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4Dライトフィールドカメラ
原理

ここでは、各焦点画像、全焦点画像、三次元、距離画像など多様なイメージモードで観察を行う事ができるRaytrix ライトフィールドカメラの原理について簡単に解説します。

通常、カメラで観察した被写体の画像は、使用メインレンズの被写界深度内にフォーカスされた画像になり、焦点面を変えるには、メインレンズのフォーカスを変えて異なる焦点イメージを別々に観察する必要があります。

Raytrixのライトフィールドカメラには、独自のマイクロレンズがカメラのイメージセンサー前面に配列されています。各マイクロレンズは異なる焦点を持ち、焦点イメージを再構築処理することで、メインレンズのフォーカスを可変することなく、様々な焦点画像を得ることができます。

再構築処理前のイメージから一部を切り出した画像(赤枠)です。異なるマイクロレンズごとの特性を確認することができます。
下(青枠)は再構築処理した後の全焦点画像です 。

マイクロレンズは異なる焦点を持ち、それぞれの深さ方向における領域をカバーした設計になっております 。

�@ 異なる焦点を持つマイクロレンズが配列されている。
�A マイクロレンズタイプ１がイメージセンサーへ投影するエリア。1つのマイクロレンズ内に複数の画素(ピクセル)が含まれる。
�B マイクロレンズのタイプ毎に焦点イメージが再構築される。
　 再構築後のイメージは同じイメージプレーンの画角をカバーしている。

マイクロレンズにも光学的な開口径があるため、使用するメインレンズの絞りによる開口のマッチングが必要である。下は異なる絞り設定によるマイクロレンズ画像です。

�@ マイクロレンズのペアーはステレオカメラシステムの原理
�A 部分的なマイクロレンズイメージには対応する近隣のマイクロレンズイメージが用いられる。
�B 異なる特性を持つマイクロレンズ毎に算出処理されたマイクロレンズイメージを融合して深度データを再構築する。

1ショットで測定したデータから任意の異なる焦点画像を簡単に評価することができます。焦点位置が画像奥にある時計の文字から中程のネジ、そして手前のネジへと変わっている各画像を確認できるかと思います。

再構築された各焦点画像のデータを重ね合わせて、全焦点の画像を構築することも可能です。通常のメインレンズだけでは得られない焦点深度の深い画像データを得る事ができます。

ライトフィールドのRAWデータをもとに、各焦点の再構築画像を得るだけでなく、全焦点画像、距離画像、三次元画像へと多様な処理イメージを用いて各アプリケーションへの応用が行われています。

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