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研究生: 蔡榮修
Rung-Shiou Tsai
論文名稱: 相位移干涉系統誤差分析與補償
Error analysis and error compensation in a phase-shifting interferometry
指導教授: 曾垂拱
Chwei-Goong Tseng
口試委員: 修芳仲
Fang-Jung Shiou
陳朝榮
Chao-Jung Chen
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: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 84
中文關鍵詞: 麥克森干涉系統相位移法四相位法系統誤差
外文關鍵詞: Michelson interference system, phase unwrapping, Four-Frame technique, system error
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  • 本研究是有關以光學干涉法進行物件表面的量測。在麥克森干涉系統中加入四分之一波片與偏光鏡來產生相位移的效果,由四相位法(Four-Frame Technique),計算出代表各點高度的相位資料,以提昇系統的解析度。相鄰兩干涉條紋間區域性相位補償,以及全試片條紋序號的補償都發展出電腦程式來進行。待測物的凹凸面判別法也在文中記載。
    在本文中藉由兩片光學平鏡以量測系統的系統誤差,並判斷此誤差的凹凸面。在確定系統誤差後,再選取任一待測物進行量測,說明如何扣除原來的系統誤差,以得到真實待測物的表面輪廓。


    This thesis is about using optical interference method to measure surface geometry. Phase-shifting techniques with simple optic elements were employed to increase the resolution of a Michelson interference system. The phase height of each surface point was obtained through Four-Frame technique. The required computer software were develop to compensate phase value between any two interference fringes and also among the entire surface. The principle to determine concave or convex of a surface is also provided.
    An optical flat was used as a sample to determine the error of the system. Demonstration of how to compensate the system error in a measurement is illustrated in details.

    中文摘要……………………………………………………………..Ⅰ 英文摘要…………………….………………………………………..Ⅱ 致謝…..…..………………….………………………………………..Ⅲ 目錄…..………………….……………………………………..……..Ⅳ 圖表索引…………………….………………………………………..Ⅶ 符號表索引…………………….……………………………………..XI 第一章 緒論 1-1前言…………………….………………………………………..1 1-2文獻回顧…………………….…………………………………..2 1-3實驗目的與內容…………………….…………………………..5 第二章 相關理論概述 2-1引言…………………….………………………………………..6 2-2縱波與橫波…………………………….………………………..6 2-3偏光與偏光鏡…………………………….…………………..…7 2-4雷射光偏振方向檢測…………………………….……………..9 2-5偏光鏡偏光軸方向檢測…………………………….…………10 2-6波動方程式…………………………….………………………12 2-7折射現象…………………………….………………….….…..13 2-8雙折射現象與四分之一波片………………………….…..……14 2-9麥克森干涉系統…………………………….……………..……18 2-10四分之一波片與偏光鏡的相位組合…………………....….…20 2-11公式推導…………………………….……………..…………..20 2-11.1基準相位………………………………..…...……………22 2-11.2相位延遲90度………………….………….…….…..…...24 2-11.3相位延遲180度…………………….…………..…......….26 2-11.4相位延遲270度…..………………………………..……..27 第三章 相位移法與相位重建 3-1引言…………………….…………………………….………….29 3-2相位移法的基本概念與目的…….….………………………….30 3-3相位移法的基本公式……….……………….……………...…..31 3-4相位移演算法…………………….……….……...……………..32 3-5四相位法的相位補……………….……….……...……………..35 3-6判斷待測物為凸面或凹面……….……….……...……………..39 3-7定條紋序……………….……….……...………………………..41 3-8曲面重建……………….……….……...………………………..42 第四章 實驗與討論 4-1引言…………………….………………………......…………..45 4-2實驗設備…………………….……………...……………...…..46 4-3實驗步驟…………………….………………………...…...…..54 4-3.1麥克森干涉系統組裝步驟………………………………...54 4-3.2干涉系統的誤差分析………………………………...........65 4-3.3系統誤差量測與任一待測物的量測……………………...67 4-3.4系統誤差與真實待測物表面高度的關係………………...69 4-4實驗結果…………………….…………………...………...…..70 4-4.1系統誤差校正的四個相位圖形………………...................70 4-4.2量測待測物表面的四個相位圖形………………...............73 4-4.3真實待測物的表面分佈………………...............................76 第五章 結論與未來展望 5-1結論…………………….………………………...………...…..79 5-2未來展望…………………….………………………...…...…..80 參考文獻…………………….…………………………………...……..81 作者簡介….……………………………………………………...……..84

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