臺灣博碩士論文加值系統

本研究主要是利用疊紋(moire')的技術來量測老花鏡片凸透鏡的焦距，再將所量測之焦距轉換成老花鏡片的度數。本方法是利用投射光柵條紋透過凸透鏡後與參考光柵條紋相互疊合，而產生疊紋圖案，又因為不同距離的凸透鏡會產生不同的放大率，故光柵條紋的間隔也會隨著放大率不同而變化，而此變化與參考光柵重疊時會產生不同的疊紋圖案，故我們可從圖案大小判定放大率，並測量出光柵在不同位置的放大率，便可得出凸透鏡的焦距值。利用本方法量測凸透鏡的焦距值，不但價格便宜、架設容易，而量測的結果也能達到4%的誤差以內。

This study has established a focal length measuring system for the convex lens of reading glasses using moiré technology. Commercial lens of reading glasses were selected and measured. The results of measurement were evaluated with that by a lensmeter. Experimental result showed that measuring error is within 4% while compared with the lensmeter. However, the cost of this measuring system is much cheaper them that of the lensmeter.

頁次
中文摘要......................................................ⅰ
Abstract.......................................................ⅱ
目錄..........................................................ⅲ
圖目錄.......................................................vii
表目錄.........................................................x
第一章 緒論....................................................1
1-1 前言...................................................1
1-2 研究背景及目的.........................................2
1-3 論文架構...............................................3
第二章 文獻探討................................................4
2-1 光學理論...............................................4
2-1-1 幾何光學.........................................4
2-1-1.1 光直線傳播..................................4
2-1-1.2 反射定律....................................5
2-1-1.3 折射定律....................................6
2-1-1.4 全反射......................................8
2-1-2 波動光學.........................................9
2-1-3 高斯光學........................................10
2-1-4 像差............................................12
2-1-4.1 色散像差...................................13
2-1-4.2 單色光像差.................................14
2-1-5 景深與焦深......................................18
2-1-5.1 景深.......................................18
2-1-5.2 焦深.......................................20
2-1-6 放大率..........................................22
2-1-7 繞射現象........................................22
2-2 光學元件介紹..........................................24
2-2-1 透鏡............................................24
2-2-1.1 薄透鏡.....................................26
2-2-1.2 厚透鏡.....................................27
2-2-2 面鏡............................................28
2-2-2.1 平面鏡.....................................28
2-2-2.2 球面鏡.....................................29
2-2-3 光柵............................................30
2-2-3.1 何謂光柵...................................30
2-2-3.2 光柵種類...................................33
2-2-3.3 光柵色散種類...............................34
2-2-3.4 光柵的解析力...............................35
2-2-4 CCD 原理........................................36
2-2-4.1 何謂CCD原理...............................36
2-2-4.2 CCD 基本結構及動作原理.....................36
2-2-4.3 像素.......................................40
2-2-4.4 CCD 效能...................................41
2-2-4.5 雜訊.......................................41
2-3 疊紋原理..............................................42
2-3-1 疊紋法之歷史沿革................................42
2-3-2 疊紋基本原理....................................43
2-3-3 疊紋特性........................................46
2-3-3.1 放大性.....................................46
2-3-3.2 敏感度.....................................48
2-3-4 疊紋種類........................................49
2-3-4.1 陰影疊紋...................................49
2-3-4.2 投射疊紋...................................51
2-3-5 條紋投射........................................53
第三章 實驗架構及方法.........................................55
3-1 實驗架構..............................................55
3-1-1 儀器架設及介紹 .................................55
3-1-2 驗度儀..........................................57
3-2 實驗方法..............................................59
第四章 結果與討論.............................................62
4-1 投射式疊紋量測結果....................................62
4-2 驗度儀量測結果........................................66
4-3 投射式疊紋與驗度儀比較結果............................68
4-4 結果討論..............................................70
第五章 結論...................................................72
參考文獻......................................................74








圖目錄

圖2.1光折射.....................................................6
圖2.2全反射.....................................................8
圖2.3近軸光學範圍.............................................12
圖2.4縱向色像差及橫向色像差...................................13
圖2.5球面像差.................................................15
圖2.6慧形像差.................................................16
圖2.7像散像差.................................................17
圖2.8場曲像差.................................................17
圖2.9畸變像差.................................................18
圖2.10景深....................................................19
圖2.11焦深....................................................21
圖2.12繞射裝置................................................22
圖2.13光強度分怖..............................................23
圖2.14薄透鏡成像..............................................26
圖2.15厚透鏡成像..............................................27
圖2.16光柵反射光..............................................31
圖2.17光柵繞射光..............................................32
圖2.18CCD基本電路結構........................................37
圖2.19 CCD電極A之位能井.......................................37
圖2.20 CCD電極B之位能井.......................................38
圖2.21 CCD成像系統配置.......................................40
圖2.22疊紋條紋間距與光柵夾角之關係...........................44
圖2.23橫向疊紋...............................................44
圖2.24縱向疊紋..............................................45
圖2.25兩光柵旋轉2α角後所產生之疊............................47
圖2.26疊紋之特性..............................................48
圖2.27陰影疊紋架設法..........................................50
圖2.28利用陰影疊紋量測凹凸表面................................51
圖2.29投射疊紋架設............................................52
圖2.30利用投射疊紋量測凸透鏡焦距..............................52
圖2.31條紋投影................................................53
圖3.1驗度儀...................................................58
圖3.2實驗流程圖...............................................60



表目錄

表2.1凹凸透鏡成像性質.........................................25
表2.2凹凸透鏡成像原理.........................................25
表2.3凸凹面鏡成像原理.........................................29
表2.4凸凹面鏡成像性質.........................................29
表3.1 CCD規格.................................................55
表3.2影像擷取卡規格...........................................56
表3.3 CL-100型驗度儀規格......................................59
表4.1測試鏡片度數表...........................................62
表4.2光柵移動之距離...........................................63
表4.3投射式疊紋量測結果及誤差值...............................64
表4.4投射式疊紋法的曲率半徑結果及誤差值.......................65
表4.5驗度儀量測結果及誤差值...................................66
表4.6驗度儀的曲率半徑結果及誤差值.............................67
表4.7投射式疊紋量測結果與驗度儀量測結果之比較.................68
表4.8投射式疊紋與驗度儀兩者曲率半徑的結果及誤差值.............80

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