照明與成像同軸系統-視覺輔助對焦照明設計

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姓名

許嘉蔆(Chia-Ling Hsu) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

照明與成像同軸系統-視覺輔助對焦照明設計
(The Illumination and Imaging of Coaxial System- Illumination Design of Visual Assistance Focusing)

相關論文

★ 中小型光學鏡組之高密度全場波前量測	★ 使用液晶空間光線調制器之相移式光柵-十字狹縫量測裝置
★ 全像場同時取像像差量測	★ 單頻位移與傾角量測干涉儀
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★ 高數值孔徑顯微物鏡設計	★ Double Zernike Polynomial 校準光學系統
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★ 校準低敏型Shack-Hartmann波前感測器	★ 利用Slanted-edge方法以及相位回復演算法量測光學系統的成像像差

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摘要(中)

隨著科技日益月新的發展，人們對於攝影越來越熟悉，隨手記錄回憶，錄下生活的點點滴滴。而照明系統則是在拍攝時不可或缺的輔助工具，但傳統的閃光燈無法在拍攝同時補光，以及照度分佈過於集中容易造成影像過度曝光而影響成像的品質，且在微距拍攝時，補光較為困難，以及系統對焦速度較慢。為了改善上述之問題，本研究提出新穎的照明與成像同軸系統-視覺輔助對焦照明設計。
照明與成像同軸系統，採用照明與成像同步聚焦設計，此系統可以改善過度曝光、照度分佈狹窄和光源不均勻的問題。本論文著重於視覺輔助對焦照明設計，系統架構為相同的六組照明端環狀排列在成像端周圍，且照明端與成像端共用一組可變焦的Image lens system，使兩者的對焦範圍與拍攝距離皆一致。藉由照明端投射出均勻且高銳利度之邊緣照明影像，可透過人眼觀察照明端投射出之均勻光源的邊緣銳利程度，即時判定成像端之聚焦程度。
本研究之光學系統在微距拍攝以及光線不足的環境下有較佳的照明品質，根據不同拍攝距離下，調整系統對焦位置與放大率，人眼皆可即時分辨系統之聚焦程度。

摘要(英)

People usually take photographs by using camera for record life in recent years. Fill flash light is necessary when we’re doing a shoot at night for illumination. However, it makes to raise overexposure easy and effect image quality. In addition, the traditional flash can’t simultaneously fill light and shoot. In order to deal with the problem mentioned above and to be sure the illuminated light located only on the same region as the objects of photography, we developed a novel The Illumination and Imaging of Coaxial System- Illumination Design of Visual Assistance Focusing.
The illumination and imaging of coaxial system is the illumination focus that does synchronize with imaging. This system can improve to exposure and illumination distribution and uniformity of illumination. The thesis is focus on illumination design of visual assistance focusing. The system is composed of six group illumination sides which are arranged the imaging side around and share a set of zoom image lens. The illuminated range is found on match the intended imaging region. The human eye can observe an edge of illumination pattern, real-time determination of the degree of focal imaging side through the illumination system is projected the uniformity distribution source and high sharpness edge pattern.
This thesis show the illumination and imaging of coaxial system is much better fill illumination effects for the macro photography and lack of light environment. The human eye can discern focus level to the different zoom ratio with respect to objects located at different distance.

關鍵字(中)

★ 照明與成像同軸系統
★ 人眼即時判定聚焦
★ 微距攝影

關鍵字(英)

★ Illumination coaxial imaging system
★ The human eye discern focus level
★ Macro photography

論文目次

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XII
第一章緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 研究動機 2
1-3 論文架構 3
第二章光學基礎理論 5
2-1 立體角(Solid angle)與光學不變量(Etendue) 5
2-1-1 立體角(Solid angle)定義 5
2-1-2 光展量(Etendue) 7
2-2 光度量學 8
2-3 均勻度標準定義 10
第三章光學照明系統 12
3-1 光源準直元件 12
3-1-1 拋物面反射杯 12
3-1-2 LED透鏡 13
3-1-3 多刻面反射杯 14
3-2 光源均光照明系統 15
3-2-1 Abbe Illumination System 15
3-2-2 Lenslet Array Illumination System 16
3-2-3 Kohler Illumination System 17
第四章照明與成像同軸系統簡介 19
4-1 照明與成像同軸系統-照明系統設計 19
4-2 照明與成像同軸系統原理 22
4-3 照明系統設計方法 24
4-4 照明與成像的光學規格訂定 25
4-5 預期設計問題與解決方法 27
4-6 視覺輔助對焦照明系統設計目標 28
第五章視敏度分析 30
5-1 視敏度理論 30
5-2 調變轉換函數(MTF)與系統擴散函數之傅立葉轉換 34
5-2-1 調變轉換函數(Modulation Transform Function)概論 34
5-2-2 點擴散函數(Point Spread Function)理論 36
5-2-3 線擴散函數(Line Spread Function)理論 36
5-2-4 系統擴散函數與MTF的傅立葉關係 37
5-3 視敏度量測架構 37
5-4 視敏度量測結果 46
5-5 定義照明系統的邊緣銳利度與CCD解析度 59
第六章視覺輔助對焦照明系統之設計與模擬結果 62
6-1 系統設計與優化結果 62
6-2 照明系統模擬分析結果 67
6-3 照明與成像系統景深分析 71
第七章結論 75
參考文獻 76

參考文獻

[1]相機閃光燈, http://tech.kexue.com/2012/0921/24947.html
[2]攝影燈,http://www.kphoto.com.tw/front/bin/ptdetail.phtml?Part=AAP080
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[4] 美國國家標準(ANSI/NAPM IT 7.228-1997)規範，1996.
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[7] G. Westheimer a,*, S. Brincat a , C. Wehrhahn b, "Contrast dependency of foveal spatial functions: orientation, vernier, separation, blur and Displacement discrimination and the tilt and Poggendorff illusions", Vision Research, 39, pp. 1631-1639, 1999.
[8] C. Wehrhahn, G. Westheimer, "How Vernier acuity depends on contrast", Exp. Brain Res., 80, pp. 618-620, 1990.
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[14] W. W. Smith, "The Scientist and Engineer′s Guide to Digital Signal Processing", California Technical, 1999.

指導教授

梁肇文(Chao-Wen Liang)

審核日期

2016-8-24

推文