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2013 特殊儀器、重要儀器系統、關鍵元組件與關鍵軟體產出

本年度完成特殊儀器開發列表如下:

特殊儀器 說明
400 nm–700 nm 多波長近場光學訊號解調系統
近場光學顯微鏡側向收光訊號處理模組,其包含有近場光學訊號解調光學系統與電子訊號鎖相電子系統兩部分。近場光學訊號解調光學系統利用外插干涉術抑制了背景雜訊,利用消色差移頻技術使操作波長擴展到可見光波段 (400 nm – 700 nm),近場光學訊號解析度可達 38 nm。電子訊號鎖相電子系統利用探針振盪頻率與聲光調變頻率混頻技術與窄波段濾波技術,達到所輸出的電子訊號能有效鎖住探針頻率的相位,所開發的電子鎖相系統 jitter 可以抑制低於 2%。
顯微偏振光譜檢測技術平台發展
本系統可針對可見光到紅外波段光譜範圍 (400 nm – 700 nm),進行樣品微觀光譜量測,具有偏振光狀態自動化檢測、偏振校正技術,以及超寬頻校正技術等技術特點,使用消色差物鏡,量測最小區域可達直徑5微米; 光譜解析部分在紅光波段 632 nm,可小於2 nm,在近紅光波段1300 nm,可小於 4 nm。搭配自行開發設計之量測模組配合顯微鏡設計可以切換亮場 (bright field) / 暗場 (dark field) 之量測。應用領域包括:液晶檢測、材料顯微光譜分析、超穎物質特性檢測,以及化學偏振光譜分析。
快速RF射頻掃描顯微鏡驅動系統
掃描式電子顯微鏡為一相當實用的普科儀器,其可以有效的提供出原子層級的材料形貌,並也可應用於電子分子與其特性的做動機制。該系統提供一簡易型的掃瞄設備,可進行定點式掃描作動機制。其作動功能為快慢型進針與退針動作、慢速掃描與作圖功能。以高壓驅動 XYZ 軸,探針掃描範圍為 1 µm * 1 µm,掃描範圍為 150 V (max),掃描頻率為 10 Hz,掃描波形可分正弦波、三角波與類三角波。
福衛五號遙測取像儀
國人首套自主設計及組 裝的遙測取像儀,取像口徑為 450 mm,系統焦長 3600 mm。主、次鏡均為非球面鏡,由儀科中心拋光及鍍膜完成,鏡片波面像差 (WFEms) 低於規格之 35 nm,鏡片反射率高於規格之 98%,完成組裝之遙測取像儀光學調變傳遞函數 (MTF) 在空間頻率 50 lp/mm 時優於規格之 0.3。目前已遞交至太空中心進行後續之熱真空循環測試。
強制流ALD系統
儀科中心開發設計卡匣式強制流 ALD 系統利用強制氣流流經高深寬比孔洞表面,可以確保觸媒材料沉積於奈米材料上,並以不同前驅物通入循環次數和組合比例,可以控制奈米觸媒顆粒尺寸與分布,以及材料成分,共可鍍製鎵 (Ga)、鉭 (Ta)、銅 (Cu) 與鈦 (Ti) 之氧化物與氮化物,並於4吋晶圓之薄膜厚度均勻性 < 1%。強制流ALD系統可準確控制奈米觸媒尺寸且克服表面沉積不均勻的問題,達到提高觸媒使用效能、減少貴金屬觸媒使用量以及降低生產成本等目標。
可攜式上皮組織取像儀
儀科中心與高雄醫學大學附設中和紀念醫院合作,結合醫療與光電技術,以皮膚疾病為標的,利用 405 nm 的紫外光波段光源照射,可穿透的皮膚深度約 3 mm 至皮膚基底層,將上皮組織病變部位一覽無遺,鏡頭前搭配一組自行開發的光譜均化透鏡,可拍攝皮膚癌組織的主要分布區域。此儀器可在光動力 660 nm 波段光照治療前,先行輔助定位,提供準確的癌症病變部位予以後續療程。本儀器歷經三年開發,並已獲得衛生署醫療器材販售許可認證。

重要儀器系統、關鍵元組件與關鍵軟體產出:

