集成成像的案例
研究電子束金屬3D打印：集成X射線、熱成像、可見光等成像技術
威斯康辛大學的系統結合了同步x射線成像和衍射——一種利用材料散射x射線的方式來重建形狀的過程。高能同步輻射x射線使研究人員能夠在打印系統工作時，以前所未有的細節觀察材料隱藏的內部是如何工作的。熱成像相機可以讓他們研究工藝過程中監控溫度的變化，而可見光相機可以讓他們研究零件表面結構的變化。
“這項技術非常令人著迷，”該小組的機械工程研究生Luis Izet Escano說。“只需在我們的機器上運行一次，我們就能同時看到打印過程的多個關鍵點。”
△2019年，他們的Al-10Si-Mg激光粉末床熔合過程的高x射線圖像。激光功率設定為520 W，掃描速度為0.6 m/s。在30,173 Hz下記錄x射線圖像，有效曝光時間為100 ps。在圖像中，定量測量了熔體池和汽壓形態、凝固速率、熔體流動速度和粒子濺射速度。還揭示了不同缺陷的產生機制。圖片來IZET ESCANO
該團隊克服了在研究電子束粉末床融合過程遇到的幾個關鍵技術難題。例如，保持了過程所需的高真空，減輕了測量中真空泵的振動，制造特殊的觀察口，使同步加速器的x射線能夠有效地穿透。
他們宣稱，該技術不僅是世界上第一個可以多方面觀察電子束粉末床熔融打印過程的“窗口”，而且未來具有更為廣闊的用途。
“系統的開發和集成一直是一個巨大的挑戰，因為它需要多個工程領域的專業知識，”Escano說。“現在，我們機器的靈活性使我們能夠非常快速地進行實驗和收集數據——這將加速我們對這種3D打印技術的基本理解和研究。”
展開 3D懸浮圖樣成像失真？OAS軟件深度解析破難題
周期型懸浮圖樣案例分析
簡介
周期型懸浮圖樣基于集成成像技術實現，該技術作為自動立體與多視角三維成像方法的核心，通過二維微透鏡陣列捕獲并重現光場，最早由 Gabriel Lippmann 于 1908 年提出。目前，周期型懸浮圖樣廣泛應用于裸眼 3D 顯示、消費電子智能背板、車載 HUD 顯示等領域，可顯著提升視覺交互的逼真度與沉浸感。OAS 光學軟件憑借其高精度幾何光學建模、非序列光線追跡及光場分析能力，成為周期型懸浮圖樣設計與優化的專業工具。
案例設置與操作
參數設置
在 OAS 軟件中定義微透鏡陣列參數，設置單透鏡焦距為 200μm、陣列周期 50μm，透鏡面型為球面；字符陣列選用 “OAS” 圖案中的字母A，像素尺寸 10μm×10μm，陣列周期小于透鏡周期。
探測器設置
設置探測面與基板的垂直距離范圍為 5-15mm，采樣精度設為 1μm，以捕獲細微光場分布。
模型構建
在玻璃基板兩側分別生成微透鏡陣列與字符陣列：微透鏡陣列構建球面輪廓，字符陣列完成圖案化；調用OAS的表面散射功能設置微透鏡表面反射率。
光線追跡
選擇軟件非序列模式追跡，該模式可精準捕捉光在微透鏡折射、基板透射、字符陣列反射 / 透射的完整路徑，避免傳統序列追跡對光場重現的信息丟失；追跡次數設為 100 萬條光線，確保統計精度。
周期型懸浮圖樣
總結
本案例通過 OAS 軟件完成周期型懸浮圖樣的建模、追跡與分析。未來，OAS 可進一步拓展該技術在 AR 眼鏡顯示、智能座艙交互面板等領域的應用，為集成成像類產品的快速迭代提供專業光學仿真支撐。
展開 上海理工大學《Optics Express》：基于PμSL 3D打印技術的多焦距微透鏡陣列制造
