CN102193166B - 成像镜头和成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种成像镜头和成像系统。成像镜头的球面像差随着与光轴Z1的距离的增加从像面基准位置Zo的物体侧朝向所述像面基准位置的另一侧增加，并且满足公式0.02＜a/f＜0.10和0.02＜b/f。在使用成像镜头的成像设备中，通过对进行成像获得的原始图像数据执行反差恢复处理来校正模糊。在所述公式中，a是从像面基准位置Zo朝向所述像面基准位置的物体侧的、影响穿过成像镜头的光瞳的中心部分的光线的球面像差的大小，而b是从像面基准位置Zo朝向所述像面基准位置的物体侧的最大球面像差和从像面基准位置Zo朝向所述像面基准位置的另一侧的最大球面像差的和，以及f是成像镜头的焦距。

Description

成像镜头和成像系统

技术领域

本发明涉及一种成像镜头和一种成像系统。具体地，本发明涉及一种在成像设备中使用的成像镜头和使用该成像镜头的成像系统，所述成像设备通过对由成像获得的原始图像数据执行反差恢复处理来矫正图像中的模糊。

背景技术

传统地，公知一种通过成像镜头对光学图像进行成像的技术，所述成像镜头是景深扩展光学系统。在该技术中，可获得其中对于整个摄影距离来说摄影的一个或多个对象是模糊的原始图像，并且对原始图像执行反差恢复处理以除去原始图像中的模糊。具体地，已知一种增加原始图像的反差从而获得可由具有大景深的镜头得到的没有模糊的图像的技术。这类镜头被称作为EDOF(扩展景深/焦深)镜头。

反差恢复处理校正通过景深扩展光学系统获得的原始图像。在反差恢复处理中，将恢复过滤器应用到原始图像，所述恢复过滤器的特性与由景深扩展光学系统获得的图像的模糊的特性相反。因此，布置在从短距离到长距离的摄影宽范围内的每一个对象的反差增加(例如，图像的轮廓(边缘)变得尖锐和清楚)。

理想的是景深扩展光学系统以以下所述方式在成像平面上形成一个或多个对象的光学图像：即，不管摄影与一个或多个对象的距离，对于光学图像来说模糊是恒定的。

更具体地，景深扩展光学系统以以下方式在成像平面上形成点像：即，不管摄影距离，表示布置在不同摄影距离处的一个或多个对象的点像中的每一个的模糊程度相同(已劣化的点像具有恒定光强度分布)。此外，对通过由具有恒定光强度分布(点分散)的劣化的点像构成的光学图像进行成像而获得的图像执行反差恢复处理。对通过光学图像进行成像而获得的图像执行反差恢复处理，使得可对由目标点像(例如，具有理想光强度分布的点像)构成的图像进行恢复。目标点像具有为劣化的点像的恢复目标值的光强度分布。

根据如上所述的技术，可以对在摄影的任意距离处的对象获得在图像的整个区域(图像的景深被扩展)中的高反差图像，而无需减小成像镜头光圈，换句话说，无需减小受光量(参照日本未经审查的专利出版物No.2000-123168(专利文献1)、日本未经审查的专利出版物No.2009-124567(专利文献2)、日本未经审查的专利出版物No.2009-124569(专利文献3)、和日本专利No.3275010(专利文献4)。

作为反差恢复处理，例如，通过傅里叶变换进行的图像恢复处理、轮廓增强处理、伽玛校正处理、反差增强处理、或类似处理被公知为是可采用的。

然而，难以实现理想的景深扩展光学系统，其中，不管摄影距离而使表示将被摄影的每一个点(每一个对象)的光学图像形成为具有恒定光强度分布的点像。

同时，已知的是随着光学系统的球面像差的增加，该光学系统的看上去(表观)的景深增加。因此，光学系统的球面像差可能会简单增加，从而增加所述光学系统看上去的景深，并且光学系统可以用作景深扩展光学系统。

然而，当光学系统的球面像差增加时，形成在成像平面上的点像的直径随着球面像差的增加而增加。当通过对具有大直径的点像执行反差恢复处理而获得目标点像时，随着点像的直径的增加，目标点像中会含有更多的噪点。因此，存在的问题是由通过反差恢复处理获得的多个目标点像构成的模糊恢复图像中含有的噪点的数量变大。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种成像镜头，所述成像镜头可以通过对由成像获得的原始图像执行反差恢复处理来增加景深，同时可防止或抑制由反差恢复处理获得的图像的图像质量的劣化。此外，本发明的另一个目的是提供一种使用该成像镜头的成像系统。

以下说明根据本发明的第一成像镜头和第一成像系统。

本发明的第一成像镜头是用在成像设备中的成像镜头，所述成像设备通过对进行成像获得的原始图像数据执行反差恢复处理而校正图像中的模糊，其中，随着与成像镜头的光轴的距离的增加，成像镜头的球面像差从像面基准位置的物点侧朝向所述像面基准位置的另一侧变化，并且

其中，满足以下公式(1)和(2)：

0.02＜a/f＜0.10(1)；和

0.02＜b/f      (2)，其中

a：从像面基准位置朝向像面基准位置的物点侧的球面像差的大小(最大球面像差)，所述球面像差影响穿过成像镜头的光瞳的中心部分的光线；

b：从像面基准位置朝向像面基准位置的物点侧的最大球面像差和从像面基准位置朝向像面基准位置的另一侧的最大球面像差的和；以及

f：成像镜头的焦距。

具体地，本发明的第一成像镜头的球面像差接近成像镜头在成像镜头的光瞳的中心部分处的焦距的10％，并且光瞳的中心部分处的球面像差朝向像面基准位置的前侧(物点侧、物体侧)。此外，成像镜头在远离成像镜头的光轴的位置处具有朝向像面基准位置的后侧的球面像差。本发明的第一成像镜头具有对于普通透镜而言非常大的球面像差。因为本发明的第一成像镜头具有这种大球面像差，因此可以抑制已经通过对使用成像镜头进行成像获得的原始图像数据执行反差恢复处理获得的已校正模糊的图像的图像质量的劣化。此外，同时可以扩展景深。

例如，反差恢复处理是通过傅里叶变换进行的图像恢复处理。反差恢复处理通过增强图像的反差来提高图像的锐度。更具体地，例如，以图像的分辨率从50线/mm恢复到70线/mm的方式执行反差恢复处理。作为反差恢复处理，可以采用轮廓增强处理、伽玛校正处理、反差增强处理或类似处理。专利出版物1-4中详细地说明了使用这种焦深扩展光学系统的恢复处理。

成像镜头的光瞳的中心部分是球面像差仅朝向像面基准位置的物点侧的区域。成像镜头的光瞳的中心部分包括光轴上的区域。

此外，当成像镜头的光瞳的半径为1时，理想的是满足以下公式(3)：

0.1＜c＜1.0    (3)，其中

c：在垂直于所述光轴的方向上的区域的长度，其中在所述区域中，由于球面像差而与所述像面基准位置的偏差小于或等于0.03×Fa/f，以及

Fa：成像镜头的有效f数。

换句话说，理想的是成像镜头包括其球面像差在沿垂直于(正交)光轴的方向，即，距离光轴的高度的方向上的成像镜头的预定范围内较小的区域。

此外，理想的是成像镜头的光瞳的球面像差最小区域的面积与整个区域的面积的比值大于0.20且小于0.75。

此外，理想的是成像镜头满足以下所有公式(4)-(6)：

0.02＜a/f＜0.10   (4)；

0.02＜b/f＜0.2    (5)；以及

0.1＜c＜0.6       (6)。

此外，理想的是成像镜头满足以下公式(7)：

0.30＜Yu＜0.90    (7)，其中

Yu：球面像差最小区域在垂直于光轴的方向上的位置，换句话说，球面像差最小区域距离光轴的高度。公式(7)表示球面像差最小区域的范围。

此外，理想的是成像镜头满足以下公式(8)：

其中

基准点像直径。

像面基准位置是对通过成像镜头形成的光学图像进行成像的成像装置的1/2乃奎斯特空间频率下的离焦MTF的峰值位置。

1/2乃奎斯特空间频率是这样的空间频率，即当以通过成像镜头形成的光学图像进行成像的成像装置的两倍像素间距(两个像素间距部分)对应于空间频率的1/2周期时的空间频率。

在随后要说明的示例中，例如，假设使用1.4μm间距的Bayer图案传感器(成像装置)。因此，传感器的1/2乃奎斯特空间频率Nsω(1/2)可以通过以下操作获得：

Nsω(1/2)＝1÷2÷1.4μm÷2≈179(线/mm)。

当在对通过成像获得的原始图像数据执行反差恢复处理以校正图像中的模糊的成像设备中使用成像镜头时，通常事先设定与成像镜头一起使用的成像装置的像素间距。然而，当没有事先设定与成像镜头一起使用的成像装置的像素间距时，可以仅通过成像镜头调节像面基准位置。

具体地，仅由成像镜头设定的像面基准位置可以是在成像镜头的1/4乃奎斯特空间频率下的离焦MTF的峰值位置。

例如，当成像镜头的F数为2.8并且设计基础波长为587.6nm时，成像镜头的1/4乃奎斯特空间频率Nlω(1/4)可以通过以下公式获得：

Nlω(1/4)＝1÷2.8÷587.6nm÷4≈152(线/mm)。

如上所述，可通过以下公式获得传感器乃奎斯特空间频率：

传感器乃奎斯特空间频率＝1÷2÷像素间距。

此外，可通过以下公式获得透镜乃奎斯特空间频率：

透镜乃奎斯特空间频率＝1÷F数÷波长

当光线来自一个摄像距离处应该在成像镜头的光轴上获得最高分辨率的点(物点)并穿过成像镜头时，光线和垂直于光轴的平面彼此相交的交点的区域(点像)在像面基准位置处最小或基本上最小。像面基准位置是垂直于光轴的平面相对于光轴的方向的位置。

基准点像直径是当光线来自一个摄像距离处应该在成像镜头的光轴上可获得最高分辨率的点并穿过成像镜头时形成在像面基准位置处的点像的直径。

此外，垂直于光轴的方向表示垂直于(正交于)光轴的方向，换句话说，表示成像镜头的半径的方向。此外，垂直于光轴的平面表示垂直于光轴的平面(面)。

本发明的成像镜头可以是包括以下所述的成像镜头：

第一透镜组，所述第一透镜组由至少一个透镜构成，并且具有正屈光力；和

由至少一个透镜构成的第二透镜组，所述第一透镜组和所述第二透镜组从成像镜头的物体侧依次布置。此外，第二透镜组的最靠近图像侧透镜可以在该透镜的光轴上具有负屈光力，并且包括一区域，在所述区域中，负屈光力从区域的光轴侧朝向所述区域的周边侧变弱。

此外，在所述成像镜头中，具有正屈光力的第一透镜、具有负屈光力的第二透镜、具有正屈光力的第三透镜、和具有负屈光力的第四透镜可以从所述成像镜头的物体侧依次布置。

在所述成像镜头中，第四透镜的图像平面侧表面可以是非球面的，并且具有弯曲点。

可选地，第四透镜的图像平面侧表面是非球面的，并且在除光轴的中心之外的区域具有极值点。

本发明的第一成像系统是包括如下所述的成像系统：

本发明的第一成像镜头；

成像装置，所述成像装置对通过成像镜头形成的光学图像进行成像；和

图像处理装置，所述图像处理装置对原始图像数据执行反差恢复处理，所述原始图像数据通过由成像装置对光学图像进行成像获得，其中，图像处理装置执行使用傅里叶变换进行的图像恢复处理作为反差恢复处理。

至此，已经说明了本发明的第一成像镜头和第一成像系统。

接下来，将说明本发明的第二成像镜头和第二成像系统。

本发明的第二成像镜头是用在成像设备中的成像镜头，所述成像设备通过对由成像获得的原始图像数据执行反差恢复处理来校正图像中的模糊，其中，满足以下公式(1′)：

0.015＜Zw×Fa/f²＜0.030(1′)，其中

Zw：共用扩展焦深，

Fa：所述成像镜头的有效F数，以及

f：所述成像镜头的焦距。

例如，反差恢复处理是通过傅里叶变换进行的图像恢复处理。反差恢复处理通过增强图像的反差来提高图像的锐度。更具体地，例如，以图像的分辨率从50线/mm恢复到70线/mm的方式执行反差恢复处理。作为反差恢复处理，可以采用轮廓增强处理、伽玛校正处理、反差增强处理或类似处理。专利出版物1-4中详细地说明了使用这种焦深扩展光学系统的恢复处理。

具体地，本发明的成像镜头具有对于普通镜头来说是非常大的焦深(共用扩展焦深)。因为本发明的第一成像镜头具有这种大焦深，因此可以抑制已经通过对使用成像镜头进行成像获得的原始图像数据执行反差恢复处理获得的已校正模糊的图像的图像质量的劣化。此外，同时可以扩展成像镜头的景深。

术语“图像质量的劣化”主要表示噪点的增加和伪像的增加。

理想的是成像镜头满足以下公式(2′)：

0.015＜Zv4×Fa/f²＜0.035(2′)，其中

Zv4：1/4乃奎斯特扩展焦深。

理想的是成像镜头满足以下公式(3′)：

0.011＜Zv2×Fa/f²＜0.030(3′)，其中

Zv2：1/2乃奎斯特扩展焦深。

理想的是成像镜头满足以下公式(4′)：

其中

基准点像直径，以及

Pi：应用到成像设备的成像装置的像素间距。

理想的是成像镜头是包括如下所述的成像镜头：

第一透镜组，所述第一透镜组由至少一个透镜构成，并且具有正屈光力；和

由至少一个透镜构成的第二透镜组，第一透镜组和第二透镜组从成像镜头的物体侧依次布置。此外，理想的是第二透镜组的最靠近图像侧透镜在该透镜的光轴上具有负屈光力，并且包括一区域，在所述区域中，负屈光力从所述区域的光轴侧朝向所述区域的周边侧变弱。

