無鏡頭拍攝：徑向遮罩讓薄型相機擁有大景深
紙稿報導 | 2023 年 10 月 10 日
引言
相機最為人熟知的元件，鏡頭，在拍攝一張完全清晰的照片時，已不再是必需品。相反地，只要在影像感測器上放上一張薄薄的遮罩，就能完成拍攝的任務。然而你使用的遮罩對於影像的清晰度起著重要作用。最近，在《IEEE Transactions on Computational Imaging》期刊上發表的一項研究中，來自大阪大學的研究人員描述了一款具有擴充套件景深的最佳化徑向碼遮罩，能夠使前景和背景中的物體更加銳利。
摒棄鏡頭的挑戰
隨著相機設計的變得越來越薄、輕，鏡頭已成為主要的約束因素。為了將光聚焦到影像感測器上，鏡頭必須擁有特定的尺寸、形狀和與感測器的距離。而在無鏡頭相機中，感測器拍攝到的影象比較模糊，需要使用重建軟體來後期"聚焦"影象。這是因為從影像中提取所需的訊息，是透過光與遮罩之間的互動作用而編碼的，這個過程被稱為點擴散函數。
徑向遮罩的好處
無鏡頭相機的一個優點是，透過有意地改變其遮罩，可以改變相機的特性。例如，在這項研究中所做的那樣，可以改變其景深。在傳統的無鏡頭相機中，點擴散函數會根據物體的距離而改變，並且相機只能在單一重建過程中清晰地捕捉到特定距離處的物體。
研究人員希望創造一款無鏡頭相機，可以更好地聚焦於前景和背景物體。換句話說，他們希望相機具有更大的景深，並且他們發現用類似星爆的射線從中心發散的遮罩可以實現這一目標。智慧媒體系統小組在大阪大學進行的研究發現，遮罩的節數和厚度也會改變相機的特徵。更多且較薄的節數可以突顯細微之處，而較少且較厚的節數則更加聚焦於平滑區域。因此團隊利用最佳化過程來確保最適合所有節點的遮罩，發現特定的薄和厚的節點組合效果最好。
現實應用的希望
無鏡頭相機比傳統相機更小、更薄、更輕，而增加景深是發展出可以應用於醫學和工業檢測等實際應用的重要一步。此外還有許多其他型別和佈局的遮罩有待探索，這可能使無鏡頭相機在未來成為一種實用和常見的裝置。
本文經科學網授權轉載，原文網址：https://techxplore.com/news/2023-10-lens-radial-masks-thin-cameras.html
