中央大學光電科學研究所學位論文
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本論文介紹一種立體掃描系統，可以在短時間內掃描出物件立體形狀，再經由從建系統，將物件數據從組成原始立體物件。所提出的立體掃瞄系統，主要由一組或多組二極體線性雷射光和影像擷取器所構成。本研究是將線性雷射光採用質心法，將一物件作多點判讀後，將其從建成原始物件。我們廣泛的進行了一系列實驗，評估所設計的立體掃描系統的性能與掃描速度。 實驗設計成兩群組分別為誤差校正和解析度比較。誤差校正方面，由於觀測上距離不斷改變，圖形會以非線性關係發生形變，造成觀測上圖形失真，必須將其修正。解析度比較方面，不同解析度會造成掃描速度不同，但解析又會影響圖形精準度，必須有所取捨。解析度較低時所擷取點較少，在整體運作時間較短；當解析度較高時所擷取點上升，運作時間則較久。 在實驗中由於只使用單雷射，只能從單方向進行掃描，只可掃瞄物件特定一面情況，若用於球形物體上，會由於擷取資訊不足而造成物件失真。若改使用多雷射掃瞄，可於不同多方向同時進行掃描，可使失真情況大幅下降。
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本論文介紹光學式非接觸手寫辨識系統，利用CMOS攝影機加上手指書寫軌跡，傳送到處理系統中做處理，以達到手寫辨識的效果。非接觸式手寫辨識系統與傳統觸控手寫辨識系統的不同在於觸控手寫辨識系統需要觸控到顯示螢幕才能判斷出手寫的字元。 CMOS攝影機擷取影像後將對影像進行處理，如中值濾波、侵蝕及膨脹等，並以背景相減法進行影像切割，並判別出指尖位置，最後藉由演算法判斷出手寫的字元。經實驗驗證，本光學式非接觸手寫辨識系統已具有辨識字元的效果，具可行性。
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本研究為研究一套PWM（Pulse Width Modulation）調光技術驅動白光LED之發光效率分析系統，此系統可應用於LED各種背光模組上，一般被廣泛使用之固態照明設備驅動電路為供應直流電源和交流電源驅動，為了提高 LED發光效益，我們設計可調變之PWM脈波電路驅動LED。 PWM調光技術驅動白光LED之發光效率分析系統是依照發光二極體特性設計出的驅動電路，目的為提高白光LED亮度，本系統是利用PWM脈波供應白光LED更高的正向電流驅動發光，此方法所驅動白光LED可在相同功率時，其亮度大於一般由直流電路驅動時之LED照度。系統以PWM脈波驅動電路持續供應定電流脈衝，控制脈波的頻率高於閃光臨界融合頻率，人眼將無法辨識出閃光變化，調整脈波寬度於整個週期所占的比例，LED的平均照度也隨之改變，經由量測數據得出最佳負載週期 (duty cycle)及頻率，使用此方法驅動可提高LED發光效率。
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本研究的主要目的在於建構一套新型且非侵入性的光學式三角測量系統應用於脈搏量測。新型光學式三角測量系統包含紅光雷射、CMOS影像感測器、步進馬達以及個人電腦。光源使用紅光雷射並架設在步進馬達上，將紅光雷射投射在手腕脈搏跳動處，利用步進馬達平移光源達到二維的掃瞄效果並由CMOS影像感測器紀錄其過程存成影片，最後將影片利用程式運算即可得知脈搏的3D振幅圖以及自動定位出寸、關、尺三個脈位的位置。 本研究利用光學質心法以及快速傅利業轉換（FFT）為原理來運算，其中CMOS影像感測器解析度為640*480，每秒30 frame。將CMOS影像感測器拍攝好的影片經由光學質心法計算每個frame的質心變化量再經由快速傅利葉轉換將時域變為頻域，並利用振幅大小自動定位出寸、關、尺三個最大振幅位置。
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現今光源的型式繁多，而白光LED與我們日常生活之其他能源相比較大約可節省2/3的能源，是目前非常夯且非常重要之綠色能源。當人面對光源時會對其產生一種不舒服感覺，而眩光就是描述在這環境中產生之不舒服感之非常重要的指標。過度的眩光可能會造成許多種的眼睛疾病，但是卻很少有一客觀描述並表達出眩光的方式。在CIE(國際照明委員會)有一公式可以表示在短波長之眩光效應，但此眩光公式卻是以個人主觀的問卷調查再加以統計學的方式來建立，並不是一個真正客觀的公式。而本篇論文的目的就是希望能研究發展出一套以客觀方式量測出眩光數據，在這篇論文中將使用新的方法及新改裝的儀器來量測睫狀肌的微小波動並以此數據來判定眩光的程度，此新眩光量測儀器可快速自動量測人的視力並量測出Accommodation (眼球調節能力)的數值，再以經過傅利葉轉換之方式轉換成HFC (high frequency component) 之高頻成份數值，並將以此數據來分析判定眩光的程度。實驗方法為置放一個13瓦白光LED燈泡置放在高於人眼之側面向正下方照射，光投射至人眼之角度為θ (在本實驗中θ設為43°與0°)。首先在θ=43°下先關掉LED燈泡，利用新眩光檢定裝置量測出Accommodation(眼球調節能力)和轉換後的HFC之高頻成份數值並記錄下來,然後打開LED白光燈泡產生眩光，同樣量測出Accommodation(眼球調節能力) 和轉換後的HFC之高頻成份數值。然後再以相同之量測方法作眼睛散瞳對眩光影響的實驗，以及有無白內障眼睛對眩光影響比較實驗。接下來在θ=0°下利用改裝之可變LED目標光源調節眩光強度，再以相同方法作LED目標光源開關量測，我們發現其眩光強度與HFC有正相關，且靈敏度高、再現性好。這是第一次利用Accommodation和HFC參數以客觀數據化的方式來量測定義出眩光程度。
