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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 電機資訊學院
  3. 光電工程學研究所
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/85997
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dc.contributor.advisor林晃巖zh_TW
dc.contributor.advisorHoang-Yan Linen
dc.contributor.author陳永炫zh_TW
dc.contributor.authorYong-Xuan Chenen
dc.date.accessioned2023-03-19T23:32:10Z-
dc.date.available2023-11-10-
dc.date.copyright2023-09-15-
dc.date.issued2022-
dc.date.submitted2002-01-01-
dc.identifier.citation[1] S. Trester, "Computer-simulated Fresnel diffraction using the Fourier transform," in Computing in Science & Engineering, vol. 1, no. 5, pp. 77-83, Sept.-Oct. 1999, doi: 10.1109/5992.790591.
[2] J. W. Goodman, Introduction to Fourier Optics , McGrawHill, New York (1968).
[3] David G. Voelz, Computational Fourier Optics: A MATLAB Tutorial, SPIE(2011)
[4] Cormen, Leiserson, Rivest, Stein, Introduction to Algorithms, 3rd Ed.,McGraw Hill/MIT Press, 2009
[5] Junchang Li, Zebin Fan, and Yunchang Fu "FFT calculation for Fresnel diffraction and energy conservation criterion of sampling quality" Proc. SPIE 4915, Lasers in Material Processing and Manufacturing, (12 September 2002).
[6] Andrew Lavin, Scott Gray"Fast Algorithms for Convolutional Neural Networks, "Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), 2016, pp. 4013-4021.
[7] 葉彥緯。 「利用微光學元件及繞射分析提升有機發光二極 體顯示器之環境對比度與穿透影像品質」。碩士論文, 國立交通大學顯示科技研究所,2016。
[8] "https://blog.csdn.net/leviopku/article/details/80327478,"卷積的三種模式 :full, same, valid。
[9] "https://www.sogi.com.tw/products/oppo_reno7_5G/16177," OPPO Reno7 5G 。
[10] "https://www.sogi.com.tw/products/apple_iphone_11/15160, "Apple iPhone 11 128GB。
[11] Nikolay Petrov , Pavel Pavlov "Numerical simulation of optical vortex propagation and reflection by the methods of scalar diffraction theory, " Proc. Quantum Electronics 43 (6) 582–587 (2013). 
-
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/85997-
dc.description.abstract在透明顯示領域中,顯示器上的異質結構會在成像系統中引起繞射,並破壞背向影像。本研究為解決發生在AR/VR、車用顯示系統與手機屏下鏡頭等等各種透明顯示領域中背向影像被破壞的現象。在不改變透明面板設計的前提下設計出繞射元件並與透明面板貼合來抑制破壞影像的繞射成份。為解決研究主題附帶的近場繞射計算瓶頸,本文使用動態規劃、資料結構約束與各項合乎物理約束的計算範圍限縮,設計一種新穎且高效率的相位檢索演算法,來解決超高維相位函數之優化問題。由演算法產出的相位分佈來修復點擴散函數、降低繞射對成像過程的破壞。
使用演算法得到用於抑制影像破壞的相位分佈後,本文因應繞射元件使用蝕刻製程的製造需求,設計出能快速抽換底層圖論結構、將龐大的二值化光罩矩陣快速轉換為佈局曲線資料的自動化佈局演算法,並實際進行繞射抑制元件的製作。
希望本論文的研究、可以在透明顯示器領域、繞射元件設計領域、計算光學領域做出些許貢獻,並且推進極近場光學繞射的研究、為不同元件間的異質整合設計提供一種可能性。

關鍵詞 : 相位檢索演算法、自動化佈局、繞射元件、屏下鏡頭、透明顯示、近場繞射。
zh_TW
dc.description.abstractIn the field of transparent display, the heterostructures on display will cause diffraction in the imaging system, disrupting the see-through image. This research aims to solve the phenomenon of see-through image destruction in Augmented Reality, Virtual Reality, automotive display systems, and under-display cameras of mobile phones. While keeping the original design of transparent panels, this research has designed and produced a diffractive optical element to laminate the panel to suppress the image-damaging components of diffraction.
To overcome the computational bottlenecks of near-field diffraction associated with the research topic, this study proposes a novel and efficient phase retrieval algorithm which is realized by dynamic programming and the constraint on both data structure and calculation range. The phase retrieval algorithm is designed to solve the optimization problem of ultra-high-dimensional phase functions. By repairing the point spread function using the algorithm, damage caused by diffraction to the imaging process can therefore be reduced.
