99學年
上層分類：研究內涵 分類：99學年 發佈於：2012-11-21, 週三 23:48
曲面影像感測模組陣列分析與實作
本場曲是光學系統中常見的像差之一，其主要現象為景物經過球面鏡後，其投影成像面為一曲面而非平面。因此，若影像感測器之接收面為曲面，且與影像之成像面能 夠吻合時，即可獲得較為清晰且無失真之影像。且直接透過修改影像感測器之表面形狀，將可減少透鏡使用量，達成微小化及輕量化之需求。 本研究可分為場曲現象驗證及光電特性探討兩方面。在場曲現象驗證中，利用數個影像感測器組合成之影像感測器陣列，配合不同曲率基座，藉此獲得不同曲率之影 像，判別其影像清晰度。在透鏡焦距為258 mm時，於曲率半徑為60 mm所獲得之影像品質最佳。利用光學模擬軟體模擬不同曲面之表面照度，亦於曲率半徑為60 mm之表面照度模擬結果較佳，其變異係數值為0.412。在光電特性探討中，藉由設計多組具有不同形狀及大小之光二極體晶片，透過晶背研磨並彎曲，獲得曲 面晶片，分別探討其光電訊號變化。在透鏡為175 mm時，曲率半徑為162.95 mm之四角形光二極體面積為1500 μm2之電壓變化率變異係數最小，其值為0.038。透過光學模擬軟體模擬其曲面及平面之表面照度， 於曲面時所獲得之模擬結果較佳，其變異係數值為0.299。 由實驗結果得知，在影像感測器為曲面之狀態下，影像輸出、電性量測及照度模擬三方面結果皆較平面結果佳。
影像處理於果蠅個體監測之研究
本研究主要是利用電腦視覺自動化分析昆蟲實驗平台，進行剛孵化果蠅性別辨識及個體果蠅活動記錄。處女果蠅在果蠅的基因轉植實驗中扮演著相當重要的角色，因 此需在果蠅孵化後尚未具有交配能力的六個小時內將果蠅依性別分開放置，藉由果蠅影像之飽和度強度與浮動特徵閥值，定義果蠅頭胸部與公果蠅腹部尾端交尾器之 特徵區塊，並配合果蠅身軀擬合橢圓資訊判斷剛孵化果蠅之性別，其中公果蠅判斷準確率超過94%，母果蠅判斷準確率高達100%，成功應用於自動分類果蠅收 集器，有效提升處女果蠅收集效率。 有關果蠅活動力部分，利用給定初始值式K-means估算相互接觸果蠅之位置，並搭配運動預測模型與最小能量配 對法，完成複數個別果蠅之配對，並分析果蠅個體活動情形與活動散佈機率。本研究能於不標記色點的情況下，同時追蹤十隻移動中的果蠅，並記錄個體移動距離、 移動軌跡、空間機率分佈、整體平均移動速率等人眼無法量化之數據，並搭配合理簡化運動模型與改良後，使本方法能夠最快速且準確的分析果蠅活動的各項數據， 且能夠同時進行多組實驗分析，大幅提升果蠅實驗效率。
微米及奈米複合式結構應用在光學膜片之研究
本研究提出以簡單的微奈米製程製作出微米以及奈米等級尺寸的複合式結構，並且利用奈米壓印技術製作在透明的高分子材料上，同時探討其光學之特性。 首 先利用曝光、顯影以及蝕刻製作出微米等級尺寸的結構；再利用陽極氧化鋁製程製作出奈米等級尺寸的結構。在本研究中，利用草酸為電解液可以得到直徑為50奈 米的孔洞結構；利用磷酸為電解液可以得到直徑為100奈米的孔洞結構。本研究發現利用草酸為電解液時，必須做二次處理才可以得到完整的孔洞結構。此外，利 用草酸為電解液以及利用磷酸為電解液的實驗中，為了得到更整齊的孔洞結構，都進行二次處理。 完成的結構被當作模具並且利用奈米壓印成功地把結構轉移到透明的高分子材料上。壓印完成的透明高分子材料可應用為螢幕背光模組的擴散膜等光學膜。此光學膜經光學檢測後發現，比起沒有奈米結構的[空]片，其穿透率明顯地提高。
彈性曲面影像感測器陣列之製作與分析
微型數位影像擷取裝置多半使用成像面為曲面的球面透鏡，並不能與一般平面的CMOS影像感測器吻合，因此本研究嘗試製作彈性曲面影像感測器陣列來吻合不同透鏡的成像曲面，以解決成像面與影像感測器的匹配問題。 本研究將自行設計的影像感測器晶片以陣列的排列方式嵌入PDMS膜片之中，並利用金屬打線來做為晶片之間的連結方式，藉此製作出彈性曲面影像感測器陣 列，並進行相關的延展性與電性量測。在延展性量測中，本研究製作之曲面影像感測器陣列約可容忍17.86 %的單軸應變，換算成曲率變化範圍約為邊長22 mm之膜片從平面變化至曲率半徑14.84 mm之曲面。本研究於影像感測器陣列的光電特性量測中使用了焦距40 mm、60 mm 以及120 mm的透鏡分別配合曲率半徑40 mm、60 mm 以及120 mm的曲面基座以及平面基座來進行量測與比較，並針對不同規格的影像感測器建立光源照度與輸出電流的數學關係，藉此將曲面影像感測器陣列的輸出電流轉換成 照度分佈，並與光學模擬結果做比較。在透鏡焦距40 mm之量測結果中，曲面之照度分佈百分比約優於平面至多9%；在透鏡焦距60 mm之量測結果中，曲面之照度分佈百分比約優於平面至多17%；在透鏡焦距120 mm之量測結果中，曲面之照度分佈百分比約優於平面至多1%。 本研究以矽晶片嵌入PDMS彈性膜片並輔以金屬打線來連接成陣列的概念，成功製作出彈性曲面影像感測器陣列，並且在初步的測試與討論中證實了此概念具備相當的可行性。