微透鏡陣列是由微米級或亞毫米級透鏡按一定規律排列而成的陣列，被廣泛應用于光學和光子學領域，包括立體顯示、光均勻化、光束整形和三維成像等。與單個透鏡相比，微透鏡陣列可以收集每一點上的信息，如入射光線的強度和角度。在集成成像系統中，微透鏡陣列上的透鏡從不同的觀察角度在不同的空間位置捕捉一組子圖像，而這些圖像可以被重建在一起以提供一個偽視覺。此外，在光場成像系統中，位于物鏡和圖像傳感器之間的微透鏡陣列能夠在單次攝影曝光下收集空間和方向信息，無需聚焦于3D物體。大多數的微透鏡陣列中，所有透鏡的焦距都是相同的，這導致景深狹窄、深度感知能力有限。因此，這些微透鏡陣列不能直接獲取距離不同的物體的清晰圖像。
近日，上海理工大學張大偉教授課題組提出了一種多焦距微透鏡陣列的制作方法。該微透鏡陣列制造過程具體如下：首先，利用摩方精密面投影微立體光刻3D打印技術（nanoArch P140，BMF Precision，Shenzhen, China）制備出孔壁呈不同傾斜角度的微孔陣列，再采用旋涂的方法使微孔中殘留部分光敏樹脂并得到不同曲率的液面，最后經過PDMS翻模即可得到多焦距微透鏡陣列。該多焦距透鏡陣列能夠擴展成像景深，具有感知物體深度的能力。該成果以“Fabrication of uniform-aperture multi-focus microlens array by curving microfluid in the microholes with inclined walls”為題發表在光學期刊Optics Express上。
展開 懸浮成像技術與VR，Ansys Speos光學在手機背殼立體成像中的應用
為了實現手機外觀設計的差異化，各家廠商開始在手機背殼上越來越多地應用新型光學成像技術。當前，使用集成成像技術的懸浮成像技術開始被多家手機廠商應用于其高端型號的背板設計上。
懸浮成像技術，又稱空中成像技術，是一種通過特殊的光學裝置將圖像投射到空中，形成懸浮在空中的三維立體影像技術。作為一種全新的顯示和交互技術，懸浮成像技術的獨特魅力體現在其能夠在無實體接觸的情況下實現立體、真實的空中成像，并支持直觀的人機交互體驗。
近年來，在相關企業的積極推動下，搭載這一先進技術的產品正在逐步從實驗室走向市場，實現商業化落地。例如，部分智能座艙、懸浮精靈以及車載顯示產品已成功實現了規模化量產。但由于懸浮成像技術的設計和仿真難度，供應商通常要耗費比通常設計更多的時間成本和打樣次數來獲得理想的產品效果。因此，供應商們需要通過光學仿真軟件來實現最優的產品解決方案。
作為一款專業用于光學設計、環境與視覺模擬系統、成像應用的光學仿真軟件，Ansys Speos提供完美的可視化光學系統和直觀的人機交互平臺。基于三維模型CAD數據，Ansys Speos進行人眼視覺分析和人因環境評估，在產品設計階段對方案可行性進行驗證，在設計前期發現、反饋和處理問題，實現最優的產品解決方案。
基于此，7月18日，Ansys 系列網絡研討會將推出「Ansys 光學在手機背殼立體成像中的應用」主題。在本次研討會中，將介紹通過Ansys Speos搭建和仿真懸浮成像技術的方法，幫助設計者預測產品成像效果，定位設計錯誤，降低打樣次數從而降低設計成本。另外Ansys Speos 支持在VR頭顯中直接觀察懸浮成像效果，相比于普通屏幕，通過VR頭顯，設計者可以直接觀察到產品的懸浮效果，實現對設計更加高效的評估。
展開 
麻省理工《Science Advances》：一種新的立體光刻增材制造技術！
