A vision system is used in many areas such as inspection system, robot, automatic machine, traffic system, etc. Micro system, bio system, precision system can use high NA optical system. But high NA optical system has serious problems which are small depth of field, small field of view, and small depth resolution. This thesis is focused on small depth of field problem. Several methods have been developed to deal with this problem. One of them is to use thin annular pupil for high depth of field, but because most of the light energy is blocked, the image shows poor quality. Since fast digital computers are readily available, many researchers have examined hybrid systems that combine novel pupil functions with digital post-processing of the resulting image. Dowski and Cathey proposed use of a cubic phase mask in the pupil of a standard system to encode the image with a specific point spread function that is insensitive to defocus, which is called wavefront coding. When it combined decoding of the recorded image with the specific point spread function, we can get focused image and increase depth of field without reducing incoming light. But pupil phase mask is fixed and can not change without reproducing. Also when object located in focus region, we don’t need to use cubic phase mask. So for extending depth of field, we propose a wavefront coding method using Liquid Crystal-Spatial Light Modulator(LC-SLM) instead of phase mask to increase flexibility of using wavefront coding method.
현재 비젼시스템은 정밀검사시스템, 로봇, 자동화 장치, 교통시스템등 다양하게 여러분야에 사용되고 있다. 그중 마이크로 시스템, 바이오시스템, 정밀 시스템은 높은 배율의 광학 시스템을 사용한다. 그러나 높은 배율의 광학 시스템은 좁은 피사계심도, 좁은 영상영역, 작은 깊이방향의 분해능과 같이 세가지의 심각한 문제들을 가지고 있다. 이 논문은 좁은 피사계심도를 해결하는데 초점을 두고 있다. 이 문제를 해결하기위해 여러방법들이 고안되고 있다. 그 중 하나는 얇은 고리모양의 동공(annular pupil)을 사용하여 피사계심도를 넓혔다. 그러나 대부분의 빛 에너지가 차단되기 때문에 영상은 낮은 품질을 갖게된다. 고성능 컴퓨터가 발전하면서 많은 연구자들은 기발한 동공함수를 사용하고 이로 인한 결과 영상에 영상처리를 결함하는 하이브리드 시스템을 제안하고 있다. Dowski와 Cathey는 초점영역에 상관없는 특별한 점확산함수를 만드는 위상마스크를 일반적인 시스템의 동공위치에 사용하고, 이를 파면코드화방법이라한다. 위상마스크를 사용하여 얻게된 영상을 특별한 점확산함수로 디코드시키면, 초점맺힌 영상을 얻게되며, 들어오는 빛의 손실없이 피사계심도를 넓힐 수 있다. 그러나 위상마스크의 모양이 고정되어 다시 만들지 않는 이상 모양의 변화를 시킬 수 없다. 또한 물체가 초점영역에 놓여 있을 때는 위상마스크를 사용할 필요가 없다. 그래서 이 논문에서는 파면코드화 방법에 위상마스크를 사용하지 않고 대신 액정 공간 광 변조기를 사용하여 파면 코드화 방법에 유동성을 증가시켜 피사계심도확장을 하도록 한다.
