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1、 逢 甲 大 學 資訊電機工程碩士在職專班 碩 士 文 光學鏡頭最佳化設計 - 光學補正 Optimal Design of Optical Lens - Optical Parameter Revision 指 導 教 授：何信 薛 研 究 生：趙中源 中 華 民 國 九 十 五 七 月光學鏡頭最佳化設計-光學補正 逢甲大學 e-Thesys( 94 學) i誌 謝 誌 謝 這的就中，在何信教授和薛教授辭辛地教導與全體同學的鼓下，讓我有機會順畢業，心中充滿無限感激。且此次的文研究承蒙何信教授和薛教授之辭辛地悉心指導，及友人張國文博士指導光學細部演算知，始能順完成。感謝口試委員何信教授、薛教授
2、、黃秀芬教授撥空指導文口試，謹此致上最誠摯的謝意。資訊電機學院的全體師長均熱心提供許多寶貴的意，在此向全體資訊電機學院的所有師長致謝。 感謝我的同學及好友在我研究其間提供我各項支援，讓我能專心在文研究上，期間也給予我上莫大之鼓。最後，謹以此誌謝文獻給我摯愛的雙親與家人，感謝他們的支持。 光學鏡頭最佳化設計-光學補正 逢甲大學 e-Thesys( 94 學) ii摘 要 摘 要 相機光學鏡頭設計重點在於設計的最佳化及可性公差的分析；而製造上的重點則是每一部品製造的確與整體組裝的準確。從目前的光學設計軟體上瞭解到在設計上重點研究已有突破性的發展；隨著機械工業密的增加，其製造的準確性也逐漸提高。但因
3、光學鏡片在製作上的變動因素仍多且容控制，其中以光學鏡片的表面光學係控制最為困難。因此本文研究如何使鏡片的光學面在製作上達到光學鏡片的想設計值為目標。 本研究提出一套有效的光學補正方法進改模具模仁的製造。此補正方法先用表面儀測實際製造出的光學鏡片表面，計算與設計之想光學鏡面面的差，用回歸分析與逆回歸計算的方式，修正製造時的光學鏡頭，使得再製作的光學鏡片面接近於設計值。在模具模仁的調校之前，最好能先解所製造光學鏡片的品質況並決定是否適合進補正計算。一些考因素如製造射出成型的鏡片是否已達飽壓，是否應均勻，是否達到光學的回轉對稱性等，本文中將會提出討。 由實驗證明，本文所提方法確實能有效低光學鏡片在製
4、造上的誤差，使檢討時間也相對縮短，並增加組裝上的準與容許誤差接近於設計值，讓影像光學的特性達到最佳的表現。 光學鏡頭最佳化設計-光學補正 逢甲大學 e-Thesys( 94 學) iiiAbstract The major concerns of camera optical-lens designs are optimization of design parameters and analysis of feasible tolerance. For production, the major concerns are preciseness of individual component
5、s and their assembly. So far, the existing softwares have shown significant improvements on optical designs, and the preciseness improvement in mechanical industry also has advanced production quality. However, many factors affect lens quality in production, which are not easy to control. One of the
6、 most difficulties is the preciseness control of optical-lens surface. Threfore, this thesis studies how to produce lenses with optical surfaces which are as precise as those in optical-lens designs. This study proposes an effective method of optical parameter revision for the manufacture of improve
7、d lenses with precise surfaces. The proposed method first measures the lens surface of manufacture by utilizing Surface Contour Instrument, calculates the difference between the surfaces of manufacture and design, and then revise the values of optical parameters of manufacture using regression-based
8、 methods. Using the revised values of design parameters, the precision improvement of reproduced optical-lens surfaces is expected. Before doing any adjustment to mold core pins, it is better to know the status of the produced lens and then determine whether the revision is appropriate for lens repr
9、oduction. Some concerns will be discussed such as whether lens is filled up fully; whether the stress is even; whether it has reached optical symmetry, etc. Experimental results show that the proposed method can effectively reduce the manufacture errfor of optical lenses. Consequently, the debugging
10、 and development periods are shortened, and the quality of optical images can be enhanced. 光學鏡頭最佳化設計-光學補正 逢甲大學 e-Thesys( 94 學) iv目目 誌 謝 i 摘 要 i i Abstract iii 目 i v 圖 目 v 表 目 v i 縮 寫 及 符 號 對 照 表 v i i 第一章 導 1 1.1 背景 1 1.2 研究目標 1 1.3 文架構 3 第二章 相關研究 4 2.1 光學設計與設計工具 4 2.1.1 光學設計 4 2.1.2 光學設計軟體 5 2.1.3
11、可與光學軟體搭配的設計語言的研究 7 2.2 光學鏡片製造相關知 7 2.2.1 探討模具製作與成型條件對鏡片成品的影響 7 2.2.2 工廠的製作能的解 9 2.2.3 鏡頭組裝技術及檢討分析技術的研究 10 2.3 最佳化在設計研究中之應用 12 第三章 光學設計相關模式建 14 3.1 建光學設計優化模式 14 3.2 建光學設計公差分析的模式 17 第四章 建光學面測與補正的模式 20 4.1 建光學係補正程 21 4.2 如何測鏡片表面光學 23 4.3 如何分析此面測的資 25 4.4 建光學係補正驗算 27 第五章 實 驗 成 果 與 分 析 3 4 第章 結 4 2 考 文 獻
12、 4 3 作 者 簡 介 4 5 光學鏡頭最佳化設計-光學補正 逢甲大學 e-Thesys( 94 學) v圖目 圖目 圖 1 - 1 光 學 設 計 的 三 項 重 點 2 圖 2-1 2P 組合圖 5 圖 2-2 1G2P 組合圖 5 圖 2 - 3 鏡 頭 組 合 圖 6 圖 2-4 模具成型部品的 2D 圖 8 圖 2-5 模具成型部品的 3D 圖 8 圖 2-6 鏡頭公差的組合圖 11 圖 2-7 鏡頭組裝檢討程圖 12 圖 3-1 光學設計上 MTF 的檢討圖 16 圖 3-2 光學設計上中心與周邊的明暗對比的檢討 17 圖 4-1 補正取點的執程 20 圖 4-2 光學模仁補正的詳細程 22 圖 4-3 ZYGO 儀器測的畫面 23 圖 4-4 鏡片表面的實際測資圖形
