第二章 防手震簡介
2.1 手震三大原因
2.1.1 長焦距拍攝
無論拍攝人像、雀鳥、運動甚至風景照片，很多時我們都會使用長 焦距鏡頭，一來可以用淺景深突出主體，二來長焦鏡頭可以將遠距離的 主體放大，三來鏡頭的平面化及剪裁效果可以令構圖更加簡潔有力。
由於長鏡頭會將相機的震動放大，因此手震的影響較廣角鏡頭明顯 得多，如果快門速度不能達到安全快門（等效焦距的倒數）的要求，我 們就不能手持拍攝拍出清晰的影像。要解決這個問題，以往只有使用三 腳架、或大光圈鏡頭幾種方法。
2.1.2 弱光環境拍攝
在室內、黃昏等弱光源環境，相機會將快門速度調得較慢以增加入 光量，這時即使用廣角鏡都會有手震的機會。提升 ISO 會增加相片的 雜訊，使用閃燈又會破壞環境原有的氣氛，實在是令人相當頭痛。這時 只要使用光學防手震系統，即使快門速度比安全快門慢 3 級，大家仍
然可以放心手持拍攝。
角稜鏡改變光路偏折，來達到防震的效果，而本文所用的則是另一種鏡 片偏移的方法，利用徑向移動補償鏡片，再搭配光學設計，即可在不失 真的情況下達到非常好的補正效果，如圖 2.1。
圖 2.1 光學式補正系統
第三章 理論與分析
'
圖3.2 鏡片decenter與像面偏移關係圖
圖 3.3 鏡片decenter 量對焦點偏移圖
假設手震動後，原來為平行入射的光線現在偏離了某個角度，如圖 3.4 所示，使得成像面產生了不正常的偏移，進而產生模糊的成像。
u1=0
使像面向下偏移來補償像面不正常的偏移。
假設vibration angle為-0.035 時，成像偏移量為3.4952，接著回到最 上面的程式找到能使像點偏移 3.4952所需decenter的量為1.335 左右，
再把震動角度與 decenter一起帶到程式裡，可以發現像面中心已經被補 償回震動前的位置。
把上面兩個程式做一個結合，即可畫出當 vibration angle 為某個角 度時, 鏡片 decenter 量對像面偏移量的圖，如圖 3.6，當像面偏移量為 0時，所對應到的鏡片偏移量就是我們要找的補償鏡組所需移動量。
圖 3.6 鏡片decenter量對焦點偏移圖
表3.2 (+-+)震動後鏡片所需decenter的量
手震角度(徑度量)
-0.02 -0.025 -0.03 -0.035 -0.04 鏡片所需decenter 量(mm)
0.7638 0.9547 1.1456 1.3366 1.5275
3.3 正正負薄透鏡 decenter 分析
圖3.7 鏡片decenter 與像面偏移關係圖 T=最後一面到下光線與光軸交點的距離
焦點偏移量=(BFL
–
T) * u 3'u1=0
0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 鏡片所需decenter 量(mm)
0.8328 1.0410 1.2492 1.4573 1.66551.8737
3.4 設計與模擬
圖3.9 系統 layout圖
表3.4 系統規範 使用波段 可見光
F/# 4.08~8.05 半視場角 28.6~11.65(deg) 焦距範圍 38.8 ~ 102.1(mm) 變倍比 2.63
系統全長 112.8~92.3~70.9(mm)
表3.5 系統參數
Surface Radius(mm) Thickness(mm) Material Refractive index Abbe number
Infinite air 23 -46.779 8.97～48.89
圖 3.10 3D layout圖
假設手震角度為0.035徑度量(2.0055°)，在視場角Field 的操作視窗 裡，把原本零度視場角改為2.0055°的視場，即可在第 23面成像面看到 像高從 0.0099 變到 1.3742，這也代表整個成像面偏移了 1.3643，接著 decenter 第二群裡的後群透鏡第 13 到第 17 面 1.4573mm，如圖所示，
像高可從1.3742變回到 0.055的地方，成功地把像面校正回接近震動前
的位置。
圖 3.11 震動前模擬數據
圖3.12 震動後模擬數據
圖3.13 補正後模擬數據
第四章 結論
本篇論文提出光學式補正的防手震光學系統設計，在模擬結果中，
利用補償鏡組在垂直光軸方向移動，成功補正了像面不正常的偏移，使 得在望遠距離拍攝時發揮穩定畫面的作用，補償高倍望遠拍照時容易產 生的晃動現象。在未來，我們將再進一步研究補正後鏡片偏移對像差的 影響，還有消除補正時所產生的像差，進而找出補償的極限。並且運用 光學設計軟體 ZEMAX的優化功能來提升此防震光學系統的性能。
參考文獻
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