[发明专利]使用颜色相关波前编码扩展透镜系统中景深的系统和方法

权利要求书

1.一种用于生成具有扩展景深的图像的光学系统，包括：

有色波前编码透镜，通过在经由所述有色波前编码透镜创建的图像中生成指定色差来提供透射过所述有色波前编码透镜的光的轴向色分离；

其中在至少一个感兴趣的光谱通带内，所述光学系统的光学传递函数展现扩展景深并且在有限的空间频率范围内不包含零值。

2.如权利要求1所述的光学系统，其中所述指定色差是通过指定扩展焦深内所述感兴趣的空间频率处的最小调制传递函数（MTF）要求而确定的。

3.如权利要求1所述的光学系统，其中存在有三个所述感兴趣的光谱通带，分别包括所述光学系统的各颜色通道。

4.如权利要求1所述的光学系统，其中所述有限的空间频率范围的最大空间频率小于由所述系统的传感器的像素到像素间距限制的空间频率。

5.如权利要求1所述的光学系统，包括：

相位掩模，所述相位掩模改变所述光学系统的所述光学传递函数，以使得由此改变后的所述光学传递函数在比由未改变的所述光学传递函数提供的物距范围更大的物距范围上基本不受物体与所述透镜之间的距离的影响；

其中在所述图像上执行数字处理以通过反转由所述相位掩模生成的调制传递函数的下降来生成具有所述扩展景深的处理后的图像。

6.一种用于生成具有扩展景深的图像的光学系统，包括：

有色波前编码透镜和相位掩模，其中透射过所述光学系统的光聚焦到像平面中；

其中所述有色波前编码透镜通过在入射在所述像平面上的中间图像中提供指定色差来提供轴向色分离；

其中所述相位掩模使所述光学系统的光学传递函数在远离所述像平面的指定范围内保持基本恒定；以及

其中在至少一个感兴趣的光谱通带内，所述光学系统的所述光学传递函数展现扩展景深并且在有限的空间频率范围内不包含零值。

7.如权利要求6所述的光学系统，其中所述指定色差是通过指定扩展焦深内感兴趣的空间频率处的最小调制传递函数（MTF）要求而确定的。

8.如权利要求6所述的光学系统，其中通过图像传感器捕捉所述中间图像以生成所述中间图像的电表示。

9.如权利要求8所述的光学系统，其中在所述中间图像的所述电表示上执行数字处理，以通过反转由所述相位掩模生成的调制传递函数的下降来生成所述最终图像。

10.如权利要求6所述的光学系统，其中所述感兴趣的光谱通带是透射过所述光学系统的光的至少一个带宽。

11.如权利要求6所述的光学系统，还包括：

图像传感器，用于捕捉入射在所述像平面处的光的电表示，其中所述传感器覆盖有包括多个单元的彩色滤光片马赛克，所述多个单元中每个包含一个红色滤光片、一个绿色滤光片、一个蓝色滤光片和一个透明滤光片，其中所述滤光片中每个被定位在所述图像传感器的相应像素上。

12.一种用于展现扩展景深的光学系统，包括：

颜色相关波前编码透镜系统，所述颜色相关波前编码透镜系统包括有色波前编码透镜和相位掩模，其中所述透镜系统将透射过所述透镜系统的光聚焦到像平面中；

图像传感器，用于捕捉入射在所述像平面处的光的电表示；以及

处理器，具有存储有图像处理算法的关联存储器；

其中所述有色波前编码透镜设计成在形成在所述传感器上的中间图像中提供指定色差；

并且其中所述中间图像通过使用所述算法由所述处理器随后处理，以生成具有所述扩展景深的最终图像。

13.如权利要求12所述的光学系统，其中所述相位掩模使所述光学系统的光学传递函数在远离在焦位置的指定范围内保持基本恒定，并且在所存储的图像上执行所述数字处理以通过反转由所述相位掩模生成的调制传递函数的下降来生成所述最终图像。

14.如权利要求12所述的光学系统，其中在提供所述红色图像分量、绿色图像分量和蓝色图像分量的连续的在焦图像的最高公共通焦调制传递函数处，所述透镜系统的连续的在焦景深被扩展至最近在焦蓝色图像分量处的物距与最远在焦红色图像分量处的物距之间的范围。

15.如权利要求12所述的光学系统，其中所述颜色相关波前编码透镜系统是通过将所述相位掩模和所述有色波前编码透镜整合成单一单元而形成的。