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本文介紹了一種非侵入性且非接觸式的測量系統，用來量測巴金森病患者手背側動脈在懸空及靜止時等四種姿勢下的震動情況。本研究的測量系統主要由一個雷射二極體和一個低成本的互補金屬氧化物半導體（CMOS）影像感測器所組成，而分析方法為雷射線結合質心法和快速傅立葉變換（FFT）。本文貢獻為把多步驟的分析方法融合成一快速且方便的處理方式，並且實驗結果顯示出巴金森氏症患者在手背側動脈的振動波形有明顯的幅度不同和頻率變化。利用雙手測量的方式可以判斷出巴金森氏症病人左腦與右腦的損壞程度。由實驗結果得知，病史與手的震動頻率成正比關係，並且以右手震動頻率較高者居多。而雙手測量的另一個重要貢獻在於減少病人因心理因素或者環境所造成的誤差。由實驗結果得知，以雙手在相同姿勢下量測的震動頻率是比較精準的，經過絕對值運算後巴金森氏症病人扣除雜訊後的平均值為正常人的100多倍，也驗證本實驗室線型光學式三角量測系統的精準性。
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目前在市場上檢驗LED (Light Emitting Diode) 模組這方面的技術許多尚停留在由肉眼視覺方式檢驗，此方法由於視覺殘留容易造成人為的誤差，並且可能會對人眼造成不良的傷害。在不同的檢驗者、時間、地點與環境都可能會造成不同的結果，這樣對於LED模組產品的品質將會造成相當的問題。 基於上述原因，本研究使用類神經網路的概念，利用類神經網路倒傳遞法(Back Propagation)建立一套LED模組自動檢測系統，不僅可檢驗出亮度的不均勻性，同時對色彩的偏離亦能同時量測出來。此系統藉由CCD攝影機經由光學質心法求出LED模組中合格的紅、綠、藍三色的灰階值，做為學習的輸入與目標值，給予類神經網路做適當的學習，再利用學習完成的類神經網路架構對待測的LED做檢測，得到電腦自動檢測的目的。 經本研究結果來測試待測樣本，得到的結果多落在理想值的90%至100%之間，對於此測試結果尚稱合理。對於極少數落在70%~90%之間的模糊地帶，則是因訓練時樣本本身品質的落差與其他環境因素造成，除了將這些樣本加入學習檔重複學習，未來亦可考慮以模糊邏輯(Fuzzy logic)來解決這些問題，亦將是未來延續本研究的方向與目標。 關鍵字：發光二極體、類神經網路、倒傳遞法
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在本論文中，我們利用一維的彈性物質的週期層狀結構結合非線性聲學介質，並運用聲子晶體的能隙概念及非線性聲學介質特性，設計具聲波整流作用的聲波二極體。我們藉由調變物理參數探討聲波二極體的整流效益之變化，並分析將二極體中的周期層狀結構代換為非週期層狀結構時所產生的差異，以及其誤差值是否會造成二極體失去整流效益。 聲波二極體具有可調性，選擇適當物理參數即可獲得想要的整流效益。聲波二極體能應用於聲學裝置的保護，也有機會在未來的生物或醫學領域中找到應用。
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本篇論文主要探討聲波在超穎材料介質 (metamaterial media) 中的波傳特性。我們首先回顧超穎材料發展史及介紹超穎材料各項熱門研究主題，接下來介紹在本論文研究中會使用到的各項理論模擬計算方法以及算式的推演，包括：平面波展開法、Dirichlet to Neumann 法、多重散射法、聲波電路圖以及有限時域差分法 (使用Z transformation)。此篇論文的研究主題包括：探討不同晶格排列的光子晶體平板對點波源聚焦點像的影響、聲子晶體平板負折射、聲子晶體波導耦合條件限制，以及管中聲波能量的傳遞特性及分佈之探討。最後總結此篇論文的主要結論以及探討未來的展望。
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本論文使用色彩序列式光源，利用混色公式設計發光二極體的輸出色溫，在其他限制條件下，可以任意調製光源的消耗功率及輸出亮度。 在不同微型微影機的種類應用下，調製光源的重點會有所不同，例如微型投影機裝設在手機中的應用，設計重點在光源消耗之功率不影響手機本身之功能，本論文針對光源設計出低功率消耗模式，設計色溫目標在6500K，量測光源消耗功率為0.77 W，量測光源亮度為42.34 lm，量測色溫值在6530K。另外也對光源設計出高亮度模式，設計色溫目標在6500K，量測光源消耗功率2.53 W，量測光源亮度78.08 lm，量測色溫值在6700K，亮度的量測值和設計值的差距在5%之內，而色溫的量測值和設計值的差距在3%之內。在改良投影機的過程中，不可能一直使用現成光源模組，本實驗室會自行建立新的光源模組，重新排列光源位置，依然能使用相同的調製方式來設計色溫。 本論文建立出調製色溫之程式化平台，此平台可以設計的色溫範圍在4000K到25000K之間，簡化混色公式，使公式中眾多變數以驅動電流代替，不需要再量測驅動電流、亮度和色度座標多項變數，程式化也節省了混色公式在計算反矩陣時耗費的時間。