然而，盡管有這些系統改進，傳統的PμSL方法使用的成像平臺依賴于單孔徑成像系統，在該系統中，入射圖像直接聚焦在單個平面區域。因此，像素化數字投影系統的空間帶寬乘積(SBP)，從根本上限制了空間信息的傳輸量。SBP定義為實現最大信息容量所需的像素數。無論成像光學的數值孔徑(NA)或放大倍數(M)如何，傳統PμSL平臺的收縮壓一般都在百萬像素范圍內。這導致了可實現的最小特征大小和總圖像面積之間的權衡。為了進一步推進微結構3D打印在生產中的應用，必須消除這種權衡。
這個問題可以潛在地通過使用圖像倍增策略(即，數字增加)結合平面微光學成像系統來解決。隨著低成本和大規模微透鏡陣列制造技術的不斷發展，微光學器件已成為集成成像3D顯示器等大面積顯示應用的有前途的工具。這些制造技術的一個好處是它們是可伸縮的。微光學成像設備的圖像倍增，已經在塔爾博特陣列照明和微透鏡投影光刻中得到了證明，可用于制造亞微米的二維晶格結構。然而，靜態掩模的使用，將成像功能限制在單個物體的簡單復制上，不能滿足二維平面結構之外的多層復雜建筑的設計要求。
展開 中國模擬芯片如何突圍？
隨著汽車電子化和物聯網產業的漸成主流，包括傳感器、電源管理、集成MEMS和成像應用等組件的需求提升，模擬市場將會迎來一個大的機會，希望國產廠商能夠抓住機會，迎來新突破。
京東方、天馬、維信諾、三星顯示、LGD、AUO等攜新技術及產品亮相SID
本次展示的可卷曲AMOLED展品，可完美貼合轉軸，同時天馬將CFOT技術集成到AMOLED卷曲屏上，使得厚度降低30%以上，功耗降低20%以上，彎折半徑更小，可靠性更高！
大面積超薄柔性指紋識別（FOD）
天馬首次采用基于柔性TFT技術的高分辨率光學傳感器，搭配集成小孔成像系統的柔性AMOLED屏幕，實現超薄全柔性大面積AMOLED屏下指紋識別功能。
《Nature》重大突破：西北工業大學等發現新型X射線閃爍體！
除此之外，還可以和商業平板成像儀集成，用于檢測電子電路板的低劑量X-射線輻射。
此外，該類鈣鈦礦納米晶閃爍體的發現為制備大面積柔性閃爍體膜提供了可能性，可極大地提高X射線檢測與成像靈敏度，降低X射線在醫學診斷和X光機安全檢查等方面的輻射使用劑量，使得基于X光的應用更加安全。
該研究成果為實現閃爍體材料的性能調控提供了全新思路和途徑。這類鈣鈦礦納米晶閃爍體的出現，不僅能夠大大促進X射線檢測技術與成像原理在醫學成像、國防科技、安全檢查和高能物理研究等眾多傳統領域的進一步發展，同時也將推動納米發光材料新興領域在國計民生中的應用。
相關研究工作以“All-inorganic Perovskite Nanocrystal Scintillators”為題于Nature雜志在線發表，黃維為該論文的共同通訊作者。該研究工作得到了國家重大科學研究（973）計劃（2015CB932200 鈣鈦礦型太陽電池的基礎研究）和國家自然科學基金（21635002, 21471109, 21210001、21405143）的支持。
據悉，2014年以來，黃維院士領銜的創新團隊已相繼在《自然》（Nature）《自然.材料》（Nature.Materials）《自然.納米技術》（Nature Nanotechnology）《自然.光子學》（Nature Photonics）和《自然.通訊》（Nature Communications）等國際頂尖學術期刊上發表一系列重要學術成果。此次發現的全無機鈣鈦礦納米晶閃爍體實現多彩輻射發光和超靈敏X射線檢測，是該團隊取得的又一重大科研成果。（來源：西北工業大學）
