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光学および信号処理において、波面符号化とは、位相変調素子を逆畳み込みと組み合わせて使用することで、ビデオカメラなどのデジタル画像システムの被写界深度を拡張することを指す。
波面符号化は、被写界深度を向上させる技術として、計算写真という広範な分野に分類される。
カメラシステムを通過する光波の波面は、空間的に変化する光路長を導入する光学素子を用いて変調されます。変調素子は、視野全体にわたってすべての視野角で同じ変調が適用されるように、開口絞りまたは瞳面の平面上またはその近傍に配置する必要があります。この変調は、このような撮像装置の瞳関数の複素引数の変化に対応し、例えば被写界深度を拡張するなど、さまざまな目的に合わせて設計することができます。
線形位相マスクを用いた波面符号化は、距離情報を符号化する光伝達関数を作成することによって機能します。[ 1 ]
立方体位相マスクを用いた波面符号化は、立方体形状の波長板を用いて画像を均一にぼかすことで、中間画像である光学的伝達関数が一定量だけ焦点から外れるようにします。その後、デジタル画像処理によってぼかしが除去され、プロセッサの物理的特性に応じてノイズが導入されます。 使用するフィルターの種類に応じて、被写界深度を拡張するためにダイナミックレンジが犠牲になります。また、光学収差を補正することもできます。[ 2 ]
このマスクは、曖昧性関数と定常位相法を用いて開発された。
この技術は、1990年代に米国コロラド大学のレーダーエンジニア、エドワード・ドウスキーと彼の論文指導教官トーマス・キャシーによって開拓されました。同大学はこの発明の特許を出願しました。 [ 3 ]キャシー、ドウスキー、メルク・メルキュールは、この方法を商業化するためにCDM-Opticsという会社を設立し、同大学からこの発明のライセンスを取得しました。同社は2005年にOmniVision Technologiesに買収され、OmniVision TechnologiesはTrueFocusセンサーとして波面符号化ベースのモバイルカメラチップを発売しました。
TrueFocusセンサーは、レンジファインダーと狭い被写界深度を使用する古いオートフォーカス技術をシミュレートできます。[ 4 ] 実際、この技術は理論的には、効果のためにピクセルごとに任意の数の焦点の組み合わせを可能にします。これは、EDoF（拡張被写界深度）に限定されない唯一の技術です。