在成像镜头中，理想的是具有正屈光力的第一透镜、具有负屈光力的第二透镜、具有正屈光力的第三透镜、和具有负屈光力的第四透镜从成像镜头的物体侧依次布置。

此外，第四透镜的图像平面侧表面可以是非球面的，并且具有弯曲点。可选地，第四透镜的图像平面侧表面是非球面的，并且在除光轴的中心之外的区域具有极值点。

本发明的第二成像系统是包括如下所述的成像系统：

本发明的第二成像镜头；

成像装置，所述成像装置对通过成像镜头形成的光学图像进行成像；和

图像处理装置，所述图像处理装置对原始图像数据执行反差恢复处理，所述原始图像数据通过由成像装置对光学图像进行成像获得，其中，图像处理装置执行使用傅里叶变换进行的图像恢复处理作为反差恢复处理。

1/4乃奎斯特扩展焦深与随后要说明的1/4乃奎斯特空间频率有关。1/4乃奎斯特扩展焦深是这样的焦深，即在该焦深的范围内，可通过反差恢复处理对通过成像镜头获得的原始图像进行恢复使得所述图像实际上可使用或可接受。1/4乃奎斯特扩展焦深是成像镜头的扩展焦深。

1/4乃奎斯特空间频率是当对通过成像镜头形成的光学图像进行成像的成像装置的四倍像素间距对应于空间频率的1/4周期的空间频率。

例如，在1/4乃奎斯特空间频率下的实际上可使用或可接受的图像可以是这样的图像，其具有类似于或等价于通过成像光学系统形成的光学图像的反差的反差，所述成像光学系统相对于1/4乃奎斯特空间频率的MTF特征为0.2。

成像光学系统被设计成使得由于降低像差而准确地形成对象的光学图像。

1/2乃奎斯特扩展焦深以类似于以上所述的方式与1/2乃奎斯特空间频率有关。1/2乃奎斯特扩展焦深是在可通过反差恢复处理对通过成像镜头获得的原始图像进行恢复使得所述图像实际上可使用或可接受的范围内的焦深。1/2乃奎斯特扩展焦深是成像镜头的扩展焦深。

1/2乃奎斯特空间频率是当对通过成像镜头形成的光学图像进行成像的成像装置的两倍像素间距对应于空间频率的1/2周期的空间频率。

例如，以类似于上述情况的方式，在1/2乃奎斯特空间频率下的实际上可使用或可接受的图像可以是具有类似于或等价于通过成像光学系统形成的光学图像的反差的反差，所述成像光学系统相对于1/2乃奎斯特空间频率的MTF特征为0.2。

共用扩展焦深是在成像镜头1/4乃奎斯特扩展焦深和成像镜头的1/2乃奎斯特扩展焦深在光轴方向上相互重叠的范围内的焦深。

基准点像直径是当光线来自一摄像距离处应该在成像镜头的光轴上可获得最高分辨率的点(物点)并穿过成像镜头并穿过成像镜头时形成在像面基准位置处的点像的直径。

此外，像面基准位置是对通过成像镜头形成的光学图像进行成像的成像装置的1/2乃奎斯特空间频率下的离焦MTF的峰值位置。

1/2乃奎斯特空间频率是当对通过成像镜头形成的光学图像进行成像的成像装置的两倍像素间距(两个像素间距部分)对应于空间频率的1/2周期时的空间频率。

在随后要说明的示例中，例如，假设使用1.4μm间距的Bayer图案传感器(成像装置)。因此，传感器的1/2乃奎斯特空间频率Nsω(1/2)可以通过以下操作获得：

Nsω(1/2)＝1÷2÷1.4μm÷2≈179(线/mm)。

当在对通过成像获得的原始图像数据执行反差恢复处理以校正图像中的模糊的成像设备中使用成像镜头时，通常事先设定与成像镜头一起使用的成像装置的像素间距。然而，当没有事先设定与成像镜头一起使用的成像装置的像素间距时，可以仅通过成像镜头调节像面基准位置。

仅由成像镜头设定的像面基准位置可以是在成像镜头的1/4乃奎斯特空间频率下的离焦MTF的峰值位置。

例如，当成像镜头的F数为2.8并且设计基础波长为587.6nm时，成像镜头的1/4乃奎斯特空间频率Nlω(1/4)可以通过以下公式获得：

Nlω(1/4)＝1÷2.8÷587.6nm÷4≈152(线/mm)。

如上所述，可通过以下公式获得传感器乃奎斯特空间频率：

传感器乃奎斯特空间频率＝1÷2÷像素间距。

此外，可通过以下公式获得透镜乃奎斯特空间频率：

透镜乃奎斯特空间频率＝1÷F数÷波长

当光线来自一摄像距离处应该在成像镜头的光轴上可获得最高分辨率的点(物点)并穿过成像镜头时，光线和垂直于光轴的平面彼此相交的交点的区域(点像)在像面基准位置处最小或基本上最小。像面基准位置是垂直于光轴的平面相对于光轴的方向的位置。

通常，像面基准位置与放置用于对通过成像镜头形成的对象的光学图像进行成像的成像装置的成像表面的位置相同。

应用到成像设备的成像装置的像素间距是用于通过对由成像镜头形成的光学图像进行成像获得原始图像数据的成像装置的像素间距。当成像装置包括红色像素、绿色像素、蓝色像素和各个颜色的像素时，对各个颜色设定像素间距。

至此，已经说明了本发明的第二成像镜头和第二成像系统。

接下来，说明本发明的第一成像镜头和第一成像系统的有益效果。

在本发明的第一成像镜头和第一成像系统中，其中可对通过使用成像镜头进行成像获得原始图像数据执行反差恢复处理以校正图像中的模糊，可以增加景深，同时抑制图像质量的劣化。

具体地，具有如上所述的球面像差的成像镜头可以将来自远点(所述远点是长摄像距离)并穿过成像镜头的光瞳的中心部分的光线聚集到像面基准位置的物点侧。此外，成像镜头可以将来自远点并穿过成像镜头的光瞳的周边部分(靠近外缘的区域)的光线聚集到像面基准位置的另一侧。此外，成像镜头可以将来自远点并穿过成像镜头的光瞳的中心部分与周边部分之间的中间区域的光线聚集到物点侧的聚光位置与另一侧的聚光位置之间的位置。因此，当成像平面沿光轴的方向移动时，可以增加成像平面的移动距离，其中在所述成像平面中，形成在该成像平面上的光学图像的模糊被认为实际上是可接受的。换句话说，可以扩展焦深。已经被扩展的焦深被称为扩展焦深。

在被认为实际上是可接受的扩展焦深的范围内，模糊存在于模糊图像中，使得实际上可用但没有任何问题的图像可通过执行反差恢复处理从模糊图像进行恢复。具体地，在扩展焦深的范围内，模糊存在于通过对由成像镜头形成的光学图像进行成像获得的模糊原始图像中，使得可对具有大于或等于预定值的反差的图像进行恢复(锐度增强)(例如，类似于或等价于通过成像光学系统形成的光学图像的反差的反差，所述成像光学系统的MTF特征为0.2)。

因此，当成像平面布置在包括在近点的扩展焦深和远点的扩展焦深中的位置处时，可以同时在成像平面上形成近点的光学图像和远点的光学图像(认为实际上是可接受的模糊光学图像)。此外，可通过执行反差恢复处理恢复形成在成像平面上的近点的模糊光学图像和远点的模糊光学图像中的模糊。

具体地，即使通过本发明的成像镜头形成在成像平面上的点像表示位于从近点到远点的宽摄像目标范围内的任意位置处的物点，成像镜头也可以抑制形成在成像平面上的点像的尺寸，使得所述尺寸实际上是可接受的。此外，当对通过对形成在成像平面上的点像进行成像获得的原始图像数据执行反差恢复处理时，可以通过改善图像的反差来校正模糊原始图像，同时可防止噪点混合到已校正图像中(可获得由多个目标点像构成的图像)。因此，可以增加和扩展成像镜头的景深，同时可抑制通过对已经通过使用成像镜头进行成像获得的原始图像数据执行反差恢复处理而获得的图像的图像质量的劣化。

至此，已经说明了本发明的第一成像镜头和第一成像系统的有益效果。

接下来，说明本发明的第二成像镜头和第二成像系统的有益效果。

在本发明的第二成像镜头和第二成像系统中，其中对通过使用成像镜头进行成像获得原始图像数据执行反差恢复处理以校正图像中的模糊，可以增加景深，同时抑制图像质量的劣化。

本发明的第二成像镜头被构造成使得当对模糊原始图像执行反差恢复处理时，对于1/4乃奎斯特空间频率和1/2乃奎斯特空间频率来说，可获得具有预定反差值并且实际上可使用的图像，这在图像的形成中是重要的。因此，可以扩展成像镜头的景深，同时可抑制通过反差恢复处理生成的图像的图像质量的劣化。

具体地，当光学图像通过成像镜头形成的平面沿成像镜头的光轴的方向移动时，可以延长移动的距离，在所述距离的范围内，形成在成像平面上的光学图像中的模糊被认为实际上是可接受的。

被认为实际上是可接受的扩展焦深的范围是这样的范围，其中，模糊以可对实际上可接受而没有问题的图像通过执行反差恢复处理而进行恢复的方式存在。换句话说，在扩展焦深的范围内，模糊存在于通过对由成像镜头形成的光学图像进行成像获得模糊原始图中，使得可对具有大于或等于预定值的反差的图像进行恢复(锐度增加)(例如，类似于或等价于通过图像形成光学系统形成的光学图像的反差的反差，对于1/2乃奎斯特空间频率和1/4乃奎斯特空间频率来说，所述图像形成光学系统的MTF特征为0.2)。

因此，当成像平面布置在包括在近点的扩展焦深和远点的扩展焦深中的位置处时，可以同时在成像平面上形成近点的光学图像和远点的光学图像(认为实际上是可接受的模糊光学图像)。此外，可通过执行反差恢复处理对形成在成像平面上的近点的模糊光学图像和远点的模糊光学图像中的模糊进行校正。

具体地，即使通过本发明的成像镜头形成在成像平面上的点像表示位于从近点到远点的宽摄像目标范围内的任意位置处的物点，成像镜头也可以抑制形成在成像平面上的点像的尺寸，使得所述尺寸实际上是可接受的。当对通过对形成在成像平面上的点像进行成像获得的原始图像数据执行反差恢复处理时，可以通过增强图像的反差校正模糊原始图像，同时可防止噪点混合到已校正图像中(可获得由多个目标点像构成的图像)。因此，可以扩展成像镜头的景深，同时可抑制通过对已经通过使用成像镜头进行成像获得的原始图像数据执行反差恢复处理而获得的图像的图像质量的劣化。

至此，已经说明了本发明的第二成像镜头和第二成像系统的有益效果。

附图说明

图1是显示根据本发明的第一实施例和第二实施例的成像镜头和成像系统的结构的示意图；

图2是显示示出了根据本发明的第一实施例的成像镜头的球面像差的球面像差曲线的图；

图3是显示通过本发明的成像镜头形成的点像的光强度分布的图；

图4Aa是显示参考示例1中的成像镜头的球面像差曲线的图；

图4Ab是显示穿过参考示例1的成像镜头的光线的光程的图；

图4Ba是显示参考示例2中的成像镜头的球面像差曲线的图；

图4Bb是显示穿过参考示例2的成像镜头的光线的光程的图；

图4Ca是显示参考示例3中的成像镜头的球面像差曲线的图；

图4Cb是显示穿过参考示例3的成像镜头的光线的光程的图；

图4Da是显示参考示例4中的成像镜头的球面像差曲线的图；

图4Db是显示穿过参考示例4的成像镜头的光线的光程的图；

图4Ea是显示参考示例5中的成像镜头的球面像差曲线的图；

图4Eb是显示穿过参考示例5的成像镜头的光线的光程的图；

图4F是显示当光线来自近点和远点且穿过成像镜头时该光线的聚集位置的图；

图4Ga是与根据本发明的第二实施例的成像镜头有关的图，并且显示了与离焦MTF相对应的乃奎斯特扩展焦深；

图4Gb是与根据本发明的第二实施例有关的成像镜头的图，并且显示了由1/2乃奎斯特扩展焦深和1/4乃奎斯特扩展焦深获得公用扩展焦深的方式；

图4Gc是与根据本发明的第二实施例有关的成像镜头的图，并且显示了在通过成像镜头在像面基准位置处形成的点像的基准点像直径；

图5A是显示示例1的成像镜头的结构的图；

图5B是显示示例1的成像镜头的球面像差的图；

图5C是显示示例1的成像镜头的像散和畸变的图；

图5D是显示示例1的成像镜头的彗形像差的图；

图5E是示例1的成像镜头的点图；

图5F是显示示例1的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图5G是显示示例1的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图5H是显示示例1的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图5I是显示示例1的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图5J是显示示例1的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图5K是显示示例1的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图5L是显示通过示例1的成像镜头形成的点像的图；

图5M是显示在示例1的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图5N是显示在示出了示例1的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；

