第三届上银优秀机械博士论文摘要选登

论文名称：Linnik偏振白光干涉微纳测量的关键技术研究

论文作者：合肥工业大学/ 董敬涛

指导教师：卢荣胜《研究领域：机器视觉及其应用、自动光学检测技术、变形应变光学全场测量技术、光学微纳测量技术、数字图像处理及应用等。》

当前半导体、微机电、微光学系统的工艺研究和质量控制都需要用到精密测量。因此，针对微纳米尺度的三维非接触式测量系统及其技术的研究具有重要的学术价值和现实意义。论文提出了基于Linnik架构的偏振白光干涉三维非接触式测量技术，主要在干涉系统的原理方法上进行了创新，在此基础上搭建了实验系统，并通过应用开发研究扩展了系统的测量功能。

原理方法上的创新主要包括以下几个方面：

（1）在Linnik干涉架构中集成了自动对焦系统，实现了两个干涉臂的快速自动对焦。自动对焦系统具有190μm的动态范围，测量精度55 nm，自动对焦时间不大于0.3秒。

（2）在两个干涉臂自动对焦的前提下，提出了干涉条纹自动搜索的策略和算法，实现了Linnik干涉条纹的自动搜索，速度为2.2 min/mm，定位误差不超过一个干涉条纹周期。

（3）研究了用于测量膜厚多层干涉信号的解调算法，提出了傅立叶相位和振幅加权的透明膜厚测量技术，该技术结合了傅立叶相位的高分辨率和傅立叶振幅的高重复性的两个优点。

（4）研究了移相干涉算法，提出了具有高计算效率和极小残余寄生条纹量的五点差分格式移相算法。

（5）针对PZT移相器对波长具有依赖性的问题，提出了移相量八倍于半波片旋转角的消色差几何移相干涉技术，其具备了目前最大的几何移相放大倍率和最好的消色差性。

针对不同的测量功能进行的应用开发研究主要包括以下几个方面：

（1）通过表面三维形貌测量，得到了测量标准不确定度±3.6 nm，纵向测量精度误差3.08 %，纵向理论分辨率为0.59 nm。

（2）利用多层干涉信号解调算法实现了透明膜厚三维测量，测量结果的纵向分辨率达到纳米级。

（3）利用Linnik白光干涉架构结合偏振测量原理，通过对Berek补偿器的标定，实现了对透明材料内部应力双折射的测量。双折射的相位延迟标准偏差不大于4°，主轴方向标准偏差不大于4.5°。

（4）利用消色差几何移相干涉技术实现了三维断层扫描测量。

通过以上原理方法上的创新和针对多种测量功能进行的应用开发研究，相信论文的研究成果在市场化应用前景方面具有一定的现实意义。

论文名称：软性显示器之可挠特性量测研究

论文作者：台湾交通大学/ 温博浚

指导教师：吕宗熙《研究领域：智慧建筑之能源控制、电动车与轮内马达、先进光碟机之设计与控制、挠性显示器之特性量测、压电致动器之设计与控制、车辆动力学与控制。》

相较于可挠电子产品，硬式电子产品已不能满足人们的舒适与方便的生活型态。可挠显示器是具有轻、薄、可挠与耐冲击的显示器，它在未来将成为一种热门的电子产品。例如，可挠显示器是具有和纸张一样的互动能力之潜力。挠曲可挠显示器可以当作是一个有效率的输入技术，就如同在硬式显示器之按钮控制来执行导航、内容选择、听接电话、听音乐和阅读书籍等功能。因此，可挠显示器的挠曲特性测试将会扮演相当重要的角色，尤其在目前的研究和生产阶段。本研究的目的即是提出一个新的可挠特性检测系统（FCIS），来为可挠显示器在不同弯曲的条件下，测量其弯曲下之特性。为了量化弯曲条件，利用电荷耦合器（CCD）的最佳化快速反应滑动模式控制（OFRSMC）方法将是用来做可挠显示器的曲率半径之回馈控制。在可挠显示器的制程中，针对可挠基板的薄膜沉积上之全域式残留应力检测是一个很重要的议题。因此，本研究提出利用共光程干涉术与平面大区域之扭转式向列型液晶调变白光源的一个新颖性全域式残留应力分布检测方法。最终，本新的技术测试平台，成功的利用OFRSMC的FCIS与全域式液晶调变共光程干涉术来针对可挠基板在弯曲多次后，来做其电性、光学和机械特性的检测。除此之外，针对曲面显示器的影像品质分析，本研究提出针对曲面显示器的人眼视觉角度之边界对比失效分析(ECFA)。为了分析曲面下之影像边界对比，一个可挠胆固醇液晶显示器将藉由FCIS来挠曲至不同的挠曲半径，并藉由一个电荷耦合元件(CCD)亮度色度计来模拟人眼，以便分析在不同曲率半径下之曲面影像的人眼最大视觉角度。因此，反复挠曲下之可挠显示器的电性、光学与曲面影像品质特性之检测结果，将有助于可挠显示器之设计或其制造商来开发出具有人眼视觉大角度与便利的可挠显示器产品。