范光照臺灣大學：機械工程學研究所李昆勳Li, Kun-HsunKun-HsunLi2007-11-282018-06-282007-11-282018-06-282005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/61599在本研究中，主要是以DVD光學讀取頭為基礎，並利用到光碟機聚焦控制的原理。因而，當待測物其反射面不在讀取頭前端聚焦透鏡之聚焦平面時，經由光感測器得到之失焦訊號(FES)，經過DSP處理之後，將帶動透鏡回到聚焦平面，完成了自動聚焦控制。 同時，也應用了一個新的量測概念，即是將音圈馬達視為一位移之感測器。在相同的驅動條件之下，並聯另外一個自DVD讀取頭取出之音圈馬達（本文稱之為第二組音圈馬達），並以麥克生干涉儀來進行其位移之量測。經由後續之電子電路處理，並以程式完成干涉條紋之計數及細分割的動作，最終將可得到第二組音圈馬達的實際位移。由於兩組近似相同之音圈馬達，受到同樣的驅動條件。因此經由一對一轉換關係，將可得到實際待測物之位移或其表面輪廓。利用此種間接量測的方式，主要可避免因電壓與位移之間換算的過程，磁滯現象所可能導致的誤差，進而完成一套高精度之DVD自動聚焦探頭位移回饋系統。In this research, a DVD probe system by means of auto-focusing control principle was developed. In this system, the distance between objective lens and workpiece is not exactly at the focal distance;therefore the focus error signal(FES) from photodiode will actuate the voice coil motor(VCM) to keep the lens to be within the focal distance. Furthermore, in order to avoid the hysteresis error of VCM in the DVD-pickup head, the second VCM was applied and connected in parallel with the first VCM. The second VCM was regarded as a displacement sensor observed by the Michelson interferometer. According to Ohm’s law, these two VCMs are driven by the equivalent current which ensures the VCMs to move synchronously. Thus, the displacement of the second VCM can be obtained by counting the fringes of interference. Finally, the displacement or surface profile of the workpiece can be obtained and also achieve a higher resolution of contour measurement.摘要 I Abstract II 目錄 III 圖表目錄 VI 第一章 緒論 1 1-1 研究緣起與目的 1 1-2 相關論文回顧 2 1-2-1非接觸式量測探頭 2 1-2-2干涉儀 5 1-2-3音圈馬達 7 1-3 研究方法與內容概要 8 第二章 系統關鍵元件與量測原理介紹 10 2-1 DVD讀取頭及內部關鍵元件簡介 10 2-1-1雷射二極體 11 2-1-2光感測器及其原理 13 2-1-3音圈馬達 16 2-2 DVD讀取頭光學原理 23 2-2-1光學聚焦原理 23 2-2-2 S曲線之量測 26 2-3 DVD探頭自動聚焦系統 28 2-3-1 DVD光學讀取頭之原理 28 2-3-2自動聚焦系統之原理 29 2-3-3音圈馬達驅動電壓量測與架設 33 第三章 干涉儀之架構與分析 35 3-1光學干涉 35 3-1-1光學干涉之原理 35 3-1-2光干涉之行為與成立條件 37 3-1-3干涉條紋之對比度 38 3-2干涉儀之介紹 41 3-2-1 Michelson干涉儀 41 3-2-2 Mirau干涉儀 42 3-2-3 Linnik干涉儀 43 3-3 Michelson干涉儀 44 3-3-1 Jones Vector 44 3-3-2 Michelson光路原理推導 49 3-3-3干涉儀之元件及機構 56 3-4 Michelson干涉儀之對位公差分析 59 3-4-1光感測器對位不準時對訊號之影響 62 第四章 控制系統及電子訊號處理 64 4-1音圈馬達致動器之分析 64 4-1-1音圈馬達驅動器原理之分析 64 4-1-2致動器之成果驗證 66 4-2 系統辨識 68 4-3 自動聚焦控制器分析 70 4-3-1數位訊號處理器之簡介 74 4-4 音圈馬達回授之行為 77 4-5 麥克生干涉儀之訊號處理電路 78 4-5-1干涉儀訊號之前級電路 79 4-5-2干涉儀訊號之後級電路 80 4-5-3程式操作介面與量測解析度 82 第五章 實驗結果與分析 83 5-1 不同材質之表面對於系統的影響 83 5-2 自動聚焦系統之重覆性分析 85 5-3 Michelson干涉儀之性能實驗 89 5-4 第一組與第二組音圈馬達之關係 93 第六章 結論與未來展望 98 6-1 結論 98 6-2 未來展望 99 參考文獻 101 附錄 105 A S曲線的理論推導與模擬 1052662259 bytesapplication/pdfen-USDVD讀取頭干涉儀音圈馬達DVD pickup headinterferometervoice coil motorthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/61599/1/ntu-94-R92522702-1.pdf