图6A是显示示例2的成像镜头的结构的图；

图6B是显示示例2的成像镜头的球面像差的图；

图6C是显示示例2的成像镜头的像散和畸变的图；

图6D是显示示例2的成像镜头的彗形像差的图；

图6E是示例2的成像镜头的点图；

图6F是显示示例2的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图6G是显示示例2的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图6H是显示示例2的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图6I是显示示例2的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图6J是显示示例2的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图6K是显示示例2的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图6L是显示通过示例2的成像镜头形成的点像的图；

图6M是显示在示例2的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图6N是显示在示出了示例2的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；

图7A是显示示例3的成像镜头的结构的图；

图7B是显示示例3的成像镜头的球面像差的图；

图7C是显示示例3的成像镜头的像散和畸变的图；

图7D是显示示例3的成像镜头的彗形像差的图；

图7E是示例3的成像镜头的点图；

图7F是显示示例3的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图7G是显示示例3的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图7H是显示示例3的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图7I是显示示例3的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图7J是显示示例3的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图7K是显示示例3的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图7L是显示通过示例3的成像镜头形成的点像的图；

图7M是显示在示例3的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图7N是显示在示出了示例3的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；

图8A是显示示例4的成像镜头的结构的图；

图8B是显示示例4的成像镜头的球面像差的图；

图8C是显示示例4的成像镜头的像散和畸变的图；

图8D是显示示例4的成像镜头的彗形像差的图；

图8E是示例4的成像镜头的点图；

图8F是显示示例4的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图8G是显示示例4的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图8H是显示示例4的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图8I是显示示例4的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图8J是显示示例4的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图8K是显示示例4的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图8L是显示通过示例4的成像镜头形成的点像的图；

图8M是显示在示例4的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图8N是显示在示出了示例4的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；

图9A是显示示例5的成像镜头的结构的图；

图9B是显示示例5的成像镜头的球面像差的图；

图9C是显示示例5的成像镜头的像散和畸变的图；

图9D是显示示例5的成像镜头的彗形像差的图；

图9E是示例5的成像镜头的点图；

图9F是显示示例5的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图9G是显示示例5的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图9H是显示示例5的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图9I是显示示例5的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图9J是显示示例5的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图9K是显示示例5的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图9L是显示通过示例5的成像镜头形成的点像的图；

图9M是显示在示例5的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图9N是显示在示出了示例5的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；

图10A是显示示例6的成像镜头的结构的图；

图10B是显示示例6的成像镜头的球面像差的图；

图10C是显示示例6的成像镜头的像散和畸变的图；

图10D是显示示例6的成像镜头的彗形像差的图；

图10E是示例6的成像镜头的点图；

图10F是显示示例6的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图10G是显示示例6的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图10H是显示示例6的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图10I是显示示例6的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图10J是显示示例6的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图10K是显示示例6的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图10L是显示通过示例6的成像镜头形成的点像的图；

图10M是显示在示例6的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图10N是显示在示出了示例6的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；

图11A是显示示例7的成像镜头的结构的图；

图11B是显示示例7的成像镜头的球面像差的图；

图11C是显示示例7的成像镜头的像散和畸变的图；

图11D是显示示例7的成像镜头的彗形像差的图；

图11E是示例7的成像镜头的点图；

图11F是显示示例7的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图11G是显示示例7的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图11H是显示示例7的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图11I是显示示例7的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图11J是显示示例7的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图11K是显示示例7的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图11L是显示通过示例7的成像镜头形成的点像的图；

图11M是显示在示例7的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图11N是显示在示出了示例7的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；

图12A是显示示例8的成像镜头的结构的图；

图12B是显示示例8的成像镜头的球面像差的图；

图12C是显示示例8的成像镜头的像散和畸变的图；

图12D是显示示例8的成像镜头的彗形像差的图；

图12E是示例8的成像镜头的点图；

图12F是显示示例8的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图12G是显示示例8的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图12H是显示示例8的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图12I是显示示例8的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图12J是显示示例8的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图12K是显示示例8的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图12L是显示通过示例8的成像镜头形成的点像的图；

图12M是显示在示例8的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图12N是显示在示出了示例8的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；

图13A是显示示例9的成像镜头的结构的图；

图13B是显示示例9的成像镜头的球面像差的图；

图13C是显示示例9的成像镜头的像散和畸变的图；

图13D是显示示例9的成像镜头的彗形像差的图；

图13E是示例9的成像镜头的点图；

图13F是显示示例9的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图13G是显示示例9的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图13H是显示示例9的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图13I是显示示例9的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图13J是显示示例9的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图13K是显示示例9的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图13L是显示通过示例9的成像镜头形成的点像的图；

图13M是显示在示例9的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图13N是显示在示出了示例9的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；

图14A是显示示例10的成像镜头的结构的图；

图14B是显示示例10的成像镜头的球面像差的图；

图14C是显示示例10的成像镜头的像散和畸变的图；

图14D是显示示例10的成像镜头的彗形像差的图；

图14E是示例10的成像镜头的点图；

图14F是显示示例10的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图14G是显示示例10的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图14H是显示示例10的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图14I是显示示例10的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图14J是显示示例10的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图14K是显示示例10的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图14L是显示通过示例10的成像镜头形成的点像的图；

图14M是显示在示例10的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图14N是显示在示出了示例10的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；

图15A是显示示例11的成像镜头的结构的图；

图15B是显示示例11的成像镜头的球面像差的图；

图15C是显示示例11的成像镜头的像散和畸变的图；

图15D是显示示例11的成像镜头的彗形像差的图；

图15E是示例11的成像镜头的点图；

图15F是显示示例11的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图15G是显示示例11的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图15H是显示示例11的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图15I是显示示例11的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图15J是显示示例11的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图15K是显示示例11的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图15L是显示通过示例11的成像镜头形成的点像的图；

图15M是显示在示例11的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图15N是显示在示出了示例11的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；

图16A是显示示例12的成像镜头的结构的图；

图16B是显示示例12的成像镜头的球面像差的图；

图16C是显示示例12的成像镜头的像散和畸变的图；

图16D是显示示例12的成像镜头的彗形像差的图；

图16E是示例12的成像镜头的点图；

图16F是显示示例12的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图16G是显示示例12的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图16H是显示示例12的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图16I是显示示例12的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图16J是显示示例12的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图16K是显示示例12的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图16L是显示通过示例12的成像镜头形成的点像的图；

图16M是显示在示例12的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图16N是显示在示出了示例12的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；

图17A是显示示例13的成像镜头的结构的图；

图17B是显示示例13的成像镜头的球面像差的图；

图17C是显示示例13的成像镜头的像散和畸变的图；

图17D是显示示例13的成像镜头的彗形像差的图；

图17E是示例13的成像镜头的点图；

图17F是显示示例13的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图17G是显示示例13的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图17H是显示示例13的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图17I是显示示例13的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图17J是显示示例13的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图17K是显示示例13的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图17L是显示通过示例13的成像镜头形成的点像的图；

图17M是显示在示例13的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图17N是显示在示出了示例13的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；

图18A是显示示例14的成像镜头的结构的图；

图18B是显示示例14的成像镜头的球面像差的图；

图18C是显示示例14的成像镜头的像散和畸变的图；

图18D是显示示例14的成像镜头的彗形像差的图；

图18E是示例14的成像镜头的点图；

图18F是显示示例14的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图18G是显示示例14的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图18H是显示示例14的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图18I是显示示例14的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图18J是显示示例14的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图18K是显示示例14的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图18L是显示通过示例14的成像镜头形成的点像的图；

图18M是显示在示例14的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图18N是显示在示出了示例14的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；

图19A是显示示例15的成像镜头的结构的图；

图19B是显示示例15的成像镜头的球面像差的图；

图19C是显示示例15的成像镜头的像散和畸变的图；

图19D是显示示例15的成像镜头的彗形像差的图；

图19E是示例15的成像镜头的点图；

图19F是显示示例15的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图19G是显示示例15的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图19H是显示示例15的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图19I是显示示例15的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图19J是显示示例15的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图19K是显示示例15的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图19L是显示通过示例15的成像镜头形成的点像的图；

图19M是显示在示例15的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图19N是显示在示出了示例15的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；

图20A是显示示例16的成像镜头的结构的图；

图20B是显示示例16的成像镜头的球面像差的图；

图20C是显示示例16的成像镜头的像散和畸变的图；

图20D是显示示例16的成像镜头的彗形像差的图；

图20E是示例16的成像镜头的点图；

图20F是显示示例16的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图20G是显示示例16的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图20H是显示示例16的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图20I是显示示例16的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图20J是显示示例16的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图20K是显示示例16的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图20L是显示通过示例16的成像镜头形成的点像的图；

图20M是显示在示例16的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图20N是显示在示出了示例16的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；

图21A是显示示例17的成像镜头的结构的图；

图21B是显示示例17的成像镜头的球面像差的图；

图21C是显示示例17的成像镜头的像散和畸变的图；

图21D是显示示例17的成像镜头的彗形像差的图；

图21E是示例17的成像镜头的点图；

图21F是显示示例17的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图21G是显示示例17的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图21H是显示示例17的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图21I是显示示例17的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图21J是显示示例17的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图21K是显示示例17的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图21L是显示通过示例17的成像镜头形成的点像的图；

图21M是显示在示例17的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图21N是显示在示出了示例17的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；

图22A是显示示例18的成像镜头的结构的图；

图22B是显示示例18的成像镜头的球面像差的图；

图22C是显示示例18的成像镜头的像散和畸变的图；

图22D是显示示例18的成像镜头的彗形像差的图；

图22E是示例18的成像镜头的点图；

图22F是显示示例18的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图22G是显示示例18的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图22H是显示示例18的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图22I是显示示例18的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图22J是显示示例18的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图22K是显示示例18的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图22L是显示通过示例18的成像镜头形成的点像的图；

图22M是显示在示例18的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图22N是显示在示出了示例18的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；

图23A是显示示例19的成像镜头的结构的图；

图23B是显示示例19的成像镜头的球面像差的图；

图23C是显示示例19的成像镜头的像散和畸变的图；

图23D是显示示例19的成像镜头的彗形像差的图；

图23E是示例19的成像镜头的点图；

图23F是显示示例19的成像镜头的空间频率MTF(入射高度＝0)的图；

图23G是显示示例19的成像镜头的深度MTF(90线/mm，入射高度＝0)的图；

图23H是显示示例19的成像镜头的深度MTF(179线/mm，入射高度＝0)的图；

图23I是显示示例19的成像镜头的空间频率MTF(多个入射高度)的图；

图23J是显示示例19的成像镜头的深度MTF(90线/mm，多个入射高度)的图；

图23K是显示示例19的成像镜头的深度MTF(179线/mm，多个入射高度)的图；

图23L是显示通过示例19的成像镜头形成的点像的图；

图23M是显示在示例19的成像镜头的球面像差曲线中的球面像差最小区域的图；

图23N是显示在示出了示例19的成像镜头的深度MTF的深度MTF曲线中的扩展焦深的图；以及

图24是与示例1-19的成像镜头有关的图，并且显示了标准化基准点像直径和标准化扩展焦深。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的第一实施例。图1是显示根据本发明的实施例的成像镜头和成像系统的图。图2是显示Z-Y坐标系中球面像差曲线的图。在图2中，水平轴线Z表示光轴Z1的方向上的位置，而垂直轴线Y表示垂直于光轴Z1的方向上的位置。图3是显示在E-Y坐标系中通过成像镜头形成的点像的光强度分布的图。在图3中，水平轴线E表示光的强度E，而垂直轴线Y表示垂直于光轴的方向(Y方向)上的位置。

图1共用于第一实施例的成像镜头和使用该成像镜头的成像系统，以及第二实施例的成像镜头和使用该成像镜头的成像系统。

同时，图2、图3、和图4Aa-4F仅应用于本发明的第一实施例。

图1中所示的根据本发明的实施例的成像镜头100是用于形成光学图像的成像镜头。成像镜头100形成光学图像Q，在该光学图像中，位于任意摄影距离处的对象1是模糊的(blurred)。原始图像Go通过对模糊光学图像Q进行成像而获得，并且对原始图像执行反差恢复处理以获得模糊恢复图像Gk，在该模糊恢复图像中，已经对原始图像Go中的模糊进行了校正。

执行反差恢复处理以获得具有高锐度的模糊恢复图像Gk，并且在该模糊恢复图像中已经对模糊进行了校正。可对表示通过成像镜头100进行成像获得的模糊光学图像Q的原始图像Go的反差进行恢复。

更具体地，例如，将仅与50线/mm相对应的显示部分是可见的(可识别的)图像校正到甚至与70线/mm相对应的显示部分是可见的图像。可以采用通过傅里叶变换进行的图像恢复处理、轮廓增强处理、伽玛校正处理、反差增强处理或类似处理作为反差恢复处理。

成像镜头100设置在成像单元200中。模糊光学图像Q形成在包括在成像单元200中的成像装置210的成像平面211上。

成像单元200包括用于形成模糊光学图像Q的成像镜头100和用于对光学图像Q进行成像的成像装置210。

此外，本发明的成像系统300包括成像单元200、图像处理单元310、和图像输出单元320。成像单元200包括用于形成模糊光学图像Q的成像镜头100、和用于对光学图像Q进行成像的成像装置210。图像处理单元310对表示由成像装置210进行成像获得的光学图像Q的原始图像Go执行反差恢复处理。图像输出单元320输出通过在图像处理单元310处执行反差恢复处理获得的模糊恢复图像Gk。在显示单元410处显示从图像输出单元320输出的模糊恢复图像Gk。

图像处理单元310执行使用傅里叶变换进行的图像恢复处理、轮廓增强处理、伽玛校正处理、和反差增强处理中的一个或所述使用傅里叶变换进行的图像恢复处理、轮廓增强处理、伽玛校正处理、和反差增强处理中的至少两个的组合作为反差恢复处理。

