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研究生: 林祐年
You-Nian Lin
論文名稱: 體積光柵應用於微物3D掃描之研究
Three-dimensional Imaging with a Volume Holographic Filter
指導教授: 孫慶成
Ching-cherng 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: 88
語文別: 中文
論文頁數: 89
中文關鍵詞: 相位匹配體積全像空間濾波器繞射效率解析度三度空間敏感度
外文關鍵詞: Phase match, Volume hologram, Spatial filter, Diffraction efficiency, Resolution, Three dimensional, Sensitivity
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  • 本論文是利用相位匹配(Phase match)的特性,以體積全像(Volume hologram)作為空間濾波器(Spatial filter),利用繞射效率(Diffraction efficiency)的變化來測量物體之表面的起伏,且由此發展出一高解析度(Resolution)之三度空間( Three dimensional:3D )影像量測系統。
    在論文中,分成體積全像對球面波之縱向位移敏感度(Sensitivity)與3D影像量測系統兩部分加以討論,我們均對其敏感度作詳細的理論計算與模擬。關於敏感度的理論計算與模擬,我們提出一易於計算的相位疊加法來求取繞射效率,運用相位疊加法,我們可以輕易地計算出繞射效率的一階零點以及模擬出繞射效率曲線。
    經由理論之推導得知:物體表面起伏的解析度是和數值孔徑(Numerical aperture)及體積全像之厚度有關,此外使用的光源之波長也會影響解析度的大小。
    最後,我們以實驗驗證理論所推導之結果,並且實際進行3D影像量測系統之解析度測試,以建立一高解析度之3D的影像量測系統。


    目錄 摘要 I 目錄 II 圖索引 IV 表索引 VII 第一章 緒論 1.1 本文緣起 1 1.2 論文大綱 2 第二章 光折變效應 2.1 光折變效應 5 2.2 鈮酸鋰晶體等效電光係數 9 第三章 體積全像之繞射效率 3.1 耦合理論法 15 3.2 相位疊加法 22 3.3 利用繞射效率做光學檢測 25 第四章 體積全像對球面波之縱向位移敏感度 4.1 討論之模型 27 4.1 位移敏感度之計算 28 4.2.1 敏感度之定義 28 4.2.2 一階零點的計算 29 4.2.2.1 近軸條件之球面波 30 4.2.2.2 泰勒展開2階近似之球面波 32 4.2.2.3 泰勒展開各階近似之球面波所適用之範圍 34 4.2.2.4 完整球面波之計算 35 4.2.2.5 繞射效率對縱向位移變化之計算 38 4.3 實驗 44 4.3.1 實驗架構 44 4.3.2 繞射效率對縱向位移之實驗結果 51 4.4 討論 56 第五章 體積全像式3D影像量測系統 5.1 3D量測之簡介 59 5.2 體積全像式3D量測系統之架構與原理 62 5.3 體積全像式3D量測系統之解析度 63 5.4 實驗量測與系統測試 69 5.4.1 3D影像量測系統解析度之量測 69 5.4.2 3D影像量測系統之測試 73 5.5 討論 75 第六章 結論 78 附錄A 80 參考資料 81 中英文名詞對照表 84

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