儀器系統/關鍵元組件/關鍵軟體 說明
血氧流影像檢測系統
該系統重量小於 2 kg,採用 660/890 nm 雙波段光源,15 fps 攝影機,電壓 12 V,檢測時間為 30 sec,檢測面積約 30 * 40 mm2。藉該系統之運作,可由取得之皮膚光強度資訊建立血氧影像,由血氧變化資訊轉換為血氧空間頻率,以估計血流速度與心跳次數。該系統可應用於人體各淺層組織及末梢循環健康狀態的評估。
生物體恆溫照射系統
自製太陽光模擬器並整合單一元件之溫控技術,可於 6 * 6 cm2 之面積下,產生 37 ± 2ºC 之太陽光照射模擬環境。此儀器可直接由室電 110V AC 直接供電,並可進一步連接電腦,透過電腦人機介面,程式化控制光源強弱與均勻度。
多指向式電磁感應量測系統 此系統透過 3 探頭設計,可測得 360 度的電磁向量資料並可在整合至 XY 移動平台 (10 * 10 cm2) 上達到自動量測,爾後透過軟體計算出磁場分布圖。
輕量化無人直昇機之 4 波段相機載台系統
由兩台高畫素全片幅數位單眼相機組成的輕量影像酬載系統,單一長效鋰電池可供拍攝 800 至 1000 張照片,可供航拍 1 至 1.5 個小時,系統機構僅重 4.6 kg,並具有自動垂直穩定與抗震的機構設計,可減少影像晃動。電子電路部分,RGB 及 NIR 波段影像拍攝時間同步誤差小於 1 ms,單一相機記憶體容量 32 GB (可擴充至 64 GB),搭配 1200 萬畫素高解析度影像模組可進行生活環境安全監控與天然災害範圍評估、生態多樣化及變遷,以及本土原生物種保育監測等特定用途。
橋墩4點標誌量測投射裝置
四點標誌量測投射裝置可免於人力與人為接觸量測,透過非接觸式取得橋樑裂縫指數。此裝置利用投射到遠距離牆面裂縫旁提供裂縫影像之參考長度,再搭配影像辨識技術即可獲得遠距離裂縫之相關參數,其規格為:雷射發散角為 1 mRad、投射距離可達 50 公尺以上、重量小於 2000 公克及偏心度為 0.2 度±5%。
光電式雨滴觀測系統
光電式雨滴觀測系統可對雨滴邊緣進行偵測,透過一任意圓錐曲線模型隨機選出六點,相互連結可得三交點,後利用帕斯卡定理特性,演算出雨滴輪廓,其規格為:非接觸式雨滴觀測、觀測雨滴橢圓與類橢圓影像形狀、觀測面積可達 49 平方公分及影像取樣率為 60 fps。
客製化橋墩多端信號資料交換傳輸系統
客製化橋墩多端信號資料交換傳輸系統係連結晶片中心之橋梁感測器節點資料,並透過編碼解碼的方式傳送到國網雲端系統。資料格式為 32 bits,並由 ID 名稱、節點名稱、感測資料數與錯誤碼所組成;無線點對點的傳輸距離為 2 km;無線現地傳輸資料率:> 3 Mb/s;工作溫度最大 65 度;每點感測器節點為 400 Hz 取樣率。
快速 RF 射頻掃描顯微鏡驅動系統
掃描式電子顯微鏡為一相當實用的普科儀器,其可以有效的提供出原子層級的材料形貌,並也可應用於電子分子與其特性的做動機制。該系統提供一簡易型的掃瞄設備,可進行定點式掃描作動機制。其作動功能為快慢型進針與退針動作、慢速掃描與作圖功能。以高壓驅動 XYZ 軸,探針掃描範圍為1 µm * 1 µm,掃描範圍為 150 V (max),掃描頻率為 10 Hz,掃描波形可分正弦波、三角波與類三角波。
活體細胞顯微影像系統
