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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:高偉傑
研究生(外文):Wei-Chieh Kao
論文名稱:白光共焦顯微三維表面輪廓量測系統之研發
論文名稱(外文):Development Of White Light Confocal Microscopy For Full-Field Micro Surface Profilometry
指導教授:陳亮嘉
口試委員:林世穆范光照
口試日期:2005-07-16
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:自動化科技研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:99
中文關鍵詞:數位微鏡組裝置(DMD)共焦聚焦形貌量測數位條紋投影表面輪廓量測
外文關鍵詞:Digital Micromirror Device (DMD)confocalShape from Focusdigital fringe projectionsurface profilometry
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本研究發展一運用數位微鏡組裝置(DMD)的數位條紋投射技術,結合聚焦形貌量測原理,發展一全域式微尺寸物體之三維表面輪廓量測系統。精確的三維表面輪廓量測對微機電或半導體產品日漸重要,其關係到產品的品質與生產效率。有鑑於傳統的光學三維量測技術所採用的雷射光源,容易因待測物表面形狀不連續的部份而產生散射的問題。新的主動式光源以DMD為基礎,具備高彈性,可自由調整結構光圖案以及動態光強等特性,可適應於不同表面特性之待測物。以聚焦函數評估影像點的強度值,對應待測物之實際高度位置,可精確且有效率的完成待測物表面三維量測,以實際運用於半導體工業之微細元件進行量測,驗證量測系統的精度與性能。量測系統之空間解析可達0.08μm/pixel,最大量測誤差為0.0736μm,量測平均誤差為0.0706μm,重覆性量測誤差為±0.112μm。
An innovative full-field three-dimensional micro surface profilometer using digital fringe projection with digital micromirror device (DMD) technology and confocal principle is presented in the article. In viewing the fact that conventional laser confocal measurement method not only easily encounters undesired irregular scattering problems being introduced by object''s surface discontinuities, the newly developed profilometer deploys a DMD chip to project digital fringe patterns with dynamic light intensity control, onto the object to obtain excellent measurement performance. A novel digital fringe pattern design with sinusoidal intensity modulation, to obtain optimized depth resolution with a micrometer lateral resolution. Some of important semiconductor components have been measured to attest the feasibility of the developed approach. The depth measurement resolution can reach better than 0.08μm and the average measured error was verified to be 0.0706μm of the vertical full-scale measurement range.
摘 要 i
英文摘要 ii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 3
1.3 研究創新性與貢獻 4
1.4 論文架構 5
第二章 文獻回顧 6
2.1 三維輪廓量測之量測方法 6
2.2 共焦量測系統 7
2.2.1 共焦量測原理 8
2.2.2 量測系統回顧 10
2.3 文獻回顧之結論 20
第三章 數位結構光三維量測系統 22
3.1 結構光量測簡介 22
3.2 數位微鏡組裝置 22
3.3 數位結構光設計 24
3.4 量測系統架構 27
3.4.1 系統設計原理 29
3.4.2 光學系統分析 31
3.5 系統量測流程 32
3.6 主動光強控制 33
3.6.1 偏振光原理 34
3.6.2 待測物表面反射特性之影響 35
3.7 本章結論 37
第四章 三維量測原理與設計 38
4.1 聚焦形貌量測原理 38
4.2 數據之濾波技術 40
4.2.1 空間濾波基礎 40
4.2.2 低通濾波 41
4.2.3 中值濾波 42
4.2.4 傅立葉濾波 43
4.3 聚焦函數 44
4.4 聚焦深度反應曲線 45
4.5 聚焦深度反應曲線探討 47
4.5.1 尋Peak演算法 47
4.5.1.1 重心法 47
4.5.1.2 曲線擬合 49
4.5.2 聚焦深度反應曲線之標準差分析 51
4.5.3 非聚焦訊號的聚焦深度反應曲線 52
4.6 本章結論 53
第五章 量測之成果與分析 54
5.1 量測結果分析 54
5.1.1 結構光之正弦波週期對量測結果的影響 54
5.1.2 主動光強對量測結果的影響 61
5.1.3 垂直掃描間距對量測結果的影響 69
5.1.4 不同濾波方法的比較 72
5.1.5 傅立葉濾波中截斷頻率對量測結果的影響 75
5.1.6 聚焦深度反應曲線之峰值搜尋法比較 77
5.1.7 不同反射率表面的量測實驗 78
5.2 三維量測實例 81
5.2.1 量測實例一:校正塊階高 81
5.2.2 量測實例­二:Micro Bump 84
5.2.3 量測實例­三:Micro Golden Bump 87
5.2.4 量測實例­四:Spacer(TFT/LCD) 89
5.2.5 量測實例­五:圓球 90
5.3 三維量測系統之性能評析 91
5.3.1 空間解析度 91
5.3.2 最小垂直解析度 91
5.3.3 重覆性量測誤差 92
5.4 量測誤差可能來源與解決之道 93
第六章 結論與未來展望 94
6.1 結論 94
6.2 未來展望 95
參考文獻 97
[1] Bitte, F., Dussler, G. and Pfeifer, T., “3D micro-inspection goes DMD”, Optics and Lasers in Engineering, Vol. 36, 2001, pp. 155–167.
[2] Shizhuo Yin, Jiang Li, Minho Song., “Surface profile measurement using a
unique microtube-based system”, OPTICS COMMUNICATIONS, 1999, pp.1-6.
[3] Nayar, S. K. and Nakagawa, Y., “Shape from focus: an effective approach for rough surfaces”, Proc. IEEE Int. Conf. on robotics and automation, 1990, pp. 218-225.
