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研究生:梁詠淇
研究生(外文):Yung-Chi Liang
論文名稱:以田口法結合主成份分析法進行投影機之變焦鏡頭多目標最佳化設計
論文名稱(外文):The Optimal Design of Projector Zoom Optics by Combining Taguchi with Principal Component Analysis
指導教授:高志成高志成引用關係
指導教授(外文):Chih-Cheng Kao
口試委員:薛博仁王俊超高志成
口試委員(外文):Bo-Ren HsuehChin-Chao WangChih-Cheng Kao
口試日期:2014-07-10
學位類別:碩士
校院名稱:高苑科技大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:68
中文關鍵詞:光學設計田口方法主成份分析方法球差慧差相對照度調變傳遞函數
外文關鍵詞:Optical DesignTaguchi MethodPrincipal Component Analysis (PCA)Spherical AberrationComa AberrationRelative Illumination(RI)Modulation Transfer Function(MTF)
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本研究利用光學設計軟體,設計出一支U型2倍變焦的投影機鏡頭,此U型變焦之投影機鏡頭的兩個稜鏡組裝於非共軸的光學系統上,大大減少了機構體積,但光線在光學系統中產生曲折光路時,會產生一些像差,如球差(Spherical Aberration)及慧差(Coma Aberration)等。其廣角端之相對照度(Relative illumination, RI) 也較傳統的同軸光學系統低,但提升了相對照度(RI)將降低另一光學性質調變傳遞函數(Modulation Transfer Function, MTF)。
因此,本文使用田口方法(Taguchi Method)針對其球差(Spherical Aberration)、慧差(Coma Aberration)、相對照度(RI)和調變傳遞函數(MTF)進行分析,得到最佳控制因子(optimal control factor)及最佳水準,並結合主成份分析方法(Principal Components Analysis, PCA)進行多目標最佳化參數設計,找出鏡頭設計的最佳配置組合。
本文藉由光學設計軟體的輔助以及使用田口方法(Taguchi Method)結合主成份分析方法(PCA)來改善像差及提升鏡頭的相對照度(RI)、調變傳遞函數(MTF),使其成像品質提升。

In this research, a newly developed U-type 2X zoom optical lens design for Digital Light Processing (DLP) projector was proposed. With two prisms assembled in a non-coaxial optical system, the design could take advantage of compacting overall volume size, but when the light passes through the optical system the system path will have some aberration from imaging surface, such as Spherical aberration and Coma Aberration. And the value of Relative illumination (RI) at wide angle position seems lower than that of coaxial optical system. If we corrected the design to improve the value of RI, Modulation Transfer Function (MTF) value would become lower relatively.
Therefore, in this study use the Taguchi method analyzed optimal control factor of Spherical Aberration, Coma Aberration, MTF and RI of this U-type projector lens, finally combined with principal component analysis (PCA) to find multi-objective optimization design.
The purposed of this study using hybrid Taguchi method - principal component analysis optimization ways to improve its Spherical Aberration, Coma Aberration, MTF and RI.

中文摘要 I
英文摘要 II
目 錄 III
圖目錄 V
表目錄 VII
專有名詞對照表 VIII
第一章 緒論 1
第一節 前言 1
第二節 研究目的 1
第三節 文獻探討 1
第四節 論文架構 3
第二章 光學基本介紹 4
第一節 光學性能 4
一、光圈(F/#) 4
二、景深(Depth of field) 5
三、有效焦距(Effective Focal Length, EFL) 6
四、調變傳遞函數(Modulation Transfer Function, MTF) 6
五、相對照度(Relative Illumination, RI)[13] 9
第二節 光學像差 12
一、球差(Spherical Aberration) 12
二、慧差(Coma Aberration) 13
第三節 光學元件 14
一、透鏡(Lens) 14
二、稜鏡(Prism) 17
三、數位光學處理 (Digital Light Processing, DLP) 19
第三章 實驗方法與流程 23
第一節、實驗方法 23
一、田口方法(Taguchi Methods)[32] 23
二、主成份分析(Principal Component Analysis, PCA) 30
第二節 實驗流程 34
第四章 實驗設計模擬分析與結果 36
第一節 實驗模擬 36
一、田口方法(Taguchi Methods) 40
二、主成份分析(Principal Component Analysis, PCA) 45
第二節 實驗模擬結果 51
第五章結論與未來展望 55
第一節 結論 55
第二節 未來展望 56
參考文獻 57

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[9]攝影基礎教學http://zoroshin.pixnet.net/album/photo/185183462
[10]維基百科─景深:http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%99%AF%E6%B7%B1
[11]鏡頭焦距如何影響人像效果http://www.zlhelp.com/camera/image/jiao.jpg
[12]鏡頭之MTF 圖與其代表的意思http://web.nchu.edu.tw/~jlwu/articles/MTF.htm
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[14]教你看懂MTF模量傳遞函數曲線http://digiphoto.techbang.com/posts/972-modulus-of-the-transfer-function-mtf-m-odulation-tr-ansfer-f-unction-to-explain-the-curve
[15]DxOMark measurements for lenses and camera sensors http://www.dxomark.com/About/In-depth-measurements/Measurements/Sharpness
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