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研究生： 張聖翊
Sheng-Yi Chang
論文名稱： 雜散光在變焦手機鏡頭之分析研究
Stray light analysis for zoom lens
指導教授： 孫文信
Wen-Shing Sun
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 光電科學與工程學系
Department of Optics and Photonics
畢業學年度： 98
語文別： 中文
論文頁數： 76
中文關鍵詞： 機構件 、雜散光 、照度 、變焦手機鏡頭
外文關鍵詞： zoom lens, CA, stray light
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    • 本篇論文針對一個三百萬畫素的變焦手機鏡頭做雜散光分析與改善。使用光學軟體LightTools，為手機鏡頭加上機構組件，再以多個角度的光源入射模擬，觀察在成像面上雜散光的平均照度與照度圖。並對於雜散光依光線行進路徑的差別分類後提出鍍膜、使用塑膠不透明元件以及選擇非球面鏡片的CA(clear aperture)外部分做出鋸齒形狀的改善方法。模擬出改善的結果後，以成像面上的雜散光平均照度值和照度圖做出效率的比較與討論。

    This paper analyses and suppresses the stray light for a 3 mega pixel and 3x zoom lens of the mobile phone. Established the fabrication components to the zoom lens and observed the average illumination and the illumination chart on the sensor for source incidence from many angles by using LightTools. Classified the stray light to route and coating, blackened, and changed the shape of the CA for aspherical lens are the corrected ways for suppression. After simulated by using LightTools, compared the average illumination and the illumination chart on the sensor and the efficiency.

    目 錄 論 文 摘 要 I Abstract II 誌 謝 III 目 錄 IV 表 目 錄 V 圖 目 錄 VI 第一章 序論 1 1-1 研究動機 1 1-2 論文架構 2 第二章 研究理論介紹 3 2-1雜散光成因 3 2-2光學原理 4 2-3量測單位 6 2-4鏡片製作加工技術 7 第三章 光學模擬分析 8 3-1模擬架構介紹 8 3-2雜散光路徑分類 14 第四章 抑制方法與改善結果 19 4-1雜散光分析討論 19 4-2 CA內影響的雜散光 19 4-3機構件影響的雜散光 23 4-4 CA外影響的雜散光 26 4-5改善結果分析討論 29 第五章 討論與未來展望 50 5-1討論 50 5-2 未來發展性 54 參 考 文 獻 55 附錄一 56 附錄二 58 附錄三 60 附錄四 62 表 目 錄 表3-1 變焦鏡頭規格 9 表4-1 sensor上的雜散光平均照度 (單位: lux) 30 表4-2 sensor上的雜散光平均照度 (鍍膜後) (單位: lux) 30 表4-3 sensor上的雜散光平均照度(加入塑膠不透明元件後) (單位: lux) 32 表4-4 sensor上的雜散光平均照度(加入鋸齒狀後) (單位: lux) 32 圖 目 錄 圖2-1較強的雜散光對成像影像前後 3 圖2-2較弱的雜散光對成像影像前後 4 圖2-3光線入射介面產生反射與折射 5 圖3-1 變焦手機鏡頭的鏡組資料 9 圖3-2變焦手機鏡頭由wide端變焦至tele端 10 圖 3-3手機鏡頭側面解剖圖 11 圖3-4替每一群鏡片間加上固定片 12 圖3-5為每一群鏡片加上筒狀結構 12 圖3-6將所有筒狀結構置入軌道作用的housing 13 圖3-7配合保護鏡片作holder 13 圖3-8 wide端時光源由-80度至80度入射的光線追跡圖 15 圖3-9 wide端變焦鏡頭三種類型雜散光的影響百分比 17 圖3-10 middle端變焦鏡頭三種類型雜散光的影響百分比 17 圖3-11 tele端變焦鏡頭三種類型雜散光的影響百分比 18 圖4-1一個CA內影響的雜散光例子 20 圖4-2 wide端CA內影響的雜散光中十二個鏡面的影響比例 20 圖4-3 middle端CA內影響的雜散光中十二個鏡面的影響比例 21 圖4-4 tele端CA內影響的雜散光中十二個鏡面的影響比例 21 圖4-6 middle端三種類型雜散光在鍍膜後的百分比分布 22 圖4-7 tele端三種類型雜散光在鍍膜後的百分比分布 23 圖4-8 機構件影響雜散光光線示意圖 24 圖4-10 middle端各機構件對sensor的影響百分比 25 圖4-11 tele端各機構件對sensor的影響百分比 25 圖4-12 一個CA外影響的雜散光的例子 27 圖4-13 wide端各鏡片CA外的影響比重 27 圖4-14 middle端各鏡片CA外的影響比重 28 圖4-15 tele 端各鏡片CA外的影響比重 28 圖4-16 將第一鏡片的CA外改為鋸齒狀 29 圖4-17(a) wide端0度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 34 圖4-17(b) wide端10度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 34 圖4-17(c) wide端20度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 35 圖4-17(d) wide端30度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 35 圖4-17(e) wide端40度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 36 圖4-17(f) wide端50度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 36 圖4-17(g) wide端60度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 37 圖4-17(h) wide端70度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 37 圖4-17(i) wide端80度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 38 圖4-18(a) middle端0度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 39 圖4-18(b) middle端10度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 39 圖4-18(c) middle端20度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 40 圖4-18(d) middle端30度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 40 圖4-18(e) middle端40度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 41 圖4-18(f) middle端50度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 41 圖4-18(g) middle端60度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 42 圖4-18(h) middle端70度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 42 圖4-18(i) middle端80度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 43 圖4-19(a) tele端0度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 44 圖4-19(b) tele端10度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 44 圖4-19(c) tele端20度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 45 圖4-19(d) tele端30度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 45 圖4-19(e) tele端40度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 46 圖4-19(f) tele端50度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 46 圖4-19(g) tele端60度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 47 圖4-19(h) tele端70度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 47 圖4-19(i) tele端80度入射光源在sensor上改善前後的雜散光照度圖 48 圖5-1(a)變焦鏡頭在wide端改善過程中sensor上各入射角度光源的雜散光平均照度值 51 圖5-1(b)變焦鏡頭在middle端改善過程中sensor上各入射角度光源的雜散光平均照度值 51 圖5-1(c) 變焦鏡頭在tele端在改善過程中sensor上各入射角度光源的雜散光平均照度值 52 圖5-2(a) wide端在完成改善步驟後三種類型雜散光的影響百分比 52 圖5-2(b) middle端在完成改善步驟後三種類型雜散光的影響百分比 53 圖5-2(c) tele端在完成改善步驟後三種類型雜散光的影響百分比 53

    [1] 何承舫、黃鼎名、張勝聰，「光學系統中的雜散光與抑制」，科儀新
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    立中央大學光電科學與工程學系，碩士論文，Taiwan(2008)
    [9] 張弘，「幾何光學」，東華書局，(1993)
    [10] http://lcd-module.com.hk/image/OV/OV3630.pdf
    [11] http://www.bsmi.gov.tw/wSite/index.jsp

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