重複型複眼光学系を用いた全方位・全焦点ギガピクセルカメラの開発

本研究では，重複像眼複眼光学系と画像再構成処理の融合に基づく全方位・全焦点カメラの開発を行った．イメージングシステムの視野及び被写界深度は収差により制限されるため，一般的に一台のカメラの一度の露光では三次元空間の限られた領域しか鮮明に撮像できない．視野及び被写界深度を全方位・全焦点に拡大できれば，広い三次元空間の高速かつ鮮明な撮像が可能となり，セキュリティや科学計測等に役立つ．重複像眼複眼光学系を球面構成することで，収差特性が物体の三次元位置に対して近似的に不変となる．このような状況下で得られる画像は，単一のフィルタを用いたデコンボリューションによる収差除去が可能である．この原理に基づく全方位・全焦点イメージングを，シミュレーション及び光学実験で原理実証した．また，撮像系だけでなく投影系においても同様の原理を適用できることを確認した．重複像眼複眼光学系は収差特性制御のために有用であるが，特殊な光学素子の正確な配置が必要となるため，実装コストが大きくなる．より簡便な実装を実現するために，重複像眼複眼光学系による位相変調作用を一般的なレンズアレイと信号処理の組み合わせに置き換える手法を提案した．提案手法に関して，光学実験による原理実証を行った．提案手法は，実装が簡便で，かつ機能/性能を計算機上で柔軟に切り替えられる変調イメージングシステムの実現に役立つ．また，提案するカメラを散乱体を用いてより小型に実装する手法を提案した．この提案手法について，FDTD法に基づくシミュレーションにより原理確認を行った．光学実験による実証が今後の課題である．

本研究では，重複像眼複眼光学系と画像再構成処理の融合に基づく全方位・全焦点カメラの開発を行った．イメージングシステムの視野及び被写界深度は収差により制限されるため，一般的に一台のカメラの一度の露光では三次元空間の限られた領域しか鮮明に撮像できない．視野及び被写界深度を全方位・全焦点に拡大できれば，広い三次元空間の高速かつ鮮明な撮像が可能となり，セキュリティや科学計測等に役立つ．重複像眼複眼光学系を球面構成することで，収差特性が物体の三次元位置に対して近似的に不変となる．このような状況下で得られる画像は，単一のフィルタを用いたデコンボリューションによる収差除去が可能である．この原理に基づく全方位・全焦点イメージングを，シミュレーション及び光学実験で原理実証した．また，撮像系だけでなく投影系においても同様の原理を適用できることを確認した．重複像眼複眼光学系は収差特性制御のために有用であるが，特殊な光学素子の正確な配置が必要となるため，実装コストが大きくなる．より簡便な実装を実現するために，重複像眼複眼光学系による位相変調作用を一般的なレンズアレイと信号処理の組み合わせに置き換える手法を提案した．提案手法に関して，光学実験による原理実証を行った．提案手法は，実装が簡便で，かつ機能/性能を計算機上で柔軟に切り替えられる変調イメージングシステムの実現に役立つ．また，提案するカメラを散乱体を用いてより小型に実装する手法を提案した．この提案手法について，FDTD法に基づくシミュレーションにより原理確認を行った．光学実験による実証が今後の課題である．