數位相機潛望鏡式光學變焦系統設計與分析

Design and Analysis of Zoom Lens with Right-angle Prism for DSC

江慶原(Ching-Yuan Chiang)

指導教授 ： 林世穆

國立臺北科技大學/機電學院/光電工程系所/碩士(2007年)

摘要

變焦光學取像系統的設計是以薄透鏡高斯光學為基石，並且根據最終系統規格的限制，在每一群中安排數個透鏡，並且分配適當的曲率及間距，以達成高畫質之鏡頭。變焦系統的設計比定焦系統複雜許多，因為在連續變焦過程中，高品質的成像必須維持在規格中。維持一定的光學品質，包括能夠降低色差以及其它單色光像差的產生。除了高品質的成像之外，使用低數目的透鏡、縮短鏡頭模組的長度，也是光學系統的重點。在本論文的實施例中，以正負正之結構為主體，產生變倍的效果，搭配置於後方的補償群，維持成像面的固定，以及系統總長的不變，並且使用多個非球面透鏡。再利用分割透鏡以及彎月形透鏡來提高解析率和修正場曲。得到適用於8百萬畫素CMOS，f /3.6，全視角69度，光學變倍4倍之光學系統。此變焦鏡頭的優點是畸變小於5%及系統總長小於70mm，在140 lp/mm 的空間頻率下MTF值均大於0.2。並且在第一群中加入直角稜鏡，使得潛望式數位相機總體積縮小。第一群中的稜鏡需要在斜邊將光線做全反射。且當平行光軸的一邊之長度大於垂直光軸的一邊時，設計的結果才能實際製造。

關鍵字

數位相機 ； 光學設計 ； 變焦系統

並列摘要

無資料

並列關鍵字

Digital Still Camera ； Optical design ； Zoom lens

參考文獻

[2] H. H. Hopkins, Wave theory of aberrations, Oxford University Press, 1950

[3] W. T. Welford, Aberrations of optical system, Adam Hilger, 1986

[4] E. Betensky, The modern zoom lens for 35 millimeter photography, Proc. SPIE, Vol.531

[6] W. J. Smith, Practical optical system layout, McGraw-Hill, 1997

[7] W. J. Smith, Modern optical engineering, McGraw-Hill, 1992