該系統包含倒立電控螢光顯微鏡、活體細胞培養箱 2 個(大:1600 * 670 * 550 mm3,小:352 * 155 * 55 mm3) 及系統控制軟體等。系統控制軟體可控制顯微鏡中所有電動組件,針對穿透光與螢光影像不同拍攝需求,自動切換光路上相對的組件,可進行多點細胞的長時間 (24 hr、48 hr) 生長狀況觀察,所拍攝之影像可製作成 3D 電影檔連續播放觀看。大培養箱以全罩式外箱形式架設於顯微鏡上以避免外部環境與小培養箱內溫度落差,小培養箱內備氣體流量與溫度控制器,能調配出符合 5% CO2及37±2ºC 之氣體供細胞生長。
掌紋取像模組
國內首度開發符合 CJIS 國際標準且可供採證用掌紋取像模組。該模組可與數位單眼相機結合使用,其總長度為 75 mm,工作距離約 515 mm、視野範圍約 180 * 160 mm2,幾何正確率 (distortion) 小於 0.8%,影像畫素一致性達 98% 以上,可解析程度為 1.5 lp/mm。另可在該模組前端附掛指紋鏡頭。
微細孔 AOI 影像對位軟體模組 此模組可同時對四組影像取像系統進行標記位置計算,其精度取決於系統所使用的鏡頭及取像相機,目前委託單位虎科大將其應用於四組十字標記位置計算,在搭配 10X 光學鏡頭及兩百萬畫素的相機下,辨識解析度優於 0.4 µm。現正交由虎科大持續測試並進行軟體參數微調。
手持式口內牙周疾病檢測儀
以 client-server 的模式進行個人行動裝置與手持式口內牙周疾病檢測儀的通訊連線。檢測儀所拍攝的影像透過無線傳輸到 server 上,個人裝置上可同時透過瀏覽器連結到 server 即時觀看醫師診療的口腔區域。手持式口內牙周疾病檢測儀的系統內建影像感應元件:1/4” CMOS;鏡頭聚焦範圍:4–35 mm;色彩:RGB 自動白平衡;傳輸:有線 USB 及無線 Wi-Fi 傳輸無線;無線傳輸協定:IEEE 802.11 b/g/n;無線傳輸速度:150 Mbps。
可調變強度之 660/880 nm LED 閃頻光源模組
光源模組具備雙波段可調變激發強度之紅光 660 nm 與紅外光 880 nm,光源閃爍頻率可設定為 1–1000 Hz。光源模組中二種光源強度皆可分五段作調整且其光源投射方向可分為四個象限,因此光源可同時開啟或依實際取像現況選擇投光方式以調整光源投射方向。該模組之重量約為 300 g,可相容 49 mm 濾鏡濾除雜訊光,以磁吸方式直接掛載於相機鏡頭前輔助照明使用,可應用於紅外光防偽檢測與生醫血氧濃度檢測之研究。
多探針式訊號量測平台模組
此模組主要提供 IC 或半導體元件測試用的簡易載台。其共有 12 對探針頭 (探針長度約 10 mm),可直接整合於三軸移動平台上,讓使用者可從 XYZ 的方向微調,並依使用需求針對特定探針組分別進行上針與退針動作。探針規格:12 對探針;距離:5 mm;探針長度:10 mm;獨立接頭與雜訊遮罩。
可調式液態鏡頭控制模組
為產生液態鏡頭控制所需不同振幅之交流電壓,此模組透過電腦主機端經由 USB 傳送控制訊號,可產生至少五個不同準位訊號 (解析度為 8 位元),可簡易提供液態鏡頭測試不同曲率所需之動作。尺寸:5 cm * 6 cm;電源提供: 5 V;通訊介面:USB;可調整輸出位準:5 組參數;類比解析度:8 位元。
金手指式探針卡模組
用於特定尺寸上的半導體元件或 IC 上,一次性將 12 對探針接上測試接腳,並可將測試訊號引出至商用 24 PIN 金手指插槽上,以便後續訊號接點的設計與應用,其探針規格可依需求客制化設計。現有模組規格為 12 對探針組、探針間距 5 mm、探針長度 10 mm、外接介面為金手指接頭且外環金屬抗雜訊。
可攜式雷射源光束整型模組