成像镜头100被构造成使得随着与成像镜头100的光轴的距离的增加，成像镜头100的球面像差从像面基准位置的物点侧(图2的-Z方向)朝向像面基准位置的另一侧(图2的+Z方向)变化。此外，成像镜头100被构造成使得表示成像镜头100的球面像差的球面像差曲线满足以下公式(1)和(2)：

0.02＜a/f＜0.10(1)；以及

0.02＜b/f      (2)

示例2-16和18满足这些条件。

这里，“a”表示球面像差曲线在光轴的方向上从像面基准位置Zo朝向像面基准位置Zo的物点侧对于穿过成像镜头的光瞳的中心部分的光的最大偏差(偏移量)(参照图2)。此外，“b”表示球面像差曲线在光轴的方向上的最大宽度(参照图2)。此外，“f”表示成像镜头100的焦距。

成像镜头100的光瞳的中心部分是成像镜头100的球面像差仅位于像面基准位置的物点侧的一部分。成像镜头100的光瞳的中心部分包括光轴上的区域。换句话说，成像镜头100的光瞳的中心部分是光瞳的、成像镜头100的球面像差仅朝向像面基准位置的物点侧的区域，并且光瞳的中心部分是包括光轴上的区域的连续区域。

当成像镜头100被构造成使得a/f的值小于或等于由公式(1)限定的下限，则朝向前侧(像面基准位置的物点侧)的深度扩展作用变弱，并且在一些情况下(如图4Aa和4Ab所示)深度减少。

相反，当成像镜头100被构造成使得a/f的值大于或等于由公式(1)限定的上限时，已经穿过成像镜头的光瞳的中心部分的光随着a/f值的增加进一步朝向物点侧聚集。因此，深度稍微增加，但是在一些情况下缺点(的增加)胜过优点。

此外，b/f的值可以被限定为小于0.3。

像面基准位置Zo是通过成像镜头100形成的光学图像Q的反差最高或基本上最高的位置。

更具体地，像面基准位置Zo是当来自光轴上的包括近点到远点的所有点(物点)的光线已经穿过成像镜头100时所形成的点像的直径最小或基本上最小的位置。形成在像面基准位置Zo的点像被称为基准点像。基准点像的直径是基准点像直径

换句话说，像面基准位置Zo是光轴的方向上的位置，在该位置处，当垂直于光轴的平面(光学图像通过成像镜头100形成在所述平面上)沿光轴方向移动(离焦)时，MTF值最大。这里，像面基准位置Zo与布置成像平面211的位置相同。然而，没有必要使得像面基准位置Zo和布置成像平面211的位置相同。

在图2所示的球面像差曲线Sa中，成像镜头100的光轴Z1与成像装置210的成像平面211的交点(像面基准位置Zo)是原点(0，0)。在如图2所示的Z-Y坐标系中，水平轴线Z表示光轴Z1方向上的位置，而垂直轴线Y表示进入成像镜头100的入射光瞳的光线的高度。图2显示在Z-Y坐标系中进入入射光瞳的光线的高度(视角＝0)与已经穿过入射光瞳的光线与光轴相交的位置之间的关系。

球面像差曲线Sa是基于入射高度的连续曲线。球面像差曲线Sa显示当平行于光轴Z1的光线(具有视角＝0的光线)穿过成像镜头100的光瞳时入射高度(Y轴方向上的位置)与光线的聚集位置(Z轴方向上的位置)之间的关系。

接下来，以下说明本发明的理想结构或类似结构，其中所述结构对本发明来说不是必须的。

在成像镜头100中，当成像镜头100的光瞳的半径是1时，理想的是表示成像镜头100的球面像差的球面像差曲线Sa满足以下公式(3)：

0.1＜c＜1.0    (3).

这里，“c”表示包括在两个平面L1和L2之间的区域Ar中的球面像差曲线Sa的长度(参照图2)，平面L1和L2沿光轴的方向朝向像面基准位置Zo的任一侧远离像面基准位置Zo距离tz(tz＝(Fa/f)×0.03))。长度c是垂直于光轴的方向上的长度。此外，Fa是成像镜头的有效F数。

随后要说明的示例2-18满足此条件(示例17不包括在本发明中)。

当成像镜头100被构造成使得c值小于由公式(3)限定的下限时，深度随着c值的减小而增加，但是在一些情况下缺点(的增加)胜过优点。

相反，当成像镜头100被构造成使得c值高于或等于由公式(3)限定的上限(c＝1.0)时，成像镜头100的球面像差基本上为零。因此，成像镜头100变成普通镜头(没有深度扩展作用)(参照示例1)。

球面像差曲线Sa的包括在区域Ar中的区域是球面像差最小区域。球面像差最小区域是在球面像差曲线Sa中球面像差恒定不变(换句话说，在某一范围内)的区域。具体地，长度c是球面像差曲线Sa的包括在区域Ar中的区域的长度，并且长度c是垂直于光轴方向的方向上的长度。

换句话说，球面像差最小区域与成像镜头的光瞳中的区域相对应，并且进入该区域的光线基本上聚集在同一位置(与光轴相交的位置)处。

距离tz是为±0.03mm的焦深范围，在普通成像光学系统中，此范围被认为基本上不受球面像差的影响。在普通成像光学系统中，对象的光学图像以抑制各种畸变的方式形成在成像平面上。

距离tz可以被认为是球面像差的基本上不影响由成像光学系统构成的成像镜头的性能的波动范围，作为焦深扩展光学系统的成像镜头100根据其设计而成。

这里，成像镜头100可以被构成成使得例如随着与光轴的距离的增加成像镜头100的球面像差从像面基准位置的物点侧朝向像面基准位置的另一侧(该另一侧与物点相对)变化，并且球面像差以球面像差不会从与物点侧相对的一侧朝向物点侧返回大于或等于距离tz(光学图像不劣化距离，在该距离处，光学图像由于球面像差在光轴方向上的波动而产生的劣化基本上可以忽略)的方式变化。

此外，理想的是表示成像镜头100的球面像差的球面像差曲线Sa满足以下所有公式(4)-(6)：

0.02＜a/f＜0.10(4)；

0.02＜b/f＜0.2 (5)；和

0.1＜c＜0.6    (6)。

随后要说明的示例2-16满足这些条件。

此外，理想的是成像镜头100被构造成使得表示成像镜头100的球面像差的球面像差曲线Sa满足以下公式(7)：

0.30＜Yu＜0.90 (7)。

随后要说明的示例3-16和18满足此条件。

这里，Yu是球面像差曲线Sa的两个平面L1和L2之间的区域的位置(进入镜头的光瞳的光线的入射高度)(参照图2)，所述平面L1和L2在光轴Z的方向上从像面基准位置Zo的任一侧远离像面基准位置Zo距离tz。Yu是垂直于光轴的方向(图2的Y轴方向)上的区域的位置。

换句话说，Yu是球面像差曲线Sa中在球面像差最小区域中垂直于光轴的方向上的位置。

如图2中所示，c是Yu的最大值Yu(max)与Yu的最小值Yu(min)之间的差。公式(7)可以被表示如下：

0.30＜Yu(min)；以及

Yu(max)＜0.90。

当成像镜头100被构造成使得Yu的值小于或等于由公式(7)限定的下限时，则朝向成像镜头100的前侧(像面基准位置的物点侧)的深度扩展作用随着Yu值的减小而变弱，并且深度减少(如当Yu≈0时图4Aa和4Ab所示)。

相反，当成像镜头100被构造成使得Yu值大于或等于由公式(7)限定的上限，则朝向成像镜头的后侧(与像面基准位置的物点侧相对的一侧)的深度扩展效果随着Yu值的增加而变弱，并且在一些情况下深度减小。

Yu值的影响取决于通过光瞳的光的量(面积)。因此，当Yu值大于或等于由限定(7)定义的上限时，深度扩展效果在一些情况下变得极其弱。

在成像镜头100中，理想的是球面像差最小区域的面积与光瞳的整个区域的面积的比值大于0.20且小于0.75.。换句话说，理想的是表示成像镜头100的球面像差的球面像差曲线Sa满足以下公式(J)：

0.20＜d/e＜0.75(J)。

随后要说明的示例2-16和示例19满足此条件(示例19不包括在本发明中)。

这里d＝π×(Yu(max))²-π×(Yu(min))²，以及

e＝π×(Yw)²

“Yw”表示进入成像镜头的光瞳的光线的入射高度的最大值(光瞳的半径)(参照图2)。

此外，“e”表示光瞳的半径的面积，而“d”表示光瞳中的由公式(7)限定的区域的面积。

当成像镜头100被构造成使得d/e值小于或等于由公式(J)限定的下限时，深度随着d/e值的减少而扩展。然而，在一些情况下缺点(的增加)超过优点。

相反，当成像镜头100被构造成使得d/e值大于或等于由公式(J)限定的上限，则深度随d/e值的增加而减小。

此外，理想的是表示成像镜头100的球面像差的球面像差曲线Sa满足以下公式(8)：

随后要说明的示例2-17和示例19满足此条件(示例17和19不包括在本发明中)。

当成像镜头100被构造成使得值小于或等于由公式(8)限定的下限时，深度扩展效果随着值的减少而变弱，并且深度减小。

相反，当成像镜头100被构造成使得值大于或等于由公式(8)限定的上限时，深度随值的增加而增加。然而，在一些情况下缺点(图像质量的劣化)增加。

更具体地，如图3所示，在形成在垂直于光轴并穿过像面基准位置Zo的平面上的点像(基准点像)To的光强度分布Ko中，由连接最外侧位置的轮廓限定的圆的平均直径可以是基准点像直径其中，在所述最外侧位置处，光强度为光强度分布Ko的峰值强度Kop的0.004倍。

这里，设定“0.004倍”的条件，因为以位图格式输出的图像数据具有8位灰度(256灰度)。具体地，当点像的峰值强度Kop对应于256灰度的最大值时，与光强度分布Ko中的256灰度的最小值(光强度是峰值强度Kop的1/256)相对应的位置被限定为点像的最外侧位置。

此外，成像镜头100可以包括由至少一个透镜构成并具有正屈光力的第一透镜组、和由至少一个透镜构成的第二透镜组，且第一透镜组和第二透镜组从成像镜头100的物侧依次布置。此外，第二透镜组的最靠近图像侧透镜可以在该透镜的光轴上具有负屈光力，并且包括一区域，在该区域中，负屈光力从该区域的光轴侧朝向该区域的周边侧变弱。

在成像镜头100中，具有正屈光力的第一透镜、具有负屈光力的第二透镜、具有正屈光力的第三透镜、和具有负屈光力的第四透镜可以成像镜头的物体侧依次布置。随后要说明的示例1-19满足该条件(示例17和19没有包括在本发明中)。

此外，第四透镜的图像平面侧表面可以是非球面的，并且具有弯曲点(inflection point)。随后要说明的示例1-19满足该条件(示例17和19没有包括在本发明中)。

可选地，第四透镜的图像平面侧表面可以是非球面的，并且在除光轴的中心之外的区域内具有极值点。随后要说明的示例1-19满足该条件(示例17和19没有包括在本发明中)。

此外，成像系统300的图像处理单元310可以以组合的方式执行图像恢复处理、轮廓增强处理、伽玛校正处理、和反差增强处理中的至少两种作为反差恢复处理。

可以采用已知技术作为图像恢复处理、轮廓增强处理、伽玛校正处理、和反差增强处理。

接下来，说明本发明的成像镜头的作用，具体地说明成像镜头的球面像差的作用。

随后要说明的参考示例4和5的成像镜头是本发明的成像镜头。然而，参考示例1-3的成像镜头没有包括在本发明中。

在关于参考示例1-5的成像镜头的以下说明中，以下将说明相对于来自每一个成像镜头的光轴Z1上的位置的光线的作用。

<说明1>

图4Aa和4Ab是与参考示例1的成像镜头Lh1有关的图。图4Aa是显示表示在Z-Y坐标系中成像镜头Lh1的球面像差的球面像差曲线Sah的图。在Z-Y坐标系中，水平轴线Z表示光轴Z1方向上的位置，而垂直轴线Y表示垂直于光轴Z1的方向上的位置。图4Ab是显示穿过成像镜头Lh1的光线的光路的图。此外，图4Ab显示基准点像直径成像镜头Lh1的扩展焦深bh1、和类似参数。基准点像直径是通过使来自成像镜头Lh1的光轴上的位置的光线穿过成像镜头Lh1而形成在像面基准位置Zoh1处的点像的直径。

扩展焦深被设置成使得：通过对由成像镜头形成在位于扩展焦深的范围内的成像平面上的光学图像进行成像，并且对通过对由成像获得的原始图像执行反差恢复处理，可获得图像质量实际上是可接受的模糊恢复图像。

扩展焦深对应于普通成像系统中的焦深，在该普通成像系统中，对象的光学图像以可抑制各种畸变的方式形成在成像平面上。

图4Aa所示的参考示例1的成像镜头Lh1具有球面像差(已经产该生球面像差)。在参考示例1的成像镜头Lh1中，已经穿过成像镜头Lh1的光瞳的中心部分的光线Kuh1由于受球面像差曲线Sah1中的中心部分Juh1(光轴侧)处所示的畸变的影响而聚集在像面基准位置Zoh1的物点侧。此外，已经穿过成像镜头Lh1的光瞳的周边部分的光线Kih1由于受到在球面像差曲线Sah1中周边部分Jih1处所示的畸变的影响而聚集在像面基准位置Zoh1的与物点侧相对的一侧(此外，所述一侧被称作为“相对物点侧”)(参照图4Ab)。

