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1、1/76 精密光学组件精密光学组件(镜头镜头)技术之理论与实务技术之理论与实务 2/76 緒論 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第一章光學理論分析 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-1 基本原理 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-1.1 可見光 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-1.1 光源和光速 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-1.2 光度與照度 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-1.3 光的直線傳播 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-1.4 折射率 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-1.5 光程 错误！未定义书签。错误
2、！未定义书签。 1-1.6 色散 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-1.7 光學玻璃 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-2 光的波動性質 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-2.1 反射與折射 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-2.2 干涉（Interference） 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-2.3 繞射（Diffraction） . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-3 薄透鏡系統 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-3.1 成像公式 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-3.2 放大率（Magnification）
3、错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-3.3 薄透鏡組合系統 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-4 厚透鏡系統 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-4.1 厚透鏡（Thick lens） 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-4.2 主光點 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-4.3 厚透鏡公式4 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-5 光欄 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-5.1 孔徑光欄 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-5.2 主光線和邊緣光線(Chief ray & Marginal ray) 错误！未定义书签。错误！未定义书
4、签。 1-5.3 決定亮度的物理量 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-6 像差理論 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-6.1 球面像差(spherical aberration) 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-6.2 像散(astigmatism) . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-6.3 場曲(field curvature) . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-6.4 畸變(distortion) 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1-6.5 色像差 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第二章光學元件(鏡頭)實務介紹 错误！未定义
5、书签。错误！未定义书签。 2-1 光學系統設計 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-1.1 掃描器鏡頭 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-1.2 數位像機鏡頭 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-2 機構設計 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-2.1 光學元件圖面與規格 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-2.2 鏡片粗胚 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-3 切削與研磨 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-3.1 切削 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-3.2 研磨 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-3.3 張貼 错
6、误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-3.4 牛頓圈與不規則度 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-3.5 光圈計算曲率 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3/76 2-4 鏡片定心製程 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-4.1 定心難易度參考常數 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-4.2.定心加工 . 43 2-4.3 定心量測 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-5 鏡片鍍膜 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-6 洗淨、黏合、塗墨 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-6.1 洗淨方法 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-
7、6.2 鏡片黏合 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-6.3 鏡片塗墨 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2-7 鏡頭裝配 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第三章光學檢測儀器 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-1 干涉儀（Interferometer） 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-1.1 兩條光束的干涉 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-1.2 干涉儀量測 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-1.3 曲率半徑量測 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-2 光軸量測儀 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-2.1 量測方式
