及亮度数据处理方法,最终实现了近场分布式平面光源空间光强分布测量。通过构建平面光源发光模型,基于光度学和几何光学原理分析发光平面各个方向的光线分布,完成对光源不同方向的发光状态表征。与远场测量相比,所提近场分布式测量方法结果与远场配光曲线吻合良好,在所采用成像式亮度计亮度相对误差优于6.51%的情况下,所测得的光强相对误差小于8.38%,0°配光曲线匹配指数高达98.33%,验证了所提方法在近场光度测量中的有效性。
测量 分布光度计 近场分布式光度测量 成像式亮度计 光强 配光曲线 
光学学报
2024, 44(3): 0312004
作者单位
摘要
清华大学 精密仪器系 精密测试技术及仪器国家重点实验室,北京 100084
计算全息作为一种三维显示手段,能够基于衍射计算实现对目标光场的精确重建,在元宇宙通讯、AR/VR头戴显示、车载抬头显示等方向均有着重要的应用。如何实现高速且高质量的相位全息图生成是计算全息领域发展的关键问题,也是当前该方向的重要研究课题。近年来,深度学习技术的飞跃式发展为上述问题的解决提供了一条新的技术路径。本文介绍了计算全息技术的基本原理及算法分类,综述了近年来所提出的基于深度学习的计算全息解决方案,比较了各类方案的优势与不足,展望了深度学习技术在计算全息领域的发展与挑战。
计算全息 深度学习 三维显示 卷积神经网络 液晶空间光调制器 computer-generated holography deep learning 3D display convolutional neural network liquid crystal spatial light modulator 
液晶与显示
2023, 38(6): 819
作者单位
摘要
清华大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室,精密仪器系,北京 100084
波前编码过程将计算全息所得的复振幅波前变换为与显示器件匹配的调制函数,是计算全息显示的关键技术之一。现有的计算全息显示器件大多只能实现单一振幅或单一相位调制,因此需要将复振幅波前编码为相应的振幅型或相位型全息图。本文围绕基于液晶空间光调制器的计算全息显示,综述了相位优化编码与复振幅转化编码的基本原理与算法步骤,分析了常见的波前编码方案框架,针对不同编码方法的适用范围进行讨论,为计算全息图波前编码提供方法选择参考。
波前编码 三维显示 计算全息 液晶空间光调制器 wave-front encoding three-dimensional display computer-generated holography liquid crystal spatial light modulator 
液晶与显示
2022, 37(5): 613
作者单位
摘要
清华大学 精密仪器系 精密测试技术及仪器国家重点实验室,北京 100084
相比二维显示,三维显示可以提供更接近真实世界的图像内容,是5G、大数据、元宇宙和物联网领域的关键性技术。计算全息三维显示可以提供所有种类的深度线索,被认为是三维显示的终极实现方式,在智能制造、远程教育、异地办公和娱乐社交等领域都具有广阔的应用前景。文中首先介绍了计算全息技术的发展历史和重要技术节点,分析了高质量全息动态三维显示面临的挑战,主要包括计算全息图重建质量不足、波前调制器件和全息显示系统性能受限以及三维内容源匮乏等,进一步介绍了已有的解决方案,比较了各类方案的优势与不足,进而分析了高质量全息动态三维显示的主要研究方向,包括低噪声全息图的获取、像质优化和畸变校正技术的开发以及三维内容源的构建。实现高质量、低噪声、无畸变、高刷新、真三维的动态全息三维显示,是计算全息显示发展的必由之路,也是元宇宙等典型应用对全息三维显示提出的必然要求。
三维显示 元宇宙 计算全息 计算全息图 全息显示系统 三维内容源 three-dimensional display metaverse computer-generated holography computer-generated hologram holographic display system three-dimensional content 
红外与激光工程
2022, 51(1): 20210935
作者单位
摘要
清华大学 精密仪器系 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京100084
计算全息能够在计算机中实现光学全息的波前衍射计算与波前数字编码, 并通过相干光照射全息图重建物光波前。但其空间带宽积受现有数字调制器件限制, 光学重建受振幅编码或相位编码引入的噪声影响。复振幅全息利用现有的光电调控器件实现全息图复振幅波前编码, 避免振幅项或相位项的损失, 兼有高运算效率、高空间带宽积和高重建精度等优势。基于双相位的复振幅光场调控方法因其理论完备性高、光学系统方案成熟, 在复振幅计算全息领域具有广阔的应用前景, 是全息三维显示重要的发展方向。本文综述了复振幅计算全息的原理与研究进展, 分析已报道的复振幅全息方案, 重点介绍复振幅的双相位调制原理与基于双相位原理的液晶空间光调制器复振幅全息显示系统。
复振幅调控 计算全息 液晶空间光调制器 complex modulation computer-generated holography liquid crystal spatial light modulator 
液晶与显示
2021, 36(6): 797
作者单位
摘要
精密测试技术及仪器国家重点实验室,清华大学精密仪器系, 北京 100084
由于现有空间光调制器(SLM)的调制特性,连续取值的复振幅型计算全息图(CGH)通常需要被转换为离散取值的纯振幅型或纯相位型CGH。将连续值近似为离散值的量化过程会对CGH的全息重建质量产生显著的影响。选择峰值信噪比(PSNR)作为重建质量的评价依据,采用参数空间遍历法,定量评估了CGH振幅和相位的量化取值对重建质量的影响。评估过程充分考虑了分辨率、补零范围、重建距离、重建波长、随机相位、像素间距、位深度及相位调制偏差等关键参数对全息重建的作用。在此基础上,提出了针对现有和未来SLM的最佳量化方案。
全息 计算全息 全息显示 振幅 相位 量化 
中国激光
2021, 48(12): 1209002
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instrument, Department of Precision Instrument, Tsinghua University, Beijing 100084, China
