複合元件用於第一群透鏡

在將複合元件應用到初始系統之前，我先加入一低通濾波片，它 的作用是提高系統成像整體分辨率把無貢獻的高頻部分過濾掉，使光 學系統的調制傳遞函數曲線(MTF)呈現出如圖 5.4 所示的狀態。低通 濾波片通常用兩片石英晶體制成，第一片晶體的表面鍍有光學增透膜 用來降低入射光能量的損耗，第二片晶體的表面鍍有紅外濾光膜，以 減小紅外輻射對光電探測元件的影響。數位相機系統也由於需要放置 濾波片，所以需要較長的後焦。

圖 5.4 傳統照相機與數位相機光學系統 MTF 的比較

接著來看第一群透鏡組，因為要負責收光，而且必須將光線偏折 至離光軸越近越好，但因為有了上述的問題，所以可以發現如果僅用 PMMA 來做為複合元件的材質，是無法達到系統的需求。利用第三章 所設計兩片式的複合元件，也無法達到系統的規格，所以在開始的設 計上，將前面雙片式的複合元件中的玻璃材質 SF1(Index 1.71736 Abbe 29.51)換成 SCHOT 公司所生產的 LASF35(Index 2.02 Abbe 29.1)，而重新設計後的鏡組結果示於圖(5.5~7)：

EFFL = 39.7435mm Semi-diameter = 12.5mm

圖 5.5 第一群鏡組的結構圖

圖 5.6 第一群鏡組的 MTF

圖 5.7 第一群鏡組的光斑圖

由結果中可以看到雖然開始結果還算不錯，但因為 F 數太小，所以無 法達到繞射極限。但可以嘗試先將光線收進所需的角度內，再利用後 面幾群相互間的互補來消像差。接著我將把第一群帶入到初始系統，

來觀察其結果：

圖 5.8 將第一群帶入後的廣角組態結構圖

圖 5.9 將第一群帶入後的中間組態結構圖

圖 5.10 將第一群帶入後的廣角組態 MTF

圖 5.11 將第一群帶入後的廣角組態光斑圖

在圖 5.9 中，可以看到第一群用了高折射率的材料後，可以將光線收 進離光軸較近的位置，進而減輕第二群負透鏡使光線偏折的負擔，這 樣第二群就不需要用到高折射率的材料。但從圖 5.10 及圖 5.11 中，

發現在高視場角的時候，成像結果並非太好，推論應為初始的設計並 沒有完全符合系統的規格，這其中包括了光線經過第一群透鏡時，偏 折的角度並沒有如圖 5.2 中的系統那麼多，也因此造成了第三群的收 光角度較圖 5.2 中的系統增加，而在中間及望遠組態的時候，高視場 角的成像結果也並不如原來的架構好。為了改善第一群在這個系統上 的結果，利用 Zemax 對於高視場角進行了優化，而優化後的結果如圖 (5.12~13)所示：

圖 5.12 第一群帶入並優化後各組態的光斑圖(由左到右依序為廣角、中間、望 遠組態)

圖 5.13 第一群帶入並優化後各組態的 MTF

在圖 5.12 及圖 5.13 中可以看到優化後各個組態的成像品質都還算不 錯，就以此結果做為基礎，然後將第二群負透鏡組用於系統上。