光学检测装置及其运作方法与流程

本发明与光学检测有关，尤其是关于一种可应用于光学断层扫描仪(opt ica lcoherence tomography，oct)系统的光学检测装置及其运作方法。

背景技术：

1、一般而言，光学断层扫描仪为基于麦克森干涉仪原理的光学断层扫描装置，其主要利用参考光与探测光干涉进而解析待测物的结构，并通过调整参考光的光程来观测不同深度的结构特性。

2、常见的参考光装置可以是单一个可一维移动的反射镜或是旋转装置，以达到快速改变光程的效果。但利用单一反射镜想要达到大距离的光程变化，则反射镜的移动距离需加长，因而导致量测时间及装置体积的增加。

3、利用旋转装置则光需在介质间折射，在折射过程中可能造成光强度损失，并且可使用范围不是连续的(会有死区存在)且光程变化并非线性，这将导致实用上的困难及限制。再者，旋转装置本身对于公差要求高，若转轴不在旋转装置的正中心，则会造成无法预期的误差。此外，一旦介质固定了，折射率就难以改变。因此，上述问题仍亟待解决。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出一种可应用于光学断层扫描仪(oct)系统的光学检测装置及其运作方法，其能快速变化参考光的光程，以加快样品取样速度及/或加深取样深度，故可有效解决现有技术所遭遇到的上述问题。

2、依据本发明的一具体实施例为一种光学检测装置运作方法。于此实施例中，光学检测装置运作方法用以运作光学检测装置。光学检测装置包括光源、光耦合元件、参考光光程调变元件及数据处理元件。光学检测装置运作方法包括下列步骤：(a)光源提供入射光；(b)光耦合元件将入射光分成参考光及检测光，并分别将参考光及检测光射向参考光光程调变元件及待测样品；(c)参考光光程调变元件反射参考光，并快速改变参考光的光程；(d)光耦合元件对参考光光程调变元件所反射的参考光及待测样品所反射的检测光进行干涉，以产生光干涉信号；以及(e)数据处理元件接收光干涉信号并加以分析，以得到关于待测样品的光学检测结果。

3、于一实施例中，于步骤(c)中，参考光光程调变元件采用平移、旋转、缩放的机制来快速改变参考光的光程。

4、于一实施例中，参考光光程调变元件包括第一面镜及第二面镜。第一面镜的末端具有弯折部。当参考光进入参考光光程调变元件时，参考光会在第一面镜与第二面镜之间来回反射后垂直入射至弯折部，致使弯折部所反射的参考光以原路径在第一面镜与第二面镜之间来回反射后射出参考光光程调变元件。

5、于一实施例中，第一面镜移动单位距离，使参考光在第一面镜与第二面镜之间反射不同次数而让参考光的光程产生特定倍数的光程变化。

6、于一实施例中，参考光光程调变元件包括可旋转的介质。当介质旋转至与参考光垂直时，参考光的光程主要由介质的宽度所贡献；当介质旋转至与参考光平行时，参考光的光程主要由介质的长度所贡献。

7、于一实施例中，参考光的光程可连续变化；参考光可经过多个介质增加光程变化。

8、于一实施例中，参考光光程调变元件包括镜面阵列，以供参考光在镜面阵列内反射；当镜面阵列包围的面积增大时，参考光的光程增加；镜面阵列可堆叠成三维结构以缩小体积。

9、于一实施例中，参考光光程调变元件还包括偏振控制装置且在探测光路上设置有超颖透镜(meta-lens)，用以量测眼轴长度。超颖透镜可使两种不同偏振光具有不同焦距。在量测眼球前半区域时，偏振控制装置提供第一种偏振光并经超颖透镜聚焦在角膜附近；在量测眼球后半区域时，偏振控制装置改为提供第二种偏振光并经超颖透镜聚焦在眼底附近。