从已经穿过成像镜头的光线聚集的最靠近物点侧位置到已经穿过成像镜头的光线聚集的最远离物点侧位置的范围基本上与扩展焦深的范围相同。

此外，随后要说明的参考焦深是不作为(可接受)扩展焦深的范围。参考焦深被示出为用于进行参考。

如上所述，光线沿光轴方向的聚集位置根据光线已经穿过成像镜头Lh1的位置而不同。因此，成像镜头Lh1的扩展焦深的范围增加。

此外，基准点像直径是在像面基准位置Zoh1处形成基准点像的光线的厚度(尺寸)。此外，图4Aa所示的成像镜头Lh1的球面像差曲线Sah1的最大宽度sbh1的值基本上与图4Ab中所示的成像镜头Lh1的扩展焦深bh1的值相同。

在像面基准位置处，来自位于成像镜头的光轴上的近点与远点之间的物点的光线以最密集的方式聚集。例如，像面基准位置可以被限定为以下所述的位置，即，当垂直于光轴的平面沿光轴的方向(深度的方向)移动、且同时测量通过成像镜头形成在垂直于光轴的平面上的光学图像的MTF值时，MTF值在所述位置处最高(反差最高时的MTF峰值位置)。

像面基准位置基于球面像差曲线的形式(曲线的倾斜角、倾斜起始位置、和类似参数)而变化。

此外，图4Ba、4Ca、4Da、和4Ea在类似于图4Aa中所示的坐标系的坐标系上示出了球面像差曲线。图4Bb、4Cb、4Db、和4Eb以类似于图4Ab的方式示出了穿过成像镜头的光线的光程、基准点像直径成像镜头的扩展焦深、参考焦深、和类似参数。基准点像直径是通过使来自成像镜头的光轴上的位置的光线穿过成像镜头所形成的点像的直径。

<说明2>

图4Ba和4Bb是与参考示例2的成像镜头Lh2有关的图。图4Ba是显示表示成像镜头Lh2的球面像差的球面像差曲线的图。图4Bb示出了穿过成像镜头Lh2的光线的光程、由所述光线形成的点象的基准点像直径成像镜头Lh2的参考焦深bh2、和类似参数。

在成像镜头Lh2中，球面像差以球面像差曲线的最大宽度比已经说明过的参考示例1的成像镜头Lh1的球面像差曲线的最大宽度大的方式产生。

在具有如图4Ba所示的球面像差的成像镜头Lh2中，已经穿过成像镜头Lh2的光瞳的中心部分的光线Kuh2以类似于已经说明过的成像镜头Lh1的方式聚集在像面基准位置Zoh2的物点侧。光线Kuh2由于受到球面像差曲线Sah2中的中心部分Juh2(光轴侧)处的畸变的影响而以此方式聚集。此外，已经穿过成像镜头Lh2的光瞳的周边部分的光线Kih2聚集在与像面基准位置Zoh2的物点侧相对的一侧(物点相对侧)。光线Kih2由于受到球面像差曲线Sah2中的周边部分Jih2所示的畸变的影响而以此方式聚集(参照图4Bb)。

因此，具有如上所述的球面像差的成像镜头Lh2的参考焦深bh2扩展超过已经说明过的成像镜头Lh1的扩展焦深bh1。

然而，当基准点像直径随着扩展焦深的范围的增加而增加时，在对通过成像镜头Lh2形成的原始图像执行反差恢复处理时缺点增加。因此，球面像差曲线Sah2的最大宽度sbh2的延长(增加)受到限制。

具体地，当球面像差曲线Sah2的最大宽度sbh2增加时，基准点像直径增加。当对通过对由具有大直径的多个点像构成的光学图像进行成像时获得的原始图像执行反差恢复处理时，原始图像中所含有的噪点由于反差恢复处理而增加。此外，模糊恢复图像的图像质量劣化。此外，基准点像直径的增加会导致伪像(伪分辨率)的产生，并且在一些情况下会导致图像质量劣化。

当基准点像直径增加时，用于执行反差恢复处理的原始图像中的像素(位于基准点像直径的范围内的像素)的数量增加，并且操作量增加。换句话说，为反差恢复处理的对象的面积(基准点像直径的范围)增加。因此，该范围内所含有的噪点分量的比率变得大于该范围内所含有的信号分量的比率。因此，通过对原始图像执行反差恢复处理获得的模糊恢复图像中所含有的噪点增加，并且图像质量劣化。

由此可见难以仅仅通过如上所述增加成像镜头的球面像差获得具有极好图像质量并且其中深度增加的模糊恢复图像。

<说明3>

图4Ca和4Cb是与参考示例3有关的成像镜头Lh3的图。图4Ca是显示表示成像镜头Lh3的球面像差的球面像差曲线Sah的图。图4Cb显示了穿过成像镜头Lh3的光线的光程、由所述光线形成的点像的基准点像直径成像镜头Lh3的参考焦深bh3、和类似参数。

成像镜头Lh3的球面像差的特性与已经说明过的成像镜头Lh1和成像镜头Lh2的球面像差的特性相反。

如图4Ca所示，在参考示例3的成像镜头Lh3中，已经穿过成像镜头Lh3的光瞳的中心部分的光线Kuh3由于受到球面像差曲线Sah3中的中心部分Juh3(光轴侧)的畸变的影响而聚集在与像面基准位置Zoh3的物点侧相对的一侧(相对物点侧)。此外，由于受到球面像差曲线Sah3中的周边部分Jih3中所示的畸变的影响，已经穿过成像镜头Lh3的光瞳的周边部分的光线Kih3聚集在像面基准位置Zoh3的物点侧(参照图4Cb)。

在具有如上所述的球面像差的成像镜头Lh3中，球面像差曲线Sah3的最大宽度sbh3小于已经说明过的成像镜头Lh2的球面像差曲线Sah2的最大宽度sbh2。因此，成像镜头Lh3的参考焦深bh3的范围减小。然而，即使成像镜头Lh3的参考焦深bh3的范围减小，成像镜头Lh3的基准点像直径大于成像镜头Lh2的基准点像直径

因此，在成像镜头Lh3中，深度不会增加。此外，在成像镜头Lh3中，基准点像直径增加。因此，当对通过成像镜头Lh3获得的原始图像执行反差恢复处理时，模糊恢复图像中含有的噪点增加，并且模糊恢复图像的图像质量劣化。

<说明4>

图4Da和4Db是与参考示例4有关的成像镜头Lh4(所述成像镜头是本发明的成像镜头)的图。图4Da是显示表示成像镜头Lh4的球面像差的球面像差曲线Sah的图。图4Db显示了穿过成像镜头Lh4的光线的光程、由所述光线形成的点像的基准点像直径成像镜头Lh4的扩展焦深bh4、和类似参数。

在成像镜头Lh4中，球面像差曲线Sah4的最大宽度sbh4比已经说明过的参考示例1的成像镜头Lh1的最大宽度sbh1宽。此外，球面像差曲线Sah4具有球面像差最小区域(随后要说明的中间部分Jvh4)，在该球面像差最小区域中，即使穿过成像镜头Lh4的光瞳的光线的入射高度改变，光线的聚集位置沿光轴的方向也不会改变。

如图4Da中所示，在参考示例4的成像镜头Lh4中，已经穿过为成像镜头Lh4的光瞳的最外侧区域的周边部分的光线Kgh4由于受到球面像差曲线Sah4中的周边部分Jgk4的畸变的影响而聚集在像面基准位置Zoh4的相对物点侧(参照图4Db)。此外，已经穿过成像镜头Lh4的光瞳的中心部分的光线Kwh4由于受到球面像差曲线Sah4中的中心部分Jwh4(最靠近光轴侧)处所示的畸变的影响而聚集在像面基准位置Zoh4的物点侧(参照图4Db)。此外，已经穿过成像镜头Lh4的光瞳的周边部分与成像镜头Lh4的光瞳的中心部分之间的中间部分的光线Kvh4由于受到球面像差曲线Sah4的中间部分Jvh4中所示的畸变的影响而聚集在已经穿过成像镜头Lh4的光瞳的周边部分的光线Kgh4的聚集位置与已经穿过成像镜头Lh4的光瞳的中心部分的光线Kwh4的聚集位置之间的位置(参照图4Db)。

在成像镜头Lh4中，球面像差曲线Sah4的最大宽度sbh4比已经说明过的成像镜头Lh1的球面像差曲线Sah1的最大宽度sbh1宽。因此，成像镜头Lh4的扩展焦深bh4的范围延伸超过成像镜头Lh1的情况。

这里，成像镜头Lh4的球面像差曲线Sah4的最大宽度sbh4和成像镜头Lh4的扩展焦深bh4基本上相同。

此外，即使成像镜头Lh4的扩展焦深bh4的范围如上所述增加，也可抑制通过成像镜头Lh4形成在像面基准位置Zoh4处的基准点像直径的增加。因此，成像镜头Lh4的基准点像直径小于成像镜头Lh2的基准点像直径

因此，成像镜头Lh4可以增加深度，同时可抑制基准点像直径的增加。

具体地，对于从短距离到长距离的任何对象来说，通过对原始图像执行反差恢复处理而获得的模糊恢复图像具有大于或等于预定值的反差，其中可通过对由成像镜头Lh4形成的多个点像(具有基准点像直径的点像)构成的光学图像进行成像而获得所述原始图像。此外，获得的图像的深度较深，并且图像具有极好的图像质量。

<说明5>

图4Ea和4Eb是与参考示例5有关的成像镜头Lh5(所述成像镜头是本发明的成像镜头)的图。图4Ea是显示表示成像镜头Lh5的球面像差的球面像差曲线Sah5的图。图4Eb显示了穿过成像镜头Lh5的光线的光程、由所述光线形成的点像的基准点像直径成像镜头Lh5的扩展焦深bh5、和类似参数。

在成像镜头Lh5中，球面像差曲线Sah5中的最大宽度bh5比已经说明过的参考示例1的成像镜头Lh1的最大宽度bh1宽。此外，成像镜头Lh5具有球面像差，使得随着入射高度增加(图4Ea中Y坐标轴的值增加)，在入射高度处穿过的光线的聚集位置沿光轴方向朝向相对物点侧移动。

如图4Ea中所示，在参考示例5的成像镜头Lh5中，已经穿过为成像镜头Lh5的光瞳的最外侧区域的周边部分的光线Kgh5由于受到球面像差曲线Sah5中的周边部分Jgh5中所示的畸变的影响而聚集在像面基准位置Zoh5的相对物点侧(参照图4Eb)。此外，已经穿过成像镜头Lh5的光瞳的中心部分的光线Kwh5由于受到球面像差曲线Sah5中的中心部分Jwh5(最靠近光轴侧)处所示的畸变的影响而聚集在像面基准位置Zoh5的物点侧(参照图4Eb)。此外，已经穿过成像镜头Lh5的光瞳的周边部分与成像镜头Lh5的光瞳的中心部分之间的中间部分的光线Kvh5由于受到球面像差曲线Sah5的中间部分Jvh5中所示的畸变的影响而聚集在已经穿过成像镜头Lh5的光瞳的周边部分的光线Kgh5的聚集位置与已经穿过成像镜头Lh5的光瞳的中心部分的光线Kwh5的聚集位置之间的位置(参照图4Eb)。

因此，在成像镜头Lh5中，球面像差曲线Sah5的最大宽度sbh5以类似于参考示例4的成像镜头Lh4的方式比已经说明过的成像镜头Lh1的球面像差曲线Sah1的最大宽度sbh1宽。因此，成像镜头Lh5的扩展焦深bh5被延长。

这里，成像镜头Lh5的球面像差曲线Sah5的最大宽度sbh5和成像镜头Lh5的扩展焦深bh5基本上相同。

此外，即使成像镜头Lh5的扩展焦深bh5的范围增加，也可抑制成像镜头Lh5的基准点像直径的增加。成像镜头Lh5的基准点像直径小于已经说明过的成像镜头Lh2的基准点像直径因此，可以延长成像镜头Lh5的深度，同时可抑制基准点像直径的增加。

具体地，对于从短距离到长距离的任何对象来说，通过对原始图像执行反差恢复处理而获得的模糊恢复图像具有大于或等于预定值的反差，其中可通过对由成像镜头Lh5形成的多个点像(具有基准点像直径的点像)构成的光学图像进行成像而获得所述原始图像。此外，获得的图像的深度较深，并且图像具有极好的图像质量。

成像镜头Lh5的球面像差曲线Sah5的最大宽度sbh5和成像镜头Lh4的球面像差曲线Sah4的最大宽度sbh4基本上相同。因此，成像镜头Lh5的扩展焦深bh5和成像镜头Lh4的扩展焦深bh4基本上相同。

同时，已经说明过的成像镜头Lh4的基准点像直径(例如，示例15，参照图19L和19M)小于成像镜头Lh5的基准点像直径(示例16，参照图20L和20M)。因此，通过使用已经说明过的成像镜头Lh4获得的模糊恢复图像比通过使用成像镜头Lh5获得的模糊恢复图像具有更少的噪点和更少的伪像。通过使用成像镜头Lh4获得的模糊恢复图像的图像质量更高。

因为在球面像差曲线Sah4中存在即使进入成像镜头Lh4的光瞳的光线的入射高度光线变化而光线的聚集位置沿光轴方向(图中的Z方向)也不会改变的部分(球面像差最小区域)(这已经被说明过)，因此可实现此效果。

