February 12th, 2014
광 회절 한계를 극복하기위한 방법이 제시된다. 광학 반복 Gerchberg - 스턴 알고리즘을 이용하여 위상 검색 및 첫 번째 단계의 반복 하였다 이미징 시스템 변속 : 상기 방법은 두 단계를 포함한다. 합성 증가 렌즈 구경보다 높은 이미징 해상도를 수득 이동 방향을 따라 발생한다.
이 절차의 전반적인 목표는 스캐닝 이미징 플랫폼의 렌즈 조리개를 합성적으로 증가시키는 것입니다. 이는 먼저 시스템의 광축을 따라 이동하는 동안 대상의 저해상도, 다르게 초점이 흐려진 이미지 3개를 캡처하여 수행됩니다. 두 번째 단계는 전체 이미징 시스템을 수직으로 이동한 다음 대상의 초점이 흐려진 이미지 3개를 촬영하는 것입니다.
다음으로, 이미징 시스템을 광축의 반대쪽으로 이동하고 대상의 초점이 흐려진 이미지를 3개 더 캡처합니다. 마지막 단계는 광장을 결정하기 위해 광학 위상을 수치적으로 검색한 다음 이를 적절하게 결합하여 초고해상도 이미지를 얻는 것입니다. 궁극적으로, 합성적으로 증가된 렌즈 조리개는 움직임 방향을 따라 생성되어 더 높은 이미징 해상도를 제공합니다.
다른 시간 다중화 슈퍼 해상도 접근 방식에 비해 제안된 기술의 주요 장점은 우리의 기술이 수동적이기 때문에 슈퍼 해상도 이미지를 얻기 위해 나중에 사용되지 않는 인코딩 패턴의 투영이 필요하지 않다는 것입니다. 이 실험은 일반적으로 상대적인 어둠 속에서 수행됩니다. 그러나 일부 비디오는 조명을 켠 상태에서 촬영됩니다.프로토콜을 더 잘 시각화하기 위해 레이저 빔 익스팬더 렌즈와 카메라를 동일한 광축에 대략적으로 정렬하는 것으로 설정을 시작하십시오. 렌즈와 카메라를 모두 translation stage에 장착하여 광축에 수직으로 미묘한 움직임을 허용합니다.
또한 광축과 평행한 작은 움직임을 위해 변환 스테이지에 카메라를 장착합니다. 레이저를 켜고 조리개 조리개를 사용하여 빛이 렌즈 중앙을 통과하는지 확인합니다. 그런 다음 카메라를 켜고 선형 Z 스테이지를 사용하여 레이저 빔의 정렬을 확인합니다.
정렬되고 초점이 흐려질 때 카메라는 스폿의 크기만 변경하지만 스팟의 측면 이동은 일으키지 않습니다. 정렬이 완료되면 빔 확장기 앞에 미 공군 테스트 대상을 삽입합니다. 대상을 통과하는 빛이 렌즈 중심을 통과하도록 대상을 배치합니다.
선형 Z 스테이지를 사용하여 대상에 초점을 맞춥니다. 이 카메라의 초기 xz 위치가 앵커 포인트 역할을 합니다. 초점이 잡히면 0.1인치 정사각형 조리개를 삽입하고 대상의 첫 번째 이미지를 캡처합니다.
이제 선형 Z 스테이지를 조정합니다. 이를 사용하여 카메라를 대상에서 0.2인치 떨어뜨립니다. 대상의 두 번째 이미지를 캡처하고 카메라를 0.2인치 더 이동합니다.
세 번째 이미지를 예로 들어 보겠습니다. 이 세 가지 이미지를 B 시리즈라고 합니다. 계속하기 전에 카메라를 원래 앵커 위치로 되돌립니다.
앵커 위치로 돌아온 후 선형 X 스테이지 이동을 사용하기 시작합니다. 전체 이미징 시스템은 측면으로 0.1인치의 거리를 양수합니다. 이미징 시스템이 이제 레이저 빔의 중심에서 벗어났습니다.
이 위치에서 대상의 이미지를 캡처합니다. Z 스테이지를 조정하여 카메라를 대상에서 0.2인치 떨어뜨립니다. 이미지를 캡처한 다음 0.2인치 뒤로 이동합니다.
대상의 세 번째 이미지를 가져옵니다. 이 세 가지 이미지를 A 시리즈라고 합니다. 카메라를 앵커 위치로 되돌립니다.
앵커 위치에서 시작하여 카메라를 음수 0.1인치 이동합니다. 다른 시리즈와 동일한 Z 위치에서 3개의 이미지를 더 캡처합니다. 이 이미지는 C 시리즈가 될 것입니다.
카메라는 피사계 강도만 캡처하기 때문에 광학 위상 정보가 손실됩니다. 그것을 복구하고 광학 필드를 찾으려면 숫자 3 평면 방법을 사용하십시오. 각 이미지 시리즈의 광학 필드가 발견되면 phenal free space integral을 사용하여 B 시리즈의 광학 필드를 A 시리즈에서 재생하는 렌즈로 역전파합니다.
광축에 대한 위치를 반영하도록 필드가 이동되었는지 확인하십시오. 여유 공간은 광학 필드를 렌즈 평면으로 전파합니다. 광축 아래의 C 시리즈에 대해 동일한 단계를 반복합니다.
세 필드를 합산하여 결합하고 조리개 크기를 합성하여 늘립니다. 마지막으로, 여유 공간은 결과 필드를 이미지 평면으로 전파합니다. 실험에 사용된 표적은 고해상도 이미지에 표시된 음성 1951 USAF 테스트 표적이었습니다.
이것을 광축의 앵커 위치에서 촬영한 저해상도 이미지와 비교하십시오. 해상도 막대는 매우 해상도가 높은 이미지에서 볼 수 없습니다. 세로 막대는 오른쪽의 세 번째 요소까지 표시됩니다.
조리개가 수평 방향 X에서만 증가했기 때문에 수평 막대의 해상도는 개선되지 않습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 이미징 플랫폼의 움직임과 수치 계산을 사용하여 렌즈 조리개를 합성적으로 증가시키는 수동 초해상도 시스템을 사용하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 여러분이 본 시연은 광학 벤치에서 진행되었지만, 제안된 개념은 실제 항공 이미징 시스템에 실현 가능합니다.
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이 기사는 광학 위상 복원 및 이미지 시스템 이동을 포함하는 2단계 과정을 통해 광학 회절 한계를 극복하는 방법을 제시합니다. 이 기술은 합성 렌즈 조리개를 증가시켜 이미지 분해능을 향상시킵니다.
This technique addresses the challenge of achieving high-resolution imaging in dynamic environments where traditional optical systems are limited by diffraction and platform motion. By synthetically increasing the effective lens aperture through passive optical phase retrieval and controlled platform shifting, the method enhances predictive confidence in target detection and characterization. It supports early discovery workflows by enabling reliable imaging data collection from moving platforms, reducing mechanistic ambiguity in surveillance and reconnaissance applications.
The method fits within the discovery continuum by enhancing imaging readiness during early hypothesis testing and supporting scalable data generation for lead identification stages.