展開 6G帶來的芯片機會
在電路領域，如何把III-V和CMOS使用先進封裝技術集成起來也是一個能讓III-V和CMOS各取所長的技術，但是在太赫茲頻段如何能保證相關系統的損耗可控將是一個很值得研究的課題。此外，更重要的是，在太赫茲頻段由于波長較小，因此天線的尺寸也可以做到較小，因此有可能實現使用先進封裝技術來把多個（大于10個）射頻芯片封裝在一起實現陣列，來實現高性能波束成形來進一步提升系統的性能。我們認為，在這樣的小型化射頻陣列方面，先進封裝將起到賦能的作用，從而支撐6G太赫茲技術的發展。
成像是太赫茲芯片的另一個潛力領域
除了通信之外，太赫茲芯片的另一個主要應用是成像。太赫茲的主要特點是可以穿透一些傳統光線無法穿透的障礙，同時能靈敏地檢測金屬物體，從而在安防等領域有著很大的應用前景。同時，相比之前的基于毫米波的安防成像技術，太赫茲波長較短且可以實現更大的帶寬，因此成像精度要好于毫米波成像。
與通信不同的是，成像無需很遠的傳輸距離，因此太赫茲成像可以使用基于硅基底的芯片實現。另外，由于安放和成像有小型化和大規模部署的需求，因此從成本考慮使用CMOS/SiGe來實現太赫茲成像也有很好的前景。
目前，使用CMOS/SiGe實現的太赫茲成像芯片通常工作在100 - 400 GHz，帶寬可達100 GHz，因此可以實現很高精度的成像。我們認為，在這一領域的太赫茲電路未來還有較大的上升空間，包括集成更復雜的成像算法（例如壓縮感知等），集成更復雜的陣列系統等等。成像技術將與6G通信一起成為太赫茲在未來最關鍵的應用，從而推進太赫茲芯片和系統的進一步發展。太赫茲將成為毫米波之后另一個充滿潛力的頻段，相關的芯片技術和市場應用值得期待。
文章來源：半導體行業觀察
展開 超表面高階微分器助力光學計算突破
應用前景：從圖像處理到納米制造
1.實時圖像處理
超表面微分器可集成于顯微鏡或攝像頭中，實現實時邊緣增強、相位成像，尤其在生物醫學領域，無需染色即可觀察透明樣本的相位細節（如細胞膜結構）。
2.半導體納米制造
在芯片光刻工藝中，多層掩模的對準精度直接決定電路性能。傳統光學對準受限于衍射極限，而基于超表面的超分辨率探測器可將對準精度提升至亞微米級（圖5）。研究團隊甚至演示了200納米的位移檢測，未來通過優化激光穩定性與機械控制，有望進一步突破至納米尺度。
圖5 亞微米尺度光學超分辨的實驗驗證
3.量子成像與通信
PB超表面的偏振依賴性使其可與量子光源結合，用于量子圖像處理或高維光場調控，為量子通信和加密技術提供新思路。
未來展望
盡管該研究已取得顯著成果，仍有一些挑戰：
工作波段擴展：當前實驗基于單一波長（如He-Ne激光），需驗證寬帶性能。系統集成：4f成像系統仍較復雜，未來可將透鏡功能集成到超表面中，實現全平面光學計算。制造工藝：納米結構的加工精度和一致性需進一步提升，以支持大規模應用。
研究團隊表示，這項技術有望在5-10年內走向實用化，率先應用于高端顯微鏡和半導體制造設備。正如論文通訊作者陳立湘教授所言：“超表面正在重新定義光學的可能性，從計算到成像，我們才剛剛開始。”
參考：
[1] Qiu X, Zhang J, Fan Y, Zhou J, Chen L, Tsai DP. Metasurface enabled high-order differentiator. Nature Communications. 2025 Mar 11;16(1):2437.
[2] Zernike, Frits.
