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全臺唯一大口徑非球面鏡專家開箱解析開展 國研院儀科中心解析太空鏡片加工與量測技術工藝
勁報
更新於 6 個月前

 

▲「非虛構、球真實-全台唯一大口徑非球面鏡專家開箱解析」科普展覽登場。(圖/研院提供)

 

【勁報記者羅蔚舟/竹科報導】
國科會強調「扎根科學,永續臺灣」,藉由辦理各式科普活動,幫助年輕學子及早蓄積科學與科技知識,累積翻轉未來的能量。國家實驗研究院台灣儀器科技研究中心(國研院儀科中心)執行國科會政策,與國立公共資訊圖書館(國資圖)合作,在國資圖總館二樓數位美術中心推出《非虛構、球真實-全台唯一大口徑非球面鏡專家開箱解析》科普展覽,從今(2023)年11月14日至明(2024)年3月17日,期能幫助年輕學子及家長們了解臺灣多年來投入在精密光學技術研究領域所取得的成就,並從中學習基本的科學知識。

 

▲「非虛構、球真實-全台唯一大口徑非球面鏡專家開箱解析」科普展覽登場。(圖/研院提供)

 

光學是非常貼近大眾的基礎科學,舉例來說,相機、顯微鏡、LED光源、雷射光源、光譜儀及天文望遠鏡等,都是我們日常生活中常見的光學相關技術或儀器。在天文觀測與遙測衛星的光學系統中,大口徑非球面鏡製作技術是關鍵瓶頸之一,而這種太空科技的元件,大多是國際管制輸出的項目,有錢也買不到,關鍵技術都需要自主開發。本次展出之亮點正是由儀科中心技術團隊開發完成的「衛星遙測系統的大口徑非球面鏡」。

 

衛星遙測系統之所以採用非球面鏡,主要原因在於當光線透過球面鏡片時,鏡片中央與邊緣的光線無法匯聚在同一個聚焦點,產生「球面像差」,使得物體的邊緣看起來有點模糊;而非球面鏡片係透過曲率半徑的變化來消除球面像差,讓通過鏡片中央與邊緣的光線都匯聚在同一個聚焦點,如此便能提高成像品質。相較之下,非球面鏡比球面鏡更能夠有效率地修正像差、提升光學品質以及降低光學系統所需鏡片數量。

 

▲「非虛構、球真實-全台唯一大口徑非球面鏡專家開箱解析」科普展覽登場。(圖/研院提供)

 

由於大口徑非球面鏡片的曲率一直在改變,因此在製作時無法像傳統球面鏡片可利用固定曲率研磨工具進行大面積的拋光,必須同時仰賴傳統光學技術人員的經驗,以及先進的電腦數值控制(CNC)拋光技術,逐次慢慢拋光、反覆修正,大幅提升了研製上的困難度,製作時程非常長,在檢測時更是要求嚴謹且需要特殊技術輔助。因此,大口徑非球面鏡的設計、製造與檢測過程十分繁複,儀科中心一步一腳印的整合與突破拋光以及檢測技術,終能完成衛星遙測系統用的大口徑非球面鏡片。

 

這次展覽可讓民眾親眼目睹專業教科書上才能見到的衛星級、國際管制的光學元件-大口徑非球面鏡,以及光學影像所營造出的奇幻藝術。除此之外,現場架設牛頓發明的反射式望遠鏡,以及前蘇聯光學家馬克蘇托夫發明的折反射式天文望遠鏡,讓大小朋友透過望遠鏡看到近在咫尺的遠處樹林,拉近與城市的距離。

 

國研院儀科中心與國資圖合作,已多次籌辦光學相關科普展覽,包括2019年的《前瞻儀器夢工場-從顯微鏡到太空望遠鏡》特展,讓民眾近距離接觸太空望遠鏡,2022年《提供光學解決方案的專家》特展,展出應用在腦科學研究的「大口徑高解析光學顯微鏡頭」,可協助科學家探索微觀奇境。今(2023)年則以觀察宏觀世界的衛星級光學遙測系統之關鍵光學元件-非球面大口徑鏡片為主軸,推出《非虛構、球真實-全台唯一大口徑非球面鏡專家開箱解析》特展,由儀科中心的光學專家為大家解析太空鏡片加工與量測的技術工藝,特展內容豐富,精彩可期,歡迎民眾一同來國資圖參觀,認識各種望遠鏡的光學成像原理,以及了解儀科中心是如何克服大口徑非球面鏡的技術瓶頸,自主開發衛星遙測系統主鏡和次鏡的詳細過程。

 

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