可攜式光纖雷射源 (808nm / 5W–30W) 之光束整型模組,係由一組球面與非球面透鏡與光圈機構所組成,有效口徑從 1–5 mm,工作距離 ~90 mm,藉由非球面透鏡調整光束與焦點位置,均勻度 > 85%。
DIC 4X 數位近攝模組
DIC 數位近攝模組之鏡頭 NA 值為 0.13,提供 5X 放大之倍率,視野範圍約直徑 7 mm,工作距離為 11 mm,鏡頭後端具備 DIC 菱鏡,利用菱鏡改變入射光與反射光之光路造成的像差,可提高待測物之立體對比度。此模組可裝置於單管鏡筒上,並搭配低波長 (如 470 nm 藍光) 之同軸光源,應用於生物與工業檢測中之微小電路表面缺陷或是生物細胞形態觀察等領域。
可攜式晶圓邊緣缺陷檢測裝置
該裝置尺寸為 470 * 360 * 360 mm3,包含四組 12 V 白光 LED 條狀光源與影像擷取模組,可檢測 160 * 160 mm2未拋光單晶矽晶片表面之邊緣缺陷,系統可七段調變激發光源,系統可將檢測結果分為四個等級,並可提供晶圓製造商作為晶圓產品出廠前之品管參考。該裝置為首度利用兩次相互垂直之對向雙光源的激發,使晶圓上邊緣缺陷產生最大散射影像,改善傳統全面投光光線相互干涉缺陷不明顯之缺點。
AOI 用 4X DIC 顯微鏡之波前補償擴束模組
4X 放大之擴束鏡模組,可供 4,096 個畫素、直徑 60 mm 之線性 CCD 配合 5 X 放大之物鏡使用,補償線性掃描時使用 10 X 物鏡視野不足問題,亦補償影像品質,模組重量約 500 g,總共可提供 20X 之放大倍率,視野範圍可提高 1.5 倍,擴大至長度 2.8 mm,幾何像差 (distortion) 小於 1%。該模組符合低倍物鏡使用之高解析度波前補償擴束模組,補償使用高倍物鏡視野明顯縮小之困境。
手持非接觸式物件表面曲率檢測模組
此模組以 890 nm 紅外光雷射作為光源,投射於光滑物體表面,於光線反射路徑設置一組相機 (200 萬畫素) 擷取反射光點之影像,並於相機鏡頭前端加附一 760 nm 紅外線濾鏡降低可見光干擾,強化捕捉紅外光於表面的反射光點,並依照光點大小與形變進行表面曲率運算。
多感測器網路系統
此為置放於山坡地之多感測器,以多感測器構成網格網路系統。可監控山坡地之土壤溼度、雨量、溫度等。並於山崩時將感測資料回傳主機系統。其節點間最遠距離為 50 m,消耗功率小於 1 mW,資料傳輸率為 2 kbit/s,電池更換頻率約為半年。
居家老人看護姿態警示系統 透過無線藍芽裝置 (53*23*15mm, 15g) 之人體微感測系統,使用單一鈕扣電池,可使用約 5 小時,監控人體姿態。並可於意外發生時,透過遠端手機得知意外的發生。
影像失真為計算基礎之距離測距系統
以相機對不同觀察距離的棋盤樣品進行拍攝,影像的失真程度以歸一化平均失真數值來表達,利用曲線擬合找出更簡潔而精準的失真-距離關係模型。目前可估算範圍為 20 cm – 160 cm,在近距離量測 (30 cm) 誤差約在 20%,中距離量測 (50–90 cm) 在 10%,遠距離 (100–160 cm) 則在 5% 以內。此外,本研究亦成功地發展了利用瞬時失真變化率來估計觀察距離的技術,只需以相差 0.1 cm 的觀察距離來進行連二張拍攝,即可實現近距離測距。
指紋取像鏡頭
國內首度開發符合 CJIS 國際標準且可供採證用指紋取像鏡頭。該鏡頭可附掛於掌紋取像模組前使用,其總長度為 115 mm,工作距離約 125 mm、視野範圍約 50 * 60 mm2,幾何正確率 (distortion) 小於 0.5%,訊雜比 (S/N ratio) 有 99.3% 以上區域 >125,可解析程度為 5 lp/mm。