<说明6>

接下来，参照图4F说明通过本发明的成像镜头扩展景深的效果。

图4F是以相互对比的方式显示来自近点的穿过成像镜头的光线的聚集方式和来自远点的穿过成像镜头的光线聚集的方式。图4F的上部(图页的左侧与近点有关，而图4F的下部(图页的右侧)与远点有关。

如图4F上部所示，来自光轴Z1上的近点Hp1穿过成像镜头L的光瞳的周边部分的光线Kgp1准确地形成在光轴Z1上的位置Zgp1处，且没有模糊。此外，来自光轴Z1上的近点Hp1穿过成像镜头L的光瞳的中心部分的光线Kwp1准确地形成在光轴Z1上的位置Zwp1处，且没有模糊，其中，位置Zwp1位于位置Zgp1的物点侧。此外，来自光轴Z1上的近点Hp1穿过成像镜头L的光瞳的中间部分的光线Kvp1准确地形成在光轴Z1上的位置Zvp1处，且没有模糊，其中，位置Zvp1位于位置Zgp1与位置Zwp1之间。

具体地，准确地表示光轴Z1上的近点Hp1的光学图像形成在光轴Z1上从位置Zgp1到位置Zwp1的所有位置。

然而，来自除近点Hp1之外并已经穿过光轴的点的光线到达光轴上从位置Zgp1到位置Zwp1的位置中的每一个。来自除近点Hp1之外的点的光线产生噪点，并且不能有助于形成表示近点Hp1的光学图像。因此，表示近点Hp1的模糊光学图像形成在光轴上从位置Zgp1到位置Zwp1的位置中的每一处。

这里，相对于近点Hp1的扩展焦深基本上是光轴上从位置Zgp1到位置Zwp1的范围。

同时，如图4F下半部所示，来自光轴Z1上的远点Hp2穿过成像镜头L的光瞳的周边部分的光线Kgp2准确地形成在光轴Z1上的位置Zgp2处，且没有模糊。此外，来自光轴Z1上的远点Hp2穿过成像镜头L的光瞳的中心部分的光线Kwp2准确地形成在光轴Z1上的位置Zwp2处，且没有模糊，其中，位置Zwp2位于位置Zgp2的物点侧。此外，来自光轴Z1上的远点Hp2穿过成像镜头L的光瞳的中间部分的光线Kvp2准确地形成在光轴Z1上的位置Zvp2处，且没有模糊，其中，位置Zvp2位于位置Zgp2与位置Zwp2之间。

具体地，准确地表示光轴Z1上的远点Hp2的光学图像形成在光轴Z1上从位置Zgp2到位置Zwp2的所有位置。

然而，来自除远点Hp2之外并已经穿过光轴的点的光线到达光轴上从位置Zgp2到位置Zwp2的位置中的每一个。来自除远点Hp2之外的点的光线产生噪点，并且不能有助于形成表示远点Hp2的光学图像。因此，表示远点Hp2的模糊光学图像形成在光轴上从位置Zgp2到位置Zwp2的位置中的每一处。

这里，相对于远点Hp2的扩展焦深基本上是光轴上从位置Zgp2到位置Zwp2的范围。

在区域Zover中，从位置Zgp1至位置Zwp1的为相对于近点Hp1的扩展焦深的区域和从位置Zgp2至位置Zwp2的为相对于远点Hp2的扩展焦深的区域相互重叠。在区域Zover中，相对于在光轴上从近点Hp1至远点Hp2的任一点的光学图像可以以以下方式形成，即，光学图像可以是模糊的，但以实际上可接受的条件内。

表达“光学图像可以是模糊的，但在实际可接受的条件内”表示实际可使用而没有问题的图像可通过对该模糊光学图像执行反差恢复处理而被恢复。

因此，对于光轴上从近点Hp1至远点Hp2的所有部分来说，区域Zover是扩展焦深。因此，当成像装置的成像平面布置在区域Zover中时，可以在成像镜头L的扩展焦深内对布置在从近点Hp1至远点Hp2的任意位置处的对象进行成像。

可以通过如上所述本发明的成像镜头的作用扩展成像镜头的景深并且抑制通过成像镜头获得的模糊恢复图像的图像质量的劣化。

当例如将本发明的成像镜头应用到移动电话的照相机时，理想的是布置在区域Zover中的成像平面的位置被设定成使得当光学图像形成在成像平面上时位于远点Hp2处的对象的光学图像的分辨率比位于近点Hp1处的对象的光学图像的分辨率高。

具体地，当通过安装在移动电话上的照相机拍摄位于最近点(最近距离)处的物体时，摄像的目的主要是对字母和符号进行拍摄。当拍摄字母和符号时，不要求图像质量，但是字母和符号是否是可读的(可辨别的)是重要的。因此，来自近点Hp1并进入成像平面的一束光线的厚度(尺寸)可以比来自远点Hp2并进入成像平面的一束光线的厚度在某种程度上要厚。

特别地，当成像镜头用于镜头光晕在拍摄最近点处的对象时是可接受的场合时(不需要低频分辨率)，具有如上所述的球面像差的本发明的成像镜头的使用是适当的。同时，需要一定水平的高频分辨率来读取字母和符号。

至此，已经说明了本发明的第一实施例。

接下来，参照附图说明本发明的第二实施例。图1是显示根据本发明的第二实施例的成像镜头和成像系统的图。图4Ga是在坐标系中显示与离焦MTF(深度MTF)相对应的乃奎斯特扩展焦深的图。在图4Ga所示的坐标系中，水平轴线Z表示光轴Z1方向上的位置，而垂直轴线表示MTF值。图4Gb是显示由成像镜头的1/2乃奎斯特扩展焦深和成像镜头的1/4乃奎斯特扩展焦深获得公用扩展焦深的方式的图。在图4Gb所示的坐标系中，水平轴线Z表示光轴Z1方向上的位置，而垂直轴线表面MTF值。图4Gc是显示通过成像镜头形成的点像的光强度分布与基准点像直径之间的关系的图。在图4Gc中所示的坐标系中，垂直轴线表示光强度E，而水平轴线表示垂直于光轴的方向上的位置。

术语“垂直于光轴方向的方向”表示垂直于光轴的方向，换句话说，表示透镜的半径的方向。此外，术语“垂直于光轴的平面”表示垂直于光轴的面(平面)。

图1是为根据本发明的第一实施例的成像镜头和使用该成像镜头的成像系统和根据本发明的第二实施例的成像镜头和使用该成像镜头的成像系统所共用的图。

同时，图4Ga、4Gb、和4Gc仅应用到本发明的第二实施例。

图1中所示的根据本发明的实施例的成像镜头100形成位于任意摄像距离处的对象1的模糊光学图像Q。成像镜头100是用于形成光学图像的成像镜头。光学图像被形成为通过对原始图像Go执行反差恢复处理而获得原始图像Go的模糊恢复图像Gk，其中通过对模糊光学图像Q进行成像获得所述原始图像。

在反差恢复处理中，对表示通过成像镜头100进行成像获得的模糊光学图像Q的原始图像Go执行图像处理，并且通过恢复原始图像Go的反差来获得模糊恢复图像Gk。

反差恢复处理通过增强图像的反差改善了图像的锐度。更具体地，例如，可将具有50线/mm的分辨率的图像恢复到具有70线/mm的分辨率的图像。例如，仅与50/mm相对应的显示部分可见的图像被校正到与70线/mm的显示部分可见的图像。例如，可以采取通过傅里叶变换进行的图像恢复处理、轮廓增强处理、伽玛校正处理、反差增强处理或类似处理作为反差恢复处理。成像镜头100设置在成像单元200中。成像镜头100在设置在成像单元200中的成像装置210的成像平面211上形成模糊光学图像Q。

成像单元200包括形成模糊光学图像Q的成像镜头100和对光学图像Q进行成像的成像装置210。

本发明的成像系统300包括具有用于形成模糊光学图像的成像镜头100和用于对光学图像Q进行成像的成像装置210的成像单元200、图像处理单元310、和图像输出单元320。图像处理单元310对表示通过成像装置210进行成像获得的光学图像Q的原始图像Go执行反差恢复处理。图像输出单元320输出通过在图像处理单元310处执行反差恢复处理获得的模糊恢复图像Gk。在显示单元410处显示从图像输出单元320输出的模糊恢复图像Gk。

图像处理单元310执行使用傅里叶变换进行的图像恢复处理、轮廓增强处理、伽玛校正处理、和反差增强处理、或所述使用傅里叶变换进行的图像恢复处理、轮廓增强处理、伽玛校正处理、和反差增强处理中的至少两个的组合作为反差恢复处理。

接下来，一起说明随后要说明的公式中的符合的意义。

<1/2乃奎斯特空间频率和1/4乃奎斯特空间频率>

1/2乃奎斯特空间频率(周期/mm)是根据用于对通过成像镜头形成的光学图像进行成像的成像装置的像素间距确定的空间频率。

当以两个像素间距对应于1/2周期的方式执行成像时的空间频率是1/2乃奎斯特空间频率。

可以以以下方式获得与像素间距为0.0014mm(1.4μm)的成像装置有关的1/2乃奎斯特空间频率Fre2。

具体地，因为“一个周期的宽度＝两个像素间距×2＝0.0056mm(5.6μm)，因此可以如下获得1/2乃奎斯特空间频率Fre2：

Fre2＝1/0.00056≈179(周期/mm).

此外，1/4乃奎斯特空间频率(周期/mm)以类似于1/2乃奎斯特空间频率的方式被限定。当以4个像素间距对应于1/4周期的方式执行成像时的空间频率是1/4乃奎斯特空间频率。

可以以以下方式获得与像素间距为0.0014mm(1.4μm)的成像装置有关的1/4乃奎斯特空间频率Fre4。

具体地，因为“一个周期的宽度＝两个像素间距×4＝0.00112mm(11.2μm)，因此可以如下获得1/4乃奎斯特空间频率Fre4。

Fre4＝1/0.00112≈90(周期/mm).

<峰值响应>

峰值响应是深度MTF的峰值。换句话说，峰值响应是在离焦时获得的MTF的峰值。

<基准响应>

接下来，以下参照图4Ga说明基准响应，其中图4Ga示出了成像镜头的离焦MTF(深度MTF)。在图4Ga中，离焦量在位置(0)处为±0，在所述位置处，垂直轴线(MTF轴线)和水平轴线(与光轴Z1相对应的Z轴)彼此相交。此位置是像面基准位置。

在图4Ga中，示出了成像镜头M的深度MTF曲线Sm和成像镜头H的深度MTF曲线Sh。成像镜头M是被设计成尽可能地减少畸变而无需假设将要执行反差恢复处理的普通成像光学系统。景深扩展光学系统根据成像镜头M设计而成。此外，成像镜头H是根据成像镜头M设计而成的景深扩展光学系统。

这里，可获得成像镜头M的峰值响应Remp的值(深度MTF峰值)。此外，相对于MTF的全尺度100％(1.00)的20％(0.20)的值被设定为成像镜头M的基准响应Rem20的值。

以下将说明表达“相对于MTF的全尺度100％(1.00)的20％(0.20)的值被设定为成像镜头M的基准响应Rem20的值”的意思。

即使MTF的值变得低于20％，对象的图像也不会突然变得不可分辨。然而，当MTF的值变低时，分辨率降低。同时，本领域的技术人员通常关心的是如果MTF至少为20％则可分辨对象的图像。深度表示可分辨对象的图像的范围。因此，对于深度来说，MTF为20％或更高的范围被限定为可分辨对象的图像的范围。

接下来，可获得为景深扩展光学系统的成像镜头H的峰值响应Rehp的值(深度MTF峰值)。

然后，成像镜头H的基准响应Reh20被设定成使得成像镜头M的基准响应Rem20的值与成像镜头M的峰值响应Remp的值的比变得与成像镜头H的基准响应Reh20的值与成像镜头H的峰值响应Rehp的值的比相同。

具体地，可以通过以下公式获得成像镜头H的基准响应Reh20：

Reh20＝Rehp×(Reh20/Remp)。

例如，对于1/4乃奎斯特空间频率来说，为景深扩展光学系统的示例2的成像镜头的峰值响应为0.702，而示例2的成像镜头的基准响应为17.1％。可以通过使用示例1中的值如下获得示例2的基准响应，景深扩展光学系统基于所述值被设计而成。

具体地，可以通过以下操作获得示例2的基准响应：

示例2的基准响应(17.1％)＝示例1的基准响应×(示例2的峰值响应/示例1的峰值响应)＝0.20×(0.702/0.818)。

<1/4乃奎斯特扩展焦深和1/2乃奎斯特扩展焦深>

1/4乃奎斯特扩展焦深Zv4是与成像镜头在1/4乃奎斯特空间频率下的基准响应相对应的深度(扩展焦深)。

基准响应是这样的响应，在该响应处，当对通过为景深光学系统的成像镜头获得的原始图像执行反差恢复处理时，可将该原始图像的反差改进到实际可接受的程度。基准响应是成像镜头的扩展响应。因此，可以通过以下步骤获得实际可接受的图像质量的模糊恢复图像，即，将成像平面放置在成像镜头的扩展焦深的范围(在该范围内，可获得大于或等于基准响应的响应)内，对形成在该成像平面上的光学图像进行成像，以及对由成像获得原始图像执行反差恢复处理。

例如可以通过对成像光学系统形成的光学图像进行成像来获得实际可接受的图像，其中所述成像光学系统的MTF特征是0.2。

具体地，例如，当图4Ga与1/4乃奎斯特空间频率有关时，已经获得为景深扩展光学系统的成像镜头H在1/4乃奎斯特空间频率下的基准响应Reh20的值。此外，这样的点，即其值与成像镜头H的深度MTF曲线Sh中的基准响应Reh20的值相同，其最靠近离焦量0的位置、以及在其处离焦量为负的点被确定为点Ph(-)。此外，这样的点，即其值与成像镜头H的深度MTF曲线Sh中的基准响应Reh20的值相同，其最靠近离焦量0的位置、以及在其处离焦量为正的点被确定为点Ph(+)。点Ph(+)与点Ph(-)之间的距离是1/4乃奎斯特扩展焦深Zv的值。

以类似于1/4乃奎斯特扩展焦深Zv4的获得的方式，可以获得1/2乃奎斯特扩展焦深Zv2作为与成像镜头在1/2乃奎斯特空间频率下的基准响应相对应的深度(扩展焦深)。

<1/4乃奎斯特标准化扩展焦深和1/2乃奎斯特标准化焦深>

1/4乃奎斯特标准化扩展焦深是通过使用F数的值和焦深f的值得到的1/4乃奎斯特扩展焦深Zv4的标准值。1/4乃奎斯特标准化扩展焦深可以通过以下公式获得：

1/4乃奎斯特标准化扩展焦深＝Zv4×(Fa/f²)

以类似于1/4乃奎斯特标准化扩展焦深的情况的方式，1/2乃奎斯特标准化扩展焦深是通过使用F数的值和焦深f的值获得的1/2乃奎斯特扩展焦深Zv2的标准值。可以通过以下公式获得1/2乃奎斯特标准化扩展焦深。

1/2乃奎斯特标准化扩展焦深＝Zv2×(Fa/f²).

