光物理学：収差補正3D写真撮影向けの集積イメージセンサー

平面デジタルイメージセンサーは、さまざまな分野において幅広い応用を促しており、近年そのピクセル数が急速に増えている。しかし、撮像システムの実用性能は、不完全なレンズや環境外乱に起因する空間的に不均一な光学収差によって根本的に制限される。今回我々は、追加のハードウエア変更なしに汎用の高速収差補正三次元写真撮影を実現する、「メタイメージセンサー」という名の集積走査型光場イメージセンサーを提案する。このメタイメージセンサーは、二次元の強度投影を直接検出するのではなく、符号化された振動マイクロレンズアレイを通して極微細な四次元光場分布を捉えることで、後処理において複素場変調画像の柔軟で精密な合成を可能にしている。我々はこのセンサーを用いて、データプライアなしに、単一の球面レンズで最大ギガピクセルの高性能写真撮影を実現し、光学撮像用のシステムの容量とコストを数桁削減した。メタイメージセンサーは、動的な大気乱流が存在していても、取得速度を低下させることなく80 cmの地上望遠鏡において1000秒角にわたるマルチサイト収差補正を可能にし、これにより高解像度総観天空探査への道が開かれる。さらに、正確な高密度深度マップを同時に得られることから、自動運転から工業検査まで、さまざまな応用が促進される。

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