論文の概要: Novel Light Field Imaging Device with Enhanced Light Collection for Cold Atom Clouds

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.11480v1
• Date: Mon, 23 May 2022 17:32:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2022-05-24 20:17:14.255605
• Title: Novel Light Field Imaging Device with Enhanced Light Collection for Cold Atom Clouds
• Title（参考訳）: 寒冷原子雲用集光型新しい光電界イメージング装置
• Authors: Sanha Cheong (1 and 2), Josef C. Frisch (2), Sean Gasiorowski (2), Jason M. Hogan (1), Michael Kagan (2), Murtaza Safdari (1 and 2), Ariel Schwartzman (2), Maxime Vandegar (2) ((1) Stanford University, Stanford, CA, USA, (2) SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, CA, USA)
• Abstract要約: 単発で物体の複数のビューを撮影する光場イメージングシステムを提案する。 システムは、$mathcalO$(100 $mu$m)サイズのオブジェクトのシングルショットトモグラフィーを可能にする Prototypeは、$mathcalO$(100 $mu$m)サイズのオブジェクトのイメージを取るために使用され、シングルショットイメージ上で動作する3D再構成アルゴリズムは、内部機能の再構築に成功している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.2012378666405002
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a light field imaging system that captures multiple views of an object with a single shot. The system is designed to maximize the total light collection by accepting a larger solid angle of light than a conventional lens with equivalent depth of field. This is achieved by populating a plane of virtual objects using mirrors and fully utilizing the available field of view and depth of field. Simulation results demonstrate that this design is capable of single-shot tomography of objects of size $\mathcal{O}$(1 mm$^3$), reconstructing the 3-dimensional (3D) distribution and features not accessible from any single view angle in isolation. In particular, for atom clouds used in atom interferometry experiments, the system can reconstruct 3D fringe patterns with size $\mathcal{O}$(100 $\mu$m). We also demonstrate this system with a 3D-printed prototype. The prototype is used to take images of $\mathcal{O}$(1 mm$^{3}$) sized objects, and 3D reconstruction algorithms running on a single-shot image successfully reconstruct $\mathcal{O}$(100 $\mu$m) internal features. The prototype also shows that the system can be built with 3D printing technology and hence can be deployed quickly and cost-effectively in experiments with needs for enhanced light collection or 3D reconstruction. Imaging of cold atom clouds in atom interferometry is a key application of this new type of imaging device where enhanced light collection, high depth of field, and 3D tomographic reconstruction can provide new handles to characterize the atom clouds.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,物体の複数ビューを1ショットで撮影する光電界イメージングシステムを提案する。 このシステムは、被写界深度が等しい従来のレンズよりも大きな光の固体角度を受け入れることで、全光収集を最大化するように設計されている。 これは、鏡を使って仮想オブジェクトの平面をポピュレーションし、利用可能な視野と視野の深さを完全に活用することで達成される。 シミュレーションの結果、この設計は、サイズ$\mathcal{o}$(1mm$^3$)の物体の単発トモグラフィーが可能であり、3次元の(3d)分布を再構築し、孤立して1つの角度からアクセスできない特徴を持つことがわかった。 特に原子干渉測定実験で用いられる原子雲の場合、システムはサイズ$\mathcal{O}$(100 $\mu$m)で3Dの縞模様を再構成することができる。 また,このシステムを試作3Dプリントで実演する。 このプロトタイプは、$\mathcal{O}$(1 mm$^{3}$)サイズのオブジェクトの画像を撮影するために使用され、シングルショットイメージ上で動作する3D再構成アルゴリズムは、$\mathcal{O}$(100 $\mu$m)内部の機能の再構築に成功した。 プロトタイプはまた、このシステムを3Dプリンティング技術で構築できることを示しており、光の収集や3D再構成の必要性のある実験において、迅速かつ低コストで展開することができる。 原子干渉計における冷間原子雲のイメージングは、光の集光、高深度フィールド、3次元トモグラフィー再構成により、原子雲を特徴付ける新しいハンドルを提供する新しいタイプのイメージング装置の鍵となる応用である。

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