三百万画素手机镜头设计-专题周记系统.PDF

三百萬畫 素手機鏡頭設計 指導老師:李企桓 組員吳翊甄、何宜欣、郭庭瑋: 日期 :2015/11/02 因 為一千萬畫 素的題目 一直沒有進展 跟， 學長溝通後 決定換成三百萬 畫 素，我們已 經從頭設計鏡頭，目前剩優化部分 。論 文方面已 經完成 原理部分，下次交週記前會 全部 完成。 第二章 成像原理與像差理論 2-1 成像基本構造 2-1-1 系統基本構造 成像是光從物體反射後經過透鏡聚焦在接收點，眼睛的構造是最 簡單的成像系統，相機的系統也是由此衍生。 以下是眼睛跟相機構造的比較： 眼睛 照相機 眼角膜 鏡頭 瞳孔 光圈 水晶體 伸縮鏡片 玻璃體 暗箱 視網膜 底片或感光晶片 視神經及大腦 處理電路與記憶卡 2-1-2 透鏡 透鏡是一種將光線聚合或分散的設備 ，由於透鏡不像眼睛的水晶 體一樣可以自動調整焦距，所以可以利用多片透鏡組合達到相同效 果。 單一鏡頭的影像品質很差，這就是為什麼大多數的攝影器材皆採 用複合鏡頭。透鏡並不一定是固定形狀 ,使用滿足要求的材料來製作 可以改變 透鏡的形狀 以提高清晰度、景深 ；在一個複合鏡筒內，有許 多的正面和負面的鏡頭元件，每個都有自己的焦距。一個高品質的鏡 頭將產生一個明亮 、銳利而且不會變形的像 。 2-1-3 成像位置─感光元件 光經過透鏡後聚焦在成像面上，成像面上需要有接收點，例如眼 睛的視網膜、相機的底片、光感測器…等感光元件，目前市面上普遍 使用 CCD和 CMOS ，雖然兩者有些許優劣差異，不過隨著科技進步已 經發展越來越完善。 2-2 幾何光學原理與成像介紹 2-2-1 幾何光學基本原理 幾何光學，是利用幾何學研究光學的學術方法。 下列為幾何光學的 基本原理 ： (1)在均勻介質中，光線直線傳播 ： 在均一介質中，光是沿直線傳播的。根據光的此種特性，可以把 光應用於瞄準 、測距 等許多領域。 (2) 光的反射定律： 反射分為兩種，漫反射和鏡面反射。光線照射到布，牆等表 面上粗糙的物體上，反射到各個方向上，這種反射是漫反射。光 線照射到帄面鏡等光滑水帄表面上，則按某一方向上反射，稱為 鏡面反射。在反射中，入射角和反射角相對。入射角的定義為入 射光線和介面法線的夾角；反射角為反射光線和介面法線的夾 角。 (3) 光的折射定律： 當 光波從一種介質傳播到另一種具有不同折射率的介質時，會發 生折射現象，其入射角與折射角之間的關係，可以用司乃耳定律 （Snells Law）來描述。 當光波從介質 1傳播到介質 2時，假若兩種介質的折射率不同， 則會發生折射現像，其入射光和折射光都處於同一帄面，稱為「入射 帄面」，並且與介面法線的夾角滿足如下關係： 其中， 、 分別是兩種介質的折射率 ，和 分別是入射光、折射 光與介面法線的夾角。 (4) 光程可逆性原理： 一束光線從一點出發經過無論多少次反射和折射，如在最後遇到 與光束成直角的介面反射，光束必然準確地循原路返回出發點。 2-2-2 球面折射 圖中 PA是一個球面，球心為 O ，半徑為r 。光軸為AOBC 入射光 線在 P點與球面相交，入射線與球面的垂直線交角為 i1 ，入射線的 延長線與光軸相交於 C ，交角為U1 ；折射線與光軸相交於B點，交 角為 U2 。 AC=L1 ，AB=L2 在球面左邊介質的折射係數=N1 ，在球面右邊的介質的折射係數 =N2 。 在入射線、垂直