| 姓名 |
陳佐權(Cho-Chuen Chen)
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畢業系所 |
光電科學研究所碩士在職專班 |
| 論文名稱 |
非球面研究與設計變焦及高放大倍率小型化數位鏡頭
(Aspherical Research And Design Zoom、High Magnifying Power Miniature Digital Lens)
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| 摘要(中) |
本文介紹賽得像差〈Seidel Aberration）的五種像差及色像差與設計鏡頭的修正、評價及使用鏡頭構成 Type(消像差組合型態)做初階設計。 若要設計輕薄短小的數位影像鏡頭，就必須使用非球面透鏡。
本論文要研究非球面的原理與構成，並探討塑膠製非球面實際的成形補正、評價，進而設計出全部使用非球面塑膠製透鏡構成的數位影像鏡頭系統。 主要是設計高放大倍率鏡頭，且突破傳統變焦鏡頭專利：
那就是克服傳統變焦鏡頭與高放大倍率鏡頭設計。要點是：
(1).使用全塑膠製非球鏡片設計高放大倍率手機鏡鏡。與(2).不是以凸輪作動變焦鏡頭，而是以上下作動的輕薄短小的數位變焦鏡頭。所以以全塑膠製非球面來設計下面兩種光學數位影像鏡頭。
1. 3P(Plastic) 高放大率9倍3段式2.0M畫素手機鏡頭
2. 4P(Plastic) 變焦3.2倍10段4.0M畫素數位鏡頭 |
| 關鍵字(中) |
★ 非球面的補正
★ 透鏡像差校正
★ 數位影像鏡頭
★ 光學設計 |
關鍵字(英) |
★ aberration
★ anastigmat
★ aspherical
★ magnification |
| 論文目次 |
目錄
摘要 Ⅰ
誌謝詞 Ⅱ
目錄 Ⅲ
圖目錄 Ⅵ
表目錄 Ⅸ
附錄
第一章 緒論 1
1.1.前言 1
1.2.研究背景 1
1.3.研究目的 1
1.4.本研究之貢獻 2
1.5.論文架構 3
第二章 研究透鏡設計之像差校正 5
2.1.何謂像差(Aberration)及像差曲線的定義 6
2.2.研究透鏡像差特性 8
2.2.1.波面像差(Wave front aberration) 9
2.2.2.賽得(Seidel ab.) 5像差的研究分析 9
2.3.鏡頭像差的影響 12
2.4.像差發生原因與校正方法 15
2.5.球面像差補正原理的例子 17
第三章 研究設計鏡頭之鏡頭型式構成 20
3.1.愛爾諾斯達照相鏡頭(Ernostar type) 20
3.2.非球面鏡片(Aspherical 鏡片) 21
3.3.各型式鏡頭簡介 22
3.3.1.三片型(Triplet) 22
3.3.2.Tessar 22
3.3.3.Protar 鏡頭 23
3.3.4.Unar 鏡頭 23
3.3.5.去像散透鏡Anastigmat 24
第四章 研究非球面特性與製作技術 25
4.1.計算非球面的數學表示與形狀項目介紹 25
4.2.非球面的使用與加工評估 29
4.2.1.為何要使用非球面 29
4.2.2.各種不同非球面的加工評估 29
4.2.3.分析塑膠非球面 31
4.3.非球面評價方式的定義 (F'、A'、S') 33
4.4.非球面補正的實例 34
4.4.1.使用非球面程式計算所需的補正值 34
4.4.2.非球面模仁補正值求出 37
4.4.3.非球面模仁補正後再成形做評價 39
4.4.4.塑膠製非球面鏡頭補正流程List 43
4.5.非球面精確的測定評價項目及評價方法 45
第五章 討論設計實例 46
5.1.透鏡設計簡介 46
5.1.1.有效利用電腦軟體設計鏡頭 46
5.1.2.電腦自動執行改善過程的流程 48
5.2.3P 3段式9倍放大率手機鏡頭頭與4P 11段變焦
數位鏡頭的設計 49
5.2.1.鏡頭的規格研究 49
5.3.舉例3P 鏡頭的實際設計過程 51
5.3.1.設計規格設定 51
5.3.2.設計過程 52
5.4.倍率( Magnification )的說明 53
5.5.倍率與變焦率的比較 56
5.6.設計值與實際規格值的比較 57
5.7.實際的構思圖與作動 61
5.8.設計結果的評價模擬-像差圖、MTF、周邊光量
及透鏡特性分析 67
第六章 結論 85
6.1.研究成果 85
6.2.研究貢獻 86
6.3.研究討論 87
6.4.未來方向 88
參考文獻 89
附錄 - 變焦 3.2倍的設計非球面系數 90 |
| 參考文獻 |
1.『鏡頭 design guide』(2)、(3)章33 - 103 頁 高野 榮一 /著
2.『寫真用語事典』上野千鶴子 佐藤正治 佐伯恪五郎高石泰次 等等力国香 藤田直道 / 共著 (2)章 154 - 171； 175 - 192； 202 - 212頁
3.『Canon技術資料』(1). Photographic 鏡頭 Fundamentas (2).幾何光學 (3).鏡片加工圖 Canon 株式會社著作
4.『非球面光學系技術』發行者 河內 健； 發行日 平成元8月31日 10 - 12； 62 - 65； 91 - 98 ； 131 - 138頁。
5.『光學素子的基礎與活用法』大井 MISAHO 編 學會出版中心 (2)、(3)章 25 - 37 ； 40 - 69頁。
6.中用治平：『鏡頭設計工學』東海大學出版會. (1986)
7.『鏡頭 素子與機構的檢查技法』 井上 弘 著 1995年4月 (4)、(9)、(11)章 52 - 55 ； 211 - 212 ； 263 - 264頁
8.松居吉哉：鏡頭設計法』共立出版(1972)
9.草川徹 ：『鏡頭光學』東海大學出版會(1988)
10.『光學入門 』 驗岸川利朗 著 杜光宗 編譯 建宏出版社 第六章
11.Zemax Optical Design Program User’s Guide Version 10.0
12.『OPTICS 』 EUGENE HECHT ALFRED ZAJAC，1998 by Addison Wesley Longman,Inc： 6.3. ABERRATIONS 175-190頁 |
| 指導教授 |
張榮森(Rong-Seng Chang)
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審核日期 |
2005-6-27 |
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