臺灣博碩士論文加值系統

本論文為一個三片式一百三十萬像素之手機相機鏡頭的設計實例。此系統的光學全長不僅須小於7mm，而且還需要有足夠長的後焦以便在成像面前放置紅外濾波片及影像感測器之覆蓋玻璃。
首先，依據CMOS影像感測器規格，制訂出一具合適的鏡頭光學規格，然後選取一已獲專利的鏡頭作為本設計的起始結構，並藉助光學設計軟體Zemax之透鏡比例縮放與快速聚焦功能來得到本設計的近軸面系統高斯解。接著由形狀因子對賽德像差做圖，可從中得到各片薄透鏡的曲率，再經過加厚程序，始得一合適的球面結構系統。最後，為了提昇系統效能，我們利用優化的技巧，將透鏡每一面非球面化，其目的是使MTF在最大空間頻率處能達到30％以上，讓設計成果更具實用性。

This thesis aims at a concrete design instance of a three-component camera lens with 1.3 mega pixels in mobile phones. The total length of this optical system must be within 7mm. Meanwhile, the back focal length must be long enough so that the IR cut-off filter and the cover glass of image sensor can be inserted before the imaging surface.
First of all, suitable lens optical specifications are made according to that of CMOS image sensor. The initial structure of this design is based on a patent lens. By means of “scale lens” and “quick focus” functions of the optical design software ZEMAX, the Gaussian solution of the paraxial surface system is obtained. Drawing a diagram in which Seidel aberration and shape factors serve as axes, curvatures of every slice of thin lens can be acquired. After thickening the lens, a suitable spherical structure is achieved. At last, in order to improve system performance, optimizing skills are utilized, that is, to make the surfaces of every lens become aspherical. As a result, MTF achieves over thirty percents in the maximum spatial frequency. With these techniques, the consequence of this design becomes more practical.

一、緒論 …………………………………………………………… 1
1.1 研究動機 ………………………………………………… 1
1.2 研究目的 ………………………………………………… 2
1.3 論文架構 ………………………………………………… 3
二、光學塑膠材質介紹 …………………………………………… 4
2.1 塑膠之光學特性 ………………………………………… 5
2.2 常用之光學塑膠材質 …………………………………… 9
2.3 新型光學塑膠材質 ……………………………………… 14
2.4 光學塑膠鏡片與光學玻璃鏡片優缺點比較分析 ……… 17
三、光學像差理論 ………………………………………………… 22
3.1 概論 ……………………………………………………… 22
3.2 符號定義 ………………………………………………… 23
3.3 波前像差與賽德像差理論 ……………………………… 23
3.4 薄透鏡像差理論 ………………………………………… 28
四、一百三十萬像素之手機相機鏡頭設計實例 ………………… 34
4.1 設計流程 ………………………………………………… 34
4.2 光學系統的規格訂定與分析 …………………………… 37
4.3 選用系統主要透鏡的材質（塑膠）…………………… 51
4.4 高斯結構安排 …………………………………………… 52
4.5 求解薄透鏡形狀因子 …………………………………… 65
4.6 薄透鏡加厚程序 ………………………………………… 71
4.7 透鏡非球面化 …………………………………………… 81
五、結論 …………………………………………………………… 85
參考文獻 …………………………………………………………… 90

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