[发明专利]具有带有增强的光聚集效率和去模糊均衡器的透镜的成像系统

说明书

相关申请

【0001】本申请要求申请于2005年1月27日，标题为“ImagingSystem With a Lens Having Increased Light Collection Efficiency and aDeblurring Equalizer”的美国专利申请号11/045,213的优先权，其作为参考并入本说明书中。

技术领域

【0002】本公开一般涉及光学系统和元件，以及图像分析，且更具体地说，涉及具有增强的光聚集效率的成像系统，该系统产生的光学偏差可以用去模糊均衡器去除。

背景技术

【0003】多数成像系统通常采用单聚焦点，在该聚焦点上聚焦是最佳的。然而，当要成像的物体处在聚焦点上时，这类系统会产生锐利的聚焦图像，这类系统通常对要成像的物体和成像系统(或更为具体地，其聚焦透镜)之间的距离变化很敏感。虽然通过减小系统的孔来增加良聚焦透镜系统的景深已众所周知，但这会严重降低光聚集效率，从而可能限制这类系统的运行速度。

【0004】用扩展的调焦深度成像的其它技术已经被考虑。例如，已经转让给本发明的受让人的美国专利号5,371,361，公开了具有软聚焦透镜的成像系统，该系统牺牲了中视场聚焦的质量，以除了对电子图像信号进行均衡以外，在整个距离范围内获得几乎不变的聚焦。再举另一个例子，美国专利号5,748,371和该发明的发明人所做的相关工作公开了将特定的光学器件(三次相位掩膜板)和数字信号处理相结合以在很宽的物距范围内提供对焦响应。三次相位掩膜板具有光学传递函数，其在预定的范围内对物距相对不太敏感，并且设计了数字信号处理以消除三次相位掩膜板对光学传递函数的影响(除了增加景深)。该专利的发明人声称联合设计将互补的三次相位掩膜板和数字信号处理能产生只用光学部件的情况下不可能达到的成像效果。尽管如此，三次相位掩膜板很复杂，其不对称部分制造昂贵且麻烦。而且，三次相位掩膜板的不对称性要求在两个方向上进行互补的数字信号处理。

发明内容

【0005】本发明在扩展的景深上提供了具有增强的光聚集效率的成像。

【0006】根据一个实施例，一种系统包括成像器，转动对称透镜组件，和信号处理器。所述成像器在视场内形成物体的电子图像。所述转动对称透镜组件被设置在所述成像器和所述物体之间。所述透镜组件对于特定的景深提供了增强的聚集效率，由此，相比于良聚焦透镜，所述透镜组件产生象差。所述信号处理器连接到所述成像器。所述信号处理器接收图像数据，并形成一个或更多个虚扫描线信号，所述虚扫描线信号包括以任意角度取自跨过图像的一条或更多条线的采样。所述信号处理器包括非均匀的定标器和均衡器。所述非均匀的定标器接收所述虚扫描线信号，并对虚扫描线信号中的采样进行定标，以生成非均匀定标的虚扫描线信号。所述均衡器接收所述非均匀定标的虚扫描线信号，并使所述非均匀定标的虚扫描线信号相等，以至少部分补偿由所述透镜组件引起的象差。

【0007】根据另一实施例，一种成像系统包括在视场范围内形成物体的图像的成像器，设置在所述成像器和所述物体之间的转动对称透镜组件，和均衡器。所述转动对称透镜组件为给定景深提供了增强的聚集效率，由此，相比于良聚焦透镜，所述转动对称透镜组件产生象差。所述转动的对称透镜组件包括前负透镜，后正透镜，和设置在所述前透镜和所述后透镜之间的孔。接连到所述成像器的均衡器接收图像数据，并至少部分地补偿由所述转动对称透镜组件引起的象差。

【0008】根据又一实施例，一种方法使来自于物体的光通过负透镜，使来自于负透镜的中心区域的光通过的同时，阻挡来自于负透镜的外围区域的光，使来自负透镜的中心区域的光通过正透镜，基于来自于正透镜的光形成物体的图像，生成包括取自跨过图像的线上的采样的虚扫描线信号，以非均匀量对虚扫描线信号进行定标，并使非均匀定标的虚扫描线信号相等，以至少部分补偿由一个或更多个透镜引起的模糊。

【0009】下文将对特定实施例的构造和操作进行详细说明。

附图描述

【0010】图1是根据一个实施例的系统图。

【0011】图2A和2B是图1的两种形式的透镜组件的侧视图。

【0012】图3是根据一个实施例，聚焦点对良聚焦透镜和透镜的透镜半径的曲线图。

【0013】图4是根据一个实施例，良聚焦透镜和透镜组件的一组迹线曲线图。

【0014】图5是图4的一组放大的迹线曲线图。

【0015】图6是良聚焦透镜的调制传递函数曲线图。