ランダム性が助けられた

Scientific Reports volume 13、記事番号: 10986 (2023) この記事を引用

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2 オルトメトリック

メトリクスの詳細

ホログラムを記録するためにランダムな照明を利用し、数値再構成とツイン画像除去を適用するホログラフィック イメージング スキームを提案および実証します。 インライン ホログラフィック ジオメトリを使用して二次相関の観点からホログラムを記録し、数値的アプローチを適用して記録されたホログラムを再構築します。 この戦略は、ホログラムが二次強度相関ではなく強度で記録される従来のホログラフィーと比較して、高品質の定量的画像を再構成するのに役立ちます。 インライン ホログラフィック スキームのツイン画像の問題は、自動エンコーダー スキームを使用した教師なし深層学習ベースの方法によって解決されます。 提案された学習技術は、オートエンコーダの主な特性を利用してブラインドシングルショットホログラム再構成を実行します。これは、トレーニングに利用可能なグラウンドトゥルースを備えたサンプルのデータセットを必要とせず、キャプチャされたサンプルのみからホログラムを再構成できます。 2 つの物体についての実験結果が示され、従来のインライン ホログラフィと提案された技術で得られたものとの間で再構成品質が比較されます。

デジタル ホログラフィー (DH) は、波の振幅と位相の情報を記録および再構築するための強力なツールとして登場しました 1、2、3、4。 複雑な振幅情報を取得する DH の機能は、3D ディスプレイ 5、顕微鏡法 6、生物医学イメージング 7 などに幅広い用途があります。 DH は、空間的に分解された定量的な位相画像と深さの再構成を提供します。 インライン、オフアクシス、および位相シフトは、広く使用されているスキームの一部です。 オフアクシスホログラフィーでは、角度的に分離された 2 本のコヒーレントビームが干渉してホログラム情報を記録します8。 利用可能なデジタル検出器のピクセル ピッチは限られているため、干渉ビーム間の角度分離により、軸外 DH に制限が生じます。 さらに、非変調項と共役の存在により、オフアクシス DH ジオメトリでの全帯域幅の利用が制限されます。 位相シフトは、参照波の位相シフトを伴う同じオブジェクトの複数の記録を使用するもう 1 つの技術です9、10、11、12。 いくつかのホログラフィック技術の中でも、インライン ホログラフィはコンパクトな設計で、高空間帯域幅積 (SBP) を備えています13、14。 インラインホログラフィースキームは、単一の経路を使用して設計でき、物体から現れる回折波と非回折波の干渉によって得られます14。 ただし、インライン ホログラフィーのボトルネックは、ユビキタスな双子画像の問題です。 この問題を解決するために、光学的および計算的手法を使用してさまざまな技術が開発されています15、16、17。 Kramers-Kronig 法 18,19 に基づく非干渉法や非反復スキーム、および非事前ホログラフィック イメージング用のデュアルプレーン結合位相回復 20 などの技術の開発により、複合フィールド イメージングの分野はさらに進歩しました。

DH での再構成の品質は、記録構成によって異なります。 デジタル記録と検出器の制約により、DH では解像度の向上が新たな関心となっています。 デジタル ホログラフィック設定の解像度は、次のような要因に影響されます。 開口数、検出器ピッチ、回折。 過去には、DH の分解能を向上させるためにさまざまな技術が提案されており、これらの技術の中には、波長の短縮 21、検出器ピッチのダウンサンプリング 22、実効開口数の増加 23、24、計算帯域幅の拡大 25 などがあります。 最近、空間光変調器 26、Kramers-Kronig 関係 27,28、および軸外デジタルホログラフィック多重化 29 を使用した高 SBP イメージングの開発にいくつかの進歩が見られました。 構造化光照明は、画質と解像度を向上させるためにも使用されています30、31、32、33、34、35、36。 鄭ら。 DH36 の空間解像度を高めるために、反復アルゴリズムと組み合わせて、さまざまな方向の構造化照明を使用しました。 スペックルフィールド照明は、高解像度イメージングや視野の拡大のために DH でも使用されています 6、37、38、39、40、41、42。 ただし、これらのスペックル照明方法では、ランダム性を適切にキャンセルするために、ランダムな照明パターンで複数のホログラムを記録する必要があります。