深海 6000 米攝影機用鏡頭保護組件
採用藍寶石材料經過研磨、拋光及退火熱處理等製程後,製作成鏡頭保護視窗,藍寶石視窗組件尺寸為直徑 65 mm、厚度為 15 mm、彎曲變化量小於 5 µm,經由高壓力腔體測試機實驗測試結果,可承受深海 6000 m 的壓力。
具光譜校正之濾波微距透鏡
本技術乃創新發明。係利用精準設計之一組濾片透鏡結構來修正光學微距成像時的光譜偏差,並利用與之相對應的一組成像透鏡來補正前者所造成的像差,並同時實現成像或準直光之目的。經測試,本鏡片在中心與邊緣可達到低於 1 nm 以下的光譜偏移,色階深度差值可從 50 降至 20 以下。鏡片最佳工作距離為 60 mm,適用於各式數位相機鏡頭上,可使拍攝影像均勻性大幅提升。
微細孔 AOI 影像對位軟體
此對位軟體模組可同時對四組影像取像系統進行標記位置計算,其精度取決於系統所使用的鏡頭及取像相機,目前委託單位虎科大將其應用於四組十字標記位置計算,在搭配 10X 光學物鏡鏡頭及兩百萬畫素的工業相機下,辨識解析度優於 0.4 µm,辨識精度約 0.8 µm。現正交由虎科大持續測試並進行軟體參數微調。可應用於各式需要非接觸式機具定位之用途,例如 PCB 板製作、網印、半導體製程、微機電製程等。
福衛五號遙測取像儀
國人首套自主設計及組 裝的遙測取像儀,取像口徑為 450 mm,系統焦長 3600 mm 。主、次鏡均為非球面鏡,由儀科中心拋光及 鍍膜完成,鏡片波面像差 (WFEms) 低於規格之 35 nm,鏡片反射率高於規格之 98%,完成組裝之遙測取像儀光學調變傳遞函數 (MTF) 在空間頻率 50 lp/mm 時優於規格之 0.3 。目前已遞交至太空中心進行後續之熱真空循環測試。
AO 自適應光學系統
AO 自適應光學系統依據鹿林天文台一米望遠鏡規格特殊設計之光路系統,其目的為將望遠鏡解析力提升 3 倍。在取得 AO 組件、一米望遠鏡規格與載重及體積限制,以及中大天文所對於系統配置後,進行光學與機構設計與模擬分析,之後在實驗室內光路校準確定系統功能,最後於鹿林天文台內取得星光影像,完成系統驗證。該系統之特點為體積小重量輕,是國內第一組天文 AO 自適應光學系統。
藍光顯微鏡頭
此顯微物鏡專為藍光波段 (407 nm) 所設計,放大倍率 10X,數值孔徑 NA 0.25,成像區域為 1.4 mm,全成像區域內解析度可達 2 µm 線寬以上 (實測 MTF > 0.7 @ 100 lp/mm,MTF > 0.55 @ 150 lp/mm,MTF > 0.45 @ 200 lp/mm, MTF > 0.35 @ 250 lp/mm),能提供較一般商用 10X 顯微物鏡更佳之解析度。可應用於生物螢光影像檢測,自動光學檢測、縮倍投影等需要高解析之應用領域。此鏡頭之研製以建立生產高精度鏡頭之基礎。
6 吋石英透鏡
6 吋石英非球面透鏡為半導體曝光機投影鏡頭所需之關鍵元組件,因使用光源為 i-line (365 nm) UV 波段,故光學元件之表面誤差要求必須 ≤λ/8;又因非球面具唯一光軸特性,鏡片製作過程中必須設計精密對心輔助治具,以達到透鏡偏心量 ≤ 10 arcsec 的要求。本年度完成 6 吋石英非球面透鏡製作,表面形狀誤差為 73 nm、偏心誤差為 6.8 arcsec,同時完成製作程序的建立與驗證,可作為高階鏡頭開發之重要核心技術。
強制流 ALD 系統