10、依据本发明的另一具体实施例为一种光学检测装置。于此实施例中，光学检测装置包括：光源，用以提供入射光；光耦合元件，用以将入射光分成参考光及检测光，并分别将参考光及检测光射向参考光光程调变元件及待测样品；参考光光程调变元件，用以反射参考光，并快速改变参考光的光程，其中光耦合元件对参考光光程调变元件所反射的参考光及待测样品所反射的检测光进行干涉，以产生光干涉信号；以及数据处理元件，用以接收光干涉信号并对光干涉信号进行分析，以得到关于待测样品的光学检测结果。

11、于一实施例中，参考光光程调变元件采用平移、旋转、缩放的机制来快速改变参考光的光程。

12、于一实施例中，参考光光程调变元件包括第一面镜及第二面镜。第一面镜的末端具有弯折部。当参考光进入参考光光程调变元件时，参考光会在第一面镜与第二面镜之间来回反射后垂直入射至弯折部，致使弯折部所反射的参考光以原路径在第一面镜与第二面镜之间来回反射后射出参考光光程调变元件。

13、于一实施例中，第一面镜移动单位距离，使参考光在第一面镜与第二面镜之间反射不同次数而让参考光的光程产生特定倍数的光程变化。

14、于一实施例中，参考光光程调变元件包括可旋转的介质。当介质旋转至与参考光垂直时，参考光的光程主要由介质的宽度所贡献；当介质旋转至与参考光平行时，参考光的光程主要由介质的长度所贡献。

15、于一实施例中，参考光的光程可连续变化；参考光可经过多个介质增加光程变化。

16、于一实施例中，参考光光程调变元件包括镜面阵列，以供参考光在镜面阵列内反射；当镜面阵列包围的面积增大时，参考光的光程增加；镜面阵列可堆叠成三维结构以缩小体积。

17、于一实施例中，参考光光程调变元件还包括偏振控制装置且在探测光路上设置有超颖透镜(meta-lens)，用以量测眼轴长度。超颖透镜可使两种不同偏振光具有不同焦距。在量测眼球前半区域时，偏振控制装置提供第一种偏振光并经超颖透镜聚焦在角膜附近；在量测眼球后半区域时，偏振控制装置改为提供第二种偏振光并经超颖透镜聚焦在眼底附近。

18、相较于现有技术，本发明所提出的可快速变化参考光光程并量测材料厚度(例如眼轴长度)的光学检测装置及其运作方法，可应用于光学断层扫描仪(oct)系统，其优点包括：制造简单、可缩小化(可折叠成三维结构)、经适当设计(平移、旋转、缩放)可线性的改变光程、经适当设计无死区(dead zone)、可切换不同介质改变折射率以更弹性地改变光程、可镀上不同薄膜调变不同波长或偏振的参考光的光程、搭配超颖材料加深量测范围等。由于其能快速变化参考光的光程，以加快样品取样速度及/或加深取样深度，并且不需分成两道光路调整相对光程去各自量测眼球前半区域及后半区域，亦不需进行两道光路的彼此对位，故可缩小体积及降低生产门槛，以有效解决现有技术所遭遇到的问题。

19、关于本发明的优点与精神可以通过以下的具体实施方式及附图得到进一步的了解。

技术特征：

1.一种光学检测装置运作方法，用以运作一光学检测装置，其特征在于，该光学检测装置包括一光源、一光耦合元件、一参考光光程调变元件及一数据处理元件，该光学检测装置运作方法包括下列步骤：

2.如权利要求1所述的光学检测装置运作方法，其特征在于，于该步骤(c)中，该参考光光程调变元件采用平移、旋转、缩放的机制来快速改变该参考光的该光程。

3.如权利要求1所述的光学检测装置运作方法，其特征在于，该参考光光程调变元件包括一第一面镜及一第二面镜，该第一面镜的末端具有一弯折部，当该参考光进入该参考光光程调变元件时，该参考光会在该第一面镜与该第二面镜之间来回反射后垂直入射至该弯折部，致使该弯折部所反射的该参考光以原路径在该第一面镜与该第二面镜之间来回反射后射出该参考光光程调变元件。

4.如权利要求3所述的光学检测装置运作方法，其特征在于，该第一面镜移动一单位距离，使该参考光在该第一面镜与该第二面镜之间反射不同次数而让该参考光的该光程产生特定倍数的光程变化。