<共用扩展焦深>

如图4Gb中所示，共用扩展焦深Zw可以被获得为其中1/4乃奎斯特扩展焦深Zv4和1/2乃奎斯特扩展焦深Zv2在光轴方向(图4Gb的Z方向)上相互重叠的焦深(扩展焦深)。在图4Gb中，垂直轴线(MTF轴线)和水平轴线(与光轴Z1相对应的Z轴)彼此相交的位置(0)是离焦量为±0的位置。此位置是像面基准位置。

这里，成像镜头的1/4乃奎斯特扩展焦深Zv4是与在成像镜头的1/4乃奎斯特空间频率下的深度MTF曲线Sh4有关的扩展焦深。

此外，成像镜头的1/2乃奎斯特扩展焦深Zv2是与成像镜头的1/2乃奎斯特空间频率下的深度MTF曲线Sh2有关的扩展焦深。

<标准化共用扩展焦深>

标准化共用扩展焦深是通过使用F数值和焦距f的值获得的共用扩展焦深Zw的标准值。标准化共用扩展焦深可以通过以下公式获得：

标准化共用扩展焦深＝Zw×(Fa/f²)

<像面基准位置>

像面基准位置Zo是通过成像镜头100形成的光学图像Q的反差最高的位置。

更具体地，通过成像镜头100由来自成像镜头100的光轴上从近点到远点的所有点(物点)的光线形成的点像的直径在像面基准位置Zo处最小。在像面基准位置Zo处形成的点像被称作为基准点像。此外，基准点像的直径被称为基准点像直径

换句话说，像面基准位置Zo是光轴的方向上的位置，当垂直于光轴的平面(光学图像通过成像镜头100形成在所述平面上)沿光轴的方向移动(离焦)时，MTF的值在所述位置处最高。通常，像面基准位置Zo被设定成与布置成像平面211的位置相同。然而，没有必要使像面基准位置Zo与布置成像平面211的位置相同。

<基准点像直径>

基准点像直径是形成在垂直于光轴并穿过像面基准位置的平面上的点像(基准点像)的直径(mm)。基准点像通过成像镜头由来自光轴上从成像镜头的预定近点至预定远点的所有位置的光线形成。

更具体地，如图4Gc所示，由连接最外侧位置的轮廓限定的圆的平均直径可以是基准点像直径其中，所述最外侧位置的光强度为点像(基准点像)To的光强度分布中的峰值强度Kop的0.004倍。点像(基准点像)To形成在垂直于光轴并穿过像面基准位置Zo的平面上。

设定“0.004倍”的条件，因为以位图格式输出的图像数据具有8位灰度(256灰度)。具体地，当点像的峰值强度Kop是对应于256灰度的最大值的光强度时，与光强度分布Ko中的256灰度的最小值(峰值强度Kop为1/256的光强度)相对应的位置被限定为点像的最外侧位置。

成像镜头100被构造成满足以下公式(1′)：

0.015＜Zw×Fa/f²＜0.030(1′).

随后要说明的示例4-6和9-16满足该条件。示例1-3、7、8和17-19不包括在本发明中(所述示例没有在本发明的保护范围内)。

如上所述，当成像镜头100满足公式(1′)时，可以扩展成像镜头100的景深，同时可抑制通过对由成像镜头100获得的模糊原始图像Go执行反差恢复处理而形成的模糊恢复图像Gk的图像质量的劣化。

然而，当成像镜头100被构造成使得Zw×Fa/f²的值小于由公式(1′)限定的下限时，即使执行反差恢复处理，也难以实现对1/2乃奎斯特空间频率的模糊和1/4乃奎斯特空间频率的模糊实现恢复。此外，当成像镜头100以此方式构造而成时，深度扩展效果是不可预期的，并且在一些情况下会产生伪像(伪分辨率)。

相反，当成像镜头100被构造成使得Zw×Fa/f²的值高于由公式(1′)限定的上限时，深度扩展效果增加。然而，作为缺点的图像质量的劣化是显著的。

接下来，将说明本发明的期望结构、元件或类似物，其中，所述结构、元件或类似物对本发明来说不是必不可少的。

当成像镜头100被构造成满足公式(2′)时：0.015＜Zv4×Fa/f²＜0.035，可抑制伪像的产生，同时可实现高图像质量和深度。随后要说明的示例2-19满足该条件。然而，示例2-19包括没有在本发明的保护范围内的上述示例。

当成像镜头100被构造成使得Zv4×Fa/f²的值小于或等于由公式(2′)限定的下限时，深度扩展效果降低，并且尤其往往会产生伪像(伪分辨率)。

相反，当成像镜头100被构造成使得Zv4×Fa/f²的值大于或等于由公式(2′)限定的上限时，作为缺点的图像质量的劣化是显著的。

当成像镜头100被构造成满足公式(3′)时：0.011＜Zv4×Fa/f²＜0.030，可抑制伪像的产生，同时可容易地实现高图像质量和深度。随后要说明的示例3-16和19满足该条件。然而，示例3-16和19包括没有在本发明的保护范围内的上述示例。

当成像镜头100被构造成使得Zv4×Fa/f²的值小于或等于由公式(3′)限定的下限时，具有产生伪像的风险，并且尤其深度扩展效果降低。

相反，当成像镜头100被构造成使得Zv4×Fa/f²的值大于或等于由公式(3′)限定的上限时，作为缺点的图像质量的劣化是显著的。

当成像镜头100被构造成满足公式(4′)时：可抑制伪像的产生，同时可容易地实现高图像质量和深度。随后要说明的示例2-17和19满足该条件。然而，示例2-17和19包括没有在本发明的保护范围内的上述示例。

当成像镜头100被构造成使得的值小于由公式(4′)限定的下限时，深度扩展效果降低。

相反，当成像镜头100被构造成使得的值大于由公式(4’)限定的上限时，作为缺点的图像质量的劣化是显著的。

此外，理想的是成像镜头100可以包括由至少一个透镜构成并具有正屈光力的第一透镜组、和由至少一个透镜构成的第二透镜组，且第一透镜组和第二透镜组从成像镜头100的物侧依次布置。在成像镜头100中，理想的是第二透镜组的最靠近图像侧透镜可以在该透镜的光轴上具有负屈光力，并且包括一区域，在该区域中，负屈光力从该区域的光轴侧朝向该区域的周边侧变弱。

随后要说明的示例1-19满足该条件.然而，示例1-19包括没有在本发明的保护范围内的上述示例。

此外，在成像镜头100中，理想的是具有正屈光力的第一透镜、具有负屈光力的第二透镜、具有正屈光力的第三透镜、和具有负屈光力的第四透镜从成像镜头的物体侧依次布置。

随后要说明的示例1-19满足该条件。然而，示例1-19包括没有在本发明的保护范围内的上述示例。

此外，第四透镜的图像平面侧表面可以是非球面的，并且具有弯曲点。

随后要说明的示例1-19满足该条件。然而，示例1-19包括没有在本发明的保护范围内的上述示例。

可选地，第四透镜的图像平面侧表面可以是非球面的，并且在除光轴的中心之外的区域内具有极值点。

随后要说明的示例1-19满足该条件。然而，示例1-19包括没有在本发明的保护范围内的上述示例。

至此，已经说明了本发明的第二实施例。

<与第一和第二实施例有关的具体示例>

接下来，参照图5A-5N到图图23A-23N和图24、以及表1A、1B-表19A、19B、和表20A、20B，说明示例1-19的成像镜头。

在说明书的末尾处一起给出了表1A-20B。

示例1的成像镜头由被设计成尽可能地减少畸变的成像光学系统构成。示例1的成像镜头在成像平面上形成没有模糊的光学图像。

示例2-19的成像镜头形式模糊光学图像以扩展景深。这些透镜用于通过对原始图像执行反差恢复处理来获得模糊恢复图像，其中可通过对模糊的光学图像进行成像而获得所述原始图像。反差恢复处理增加大范围摄像的原始图像的反差。

示例2-18的成像镜头满足根据本发明的第一实施例的成像镜头的条件。然而，示例1和19的成像镜头不满足根据本发明的第一实施例的成像镜头的条件。

类似地，示例4-6和9-16的成像镜头满足根据本发明的第二实施例的成像镜头的条件。然而，示例1-3、7、8、和17-19的成像镜头不满足根据本发明的第二实施例的成像镜头的条件。

示例2-19的成像镜头基于示例1的成像镜头。

图5A-5N和表1A、1B示出了与示例1的成像镜头有关的数据。

图6A-6N和表2A、2B示出了与示例2的成像镜头有关的数据。

图7A-7N和表3A、3B示出了与示例3的成像镜头有关的数据。

图8A-8N和表4A、4B示出了与示例4的成像镜头有关的数据。

图9A-9N和表5A、5B示出了与示例5的成像镜头有关的数据。

图10A-10N和表6A、6B示出了与示例6的成像镜头有关的数据。

图11A-11N和表7A、7B示出了与示例7的成像镜头有关的数据。

图12A-12N和表8A、8B示出了与示例8的成像镜头有关的数据。

图13A-13N和表9A、9B示出了与示例9的成像镜头有关的数据。

图14A-14N和表10A、10B示出了与示例10的成像镜头有关的数据。

图15A-15N和表11A、11B示出了与示例11的成像镜头有关的数据。

图16A-16N和表12A、12B示出了与示例12的成像镜头有关的数据。

图17A-17N和表13A、13B示出了与示例13的成像镜头有关的数据。

图18A-18N和表14A、14B示出了与示例14的成像镜头有关的数据。

图19A-19N和表15A、15B示出了与示例15的成像镜头有关的数据。

图20A-20N和表16A、16B示出了与示例15的成像镜头有关的数据。

图21A-21N和表17A、17B示出了与示例17的成像镜头有关的数据。

图22A-22N和表18A、18B示出了与示例18的成像镜头有关的数据。

图23A-23N和表19A、19B示出了与示例19的成像镜头有关的数据。

图24是共同显示示例1-19的成像镜头的基准点像直径和深度(扩展焦深，和参考焦深)的图。

表1A、1B示出了用于设计示例1的透镜的基本数据。

表2A、2B示出了用于设计示例2的透镜的基本数据。

表3A、3B示出了用于设计示例3的透镜的基本数据。

表4A、4B示出了用于设计示例4的透镜的基本数据。

表5A、5B示出了用于设计示例5的透镜的基本数据。

表6A、6B示出了用于设计示例6的透镜的基本数据。

表7A、7B示出了用于设计示例7的透镜的基本数据。

表8A、8B示出了用于设计示例8的透镜的基本数据。

表9A、9B示出了用于设计示例9的透镜的基本数据。

表10A、10B示出了用于设计示例10的透镜的基本数据。

表11A、11B示出了用于设计示例11的透镜的基本数据。

表12A、12B示出了用于设计示例12的透镜的基本数据。

表13A、13B示出了用于设计示例13的透镜的基本数据。

表14A、14B示出了用于设计示例14的透镜的基本数据。

表15A、15B示出了用于设计示例15的透镜的基本数据。

表16A、16B示出了用于设计示例16的透镜的基本数据。

表17A、17B示出了用于设计示例17的透镜的基本数据。

表18A、18B示出了用于设计示例18的透镜的基本数据。

表19A、19B示出了用于设计示例19的透镜的基本数据。

表20A共同显示关于通过示例1-19的成像镜头形成的点像的球面像差和数据。

表20B共同显示关于示例1-19的成像镜头的深度和深度MTF的数据。

<表1A-19A的说明>

在关于示例1-19的成像镜头的透镜数据中，如表1A-19A所示，诸如透镜的光学构件的表面编码从物体侧朝向图像侧依次增加。第i个表面的表面编码是i(i＝1，2，3……)。透镜数据包括孔径光阑的表面编码(i＝1)、为平行平板的盖玻片的物体侧表面和图像侧表面的表面编码(i＝10，11)、成像平面的表面编码(i＝12)、和类似编码。