本中心開發設計卡匣式強制流 ALD 系統利用強制氣流流經高深寬比孔洞表面,可以確保觸媒材料沉積於奈米材料上,並以不同前驅物通入循環次數和組合比例,可以控制奈米觸媒顆粒尺寸與分布,以及材料成分,共可鍍製鎵 (Ga)、鉭 (Ta)、銅 (Cu) 與鈦 (Ti) 之氧化物與氮化物,並於4吋晶圓之薄膜厚度均勻性 < 1%。強制流 ALD 系統可準確控制奈米觸媒尺寸且克服表面沉積不均勻的問題,達到提高觸媒使用效能、減少貴金屬觸媒使用量以及降低生產成本等目標。
MOCVD 次系統
此部分主要進行 MOCVD 前驅物與載流氣體之管路設計與系統建立。現階段多數 MOCVD 系統製程管路設計錯綜複雜,且成本及零組件較為昂貴,藉由本計畫規劃設計後可由國內廠商自行組裝與製造。主要成果可區分為前驅物氣體行進設計、流量控制方式與 MOCVD 次系統實體輸出;並且氣體管路箱體體積比目前商用體積縮減約 20%。透過氣體管路設計使氣體行進距離縮短,可有效提高前驅物使用率,降低製程成本。未來將進行相關實體驗證後予以優化與相關製程資料庫建立。
曝光機 Window 薄膜
為防止曝光機成像系統產生鬼影並提升光能量,針對曝光機Window進行紫外光抗反射膜設計與製鍍,其中搭配開發者的需求,針對不同基材進行完整的紫外光區薄膜分析設計並以電子束蒸鍍法搭配離子輔助蒸鍍系統 (Ion-beam Assisted Deposition, IAD) 進行高精密的製鍍,目前研發成果紫外光區反射率已達 0.5% 以下,成品已與 TSMC 廠內機台進行實機測試中。
太空規格光學薄膜微圖畫之濾光陣列
太空環境所使用的光學主、次鏡與帶通濾光鏡陣列,為求可長時間於太空中使用,其薄膜需高精密度的鍍膜技術。儀科中心以電子束蒸鍍法搭配離子輔助蒸鍍系統 (Ion-beam Assisted Deposition, IAD),提高薄膜沈積速率與薄膜結構緻密等特性,並利用鍍膜即時監控系統精確掌控每層薄膜鍍製的厚度與薄膜材料的折射率,目前研發成果其通帶平均穿透率為 90% 以上,止帶之平均穿透率皆在 0.5% 以下。並經附著性、表面粗糙度等特性分析,及模擬太空環境針對輻射損傷 (Co60 射線 35 krad、1 Mrad)、熱循環及溼度等影響進行測試,皆符合 ISO 9211 規範。
RSI 修正透鏡寬波段抗反射膜
太空環境所使用的光學主、次鏡與帶通濾光鏡陣列,為求可長時間於太空中使用,其薄膜需高精密度的鍍膜技術。儀科中心以電子束蒸鍍法搭配離子輔助蒸鍍系統 (Ion-beam Assisted Deposition, IAD),提高薄膜沈積速率與薄膜結構緻密等特性,目前平均穿透率達 > 98.9% @ 450 nm – 900 nm。並經附著性、表面粗糙度等特性分析,及模擬太空環境針對輻射損傷 (Co60射線35 krad、1 Mrad)、熱循環及溼度等影響進行測試,皆符合 ISO 9211 規範。
天狼星反射鏡與波段濾光鏡
根據天狼星觀測計畫中雙波段共光路光學量測系統,需針對雙波段光束進行光能量調控,故同時針對 633 nm 與 1550 nm 光源分別進行反射率 10% 與 30% 的薄膜設計,以電子束蒸鍍離子輔助蒸鍍系統 (Ion-beam Assisted Deposition, IAD),搭配自動化光學監控系統精準控制薄膜沈積厚度與薄膜結構緻密等特性。另外針對系統中的鋁合金基材旋轉鏡進行高反射鏡製鍍,並利用保護膜設計以提升 AL 膜反射率至 93%。
自製濺鍍槍
