三百萬像素攝影機鏡頭設計

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姓名

潘群立(Chiun-li Pan) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學研究所碩士在職專班

論文名稱

三百萬像素攝影機鏡頭設計
(300 Mega Pixels Camera Design)

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摘要(中)

本研究是利用三片塑膠鏡片與感光元件OV3630，以中華民國專利M272096當作起始值，設計半視角30°三百萬畫素攝影機。在設計的過程中，不刻意消除鏡片極值，透過真實像高控制畸變曲線、限制離軸NA值，來提升相對照度，成像品質方面則限制邊緣光線真實像高，搭配標準優化函數優化，優化完後的鏡頭總長度7.45 mm，相對照度大於62%，光學畸變控制在絕對值2%以內，空間頻率113 lps卅mm以內的MTF值均大於47 %，均符合成像品質目標。

摘要(英)

This research, which is based on the patent M272096 of Republic of China, aimed to design the three million pixels camera of 60-degree angle of view by using three plastic lens and sensor OV3630. In the process of designing, the researcher did not eliminate the extremum of lens intentionally. Moreover, comparative illumination was raised by controlling off-axis number aperture and the curve of distortion through real ray high. Furthermore, on the quality of imaging, the researcher limited the real ray high of margin ray, which was aiming respectively to the X and Y direction, and that is accompanied by standard merit function. After optimizing, the full length of this lens is 7.45114 mm, comparative illumination is greater than 62%, and the absolute value of optical distortion was controlled no more than 2%; moreover, all the MTF within 113 lps/mm of spatial frequency is greater than 47%. The results of this device above-mentioned were all qualified to the target of imaging quality.

關鍵字(中)

★ 攝影機
★ 半視角30度
★ 三片
★ 塑膠鏡片

關鍵字(英)

★ camera
★ 60-degree
★ plastic
★ Triple lens

論文目次

論文摘要 I
ABSTRACT II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 IX
第一章、前言 1
1-1 研究動機 1
1-2 論文架構 3
第二章、攝影機鏡頭的基本原理 4
2-1 非球面鏡片簡介 4
2-2 像差介紹 7
2-2-1 球面像差(Spherical aberration) 8
2-2-2 彗星像差(Coma aberration) 9
2-2-3 斜向像散(Astigmatism) 10
2-2-4 場曲(Field curvature) 11
2-2-5 畸變(Distortion) 11
2-2-6 色像差(Chromatic aberration) 12
2-3 相對照度 13
第三章、初階規格與專利起始值 14
3-1 設計流程 14
3-2 光學元件規格 15
3-3 鏡頭初階規格 17
3-4 成像品質要求 19
3-5 鏡片製造要求 23
3-6 鏡片起始值 24
第四章、設計過程與優化控制 29
4-1 起始值輸入 29
4-2 優化步驟 31
4-2-1 焦距、鏡片厚度與鏡片形狀限制 31
4-2-2 TV畸變控制 32
4-2-3 光學畸變控制 35
4-2-4 相對照度控制 40
4-2-5 MTF提升 42
第五章、設計結果與公差 45
5-1 設計結果目標值與設計值比較 45
5-2 公差模擬與容忍度測試 53
第六章、結論 57
參考文獻 57

參考文獻

[1]　網路資料：Arstechnica,”Google Unveils Project Glass, augmented reality glasses”取自7/4/2012
http://arstechnica.com/gadgets/2012/04/google-unveils-project-glass-augmented-reality-glasses/
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[4]　Willard J. Fisher, "Note on aspherical lens systems," J. Opt. Soc. Am. Vol.13, pp. 290-290, 1926.
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[9]　Virendra N. Mahajan ,“Optical Imaging And Aberrations”, SPIE, pp. 203-244, 1998.
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[12] 葉德川，「面型影像感測元件當紅CCD/CMOS各擅勝揚」，光連雙月刊，54期，2004。
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[15] 伍秀菁，汪若文，林美吟，「光學元件精密製照與檢測」，國研院儀器科技研究中心，2007。
[16] 經濟部智慧財產局，取自7/4/2012
http://www.tipo.gov.tw/ch/

指導教授

孫文信(Wen-Shing Sun)

審核日期

2012-7-23

推文