中央大學光電科學研究所學位論文
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顯示器之色彩表現，是顯示器廠商的技術指標之ㄧ，但實際上於賣場或生產線上觀察，同一廠商所生產之顯示器，因材料、製程差異、電路調校及光源模組等等的問題，造成不同機器間所呈現的色外貌不同。過去大部分對於色外貌映對的方法均用於解決CRT 與印表機之間的問題，但實際上目前急速發展的顯示器產業亦存在著無法達到相同色外貌保持的問題，但此方面之色彩調校研究較為缺乏。所以在此引進色域映對技術，希望將色域映對技術應用於此領域中。本研究以相同品牌不同尺寸之兩台液晶顯示器為研究對象，其兩者之色域與特性曲線皆不相同，所呈現的色彩亦不同，研究其色彩校正之問題。 本論文建立了 一：顯示器量測與調校平台 二：色域對映平台 並在色域對映的技術中，以等亮度色域邊界理論為基礎，提出快速的顯示器色域立體繪製方法。此外本論文亦就顯示系統參考白點亮度與色域體積之最佳化做研究。最後以所建立之色域對映平台進行兩螢幕色域對映的實驗。實驗結果顯示，在顯示器之間的映對均以剪裁方式得到較好的結果
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脈診儀已有多家公司開發，其原理多以壓電感測之方法，因此所得到的數據為寸、關、尺脈之壓力脈象。但醫師的手感把脈，所感測得到的訊息不止是血管的垂直壓力變化而已。例如血液在血管中黏稠值、血管內血液的順暢與否，則可用手指來感測。一般用垂直式壓力計量測垂直方向壓力變化，則不能完全描述其內容。 本文是製作出一種脈音聽診儀利用電容式麥克風可偵測脈之聲波並顯示其波形於電腦上，並可經由不同的取脈壓力，擷取不同的脈音信號，藉以取代傳統壓電感測式脈診儀。 我們同時也設計了一支脈像模擬系統之假手，其血管用以軟管代替，以流體驅動幫浦（Pump）控制其流量及波形，可模擬不同之脈象。我們給予以不同之驅動信號，藉以驗證其脈波之變化；我們得到不同之音波波形。此假手已可用來做教學之用，以教導學生感覺不同之脈象。
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近年來，使用膠囊內視鏡來檢視消化到病變，是醫學工程上的一大突破，然而膠囊內視鏡普遍面臨到兩個問題，第一為視場角不夠大，第二為成像品質不夠好，這兩個問題可能使醫生無法明確的檢測出病徵，為了解決此問題，所以在本論文中，作者提出了兩種設計，以達到擁有廣視角、並且有良好成像品質的微小型膠囊鏡頭之要求。 設計一為雙片式膠囊鏡頭組，此鏡頭組由一片塑膠非球面鏡片和一片玻璃鏡片所組成，使用256 256 pixel，pixel大小10 m的CMOS感測器，視場角可達到86o，然而卻存在畸變過大的缺點，致使影像變形，有鑑於此，因此作者提出了設計二，以解決此問題。 設計二為三片式膠囊鏡頭組，因為膠囊大小有其限制，所以如果要增加鏡片來達到降低畸變的效果，則膠囊可能因此變大，又因光學保護罩為一幾乎沒有折光的功能的薄殼，而光學保護罩到雙片鏡頭組之間還有約7mm的空間，如果能把光學保護罩做成一片透鏡，不僅不會增加膠囊大小，又可增加透鏡設計的自由度。除此之外，原本雙片式膠囊鏡頭設計，把物面假想為一平面，然而膠囊在腸道內是靠小腸蠕動往前前進，因此物面非一理想平面，而是一曲面，所以此三片式膠囊內視鏡鏡頭的設計，把物面設計為一曲面，更能接近真實的情況。此鏡頭組視場角依然維持86o，但可適用於512 512 pixel數，pixel大小5 m的CMOS感測器，所以不僅成像解析度可以提昇，畸變問題也獲得很大改善。
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隨著科技的發展，人類對測距工具的需求從接觸式邁入非接觸式，而雷射的發明使非接觸式測距得以實現。雷射測距技術可分為干涉式、三角式及飛時式，其中飛時式又可區分為脈衝式、相位位移式及連續波調頻式。比較各種測距方法，其中相位位移式屬於中尺度的測距技術，加上半導體雷射製程技術成熟，元件尺寸越來越小；為了適合一般工業及民生用途，製作簡單低成本且高精準度的測距儀為研究的目標。 在傳統單頻式測距系統中，僅使用單一固定的調制頻率，限制最大測距範圍與精準度，系統中需使用至少兩個鎖相迴路與兩個混波器，結構複雜不易製作。雖然有雙頻式測距系統解決單一固定調制頻率，限制最大測距範圍與精準度，但結構中仍使用多個切換開關、混波器、鎖相迴路等結構複雜成本相對提高，雖又有多頻式測距系統，改善雙頻式使用固定調制頻率，以及簡化結構為兩個切換開關、一個鎖相迴路，不必使用混波器，但仍不為最簡單的方法。 因此本論文提出任意頻率調變式雷射測距系統並作更深入的探討，使頻率的選擇更廣泛，在電路製作上，與雙頻、多頻式最大的不同點在於不以鎖相迴路產生頻率的調制訊號，而是依設計者的需求，僅使用除頻器即可產生任意頻率的調制訊號，並使用固定頻率的取樣訊號對調制訊號取樣，如此打破傳統連續波相位位移式測距儀的結構中都含有鎖相迴路與混波器，結構大幅簡化，且使用元件少成本降低，誤差源也減少，更易製作成短小輕薄適合民生工業使用的雷射測距儀。
