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研究生: 簡百鴻
Pai-Hung Chien
論文名稱: Double Cassegrain紅外線熱成像鏡頭之研究
指導教授: 張榮森
Rong-Seng Chang
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 光電科學研究所碩士在職專班
Executive Master of Optics and Photonics
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 74
中文關鍵詞: 紅外線系統熱成像鏡頭
外文關鍵詞: Infrared System, Thermal Infrared System, Cassegrain
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  • 近年來,關於紅外線熱成像系統應用於醫學、工業及軍事等領域的研究不斷被提出。而關於光學成像系統的研究,也可在許多書籍中看到。隨著紅外線光學材料、探測器與電子技術的研製與進步,各種型態的熱成像系統也被開發出來。
    輕、薄、短、小、價格便宜,幾乎已成為近年來科技產品的宗旨,紅外線熱成像系統當然也不例外。
    基於紅外線透鏡材料來源取得不易、價格昂貴、加工困難;相對而言,反射鏡片則便宜許多,可以使用金屬加工,也可以使用塑膠成形鏡片,鍍上金屬反射膜即可。
    反射系統雖然具有無色差的優點,但是在反射面數不多的情況下,其餘像差的修正並不容易。
    Double Cassegrain延伸自Cassegrain,為反射式之紅外線鏡頭,搭配11 mm x 11 mm之面型IR CCD,解析度220 x 220 pixels,畫素尺寸50μm x 50μm,操作波長為8μm至14μm。使用於室內,近距離(1 M)拍攝身體局部,例如臉部、手部。
    在相同之設計規格與條件下,將設計「Doublet折射式鏡頭」、「Cassegrain反射式鏡頭」以及「Double Cassegrain反射式鏡頭」三種鏡頭,並比較其優缺點。
    由於Cassegrain系統已經預期會有約20%的中心遮蔽,Double Cassegrain系統則預期起碼會有兩倍(40%)以上的中心遮蔽。設計結果,除了中心遮蔽以外,加上周邊遮蔽,遮蔽量遠超出預期。
    至於像差的修正與解像力表現的部分,雖然略遜於Doublet系統,但卻遠高於Cassegrain系統。
    反射系統的便宜價格非常誘人,但有許多不同於折射系統的缺點有待克服,是非常值得研究與發展的方向。


    授權書 i 推薦書 ii 審定書 iii 中文摘要 iv 誌謝 vi 目錄 vii 圖表索引 x 本文 1 第一章 緒論 1 第一節 前言 1 第二節 研究目的及範圍 3 第三節 文獻探討 5 第四節 研究方法 6 第二章 紅外線熱成像系統簡介 8 第一節 紅外線系統 8 第二節 熱輻射及大氣 13 第三節 探測器及致冷光圈 15 第四節 光學成像系統 17 第三章 成像品質預估 23 第一節 整體考量 23 第二節 光學設計考量 24 第三節 設計規格 30 第四章 Doublet折射式鏡頭設計成果 34 第一節 設計完成規格 34 第二節 光學性能 35 第三節 討論 41 第五章 Cassegrain反射式鏡頭設計成果 43 第一節 設計完成規格 43 第二節 光學性能 45 第三節 討論 50 第六章 Double Cassegrain反射式鏡頭設計成果 54 第一節 設計完成規格 55 第二節 光學性能 57 第三節 討論 63 第七章 總結 69 第一節 設計成果比較 69 第二節 研究限制與建議 71 參考文獻 73

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