[4] Noguchi, M. and Nayar, S. K., “Microscopic shape from focus using active illumination”, IEEE, 1994, pp.1051-1157.
[5] Murali Subbarao, Taw Choi., “Accurate Recovery of Three-Dimensional Shape
from Image Focus”, IEEE Transactions on Pattern analysis and machine
intelligence, Vol. 17, No. 3, 1995, pp. 266-274.
[6] Cha, S., etl., “Nontranslational three-dimensional profilometry by chromatic confocal microscopy with dynamically configurable micromirror scanning”, Applied Optics, Vol. 39, No. 16, 2000, pp. 2605-2613.
[7] Jie He, Rongzhen Zhou, and Zhiliang Hong., “Modified Fast Climbing Search
Auto-focus Algorithm with Adaptive Step Size Searching Technique for Digital
Camera”, IEEE, 2003, pp.257-262.
[8] Franz Stephan Helmli, Stefan Scherer., “Adaptive Shape from Focus with an Error Estimation in Light Microscopy”, IEEE, 2003, pp.188-193.
[9] Nayar, S. K., “Shape and Reflectance from Image Intensities”, IEEE, 1991, pp. 81-98.
[10] Andrew K. Dunn, Colin Smithpeter, A. J. Welch, and Rebecca Richards Kortum., “Sources of contrast in confocal reflectance imaging”, APPLIED OPTICS, Vol.35, No. 19, 1996, pp. 3441-3446.
[11] H-J Jordan, M Wegner and H Tiziani., “Highly accurate non-contact characterization of engineering surfaces using confocal microscopy”, IOP Publishing Ltd, 1998, pp. 1142–1151.
[12] Masaharu Nakano and Yoshimasa Kawata., “Compact confocal readout system for three-dimensional memories using a laser-feedback semiconductor laser”, OPTICS LETTERS, Vol. 28, No. 15, 2003, pp. 1356–1358.
[13] N. K. Chen, P. A. Neow and M. H. A Jr., "Practical Issues in Pixel-Based Autofocusing for Machine Vision," Proc. IEEE Int. Conf. on robotics and automation, 2001, pp. 2791-2796.
[14] Tiziani, H. J., “Optical measurement techniques and application“, Rastogi, P. K., Ed., Artech House, Boston 1997.
[15] Chen, F., Brown, G. M. and Song, M., “Three-dimensional shape measurement using optical methods“ , Opt. Eng., Vol. 39, No. 1, 2000, pp. 10-22.
[16] Zhang, C. P., “Optical profilometry and its application“, Ph.D. thesis, State University of New York, 2001.
[17] Hornbeck, L. J., “Digital Light Processing for High-Brightness, High-Resolution Applications”, Proceeding of SPIE., Vol. 3013, Projection Displays III, 1997, pp.27-40.
[18] 陳柏菁,共焦顯微術系統之設計與裝置,碩士論文,國立臺灣大學電機工
程學研究所,台北,2002。
[19] 廖界程,數位結構光三維顯微量測系統之研發,碩士論文,國立臺北科技
大學機電整合研究所,台北,2004。
[20] 蔡昇翰,微數位投影之三維輪廓量測系統與技術,碩士論文,國立臺北科
技大學自動化科技研究所,台北,2003。
[21] 穆紹剛,數位影像處理,台北:台灣培生教育出版公司,2003,第5-2 – 9-32
頁。
[22] 張智星,MATLAB程式設計與應用,新竹:清蔚科技股份有限公司,2003,
第1-2 – 25-22頁。
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1. 2. 孔憲法、郭幸福、李憲昆,2004,台南市健康環境指標評析,健康城市學刊1:35-43。
2. 15. 吳泉源、陳孟瑜,2003,落實永續發展的社會觀,全球變遷通訊雜誌38:45-50。
3. 18. 李永展,1999,永續環境規劃之新思維,環境教育季刊37:25-34。
4. 21. 李永展、張曉婷,1999,都市永續性偵測工具之研究-以台中都會區永續發展指標為例,社會文化學報8:155-188。
5. 26. 周金柱、廖述良、陳亭玉,1999,水土資源永續指標體系及其評量與評價方法之建立,國立中央大學環境工程學刊6:117-130。
6. 36. 洪榮宏、孫嘉陽、林士裕,2004,以空間資訊觀點討論健康城市指標資料建置之初探,健康城市學刊1:55-61。
7. 37. 胡淑貞、蔡詩薏,2004,WHO健康城市概念,健康城市學刊1:1-7。
8. 40. 夏郭賢、吳漢雄,1998,灰關聯分析之線性數據前處理探討,灰色系統學刊1:47-51。
9. 59. 陳昌雄,2000,我國社會指標統計之發展,研考雙月刊24(5):50-57。
10. 68. 黃宗煌,2003,落實永續發展的經濟觀,全球變遷通訊雜誌38:32-44。
11. 74. 楊冠政,1999,永續發展的倫理,環境教育季刊37:82-86。
12. 76. 楊森,2000,建立社會福利指標體系之研究,研考雙月刊24(5):31-44。
13. 85. 劉錦添,2001,台灣永續發展指標—經濟指標之建構與趨勢分析,全球變遷通訊雜誌30:7-15。
14. 95. 篠原亮太、垣迫裕俊、張瑞豐,2002,日本循環型環境與生態城市之規劃與管理,環保月刊2(7):132-139。
15. 146. 李宜蓁、許芳菊,2003,哪個城市 運動環境最友善,康健雜誌61。http://www.commonhealth.com.tw/content/061/061136.asp#e