展開 超表面計量學的光學屬性
光學超表面（MS）是一種新型的平面光學元件，由于其緊湊性、多功能性以及設備集成性的優點，正深刻變革著光學設計領域。本期文章將介紹現有的用于超表面檢測的光學計量技術，包括振幅、偏振、定量相位測量以及疊層成像等 ，最后討論了超表面在光學計量中的應用以及未來的發展趨勢。
引言
過去十年間，平面結構化光學界面（即超表面）發展迅猛。超表面本質上是平面器件，可借助半導體制造工具和設備進行生產，有望實現晶圓級制造以及與光電子系統集成。盡管超表面發展前景廣闊，但實現工業化仍面臨諸多挑戰。其中，確保制造出的超表面達到設計階段預期的光學性能至關重要，且這一要求需在高產量條件下達成，即同一晶圓上生產的數千個器件都要滿足性能標準。半導體行業通過在制造過程中進行多次連續和并行測量來解決類似問題，因此，超表面光學元件的工業化生產也需要適配的先進計量技術，以推動其性能提升，加速系統集成和工業應用進程。此外，當成功制造超表面后，仍需專用光學計量技術來驗證其光學特性，而且，超表面集成到系統和復雜器件中時，也需要測量來保證最終產品符合規格。因此，無論是超表面元件還是完整系統，都需要計量和驗證測試。
超表面原理
超表面是由納米結構元素組成的，這些元素位于分隔兩種介質的界面處。這些納米結構可用于控制透射光和反射光的光學特性。超表面的優勢是通過在納米結構處對入射光產生相移來實現波前控制。傳統的應用包括可以實現光任意角度偏轉的偏轉器、具有聚光功能的超透鏡、可以投影用戶定義的強度分布的全息圖等。而實現相移的方法可以歸結為三種類型：
1） 傳播相位型：該種方法利用高縱橫比的電介質結構充當小波導，通過控制結構的有效折射率，即通過控制圓柱直徑，來控制相同高度柱體透射的相位延時，其示意圖如圖1（a）所示。
2） 諧振相位型：該種方法依賴由米氏共振引起光的激發和散射。其示意圖如圖1（b）所示。
展開 
基于第三代半導體材料的壓電電子學和壓電光電子學
MRS Bulletin, 43(12), 928-935. doi:10.1557/mrs.2018.297)
圖一
a 壓電電子學效應調控拓撲絕緣體；（i）CdTe/HgTe/CdTe拓撲絕緣體，（ii）能帶圖b 壓電效應調控拓撲絕緣體輸運特性；（i）外力調控電導臺階，（ii）邊沿態電子密度分布
【成果二】壓電電子學材料和大規模壓電電子學陣列器件
中科院納米能源所胡衛國研究員、新南威爾士大學Kourosh Kalantar-zadeh教授和成功大學Chuan-Pu Liu教授在期刊MRS BULLETIN撰寫了《壓電電子學材料和大規模壓電電子學陣列器件》的綜述論文，系統回顧了壓電電子學分立器件到大規模壓電集成電路的最新進展，以及展望將來壓電電子學材料器件的研究和應用。其中，壓電電子學分立式器件介紹了壓電電子學起源和基礎理論，從一維ZnO納米線到II-VI、III-V族纖鋅礦半導體的壓電電子學效應，極化軸取向依存性和載流子屏蔽效應，以及復合異質結結構的壓電電子學效應，分立式應變柵極晶體管等重要進展。大規模壓電電子學陣列器件則重點闡敘第一個92 × 92 應變柵極晶體管陣列的原理、工藝、器件性能和新興的應力空間成像應用，并追蹤報道了大規模壓電集成電路在成像分辨率、成像存儲復合功能等代表性研究成果。最后，作者們總結當前研究進展，預測下一步壓電電子學材料研究的新興方向，和展望人機交互、機器人、植入式設備、柔性電子設備、電子皮膚等重要前沿。該綜述是追蹤壓電電子學領域進展的重要指南。(Hu, W., Kalantar-Zadeh, K., Gupta, K., & Liu, C. (2018).