本發明提供一種濺鍍槍設計,此濺鍍槍磁鐵銅座之設計,可方便拆卸濺鍍靶材及其中之強力磁鐵,此設計之冷卻水路和強力磁鐵分離可加長強力磁鐵之使用壽命也可保護強力磁鐵不會因高熱而消磁。本濺鍍磁座之設計包含外圍及中心之磁鐵區及內部一中空凹漕設計;本設計外圍磁鐵區之磁鐵強度為 5400–6000 gauss,磁座後方有冷卻水進入孔,而濺鍍之靶材直接放在濺鍍磁座之上方並由濺鍍組合件固定。此濺鍍裝置具有增強薄膜與反應氣體之化合能力,且可增加鍍膜速率及靶材及薄膜厚度均勻性。
圖控式大尺度線型影像感測成像檢測系統
隨著半導體製程技術的突破,近年來太陽能模組、LED 模組、顯示器模組等等其尺寸已加大至一公尺左右。為因應此變革,本系統能用高畫素且大尺寸之感測區域擷取待測區域之影像,以符合檢測大尺寸待測模組的需求,非常適合於進行生產大尺寸模組時,所需的實體影像擷取儲存與缺陷檢測等等應用。本系統之光學解析度 600 dpi,像素數目 24768,像素尺寸 42.3 µm,感測長度為 1 m。
400 nm–700 nm 多波長近場光學訊號解調系統
所開發近場光學顯微鏡側向收光訊號處理模組包含有近場光學訊號解調光學系統與電子訊號鎖相電子系統兩部分。近場光學訊號解調光學系統利用外插干涉術抑制了背景雜訊,利用消色差移頻技術使操作波長擴展到可見光波段 (400 nm – 700 nm),近場光學訊號解析度可達 38 nm。電子訊號鎖相電子系統利用探針振盪頻率與聲光調變頻率混頻技術與窄波段濾波技術,達到所輸出的電子訊號能有效鎖住探針頻率的相位,所開發的電子鎖相系統 jitter 可以抑制低於 2%。
顯微偏振光譜檢測技術平台發展
本系統可針對可見光到紅外波段光譜範圍 (400 nm – 1700 nm),進行樣品微觀光譜量測,具有偏振光狀態自動化檢測、偏振校正技術,以及超寬頻校正技術等技術特點,使用消色差物鏡,量測最小區域可達直徑 5 微米; 光譜解析部分在紅光波段 632 nm,可小於 2 nm,在近紅光波段 1300 nm,可小於 4 nm。搭配自行開發設計之量測模組配合顯微鏡設計可以切換亮場 (bright field) / 暗場 (dark field) 之量測。應用領域包括:液晶檢測、材料顯微光譜分析、超穎物質特性檢測,以及化學偏振光譜分析。
組織螢/冷光影像系統
此「可攜式活體螢光影像系統」主要在以非侵入的方式觀察並定量活體組織的螢光分佈與強度,可應用於多種臨床與基礎研究需求。本系統原型機的製作乃與台大醫院復健科合作,由醫療端提出需求,量測 488 nm 激發,520 nm 波長的螢光染劑,系統包含光源 (LED 燈)、光學元件、可調式聚焦機構設計、光電感測元件 (CCD) 以及螢光影像分析系統。本儀器的特定設計可以用很少的製作費用達到良好的影像分析結果,為市面上常見的相關儀器的 1/2 至 1/10 價格,卻可以達到相同或更好的結果。
微型高光譜儀
因應國內廠商及研究單位之無人載具遙控飛機 UAV 及遙控船有高光譜儀觀測需求,特別是有 UAV 搭售高光譜儀國際訂單需求,及國際合作有水下高光譜研究課題,特別開發輕量小型高光譜儀 (0.5 kg, 400–700 nm, 5 nm 光譜解析度,2.099 mrad) 供 UAV 航拍,並應用於香蕉園健康觀測,相關研究已發表於國際研討會。未來持續改良系統,以產出商用規格微型高光譜儀。
小型化寬頻偏振模組
本光學機構具有可安裝不同光學規格之光學元件,利用電動馬達帶動機構作光學元件之切換,完成切換動作後,電動馬達再帶動齒輪組作光學元件自轉可變角度之動作。此光學機構僅需一組電動馬達,透過馬達之正反轉來控制元件所有的作動行為。不僅能節省空間,而且可以有效的獲得不同的光學特性組合。目前可以分別裝置三組偏振片及波片,可以涵蓋 400 nm – 1700 nm之偏振光譜量測需求。