8、错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-2.2 光軸偏心計算 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-3 光譜儀 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-3.1 光譜儀基準線量測 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-3.2 UV-IR filter 檢測 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-3.3 鏡頭檢測 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-4 焦距儀（OPTICAL BANCH） 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-4.1 節點(NODAL POINTS) . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-4.2 應用原理 错误！未定义书签。错误！未定义书签。
9、 3-4.3 焦距儀量測 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-5 投影解像儀（Resolution Power Test Projector） 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-5.1 成像範圍 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-5.2 機台架設 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-6 MTF 檢測機 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-6.1 光學傳遞函數(MTF)檢測 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-6.2 檢測儀器 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3-6.3 檢測實務 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第四章鏡頭光學分析 . 错误！未
10、定义书签。错误！未定义书签。 4-1 解像力與成像品質 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4-1.1 解像力 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4-2.2 成像品質 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4-2 鏡頭傾斜（Tilt） 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4-3 放大率不良 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4-4 場曲像差 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4-5 光斑與鬼影（Flare Ghost image） 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第五章結論 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4/76 绪论绪论 我国光电产业技术发展趋势
11、与世界技术发展方向同步， 实有赖技 术发展的成熟以及光、机、电、材料技术整合的奏效，光电产业技术 与产品发展瞬息万变，光电产业的发展是以技术预测来展望未 来。 世界光电产业发展概况如下： 日本拥有世界最强的光电产业，位居领导地位，除了量产成 本高之外，其竞争力可说是世界首位，不过中国大陆经济起飞及日本 本身经营瓶颈，日本光电产业也产生相当幅度的变化。 美国光电产业很明显在光通讯及雷射领域上较具影响力， 就 整体光电实力来看，只略输于日本，但产品不像日本涵盖那么多。 欧洲光电产业很类似于美国， 在光纤通讯及雷射领域方面有 不错的竞争力，就整体竞争力来看，实力较日、美为弱。 韩国光电产业只集中在少
12、数几项， 特别是光电显示器及光储 存领域，此外韩国制造读写头的能力不错，所以也建立了光驱产 业，就整体光电产业竞争力来看，还落在台湾之后，不过就单项产品 而言，并不输台湾。 中国大陆有与欧美相似的强势领域，相对于美国硅谷，大陆 为了发展光电产业，喊出光谷，重点就在于汇集全球光电厂商设 厂，大陆有低廉人力、土地成本，优势在价格的竞争上。 而台湾光电产业在多项产品上均有着墨并善于制造， 但技术及市 场的掌控自主力薄弱，面对中国大陆的竞争威胁，我国光电产业需要 转换竞争优势型态，以区隔来自中国大陆的竞争。 表1 我国光电产业的领域，从中可知光学组件所占的比重 光电产业 技术领域&应用范围 产值 10
13、0 光电组件 发光二极管（LED）、LD、光学组件（Lens）、 太阳能电池、CMOS sensor。 12 光电显示器 TFT-LCD、TN/STN-LCD、LCD 投影机44 5/76 （Projector）、背投影电视。 光输出入 激光打印机 （Laser Printer） 、 数字像机 （Digital Still Camera）、扫描仪（Scanner）、传真机、 复印机。 26 光储存 光驱&CD-R 光盘片。 12.4 光纤通讯 光纤、光缆、主动组件、被动组件、通讯设备。 5 雷射及其他 CO2、YAG 雷射、雷射加工机、雷射医疗设 备、全像产品、热像仪。 0.6 从表1 中可看
14、出，虽然光电组件产值只占光电产业产12%，但是 随着数字像机快速成长， 包括CCD、 CMOS sensor、 光学组件 （Lens） ， 也都有极大的市场需求。 此外我数字投影机产量也逐年增加，里面的投影镜头、极化无关 镀膜组件 （BS） 、 极化有关镀膜组件 （PBS） 、 冷光镜、 X-cube、 Chromatic Lens 等都是技术难度较高且高单价的光学组件。 光学在物理领域是古老的理论，从放大镜到近视眼镜，都是利用 光学镜片的成像原理；而望远镜、显微镜、照相机更是是结合光学系 统，达到大小远近清晰的效果，近年来科技更结合电子发展出光电产 品，如数字相机、扫描仪、摄影机、液晶投影机
15、.等。 表2 应用光学组件的产品，从中了解镜头种类以及特殊镜片 产品 镜片组 特殊镜片 传统、数字像机，交 换镜头、摄录像机、 PC Camera 镜头、观景窗、放大 镜头、变焦镜头 非球面镜片、低色散 镜片 投影机 镜头、反射镜、聚光 镜、滤光镜 非球面镜片、反射镜 片、冷光镜片、滤光 镜片 光驱 读取物镜（Pickup Lens）、准直透镜 （Collimator Lens）、 分光棱镜 非球面镜片、分光镜 片、半透镜、曲折率 分布镜片 影像扫描仪、条形码 阅读机 影像扫描镜组 曲折率分布镜片 激光打印机 准直透镜、影像扫描曲折率分布镜片 6/76 镜组 雷射测量检测仪准直 透镜非球面镜片
16、 传真机、复印机 放大镜头、影像扫描 镜组 非球面镜片、曲折率 分布镜片 其他：放大镜、望远 镜、显微镜、眼镜 物镜组、目镜组、透 镜塑料镜片 由表2 中得知光学组件其实应用的十分广泛， 而且都已在我们日 常接触的产品之中。早期光学是项冷门的行业，现在拜赐数字影像的 科技而日形重要。 精密光学组件指在光机电系统中作为光的聚焦、成像、反射或散 射的组件， 大致上包含透镜 （Lens） 、 反射镜 （mirror） 、 棱镜 （prism） 、 分光镜（beam splitter）、滤光镜（filter）、光栅（grating）等，这些 光学组件以光学玻璃及树脂为材料，依制程区分则有玻璃研磨镜片、 玻璃模造镜片与塑料射出镜片。 由玻璃材料研磨而成的透镜，应用最为广泛，而且在台湾已有30 年以上的量产技术， 所以本篇论文主要是以玻璃透镜组成的光学系统 为主，并以扫描仪镜头，以及数字像机镜头为研究重点；并着手研发 从镜片到整个镜头的光学系统，结合理论与实务，应用在设计、制程 方面的开发， 抑或在使用绘图软件Auto Cad， 以及光学设计软件
