本研究之U型鏡頭是以光學設計軟體Code V，依所要求規格，設計出一個具有自由曲面之U型變焦光學鏡頭。因鏡頭設計的參數對於鏡頭之成像品質影響甚深。故本研究以用田口方法( Taguchi Method )結合主成份分析法找出最佳的鏡頭設計參數。
本研究中利用田口法結合主成份分析法對成像品質中之球差與慧差進行多目標最佳化分析並選出最佳組合因子之配置達成多目標最佳化之目的。
本研究之目的為使用田口法結合主成份分析法降低鏡頭的球差與慧差，提升其成像品質。

In this paper a U-type zoom lens design with two prisms will have less overall length than a general optical design , and use the Taguchi method were analyzed lens parameter optimization of Spherical Aberration and Coma Aberration by analysis of the optimal control parameters, and optimum level , the design of the type of the prism free-form surfaces polynomial order, finally hybrid Taguchi- principal component analysis the best lens configuration combinations.
The purposed of this study using hybrid Taguchi method-principal component analysis optimization ways to improve its spherical aberration, coma aberration.

中文摘要 I
Abstract II
目 錄 III
圖目錄 V
表目錄 VII
專有名詞中英文對照表 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 4
第二章 光學性能介紹 5
第一節、球差(Spherical Aberration) 5
第二節、慧差(Coma Aberration) 8
第三節、像散(Astigmatism) 9
第四節、場曲(Curvature of field) 9
第五節、畸變(Distortion) 10
第六節、色差(Chromatic aberration) 13
第三章 光學元件介紹 15
第一節、透鏡 15
第二節、球面鏡 16
第三節、非球面鏡 17
第四節、自由曲面 20
第四章 實驗方法與流程 22
第一節、田口方法(Taguchi Method) 22
第二節、主成分分析法（Principal Component Analysis，PCA） 28
第三節、實驗流程 31
第五章 實驗模擬結果與分析 33
第一節、田口方法之自由面稜鏡設計 35
第二節、主成分分析法之自由曲面稜鏡設計 37
第六章 結論與未來展望 41
第一節、結論 41
第二節、未來展望 41
參考文獻 42

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