本論文探討白光點光源搭配顯微PFP量測系統對微小物件之研究。顯微PFP量測系統採用非接觸式表面形貌量測，具有高精確度及對環境的適應高等優點。系統光源由超短脈衝雷射，經聚光透鏡把雷射光束聚焦至光子晶體光纖裡，當超短脈衝雷射在光子晶體光纖裡傳導時，會進行數個非線性光學，所以最後在光子晶體光纖的出口端會形成非常完美的白光點光源。此光源具有下列優點：
（1） 對投影系統而言，其景深可視為無限長。
（2） 不具有雷射光斑的缺點，不會影響到顯微PFP系統量測的準確度。
由實驗可得到，以白光點光源作為顯微PFP量測系統之照明裝置，比其他照明設備具有更大的縱深量測範圍，在相同操作條件底下，其增加的量測範圍約為1.5倍其他光源(雷射與鹵素光源)之範圍。未來的研究方向，將利用此系統致力於半導體元件、微機電裝置與生醫科技（如生物細胞）之形貌量測。

Abstract

A projected fringe profilomertry （PFP） using a supercontinuum light illumination for micro-scale measurement is proposed. The supercontinuum light is generated by launching ultra short laser into a highly nonlinear photonic crystal fibers.
The supercontinuum light with the following advantage：
（1） Depth of the field is very large in the projected system.

（2）No speckle noise in the illumination system.
Experiment results has shown that using supercontinuum light is superior to other illumination system This study indicates that the proposed measurement scheme could be applied to 3D shape measurements with large depth variation, especially for semi-conductor devices、micro electro-mechanical devices and biomedical species.

中文摘要 Ⅰ
Abstract ……………………………………………………………..II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 歷史背景 4
1-3 研究動機 5
第二章 基本原理 6
2-1 前言 6
2-2 白光點光源景深基本理論 6
2-3 條紋投影法基本理論 11
2-4 快速傅立葉轉換原理 15
2-5 相位展開與相位展開演算法 17
第三章 實驗架構 20
3-1 顯微條紋投影形貌輪廓儀裝置原理與架構 20
3-2 顯微條紋投影形貌輪廓儀校正步驟 24
3-2-1 「相位-縱深」的校正 24
3-2-2 「縱深-側向」的校正 27
3-3 顯微條紋投影形貌輪廓儀量測 31
第四章 實驗與實驗結果 32
4-1 白光點光源景深與其它光源之比較 32
4-2 顯微條紋投影形貌量測輪廓儀校正及量測 38
4-2-1 顯微條紋投影形貌量測輪廓儀校正實驗 38
4-2-2 顯微條紋投影形貌量測輪廓儀量測實驗 46
第五章 結論……………………………………………………..52
參考文獻…………………………………………………………. 53

圖 目 錄

圖2-1 前景深示意圖 7
圖2-2 後景深示意圖 7
圖 2-3 實驗架構光路圖 11
圖2-4（a）正弦條紋圖案投影至平整鋼板表上示意圖 12
圖2-4（b）正弦條紋圖案投影至球體表上示意圖 13
圖2-5 纏繞相位圖形及其展開相位圖形 17
圖3-1白光點光源之光譜強度圖 21
圖3-2 顯微PFP量測系統之條纹投影系統示意圖 21
圖3-3 顯微PFP系統實驗裝置後前視圖 22
圖3-4 顯微PFP系統實驗裝置後視圖 22
圖3-5 白光點光源搭配顯微PFP量測系統實驗裝置圖 23
圖3-6 「相位-縱深」校正示意圖 26
圖3-7 正弦函數週期條纹之光柵置放示意圖 27
圖3-8 「水平-縱深」校正示意圖 29
圖3-9 正弦函數週期條纹之光柵置放示意圖…………………. 30
圖4-1 底部參考平面示意圖 32
圖4-2 白光光源景深圖 35
圖4-3 白光光源景深纏繞相位圖 35
圖4-4 氦氖雷射光源景深圖 36
圖 4-5 氦氖雷射光源景深纏繞相位圖……………………………36
圖 4-6 白光點光源景深圖 37
圖4-7 白光點光源景深纏繞相位圖 37
圖4-8 條紋投影至鋼板平面之照片 40
圖4-9 條紋投影至鋼板平面之纏繞相位圖 41
圖4-10 條紋投影至鋼板平面之展開相位………………………...41
圖4-11 畫素位置（150，670）處的相位值與深度關係圖 42
圖4-12 光柵條紋之照片 43
圖4-13 光柵條紋之纏繞相位圖 43
圖4-14 光柵條紋之展開相位圖 44
圖4-15畫素位置（150，670）處的水平方向位置與深度關係圖 44
圖4-16畫素位置（150，670）處的垂直方向位置與深度關係圖 45
圖4-17 直徑 6mm 圓球之照片 46
圖4-18 直徑 6mm 圓球之纏繞相位圖 47
圖4-19 直徑 6mm 圓球之展開相位圖 47
圖4-20直徑 6mm 圓球之三維型貌重建側視圖 48
圖4-21直徑 6mm 圓球之三維型貌重建頂視圖 48
圖4-22 鋼板平面三維型貌重建圖 49
圖4-23 固定畫素row：405 之鋼板橫切平面高度圖 50
圖4-24 固定畫素row：406 之鋼板橫切平面高度圖 50
圖4-25 固定畫素row：407 之鋼板橫切平面高度圖 51

表 目 錄

表1-1 三維形貌量測的用途簡介 1
表1-2 三維形貌量測的原理分類 2

1.徐一麟,“條紋投影輪廓儀之三微型貌影像融合分析”國立中山大
學材料科學研究所碩士學位論文, 中華民國九十四年六月。

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材料科學研究所碩士學位論文, 中華民國九十四年六月。

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15 V. Srinivasan, H. C. Liu, and M. Halioua, “Automated
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