球型變焦鏡頭之研究

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姓名

徐煜靈(Yu-Ling Hsu) 查詢紙本館藏

畢業系所

光機電工程研究所

論文名稱

球型變焦鏡頭之研究
(Lens Design for Spherical Lens Camera)

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摘要(中)

在變焦鏡頭的領域中，大都著重於傳統式的變焦系統，其變焦方式是讓透鏡沿著光軸移動而改變整體的有效焦距。其缺點是當透鏡移動時若機械公差過大會造成失焦或無法移動。因此針對此缺點改用旋轉變焦的方式。本文嘗試新的設計概念，利用球形變焦透鏡的旋轉來達到變焦的目的，並比較與傳統變焦之間的性能差異。

摘要(英)

In the scope of zoom lens, most of researches focus on traditional zoom lens system, which changes the effect focus by moving the lens along optical axis.But as the mechanical tolerance is too much, it is hard to move the lens, and will cause the image blurred.In order to amend this drawback, this research was investigated to change focus by rotating the spheral lens in substitution for the tradition ways and makes comparison of capabilities between them.

關鍵字(中)

★ 變焦
★ 球型透鏡
★ 鏡頭設計

關鍵字(英)

★ zoom
★ lens design
★ spherical lens

論文目次

目錄
摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
圖表目錄 VII
第一章緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究背景 3
1.3 論文架構 7
1.4 符號定義 8
第二章變焦鏡頭之理論分析 9
2.1 光學基本理論 9
2.1.1 Snell’s Law 9
2.1.2 視場角與入射光瞳 10
2.1.3 近軸光線追跡法 11
2.1.4 單一透鏡與透鏡組之主平面 13
2.1.5 拉式不變量、形狀因子與共軛因子 16
2.1.6 光圈移動之偏軸率 19
2.2薄透鏡之初階像差理論 20
2.3 成像品質評鑑 23
2.3.1場曲 / 畸變圖 ( Field Curvature / Distortion ) 24
2.3.2光斑圖 ( Spot Diagram ) 25
2.3.3調制傳遞函數(FFT MTF) 25
2.3.4相對照度 (Relative Illumination) 26
第三章變焦鏡頭之設計 27
3.1 設計目標及流程 27
3.2球型變焦透鏡結構 30
3.2.1 兩群球型變焦鏡頭結構 30
3.2.2三群球型變焦鏡頭結構 32
3.3 薄透鏡之初階設計 38
3.3.1 系統折光率 38
3.3.2 透鏡間距求法 40
3.3.3 三片薄透鏡像差 – 求α2與α3 41
3.3.4 三片透鏡之折光率 45
3.3.5 三片薄透鏡像差 – 求形狀因子 47
3.4 厚透鏡之設計原理 52
3.5 設計變焦鏡組之原理 54
第四章光學模擬與優化 61
4.1 初階設計之模擬 61
4.2 變焦光學之優化過程 68
4.3 優化結果與分析 69
4.3.1 優化結果 69
4.3.2 機械上的公差對光學系統的影響 76
第五章結論與未來展望 80
參考文獻 82
附錄一 84

參考文獻

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[3]林永昌，新型變焦鏡頭設計，中央大學光電所碩士論文，中華民國九十年。
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[17]林瑞興，高解析度變焦數位相機鏡頭設計，元智大學電機工程研究所碩士論文，中華民國89年。
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[19]Daniel Vukobratovich， OPTO-MECHANICAL DESIGN, Optical Sciences Center, 1968。
[20]井上弘，变倍光学機構の設計技法，トリケップス，1990。

指導教授

黃衍任(Yean-Ren Hwang)

審核日期

2007-6-30

推文