5.如权利要求1所述的光学检测装置运作方法，其特征在于，该参考光光程调变元件包括可旋转的一介质，当该介质旋转至与该参考光垂直时，该参考光的该光程主要由该介质的一宽度所贡献；当该介质旋转至与该参考光平行时，该参考光的该光程主要由该介质的一长度所贡献。

6.如权利要求5所述的光学检测装置运作方法，其特征在于，该参考光的该光程可连续变化；该参考光可经过多个该介质增加光程变化。

7.如权利要求1所述的光学检测装置运作方法，其特征在于，该参考光光程调变元件包括一镜面阵列，以供该参考光在该镜面阵列内反射；当该镜面阵列包围的面积增大时，该参考光的该光程增加；该镜面阵列可堆叠成三维结构以缩小体积。

8.如权利要求1所述的光学检测装置运作方法，其特征在于，该参考光光程调变元件还包括偏振控制装置且在探测光路上设置有超颖透镜，用以量测眼轴长度，该超颖透镜可使两种不同偏振光具有不同焦距，在量测眼球前半区域时，该偏振控制装置提供第一种偏振光并经该超颖透镜聚焦在角膜附近；在量测眼球后半区域时，该偏振控制装置改为提供第二种偏振光并经该超颖透镜聚焦在眼底附近。

9.一种光学检测装置，其特征在于，包括：

10.如权利要求9所述的光学检测装置，其特征在于，该参考光光程调变元件采用平移、旋转、缩放的机制来快速改变该参考光的该光程。

11.如权利要求9所述的光学检测装置，其特征在于，该参考光光程调变元件包括一第一面镜及一第二面镜，该第一面镜的末端具有一弯折部，当该参考光进入该参考光光程调变元件时，该参考光会在该第一面镜与该第二面镜之间来回反射后垂直入射至该弯折部，致使该弯折部所反射的该参考光以原路径在该第一面镜与该第二面镜之间来回反射后射出该参考光光程调变元件。

12.如权利要求11所述的光学检测装置，其特征在于，该第一面镜移动一单位距离，使该参考光在该第一面镜与该第二面镜之间反射不同次数而让该参考光的该光程产生特定倍数的光程变化。

13.如权利要求9所述的光学检测装置，其特征在于，该参考光光程调变元件包括可旋转的一介质，当该介质旋转至与该参考光垂直时，该参考光的该光程主要由该介质的一宽度所贡献；当该介质旋转至与该参考光平行时，该参考光的该光程主要由该介质的一长度所贡献。

14.如权利要求13所述的光学检测装置，其特征在于，该参考光的该光程可连续变化；该参考光可经过多个该介质增加光程变化。

15.如权利要求9所述的光学检测装置，其特征在于，该参考光光程调变元件包括一镜面阵列，以供该参考光在该镜面阵列内反射；当该镜面阵列包围的面积增大时，该参考光的该光程增加；该镜面阵列可堆叠成三维结构以缩小体积。

16.如权利要求9所述的光学检测装置，其特征在于，该参考光光程调变元件还包括偏振控制装置且在探测光路上设置有超颖透镜，用以量测眼轴长度，该超颖透镜可使两种不同偏振光具有不同焦距，在量测眼球前半区域时，该偏振控制装置提供第一种偏振光并经该超颖透镜聚焦在角膜附近；在量测眼球后半区域时，该偏振控制装置改为提供第二种偏振光并经该超颖透镜聚焦在眼底附近。

技术总结
本发明公开一种光学检测装置及其运作方法。光学检测装置包括光源、光耦合元件、参考光光程调变元件及数据处理元件。光源提供入射光。光耦合元件将入射光分成参考光及检测光，并分别射向参考光光程调变元件及待测样品。参考光光程调变元件反射参考光，并快速改变参考光的光程。光耦合元件将参考光光程调变元件所反射的参考光及待测样品所反射的检测光进行干涉，以产生光干涉信号。数据处理元件接收光干涉信号并加以分析，以得到关于待测样品的光学检测结果。

技术研发人员：赵轩毫,魏颂扬,王威,周忠诚
受保护的技术使用者：明达医学科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15