After using the algorithm to obtain the phase distribution for suppressing image damage, this paper then takes into account the manufacturing needs of diffractive optical elements and proposes an etching process that uses an auto-layout algorithm to quickly replace the underlying graph theory of data structure and convert large logical matrix of photomask into curve data of layout.
The author hopes that this research can contribute to the field of transparent display, the design of diffractive optical elements, and the field of optical computing, as well as advance the study of near-field optical diffraction and provide a possibility for the design of Heterogeneous Integration between different components.
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2023-03-19T23:32:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1
U0001-2709202216115700.pdf: 7820509 bytes, checksum: e22c36524e0381a753add8540f6e70f9 (MD5)
Previous issue date: 2022
en
dc.description.tableofcontents誌謝 i
摘要 ii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 x
第一章 緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 研究方法 4
1-3 研究動機 5
1-4 演算法發展動機 5
1-5 文獻回顧與比較 6
1-6 研究貢獻 8
1-7 論文架構 10
第二章 理論模型 11
2-1 繞射傳播 11
2-2 光學系統 12
2-3 點擴散函數修正 14
第三章 演算法 17
3-1 繞射數值計算 17
3-2 採樣問題 18
3-3 逆向傳播相位檢索算法 20
3-3-1 演算法發展動機 20
3-3-2 演算法優勢 21
3-3-3 相位檢索問題數學結構與評價函數 22
3-3-4 演算法結構設計 22
3-3-5 演算法中約束套用的合理性 28
3-3-6 逆向傳播相位檢索演算法之流程圖 29
3-4 快速替換底層圖論邏輯之自動化佈局演算法 32
3-4-1 自動化佈局算法設計背景 32
3-4-2 問題結構 32
3-4-3 自動化佈局使用流程 37
3-4-4 算法流程圖 41
第四章 前導實驗與模擬 43
4-1 繞射測定實驗 43
4-1-1 繞射比量測實驗 43
4-1-2 繞射比量測實驗結果與紀錄 45
4-1-3 繞射距離量測實驗 46
4-1-4 繞射測定模擬結果 48
4-1-5 拍攝實驗前置作業: 透明面板貼合 51
4-2 點光源拍攝實驗 53
4-3 圖像拍攝模擬實驗 59
第五章 元件設計與實驗 66
5-1 屏下鏡頭系統成像改善元件設計 66
5-1-1 異質結構平面的相位修復 66
5-1-2 玻璃基板表面的相位修復 70
5-1-3 元件相位八階離散化 78
5-1-4 元件相位二四階離散化 85
5-2 排除貼合誤差之條狀結構驗證備案 87
5-3 排除透明面板結構資料缺失之類面板驗證備案 90
第六章 結論與未來展望 94
參考文獻 96
-
dc.language.isozh_TW-
dc.subject屏下鏡頭zh_TW
dc.subject近場繞射zh_TW
dc.subject透明顯示zh_TW
dc.subject相位檢索演算法zh_TW
dc.subject自動化佈局zh_TW
dc.subject繞射元件zh_TW
dc.subjecttransparent displayen
dc.subjectphase retrieval algorithmen
dc.subjectauto-layout algorithmen
dc.subjectdiffractive optical elementsen
dc.subjectunder display cameraen
dc.subjectnear-field diffractionen
dc.title逆向傳播相位檢索演算法應用於屏下鏡頭繞射抑制元件製作zh_TW
dc.titleReverse Propagation Phase Retrieval Algorithm for the Diffraction Inhibiting Optical Element of Under Display Cameraen
dc.typeThesis-
dc.date.schoolyear110-2-
dc.description.degree碩士-
dc.contributor.oralexamcommittee黃定洧;蕭立人;許顧輝zh_TW
dc.contributor.oralexamcommitteeDing-Wei Huang;Li-Jen Hsiao;Ku-Hui Hsuen
dc.subject.keyword相位檢索演算法,自動化佈局,繞射元件,屏下鏡頭,近場繞射,透明顯示,zh_TW
dc.subject.keywordphase retrieval algorithm,auto-layout algorithm,diffractive optical elements,under display camera,near-field diffraction,transparent display,en
dc.relation.page96-
dc.identifier.doi10.6342/NTU202204166-
dc.rights.note同意授權(全球公開)-
dc.date.accepted2022-09-29-
dc.contributor.author-college電機資訊學院-
dc.contributor.author-dept光電工程學研究所-
dc.date.embargo-lift2027-09-20-
顯示於系所單位:光電工程學研究所

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