JP2011518341A5

JP2011518341A5 -

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Publication number: JP2011518341A5
Application number: JP2010548210A
Authority: JP
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2012-04-05

Description

従って、本発明の第１の観点は、ＥＤＯＦ内で且つ撮像波長λにおいて物体を撮像する撮像システムである。同システムは、光軸を有し、単一レンズ素子と同単一レンズ素子の物体側に配された開口絞りとから構成される光学系を含む。光学系は、物体のイメージを形成するとき０．２λ≦ＳＡ≦２λの球面収差ＳＡ量を有する。単一レンズ素子は、色収差のない光学系に比して、ＥＤＯＦの増加を２０％、光学系の平均的なＭＴＦレベルの減少を２５％に留める軸上色収差量を出す材料からなる。撮像システムはまた、イメージを受光して同イメージからデジタル化された電子原画像を形成するよう構成されたイメージセンサを含む。

本発明の第３の観点は、ＥＤＯＦで且つ撮像波長λにおいて物体のイメージを形成する方法である。同方法は、単一レンズ素子と同単一レンズ素子の物体側に配された開口絞りとから構成される光学系によって、物体の原イメージを形成することを含む。光学系は、０．２λ≦ＳＡ≦２λの球面収差ＳＡ量を有する。単一レンズ素子は材料からなり、同方法は、色収差のない光学系に比して、単一レンズ素子が、ＥＤＯＦの増加を２０％、光学系の平均的なＭＴＦレベルの減少を２５％に留める軸上色収差量を出すように材料を選択することを含む。同方法は更に、原イメージを電子的に撮ってデジタル化された原画像を形成するイメージセンサを用いることを含む。一実施例においては、このデジタル化された原画像は、所定の用途に直接利用される。他の実施例において、同方法は更に、デジタル化された原画像をデジタルフィルタリングしてコントラストを向上させた画像を形成することを含む。

Claims

拡張被写界深度（ＥＤＯＦ）内で且つ撮像波長λにおいて、平均的な変調伝達関数（ＭＴＦ）で物体を撮像する撮像システムであって、
光軸を有し、単一レンズ素子と、前記単一レンズ素子の物体側に配された開口絞りとから構成され、前記物体のイメージを形成するとき０．２λ≦ＳＡ≦２λの球面収差ＳＡ量を有する光学系であって、前記単一レンズ素子は、色収差のない光学系に比して、前記ＥＤＯＦの増加を２０％、前記光学系の平均的なＭＴＦの減少を２５％に留める軸上色収差量を出す材料からなる光学系と、
前記イメージを受光して、同イメージからデジタル化された電子原画像を形成するよう構成されたイメージセンサと、
を備える、撮像システム。
更に、前記イメージセンサに電気的に接続され、前記デジタル化された電子原画像を受信し、デジタルフィルタリングをかけて、デジタル化されコントラストを向上させた画像を形成するイメージプロセッサ
を更に備える、請求項１に記載の撮像システム。
０．５λ≦ＳＡ≦１λである、
請求項１に記載の撮像システム。
前記開口絞りは、コマ収差を略最小化する軸方向位置に配されている、
請求項１に記載の撮像システム。
前記単一レンズ素子はガラスかプラスチックから構成される、
請求項４に記載の撮像システム。
前記単一レンズ素子は、色収差を削減するよう構成された一以上の回折構成を有する、請求項１に記載の撮像システム。
前記単一レンズ素子は、第１及び第２面を有し、前記第１及び第２面のうち少なくとも一方は非球面である、請求項１に記載の撮像システム。
前記光学系は、Ｆ/１．４≦Ｆ/＃≦Ｆ/１５となるようなＦ/＃を有する、請求項１に記載の撮像システム。
前記イメージセンサに隣接して配され、前記単一レンズ素子によって付与されるフィールド湾曲の量を削減するよう構成されてなるフィールドレンズ、
を更に備える、請求項１に記載の撮像システム。
前記単一レンズ素子は、両面凸レンズ素子、前記物体に対して凹面を有するよう配された正メニスカスレンズ素子、物体側に平面を有するように配された平凸レンズのレンズ素子群から選択されたものである、請求項１に記載の撮像システム。
拡張被写界深度（ＥＤＯＦ）で且つ撮像波長λにおいて物体のイメージを形成する方法であって、
単一レンズ素子と前記単一レンズ素子の物体側に配された開口絞りとから構成される光学系であって、０．２λ≦ＳＡ≦２λの球面収差ＳＡ量を有する光学系によって、物体の原イメージを形成し、
前記単一レンズ素子は材料からなり、同材料として、色収差のない光学系に比して、前記ＥＤＯＦの増加を２０％、前記光学系の平均的なＭＴＦの減少を２５％に留める軸上色収差量を出す材料を選択することを含み、
前記原イメージを電子的に撮ってデジタル化された原画像を形成するイメージセンサを用いる、
ことを含む、方法。
０．５λ≦ＳＡ≦１λである、
請求項１１に記載の方法。
前記デジタル化された原画像にデジタルフィルタリングをかけて、コントラストを向上させた画像を形成する、
請求項１１に記載の方法。
前記原画像は対応する原変調伝達関数（ＭＴＦ）を有し、更に、
前記光学系に対する前記物体の位置に基づいて前記デジタル化された原画像におけるデフォーカス量を確立し、
前記原ＭＴＦにゲイン関数を掛けることにより原ＭＴＦから、前記デフォーカス量の関数である向上させたＭＴＦを生成し、
前記向上させたＭＴＦを前記デジタル化された原画像に適用することによりコントラストを向上させた画像を取得する、
ことを含む、請求項１３に記載の方法。
前記物体と前記光学系との距離を測定し、
測定した距離に応じて前記原ＭＴＦに二次元の線形デジタルフィルタを適用することにより向上させたＭＴＦを生成する、
ことを含む、請求項１４に記載の方法。
均一なインコヒーレントのバックライトの傾斜エッジを使用することにより、被写界深度ＥＤＯＦに重複する異なる距離において前記原ＭＴＦを測定することを含む、
請求項１５に記載の方法。
前記原画像は対応する原ＭＴＦを有し、更に、
前記原ＭＴＦにゲイン関数を掛けることにより前記原ＭＴＦから、フォーカス位置の関数として略一定である向上させたＭＴＦを生成し、
前記向上させたＭＴＦを前記デジタル化された原画像に適用することにより前記物体のコントラストを向上させた画像を取得する、
ことを含む、請求項１３に記載の方法。
前記開口絞りを、コマ収差を略最小化する軸方向位置に配することを含む、
請求項１１に記載の方法。
前記単一レンズ素子の一以上の面に、色収差を削減するように一以上の回折構成を付与することを含む、
請求項１１に記載の方法。
前記単一レンズ素子に一以上の非球面を付与することを含む、
請求項１１に記載の方法。