掃描器之鏡頭設計

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姓名

鄭惠玉(Hui-Yu Cheng) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

掃描器之鏡頭設計

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摘要(中)

本論文利用幾何光學的理論基礎，並透過光學設計軟體 CODE V 模擬設計
一掃描器鏡頭並進一步深入探討與研究分析成像品質與鏡頭製造、組裝之公差
分析。首先，選擇 Japan Patent 61_9607 860325作為起始值，再進行初階計算、成像品質標準訂定、優化分析、鏡片製造要求的確認、公差分析，最後設計出一個可掃描 A4 紙張尺寸、物像距為 300mm、各項成像品質(MTF、光學畸變、視訊畸變、像散要求、Lateral Color、Relative Illumination)達到所訂定標準的鏡頭。

摘要(英)

Base on Geometrical Optics Theory, this research is to design a scanner lens with optical simulating software, CODE V and further explored with research and analysis of imaging quality and tolerance analysis of lens for manufacturing and assembling. First, I select the Japan Patent 61_9607 860325 as my initial database, and then conduct lens elementary calculation, set up the imaging quality standards, optimize the imaging quality, confirm the manufacturing requirements of lens and conduct tolerance analysis. Finally, this thesis is the lens design of scanner to scan A4 size document, the total track distance 300 mm and the imaging quality such as MTF,
Optical Distortion, TV Distortion, Astigmatism, Lateral Color and Relative Illumination were qualified to the target of imaging quality.

關鍵字(中)

★ 掃描器

關鍵字(英)

論文目次

摘要........................................................................................................................i
Abstract..................................................................................................................ii
致謝......................................................................................................................iii
目錄......................................................................................................................iv
圖目錄..................................................................................................................vi
表目錄................................................................................................................viii
第一章前言.......................................................................................................1
1-1 研究動機.............................................................................................1
1-2 論文架構.............................................................................................2
第二章掃描器介紹...........................................................................................3
2-1 掃描器發展歷史簡介..........................................................................3
2-2 掃描器組成結構..................................................................................5
2-3 掃描器原理..........................................................................................9
2-4 非球面鏡片簡介................................................................................13
2-5 像差介紹............................................................................................15
2-5-1 球面像差(Spherical Aberration) .................................................16
2-5-2 彗星像差(Coma Aberration).......................................................17
2-5-3 斜向像散(Astigmatism) ..............................................................18

v

2-5-4 場曲(Filed Curvature) .................................................................19
2-5-5 畸變(Distortion) ..........................................................................20
2-5-6 色像差(Chromatic Aberration)....................................................22
2-6 相對照度（Relative Illumination）.................................................23
2-7 調制轉換函數(MTF).........................................................................24
第三章掃描器鏡頭之成像系統光學設計.....................................................25
3-1 設計流程...........................................................................................25
3-2 鏡頭初階規格...................................................................................26
3-3 成像品質要求...................................................................................29
3-4 鏡片製造要求...................................................................................31
第四章設計過程與優化控制.........................................................................32
4-1 起始值輸入.......................................................................................32
4-2 優化設計...........................................................................................37
第五章設計結果與公差分析.........................................................................39
5-1 設計結果之目標值與設計值比較...................................................39
5-2 公差模擬與容忍度測試...................................................................52
第六章結論.....................................................................................................57
參考文獻.............................................................................................................59

參考文獻

[1] 網路資料：掃瞄器知識百科
http://www.soku.com.tw/%E6%8E%83%E7%9E%84%E5%99%A8/
[2] 網路資料：http://www.youtube.com/watch?v=BylsnCTatUo
[3] 孫文信，幾何光學上課講義，中央大學光電科學與工程學系，2007。
[4] Li Yang, John M.Schoen, Yoshiharu Namba, Shengyi Li,”Smoothing treatment of high order aspherical surface.”SPIE, Vol.7282,pp.728212-1 to 728212-5,2009。
[5] 葉玉棠，饒建珍，肖峻，「幾何光學」，五南書局，2008。
[6] Virendra N. Mahajan, “Optical Imaging And Aberrations”, SPIE, pp.203-244，1998。
[7] Frank L. Pedrotti S.J, Leno S. Pedrotti, “Introduction To Optics”Prentice-Hall，Second Edition，Chapter 5，1993。
[8] Warren J. Smith, “Modern Optical Engineering- The Design of Optical Systems”, McGraw-Hill，Third Edition，Chapter 3，2000。
[9] 張弘，幾何光學，東華書局，台灣，1987。
[10] 網路資料：
http://www.image-engineering.de/index.phpoption=com_content&view=article&id=504
[11] Pantazis Mouroulis, John Macdonald, Geometrical Optics and Optical Design, Oxford University Press Inc.,，1997。
[12] 伍秀菁，汪若文，林美吟，「光學元件精密製造與檢測」，國研院儀器科技研究中心，2007。
[13] 陳信佑，「彩色影印機鏡頭設計」，國立中央大學，碩士論文，2009。
[14] 網路資料 for SCHOTT Abbe-Diagram nd-vd：
http://www.schott.com/advanced_optics/english/index.html
[15] 潘群立，「三百萬畫素攝影機鏡頭設計」，國立中央大學，碩士論文，2012。

指導教授

孫文信

審核日期

2013-3-26

推文