第三屆上銀優(yōu)秀機(jī)械博士論文摘要選登

論文名稱：Linnik偏振白光干涉微納測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)研究

論文作者：合肥工業(yè)大學(xué)/ 董敬濤

指導(dǎo)教師：盧榮勝《研究領(lǐng)域：機(jī)器視覺(jué)及其應(yīng)用、自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)技術(shù)、變形應(yīng)變光學(xué)全場(chǎng)測(cè)量技術(shù)、光學(xué)微納測(cè)量技術(shù)、數(shù)字圖像處理及應(yīng)用等?！?/p>

當(dāng)前半導(dǎo)體、微機(jī)電、微光學(xué)系統(tǒng)的工藝研究和質(zhì)量控制都需要用到精密測(cè)量。因此，針對(duì)微納米尺度的三維非接觸式測(cè)量系統(tǒng)及其技術(shù)的研究具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。論文提出了基于Linnik架構(gòu)的偏振白光干涉三維非接觸式測(cè)量技術(shù)，主要在干涉系統(tǒng)的原理方法上進(jìn)行了創(chuàng)新，在此基礎(chǔ)上搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并通過(guò)應(yīng)用開發(fā)研究擴(kuò)展了系統(tǒng)的測(cè)量功能。

原理方法上的創(chuàng)新主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）在Linnik干涉架構(gòu)中集成了自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)干涉臂的快速自動(dòng)對(duì)焦。自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)具有190μm的動(dòng)態(tài)范圍，測(cè)量精度55 nm，自動(dòng)對(duì)焦時(shí)間不大于0.3秒。

（2）在兩個(gè)干涉臂自動(dòng)對(duì)焦的前提下，提出了干涉條紋自動(dòng)搜索的策略和算法，實(shí)現(xiàn)了Linnik干涉條紋的自動(dòng)搜索，速度為2.2 min/mm，定位誤差不超過(guò)一個(gè)干涉條紋周期。

（3）研究了用于測(cè)量膜厚多層干涉信號(hào)的解調(diào)算法，提出了傅立葉相位和振幅加權(quán)的透明膜厚測(cè)量技術(shù)，該技術(shù)結(jié)合了傅立葉相位的高分辨率和傅立葉振幅的高重復(fù)性的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

（4）研究了移相干涉算法，提出了具有高計(jì)算效率和極小殘余寄生條紋量的五點(diǎn)差分格式移相算法。

（5）針對(duì)PZT移相器對(duì)波長(zhǎng)具有依賴性的問(wèn)題，提出了移相量八倍于半波片旋轉(zhuǎn)角的消色差幾何移相干涉技術(shù)，其具備了目前最大的幾何移相放大倍率和最好的消色差性。

針對(duì)不同的測(cè)量功能進(jìn)行的應(yīng)用開發(fā)研究主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）通過(guò)表面三維形貌測(cè)量，得到了測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度±3.6 nm，縱向測(cè)量精度誤差3.08 %，縱向理論分辨率為0.59 nm。

（2）利用多層干涉信號(hào)解調(diào)算法實(shí)現(xiàn)了透明膜厚三維測(cè)量，測(cè)量結(jié)果的縱向分辨率達(dá)到納米級(jí)。

（3）利用Linnik白光干涉架構(gòu)結(jié)合偏振測(cè)量原理，通過(guò)對(duì)Berek補(bǔ)償器的標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)了對(duì)透明材料內(nèi)部應(yīng)力雙折射的測(cè)量。雙折射的相位延遲標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于4°，主軸方向標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于4.5°。

（4）利用消色差幾何移相干涉技術(shù)實(shí)現(xiàn)了三維斷層掃描測(cè)量。

通過(guò)以上原理方法上的創(chuàng)新和針對(duì)多種測(cè)量功能進(jìn)行的應(yīng)用開發(fā)研究，相信論文的研究成果在市場(chǎng)化應(yīng)用前景方面具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

論文名稱：軟性顯示器之可撓特性量測(cè)研究

論文作者：臺(tái)灣交通大學(xué)/ 溫博浚

指導(dǎo)教師：呂宗熙《研究領(lǐng)域：智慧建筑之能源控制、電動(dòng)車與輪內(nèi)馬達(dá)、先進(jìn)光碟機(jī)之設(shè)計(jì)與控制、撓性顯示器之特性量測(cè)、壓電致動(dòng)器之設(shè)計(jì)與控制、車輛動(dòng)力學(xué)與控制?！?/p>

相較于可撓電子產(chǎn)品，硬式電子產(chǎn)品已不能滿足人們的舒適與方便的生活型態(tài)?？蓳巷@示器是具有輕、薄、可撓與耐沖擊的顯示器，它在未來(lái)將成為一種熱門的電子產(chǎn)品。例如，可撓顯示器是具有和紙張一樣的互動(dòng)能力之潛力。撓曲可撓顯示器可以當(dāng)作是一個(gè)有效率的輸入技術(shù)，就如同在硬式顯示器之按鈕控制來(lái)執(zhí)行導(dǎo)航、內(nèi)容選擇、聽接電話、聽音樂(lè)和閱讀書籍等功能。因此，可撓顯示器的撓曲特性測(cè)試將會(huì)扮演相當(dāng)重要的角色，尤其在目前的研究和生產(chǎn)階段。本研究的目的即是提出一個(gè)新的可撓特性檢測(cè)系統(tǒng)（FCIS），來(lái)為可撓顯示器在不同彎曲的條件下，測(cè)量其彎曲下之特性。為了量化彎曲條件，利用電荷耦合器（CCD）的最佳化快速反應(yīng)滑動(dòng)模式控制（OFRSMC）方法將是用來(lái)做可撓顯示器的曲率半徑之回饋控制。在可撓顯示器的制程中，針對(duì)可撓基板的薄膜沉積上之全域式殘留應(yīng)力檢測(cè)是一個(gè)很重要的議題。因此，本研究提出利用共光程干涉術(shù)與平面大區(qū)域之扭轉(zhuǎn)式向列型液晶調(diào)變白光源的一個(gè)新穎性全域式殘留應(yīng)力分布檢測(cè)方法。最終，本新的技術(shù)測(cè)試平臺(tái)，成功的利用OFRSMC的FCIS與全域式液晶調(diào)變共光程干涉術(shù)來(lái)針對(duì)可撓基板在彎曲多次后，來(lái)做其電性、光學(xué)和機(jī)械特性的檢測(cè)。除此之外，針對(duì)曲面顯示器的影像品質(zhì)分析，本研究提出針對(duì)曲面顯示器的人眼視覺(jué)角度之邊界對(duì)比失效分析(ECFA)。為了分析曲面下之影像邊界對(duì)比，一個(gè)可撓膽固醇液晶顯示器將藉由FCIS來(lái)?yè)锨敛煌膿锨霃?，并藉由一個(gè)電荷耦合元件(CCD)亮度色度計(jì)來(lái)模擬人眼，以便分析在不同曲率半徑下之曲面影像的人眼最大視覺(jué)角度。因此，反復(fù)撓曲下之可撓顯示器的電性、光學(xué)與曲面影像品質(zhì)特性之檢測(cè)結(jié)果，將有助于可撓顯示器之設(shè)計(jì)或其制造商來(lái)開發(fā)出具有人眼視覺(jué)大角度與便利的可撓顯示器產(chǎn)品。