在表1A、2A……19A中，符号“Ri”表示第i个表面的近轴曲率半径。符号“Di”表示在光轴Z1上第i个表面与第(i+1)个表面之间的间隔。此外，透镜数据中的符号“Ri”对应于表示图5A、6A……3A中的透镜表面的符号“Ri”。

此外，表1A、2A……11A中的符号“Ndj”表示第j个光学元件相对于d线(波长为587.6nm)的折射率。光学元件的编码“j”从物体侧朝向图像侧依次增加。此外，符号“vdj”表示第j个光学元件相对于d线的阿贝数。

在示例1-19的示例的成像镜头中，设计基准波长是546.1nm。

此外，在表1A-19A的下面，提供示例1-19的成像镜头的焦距和F数。

近轴曲率半径、表面间隔、和焦距由单位mm表示。当物体侧表面是凸面时，近轴曲率半径为正。当图像侧表面是凸面时，近轴曲率半径为负。

<表1B-19B的说明>

表1B-19B显示表示构成示例1-19的成像镜头中的每一个的非球面Ri的非球面公式的系数K、A3、A4、A5……值。

每一个成像镜头的非球面由以下公式定义：

[公式1]

$Z=\frac{Y^2/R}{1+{(1-\frac{{(1+K)Y}^2}{R^2})}^{1/2}}+\underset{i=3}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{AiY}}^i,$ 其中

Y：高度(与光轴的距离)(mm)，

R：近轴曲率半径(mm)，

Ai：非球面系数(i＝3-n)，以及

K：圆锥常数。

<图5A-23A的说明>

图5A-23A是显示示例1-19的成像镜头的横截面的示意图。在图5A-23A每一幅图中，示出了以三个不同入射高度(三种高度)进入成像平面的光线的光程、和类似参数。

此外，符号“R1”、“R2”……表示以下组成元素。“R1”表示孔径光阑(光圈)。“R2”和“R3”分别表示第一透镜L1的物体侧透镜表面和第一透镜L1的图像侧透镜表面。“R4”和“R5”分别表示第二透镜L2的物体侧透镜表面和第二透镜L2的图像侧透镜表面。“R6”和“R7”分别表示第三透镜L3的物体侧透镜表面和第三透镜L3的图像侧透镜表面。“R8”和“R9”分别表示第四透镜L4的物体侧透镜表面和第四透镜L4的图像侧透镜表面。“R10”和“R11”分别表示第五透镜L5的物体侧透镜表面和第五透镜L5的图像侧透镜表面。“R12”表示成像平面。

<图5B-23B的说明>

图5B-23B是分别显示示例1-19的成像镜头的球面像差的图。

<图5C-23C的说明>

图5C-23C是分别显示示例1-19的成像镜头的设计基础波长(546.1nm)下的畸变的图。在图5C-23C中，分别在左侧和右侧示出了像散和畸变。

<图5D-23D的说明>

图5D-23D是分别显示示例1-19的成像镜头的设计基础波长下的彗形像差。

<图5E-23E的说明>

图5E-23E分别是示例1-19的成像镜头的设计基础波长下的点图。图5E-23E示出了通过成像镜头在离焦时形成在成像平面上的各个位置处的点(所述点由以三个不同的入射高度进入成像平面的光线形成)的变化。这里，当成像平面沿光轴Z1的方向平行移动-100μm、-50μm、±0μm、+50μm、和+100μm时形成在成像平面上的点的形状被示出为离焦量。

<图5F-23F的说明>

图5F-23F是分别显示示例1-19的成像镜头的设计基础波长下的空间频率MTF特征的图。图5F-23F分别示出了通过成像镜头形成在光轴(图像高度为0)的光学图像的空间频率MTF特征。

<图5G-23G的说明>

图5G-23G是分别显示示例1-19的成像镜头的设计基础波长下的深度(离焦)MTF特征。图5G-23G分别示出了在离焦时在90线/mm处通过成像镜头形成在光轴(图像高度为0)上的光学图像的深度(离焦)MTF特征。

<图5H-23H的说明>

图5H-23H是分别显示示例1-19的成像镜头的设计基础波长下的深度(离焦)MTF特征。图5H-23H分别示出了在离焦时在179线/mm处通过成像镜头形成在光轴(图像高度为0)上的光学图像的深度(离焦)MTF特征。

<图5I-23I的说明>

图5I-23I是分别显示在示例1-19的成像镜头的设计基础波长下空间频率MTF特征的图。图5I-23I示出了图像的空间频率MTF特征(所述图像由以三个不同入射高度进入成像平面的光线形成)。

<图5J-23J的说明>

图5J-23J是分别显示在示例1-19的成像镜头的设计基础波长下深度(离焦)MTF特征的图。图5J-23J分别示出了在离焦时在90线/mm处通过成像镜头形成在成像平面上的各个位置处的图像(所述图像由以三个不同的入射高度进入成像平面的光线形成)的深度(离焦)MTF特征。

<图5K-23K的说明>

图5K-23K是分别显示示例1-19的成像镜头的设计基础波长下的深度(离焦)MTF特征。图5K-23K分别示出了在离焦时在179线/mm处通过成像镜头形成在成像平面上的各个位置处的图像的深度(离焦)MTF特征。

<图5L-23的说明>

图5L-23L是分别显示通过示例1-19的成像镜头在设计基础波长下形成的点像的强度分布的图。在图5L-23L中，分别在上附图和下附图中示出了形成在成像平面上的点像的整个强度分布和点像的扩展强度分布中的基准点像直径

<图5M-23M的说明>

图5M-23M是分别显示示例1-19的成像镜头在设计基础波长下的球面像差曲线的图。在图5M-23M中，球面像差最小区域c由虚线表示，其中在所述球面像差最小区域中，即使光线进入光瞳的入射高度变化，球面像差也恒定不变。除球面像差最小区域c之外的区域由实线表示。在除球面像差最小区域c之外的区域中，当光线进入光瞳的入射高度不同时，球面像差改变。

<图5N-23N的说明>

图5N-23是分别显示在示例1-19的成像镜头的设计基础波长下90线/mm的深度(离焦)MTF特征与180线/mm的深度(离焦)MTF特征之间的比较的图。在图5N-23N中，90线/mm的深度(离焦)MTF特征由实线表示，而180线/mm的深度(离焦)MTF特征由虚线表示。

在图5N-23中的每一幅图中所示的深度被设定成使得与随后要说明的基准响应的值相对应。例如，在与示例1有关的图5N中，90线/mm的深度可以被获得为离焦范围(所述离焦范围可由90线/mm的深度MTF曲线获得)，在所述离焦范围中，MTF值是0.2(基准响应值的20％)。

此外，例如，在与示例2有关的图6N中，90线/mm的深度可以被获得为其中MTF值为0.171(基准响应值的17.1％)的离焦范围(所述离焦范围可从90线/mm的深度MTF曲线获得)。

<表20A的说明>

表20A一起显示了示例1-19的成像镜头的关于焦距、F数、点像、球面像差、和球面像差最小区域的数据。

在表20A的列“点像”中，对应于的像素数是通过的值除以像素的尺寸(大约1.4μm)获得的值。对应于的像素数表示布置在基准点像直径中的像素的数量。此外，是通过值除以F数获得的标准值。

在表20A的列“球面像差”中，“a”表示对于影响进入成像镜头的光瞳的中心部分的光线的球面像差，从像面基准位置朝向物点侧的球面像差大小(值)(最大球面像差)。此外，“b”表示从像面基准位置朝向物点侧的最大球面像差和从像面基准位置朝向与物点侧相对的一侧的的最大球面像差的和。此外，“a/f”和“b/f”是通过“a”的值和“b”的值除以焦距f获得的标准值。

成像镜头的光瞳的中心部分是光瞳的一部分，并且该中心部分仅在像面基准位置的物点侧具有球面像差。光瞳的中心部分包括在成像镜头的光轴附近的区域(近轴区域)。换句话说，成像镜头的光瞳的中心部分是光瞳的区域，并且在该区域中，成像镜头的球面像差仅位于像面基准位置的物点侧。光瞳的中心部分是包括光轴上的区域的连续区域。

在表20A的列“球面像差恒定区域”中，tz表示为±0.03mm的焦深的范围，该范围被认为基本上不受普通成像光学系统中的球面像差的影响，在所述普通成像光学系统中，对象的光学图像以可抑制各种畸变的方式形成在成像平面上。此外，Yu(max)是球面像差恒定区域的的上缘与光轴的高度。此外，Yu(min)球面像差恒定区域的下缘与光轴的高度。

在表20A的列“球面像差恒定区域”中，“c”表示球面像差与像面基准位置的偏差(偏移量)。此外，“d/e”表示球面像差恒定区域的面积与整个光瞳的面积的比值。

在表20A的列“球面像差”和列“球面像差恒定区域”中，省略了关于示例17的数据。在示例17中，当进入光瞳的光线的入射高度增加时产生的球面像差的方向不同于在其它示例中产生的球面像差的方向。因此，不需要提供此数据，并且可省略该数据。

<表20B的说明>

表20B一起显示了关于示例1-19的成像镜头的深度和深度(离焦)MTF的数据。

表20B中所提供的峰值响应对应于深度MTF值的峰值。

此外，表20B中所给出的基准响应被设定成使得对应于示例1的成像镜头的响应值0.818和基准响应值20％。示例1的成像镜头由被设计成尽可能地减少畸变的成像光学系统构成。例如，示例2的成像镜头的响应是0.702，并且基准响应的值是17.1％。示例2的基准响应的值可以通过使用示例1的值如下获得：

示例2的基准响应的值(17.1％)＝(示例2的响应的值(0.702)/示例1的响应的值(0.818))×示例1的基准响应的值(20％)。

此外，表20B中给出的扩展焦深是对应于在每一个空间频率下的成像镜头的基准响应的焦深。基准响应是当MTF的值可以通过对成像镜头获得的原始图像执行反差恢复处理时增加到0.2或更多时的原始图像的MTF的值。

表20B中给出的共用扩展焦深是其中在与90线/mm相对应的空间频率下的扩展焦深和在与179线/mm相对应的空间频率下的扩展焦深彼此重叠的区域。

此外，可通过使用有效F数Fa和焦距f对扩展焦深进行标准化而获得表20B中给出的标准化扩展焦深。此外，可通过使用有效F数Fa和焦距f对共用扩展焦深进行标准化而获得标准化共用扩展焦深。

因为表20B的其它项进行了说明，因此省略了对这些项的说明。

本发明不限于所述实施例和示例，而是可以进行各种修改。

[表1A]

示例1的透镜数据

[表1B]

示例1的非球面系数

[表2A]

[表2B]

[表3A]

[表3B]

[表4A]

[表4B]

[表5A]

[表5B]

[表6A]

[表6B]

[表7A]

[表7B]

[表8A]

[表8B]

[表9A]

[表9B]

[表10A]

[表10B]

[表11A]

[表11B]

[表12A]

[表12B]

[表13A]

[表13B]

[表14A]

[表14B]

[表15A]

[表15B]

[表16A]

[表16B]

[表17A]

[表17B]

[表18A]

[表18B]

[表19A]

[表19B]

[表20A]

与示例1-19的成像镜头的球面像差、点像和类似参数有关的数据表

[表20B]

与示例1-19的成像镜头的深度MTF有关的数据表

Claims (8)

1.一种用在成像设备中的成像镜头，所述成像设备通过对由成像镜头获得的原始图像数据执行反差恢复处理来校正图像中的模糊，其中，满足以下公式(1')：

0.015<Zw×Fa/f²<0.030   (1')，其中

Zw为共用扩展焦深，

Fa为所述成像镜头的有效F数，以及

f为所述成像镜头的焦距，

所述成像镜头包括：

第一透镜组，所述第一透镜组由至少一个透镜构成，并且具有正屈光力；和

由至少一个透镜构成的第二透镜组，所述第一透镜组和所述第二透镜组从所述成像镜头的物体侧依次布置，

其中，所述第二透镜组的最靠近图像侧透镜在该透镜的光轴上具有负屈光力，并且包括一区域，在所述区域中，负屈光力从所述区域的光轴侧朝向所述区域的周边侧变弱。

2.根据权利要求1所述的成像镜头，其中，满足以下公式(2')：

0.015<Zv4×Fa/f²<0.035   (2'),其中

Zv4：1/4乃奎斯特扩展焦深。

3.根据权利要求1所述的成像镜头，其中，满足以下公式(3')：

0.011<Zv2×Fa/f²<0.030   (3')，其中

Zv2：1/2乃奎斯特扩展焦深。

4.根据权利要求1所述的成像镜头，其中，满足以下公式(4')：

    (4')，其中

为基准点像直径，以及

Pi为应用到所述成像设备的成像装置的像素间距。

5.根据权利要求4所述的成像镜头，其中，具有正屈光力的第一透镜、具有负屈光力的第二透镜、具有正屈光力的第三透镜、和具有负屈光力的第四透镜从所述成像镜头的物体侧依次布置。

6.根据权利要求5所述的成像镜头，其中，所述第四透镜的图像平面侧表面是非球面的，并且具有弯曲点。

7.根据权利要求5所述的成像镜头，其中，所述第四透镜的图像平面侧表面是非球面的，并且在除所述光轴的中心之外的区域具有极值点。

8.一种成像系统，包括：

根据权利要求1所述的成像镜头，

成像装置，所述成像装置对通过所述成像镜头形成的光学图像进行成像；和

图像处理装置，所述图像处理装置对所述原始图像数据执行反差恢复处理，所述原始图像数据通过由所述成像装置对所述光学图像进行成像获得，

其中，所述图像处理装置执行使用傅里叶变换进行的图像恢复处理作为所述反差恢复处理。