在光學元件的製造過程中，必須用光學量測儀器來檢驗及驗證光學特性，非接觸式的光學量測技術多以干涉儀做為量測平台，干涉儀不但需要較多的光學元件，且對量測環境的敏感度高，花費價格也高。本文使用夏克-哈特曼波前感測器做為波前量測儀器，由拼接波前的方式來量測光學元件的特性，夏克-哈特曼波前感測器是由陣列透鏡分割波前後，利用光點的位置差異來重建波前，因此量測系統不需要複雜的分光及干涉讀取裝置就具有高精度。本文分成兩個部分進行波前拼接量測的系統設計，第一部分進行數值分析，找出適合作為波前量測的演算法以及拼接參數，同時也模擬拼接量測系統理想上的量測精度。第二部分設計一波前拼接量測系統，使用光學模擬軟體分析波前析拼接量測系統的誤差大小，並實際架設此量測系統進行實驗。最後此系統的波前量測結果與Zygo干涉儀量測結果比較得到波前誤差的RMS約為1/30波長。

目錄
摘要 I
ABSTRACT II
圖目錄 V
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 研究目的 1
1-3 文獻回顧 2
1-3-1 夏克-哈特曼波前感測器的歷史 [1] [2] [3] [4] 2
1-3-2 夏克-哈特曼波前感測器用於鏡片量測 [5] 3
1-3-3 波前拼接法 [6] [7] [8] [9] 4
第二章 基本理論介紹 8
2-1 基本光學理論 [11] 8
2-1-1 費馬定理 8
2-1-2 司乃耳定理 8
2-1-3 反射定理 9
2-2 像差理論 [12] [13] [14] 9
2-3 波前重建 11
2-3-1 澤尼克多項式 [10] [11] [12] 11
2-3-2 波前重建方法 [11] 12
第三章 波前像差分析與拼接模擬 24
3-1 波前像差分析程式撰寫與驗證 24
3-1-1 澤尼克多項試驗證 24
3-1-2 波前像差分析驗證 24
3-2 波前拼接參數模擬 [8] [13] [15] 25
3-2-1 波前拼接演算法 25
3-2-2 拼接參數與拼接品質 [16] 31
第四章 波前拼接量測實驗 43
4-1 實驗設計與量測系統架構 43
4-1-1 實驗設計 43
4-1-2 量測系統架構 43
4-2 量測模擬 44
4-2-1 波前拼接量測模擬 44
4-2-2 使用縮放光學的波前量測模擬 46
4-3 實驗設備 47
4-4 量測系統校正 47
4-5 實驗結果與討論 48
4-6 非球面光學元件拼接測量規劃-軟式隱形眼鏡 49
第五章 結論與未來工作 71
5-1 結論 71
5-2 未來工作 73
參考文獻 74

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