展開 瑞士GUDEL 自動化裝備在自動化壓機線的應用
攝像頭倒置安裝可以有效的避免在傳輸過程中對攝像頭的污染，并且可以不受外部光照的影響，穩定成像。集成的操作界面可以便捷的對攝像頭成像參數進行調整，并且可以在進行雙料單側生產時，快速啟動生產。
圖4 德國Tichawa 線性攝像頭
成像后的對中功能，Gudel 采用動作更迅速的對中臺，融合著皮帶傳輸功能，直接實現X(垂直物流運動)、Y(物流方向運動)、C(旋轉運動)三個維度的矯正功能，在收到矯正坐標后，迅速的做出矯正動作，如圖5 所示。
圖5 攝像頭與對中臺控制系統邏輯框架
板材經過傳輸皮帶B 到傳輸皮帶C 上的過程中，攝像頭A 根據成像啟動信號，對經過的板材進行圖像拍攝，經過總線E 將圖像信息傳輸回攝像頭的工控服務器，工控服務器通過實時以太網G，將需要矯正的空間坐標傳輸給拆垛站的工控服務器，拆垛站的工控服務器經過Sercos 光纜環將目標位置傳輸給對中臺的驅動控制器，驅動控制器控制各軸的電機D，將板材矯正到標準的待抓取位置，同時將矯正信息通過總線F 傳輸給攝像頭的集成操作界面，實時顯示矯正的坐標數據。
雙臂高速傳輸機械手
雙臂高速傳輸機械手(圖6)，橫桿采用輕量化的碳纖維材料，在保證了硬度的前提下，大幅度的降低了整體機械手的重量。機械手共由10 個電機驅動，驅動系統采用Rexroth 高端產品HMS 系列，搭配Beckhoff CP 系列的高端上位機，實現機械手的高速精確控制，確保了整體傳輸的精度。機械手可以實現舉升，進給、橫移、旋轉、傾斜5 個動作，更靈活的適應模具的多種形態，并基于實時的監控壓機運行角度，通過flying saw(飛鋸)功能，和壓機實現完美的耦合，避免和壓機的碰撞，完成零件的傳輸工作。
圖6 雙臂高速傳輸機械手結構示意圖
(1)舉升動作。
展開 五維智能感知——下一代光學的百年演進
報告同時指出，五維傳感芯片一旦在國外率先完成全維度集成與消費級量產，將對國內光電產業構成代際更迭式的降維打擊——當前基于RGB傳感器的規模優勢將被系統性替代，產業鏈話語權將進一步向掌握核心芯片的海外企業集中。避免這一局面的唯一路徑，是在五維傳感產業成熟期到來之前，完成從IP到工藝、從人才到生態的系統性能力建設。
關鍵詞 ：五維傳感；超構表面；自由曲面光學；液體透鏡；相位編碼；QPD；計算光學；壓縮感知；高光譜成像；偏振成像；時間成像；TOF成像；技術成熟度等級；傳感器內人工智能
目錄
第一章 從光學發展史看五維傳感
1.1 光學的四次躍遷
1.2 為什么是這五個維度？
展開 史上最全的大疆創新產品發布記錄
精靈 4 多光譜版是一款高精度多光譜航測無人機，也是 DJI 大疆創新首次將多光譜成像系統集成至小型無人機的創新性成果。延續精靈 Phantom 4 RTK 的厘米級導航定位系統，精靈 4 多光譜版新增多光譜相機和位于天線頂部的多光譜光強傳感器，為用戶帶來高精度數據成果。
2019年10月30日，發布僅重249克航拍小飛機御Mavic Mini。
2019年11月5日，大疆農業在深圳蛇口嘿吼小鎮4H LIVE 舉辦主題為“遍地英雄”的年度新品發布會，發布T20農業植保無人機。
發布新產品統計：10款+，主要是御Mavic系列無人機+靈眸Osmo+FPV圖傳系統+植保無人機。
2020年
2020年3月9日下午，大疆舉行教育RoboMaster EP新品線上發布會，正式發布了新一代機甲大師RoboMaster EP以及RoboMaster EP教育拓展套裝，同時，大疆還宣布將開展面向9~19歲中小學生舉辦的RoboMaster青少年挑戰賽。
2020年4月13日，DJI Terra大疆智圖電力版正式發布。
2020年4月28日上午9點30分，大疆發布新品Mavic Air 2。
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