SMD電感導線架瑕疵檢測系統
本設備使用自動光學 (AOI) 檢測方法,對於 SMD 電感導線架之外觀瑕疵於衝壓過程中可進行自動化檢測。本設備採智慧型標準影像樣板的建立方法,僅使用一張無瑕疵影像即可建立標準影像,並可快速的建立檢測模型。而為了提高檢測彈性,本設備提供檢測視野調整,並具備尺寸校正,對焦輔助與及檢測亮度自動調校等功能。其檢測項目包括衝孔不足、邊緣毛邊、過切、導線架壓傷等瑕疵。檢測速度:10 次/秒;檢測範圍:10*10 – 40*40 mm;最小瑕疵:4*4 pixel。
編列數位影像關係裝置
多視角編列數位影像關係法量測系統為一結合數位影相相關法之多攝影機取像裝置,系統採共圓架構,將攝影機侷限於半圓弧量測桿範圍內移動,攝影機可移動至指定之相對位置定位取像。可藉轉動控制裝置改變攝影機擷取影像角度,經由改變攝影機平面相對夾角大小,達成快速改變攝影機影像擷取範圍。可應用於地形測量、土木工程、變形監測、光電量測及機械應力分析等多項領域,並可整合安全監控技術以及現有攝影機基礎建設。
全像光學元件
本研究係開發傳統幾何光學元件所無法達到的光學功能,利用光學波動原理設計出一系列能產生特殊圖紋分布的繞射光學元件,以我國擅長的半導體製程技術為基礎,在矽基板或是石英基板上製作出表面輪廓呈現亂數分布的圖紋,再以奈米壓印技術完成大量生產的目的,所設計與製作的特殊功能光學元件,其最大發散角可達 46 度。本技術應用領域涵蓋生醫、雷射加工、圖紋標示與半導體檢測等領域。
偵檢儀校正實驗室作業流程控制
此系統為重新以 Webapp 方式思考現今辦公室的作業流程,提供自動備份資料庫,更彈性的方式搜尋資料,客製化銀行帳目的匯出入作業,並同步接收與處理實驗室所產生的數據, 另外再搭配標籤機簡化管理流程,這樣的解決方案擺脫以往軟體的佈署與建構,客戶不再需要負擔額外的系統費用,就能擁有簡易的帳目與資料管理界面。
面型晶背瑕疵檢測軟體
此軟體為檢測 MEMS 晶粒背面之圓形孔洞內之 particles 或膜破裂,及晶粒邊緣之大於篩檢規格之缺裂,光機取像之解析度依系統需求設計為 5 mm, 檢出標準可由使用者依其篩檢需求來設定製作 (例如圓孔洞內之 particles 尺寸大於 15 mm, 邊緣缺裂寬度大於 75 mm)。軟體系統具有高檢測效能,可在 150 ms 之內完成一顆晶粒的線上即時檢測。
線性晶背瑕疵檢測軟體
此軟體為可從驅動晶片背面檢測其邊緣之大於篩檢規格之缺裂, 及晶背之髒污或殘膠 (晶背上若有雷射刻字,可框出以避免誤檢),光機取像之解析度可依系統需求來設計製作 (例如 5 mm、8 mm 等),檢出標準可由使用者依其篩檢需求設定 (例如邊緣缺裂寬度大於 15 mm)。軟體系統具有高檢測效能,可在 200 ms 之內完成一顆晶片的線上即時檢測 (晶片長小於 25 mm 之條件下)。
細胞篩選模組
針對免疫細胞治療領域之需求,整合國研院微機電、微流體、電子工程、影像資訊與細胞免疫學之前瞻技術能力,完成開發可分離足夠量免疫細胞 (≥ 1000 cells/ml blood) 之細胞篩選模組,與細胞影像辨識率 ≥ 80% 的螢光影像辨視模組,以及所需之必要無菌細胞分離技術。未來將結合生醫科技研發與驗證計畫之醫材驗證輔導能量,進行動物實驗及生醫儀器安規測試,落實研發成果產業化。
細胞螢光影像辨視模組
完成螢光檢測模組設計組裝,結合國網所開發影像辨識軟體,可進行細胞辨識計數影像辨識率 80%。影像辨視功能:細胞影像辨識與分析、去除影像雜訊、 辨識細胞個體、分析細胞外型進行分類。

更新日期:2014 年 6 月 4 日