以田口法優化高階自由曲面投影系統之研究

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姓名

李逢恩(Fong-En Lee) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

以田口法優化高階自由曲面投影系統之研究
(The Study of High-order Freeform Surface Projection System Using Taguchi Optimization Methods)

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摘要(中)

本研究為利用田口法對高階自由曲面投影系統之光學設計與優化，並提出一種光學系統可將虛像投影至六公尺處且適用於直立窗戶（例如：汽車側窗、大樓玻璃窗、捷運車窗等）之設計。研究結果顯示，經由田口法之優化，光斑尺寸縮小4.3%，光斑標準差縮小26.6%；畸變量縮小7.2%，畸變量標準差縮小16.8%。利用田口法可大幅減少實驗次數與複雜運算達到提升成像品質之效果。

摘要(英)

The study is the use of Taguchi methods to optimize the optical design of the high-order freeform projection system. We proposed an optical system which can project a virtual image to six meters. Also, the system is suitable for upright windows, such as vehicles, buildings, and MRT. The result of the study shows that through the optimization of Taguchi methods, the optical spots size is reduced by 4.3%; optical spots size standard deviation is reduced by 26.6%; and the distortion is reduced by 7.2%; the distortion standard deviation is reduced by 16.8%. Using Taguchi methods can greatly decrease the number of experiment times and complex calculations to achieve the purpose of promoting the quality of imaging.

關鍵字(中)

★ 田口法
★ 高階自由曲面

關鍵字(英)

★ Taguchi Methods
★ High-order Freeform Surface

論文目次

中文摘要 i
AbStract ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 ix
一、緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 研究動機 1
1-3 論文貢獻 2
1-4 論文架構 2
二、理論 3
2-1 抬頭顯示器簡介 3
2-1-1 抬頭顯示器種類 4
2-1-2 抬頭顯示器投影技術 7
2-2 幾何光學 8
2-2-1 Fermat principle 9
2-2-2 反射定律 10
2-2-3 高斯成像 13
2-2-4 光學不變量以及放大倍率 15
2-3 自由曲面 15
2-3-1 擴展多項式(Extended Polynomial) 16
2-3-2 澤爾尼克多項式曲面(Zernike polynomial) 16
2-4 像差理論 16
2-4-1 畸變(Distortion) 17
2-5 田口方法 18
2-5-1 實驗因子之定義 19
2-5-2 直交表 21
2-5-3 信號雜訊(S/N)比 22
三、研究方法 24
3-1 研究內容 24
3-1-1 光學架構 24
3-2 研究方法 26
3-2-1 光斑尺寸優化方法 26
3-2-2 田口方法實驗步驟 27
四、實驗部分 30
4-1 光學架構 30
4-1-1 設計概述與規格 31
4-1-2 光學軟體模擬 32
4-2 優化方法 32
4-2-1 優化流程 33
4-2-2 光斑尺寸優化法操作 35
4-3 田口方法優化之實驗 37
4-3-1 實驗因子 38
4-3-2 田口方法建立直交表 40
4-3-3 計算S/N比及數據運算 42
4-3-4 田口方法優化成效分析 47
4-4 成像品質分析 49
4-4-1 多重組態建立 50
4-4-2 品質檢驗 51
4-4-3 畸變量分析 52
4-5 結果討論 54
五、結論 55
六、未來展望 56
參考文獻 57

參考文獻

[1] 江志彬，許日滔，” 車輛屏幕顯示之多光路虛像光機設計” ，財團法人車輛研究測試中心
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[3] 網路資料，https://anntw.com/article/20150831-Q34p
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[14] 李輝煌，”田口方法-品質設計的原理與實務”，p159-164，高立圖書有限公司，2004年
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指導教授

張榮森(Rong-Seng Chang)

審核日期

2019-7-12

推文