簡介
光學成像技術是一門非常成熟的科學和技術，但迄今為止都約定俗成地認可了其中的一種技術限制，即景深及其對應的焦深的互相制約。加大光學系統的景深，一直是成像光學領域的熱點。
將傳統光學系統設計和現代數字圖像處理技術相結合，通過在傳統成像系統的光闌處加入特殊設計的非球面相位板對被攝物體編碼，使得系統的點擴散函式(PSF)和光學傳遞函式(OTF)在較大的焦深範圍內對離焦不敏感，可以在較大景深範圍內形成相互之間差異極小的中間像，然後再用統一算法對所得中間像進行解碼恢復出原圖像，從而達到擴大景深的目的。
理想光學系統對立體空間的物體成像時，一定的像平面只能對其共軛的物平面上的點物成點像，對於在物平面以外的點物，在這個像平面上所成的像為彌散斑。如果彌散斑足夠小，不超過接收系統的分辨本領，那么由這些彌散斑構成的像仍可以看作清晰像。所謂光學系統的景深，就是指保證在像平面能獲得清晰像時，物體在物空間的前後移動的最大距離。
大景深的優點
對於成像光學系統，在對焦的情況下，光學系統在像面上成清晰像。隨著離焦的逐漸增大，像就會由清晰變得模糊。很多情況下人們都希望得到景深儘可能大的光學系統，因為大的景深具有以下幾個優點：大景深意味著可以擁有更大的成像空間，能獲取更多的物方信息；大景深可以校正各種原因造成的離焦所引起的誤差，包括球差、色差、匹茲凡像面彎曲以及由安裝誤差和溫度變化引起的離焦，減少它們對物方信息在成像過程中造成的損失；可以更好地進行三維顯示，產生更加真實、適合於人眼的三維視覺，尤其是用顯微鏡來觀察三維物體時就顯得更為方便、直觀、準確。
理論基礎
波前編碼技術的理論基礎是模糊函式(AF,Ambiguityfunction)理論。模糊函式是由P.M.Woodward首先定義的，目的是研究雷達回波的波前變化。
1974年，A.Papoulis把模糊函式的概念引入到了傅立葉光學、菲涅爾衍射以及相干成像領域；
1982年，K.H.Brenner和A.W.Lohmann將模糊函式套用到非相干成像領域，提出如果把光學系統的光瞳函式歸一化，則模糊函式實際上就是以離焦量為變數的光學傳遞函式，為模糊函式在成像光學系統的套用指明了方向。
1984年，H.Bartelt、J.Ojeda-Castaneda和EnriqueE.Sicre將模糊函式作為衍射受限光學系統對離焦誤差敏感程度的判據，為波前編碼技術的誕生奠定了決定性基礎。
20世紀90年代初，美國科羅拉多大學率先推出了套用波前編碼技術的實用化產品，並申請了專利，他們提出採用立方相位掩模板對成像光束附加一定的相位，使空間變化的點擴散函式形成的圖像適合於簡單容易的圖像處理。隨後CDM-optics公司購買了該專利，並進行了進一步深入的研究，1995年之後，波前編碼技術的套用走向成熟，批量生產的產品開始問世。
實現景深延拓的基本思想
波前編碼實現景深延拓的基本思想是：在光學系統出瞳上引入相位掩膜板(一般為非球面透鏡)，改變出瞳處的波面形狀，使光學系統的調製傳遞函式對離焦不敏感。儘管由於相位掩膜的引入使得原來不離焦時的點擴散函式偏離δ函式，導致不離焦時的成像性能變差，但是相位掩膜的引入同時也使得離焦時的點擴散函式與不離焦時的點擴散函式近似相同。這就使得成像過程中，在相當大的一個景深範圍內，所成的像有相同的模糊特性。只要接收器具有足夠的解析度，能夠把模糊的圖像信號，包括原圖像的所有信息全部接收並轉化為數字圖像信號，利用先驗的相位掩膜知識，可以通過數位訊號處理的方法解調出原信號。也就是說，無論原來是不離焦時的圖像，還是離焦時的圖像，都可以通過適當的數字濾波恢復出原清晰圖像，從而擴大了系統的景深。