The bidirectional error diffusion (BERD) algorithm is free from random phase modulation that introduces speckle noise on the reconstructed images, compared with other computer-generated phase-only hologram (POH) approaches. During the POH generation process, the amplitudes of all pixels are traditionally set to one for diffusing the errors to their neighborhood of unprocessed pixels. In this paper, we reveal that the reconstruction quality depends on the uniform amplitude value for different object pattern. The pattern-adaptive BERD (PA-BERD) algorithm is proposed for high-quality holographic reconstruction. The optimized amplitude value can be acquired for each object pattern and each propagation distance. The PA-BERD-based POHs have shown higher reconstruction quality than traditional BERD-based POHs in simulations as well as optical experiments.
holography computer holography holographic display 
Chinese Optics Letters
2021, 19(5): 050501
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instrument, Department of Precision Instruments, Tsinghua University, Beijing 100084, China
2 Centre for Photonic Devices and Sensors, Department of Engineering, University of Cambridge, Cambridge CB3 0FA, UK
This Letter describes an approach to encode complex-amplitude light waves with spatiotemporal double-phase holograms (DPHs) for overcoming the limit of the space-bandwidth product (SBP) delivered by existing methods. To construct DPHs, two spatially macro-pixel encoded phase components are employed in the SBP-preserved resampling of complex holograms. Four generated sub-DPHs are displayed sequentially in time for high-quality holographic image reconstruction without reducing the image size or discarding any image terms when the DPHs are interweaved. The reconstructed holographic images contain more details and less speckle noise, with their signal-to-noise ratio and structure similarity index being improved by 14.64% and 78.79%, respectively.
computer generated holography complex-amplitude hologram double phase hologram holographic display 
Chinese Optics Letters
2020, 18(10): 100901
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic and Computer Engineering, Peking University, Shenzhen 518055, China
2 State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Department of Precision Instruments, Tsinghua University, Beijing 100084, China
In this review, the principle and the optical methods for light-field display are introduced. The light-field display is divided into three categories, including the layer-based method, projector-based method, and integral imaging method. The principle, characteristic, history, and advanced research results of each method are also reviewed. The advantages of light-field display are discussed by comparing it with other display technologies including binocular stereoscopic display, volumetric three-dimensional display, and holographic display.
100.6890 Three-dimensional image processing 120.2040 Displays 
Chinese Optics Letters
2019, 17(11): 111001
作者单位
摘要
清华大学精密仪器系,精密测试技术及仪器国家重点实验室,北京 100084
掺杂光致聚合物的合成过程对其性能的影响至关重要。目前掺杂光致聚合物的合成过程优化主要依靠大量实验数据和操作者实验经验。本文提出了一种利用掺杂光致聚合物的吸收光谱定量化分析光致聚合物合成过程的方法。该方法通过对掺杂光致聚合物制备过程中的各个阶段样品进行吸收光谱测量分析,揭示样品制备过程中吸收光谱随制备过程变化的趋势,并利用吸收光谱法定量监测聚合物预聚合过程的程度和速率,为科学定量优化掺杂光致聚合物制备过程提供了新方法。
吸收光谱 光致聚合物 定量监测 定量优化 absorption spectrum photopolymer quantitative monitoring quantitative optimization 
光电工程
2019, 46(3): 1

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