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研究生: 涂弘森
Hung-sen Tu
論文名稱: Cooke透鏡組參數之穩健化設計
Robust Design for the Parameters of Cooke Lens
指導教授: 陳昭先
Chao-hsien Chen
鄧昭瑞
Geo-ry Tang
口試委員: 蔡志成
Jhy-cherng Tsai
李維楨
Wei-chen Lee
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 75
中文關鍵詞: 訊噪比調制傳遞函數田口方法穩健化設計
外文關鍵詞: signal-to-noise ratio, modulation transfer function, Taguchi's method, robust design
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  • 透鏡組設計結構參數的選用為影響整體系統成像品質優劣的重要因素。本文以Cooke鏡組為例探討如何利用穩健化設計技術配合現有的光學設計商業軟體,進行有效率的系統設計。研究中應用田口方法於成像品質已不錯的初始設計,經由調整設計參數以進一步提升系統對受製造組裝誤差等雜音影響的穩定性。文中先簡介像差的基本原理,藉以選擇適當的參數作為田口實驗之設計因子。其次選用L’36作為內直交表與外直交表來規劃控制因子及雜音因子,而後應用S/N訊噪比來選擇系統參數的最佳水準。由Cooke鏡組設計的分析,發現穩健化技術的應用確實能有效改進鏡組的設計流程。


    The selection of structure parameters is the key factor that determines the image quality of an optical system. This work studies the robust parameter design of Cooke Lens. Taguchi’s method is applied to the design of an optical system of which the initial values of parameters are originated from a patent module. The design process is searching for the systems which have acceptable performance even though the dimensions of its components slightly deviated from their nominal values.
    The basic theory of aberration is first discussed and a few parameters are then chosen as the design factors for experiments. L’36 is adopted for both the inner orthogonal array and the outer orthogonal array from which different levels of the control and noise factors are assigned. Later, signal-to-noise ratio is defined as the criterion in searching the best level for the parameters. Starting from different sets of initial parameters, all of the resultant designs show that larger tolerances can be assigned to the optomechanical system and the design process can be more efficient.

    摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 圖索引 VII 表索引 IX 符號表 XI 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 研究方法 4 1.4 本文架構 5 第二章 像差原理 6 2.1 近軸光學 6 2.2 幾何光學造成之像差 7 2.2.1 球差 9 2.2.2 彗差 9 2.2.3 像散像差 12 2.2.4 場曲 13 2.2.5 畸變 14 2.2.6 色像差 15 2.3 光學元件製造誤差造成之像差 16 2.3.1 半徑容差 16 2.3.2 厚度容差 19 2.3.3 折射率容差 19 2.3.4 不規則表面容差 20 2.3.5 位移容差 20 2.3.6 傾斜容差 21 2.3.7 元件楔型容差 22 2.4 光學系統的像質評價 23 2.4.1 對比 23 2.4.2 對比傳遞 24 第三章 穩健設計 29 3.1 直交表 30 3.2 信號雜音比 31 3.3 因子效果 32 3.4 交互作用 35 第四章 Cooke鏡組像質之穩健化設計 36 4.1 實驗模型 36 4.2 穩健化設計流程 39 4.3 初始設計 40 4.3.1 雜音因子及水準 43 4.3.2 控制因子及水準 45 4.3.3 模擬方法 47 4.4 實驗結果和資料分析 50 4.5 討論 65 第五章 結論與未來展望 69 參考文獻 72 作者簡介 75

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