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光學設計者在建構一個膠囊內視鏡的照明系統時，因為LED 的發光隨著角度而有不同，有其配光曲線，故其投光未必如預期能均勻分布在膠囊前的物面，使得感測器的成像品質降低，物面上有照明甚弱的暗處，或是光照過強的亮點，這個問題顯現在最後的影像上，會有極暗而無法辨別的區域與白色的亮點；針對這個問題，可以配合多顆LED 的排列位置與角度，而能夠改善投光，但此方法自由度有限，故考慮對前端透明的光學保護罩加以設計，不但能使投光效果大為改善，還能配合後方收光的鏡頭，亦可成為收光的透鏡之一，此乃一舉兩得之考量，本文主要對膠囊內視鏡的照明問題來進行研究，提出利用光學保護罩與LED相對距離、改變光學保護罩的曲率與形狀、LED 的排列與角度…等方法，可消除雜散光收入鏡頭，並改進原型膠囊的照明均勻度由0.12 提升至0.41，總能僅損失2%，並進而提出新的照明系統，可在彎曲目標物面0.71 的均勻度；改善照明系統可以間接提升成像的品質，輔助醫生對膠囊內視鏡攝影的活體影像資料下更正確的診斷。
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近年來，光學鏡頭的的需求量日漸增加，為了量產性，以及良率的考量，模造技術越來越被重視，而為了降低成本，硬膜披覆技術就越來越重要，但是如何製造高模造次數的硬膜，就是本實驗所以要研究的方向。 一般的硬膜批覆技術，依材料的不同，可分為三種，類鑽碳、氮化物以及貴金屬硬膜，而在材料與製程的考量下，一般的玻璃模造技術還是以貴金屬硬膜為主，而貴金屬硬膜的研究主要是在混合比例上，這方面的研究已有相當的規模，但是在實際上，模造次數還是無法有效的提升，因此本實驗針對改變製程方式作進一步的研究。 而研究結果顯示，就相同的合金比而言，不同的製程參數，如加熱、離子助鍍、超晶格結構、退火等都會對於膜本身的機械特性有影響，其中又以超晶格結構的製程方式對於硬膜的機械特性影響最大，而在實際上的模造次數上也有相關的印證。
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本研究係以電光調制器調變氦氖雷射作為外差光源，及麥克森光學系統為架構，輔以雙重表面電漿耦合器之設計，並且結合表面電漿共振檢測之高靈敏度、高解析度優點，建立一套新穎的量測系統。 本論文的主要貢獻為光路設計，其雷射光束經分光鏡(CBS)反射為參考光，另一道穿透光束再經由偏極分光鏡(PBS)後，透射P偏振光入射表面電漿共振裝置，會激發表面電漿波造成光強衰減，再加入四分之一波片與反射鏡，使反射光成為S偏振光：而反射S偏振光經由表面電漿共振裝置、四分之一波片與反射鏡反射形成P偏振光，再經由表面電漿共振裝置激發表面電漿波，其光強也會衰減。再讓此兩光束干涉成為感測訊號，藉以提高訊號對比度。 實驗中，當待測溶液濃度改變時，感測訊號產生相位差載波在調變光源之外差頻率上，將上述參考與感測訊號送入鎖相放大器解調相位差 ，並得出相位差變化與液體濃度變化量之線性關係。
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我們建立出同軸式體積全像光碟儲存系統之計算模型。因為讀取光與參考光的相位不匹配，即讀取光微小位移將使得繞射強度快速地衰減，因此系統將發展出具有高儲存容量的特性。當此儲存系統之訊號輸入元件為一空間調制器，此系統將擁有光學平行處理的能力，增加訊號的傳輸速度。另外，當碟片在布拉格不匹配條件下，經由使用設計過的參考光圖形將使得繞射光在觀察面上無偏移行為。 在本論文中我們研究繞射訊號之特性與系統的位移容忍度，並分析畫素間之串音，並有效的控制串音，使其對系統之影響降為最低，並期能實現且解決體積全像儲存之困難。
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我們利用球面波位移多工技術與體積全像的特性，發展一全像光儲存碟片之系統。由於位移多工造成之相位不匹配，繞射強度將隨著碟片旋轉而迅速衰減，因此我們針對碟片的位移選擇性作詳細的探討。此外，我們選定一空間調制器作為訊號光輸入元件，針對傳統光學系統與位移補償系統之不同儲存架構，探討其繞射訊號之特性，並以訊雜比與位元錯誤率詳細分析串音之影響。 本論文以相位疊加法及瑞利–索末菲理論分析體積全像的繞射訊號，並證實了位移補償系統能有效地降低串音，解決體積全像儲存之困難，使全像儲存系統之實現又往前邁進了一大步。
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固態照明光源非常有潛力成為下一世代的主要照明光源，而光源顯示色彩的能力是相當重要的，尤其人工自然光源(daylight)的製作不僅是對於照明光源之應用，且在校正標準光源等應用，更具其重要性。本論文主要是透過製鍍固定式多層膜干涉濾光片來校正數顆Light Emitting Diodes （LEDs）的混成光源，以期達到彈性調整不同色溫（可調色溫範圍4,000K到10,000K）之自然日光的模擬，藉由與自然日光光譜相近而模擬出自然日光光源。文中將詳細介紹此自然日光模擬光源的製作方式，以及其實際量測結果。