TWI529368B - 光學量測裝置及方法 - Google Patents
光學量測裝置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI529368B TWI529368B TW103128688A TW103128688A TWI529368B TW I529368 B TWI529368 B TW I529368B TW 103128688 A TW103128688 A TW 103128688A TW 103128688 A TW103128688 A TW 103128688A TW I529368 B TWI529368 B TW I529368B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- light
- tested
- processing unit
- optical
- thickness
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 88
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 35
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 21
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 21
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 21
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 6
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 32
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 24
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 10
- 210000004087 cornea Anatomy 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 210000005252 bulbus oculi Anatomy 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- HEVGGTGPGPKZHF-UHFFFAOYSA-N Epilaurene Natural products CC1C(=C)CCC1(C)C1=CC=C(C)C=C1 HEVGGTGPGPKZHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 210000001508 eye Anatomy 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000010339 dilation Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012014 optical coherence tomography Methods 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/102—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for optical coherence tomography [OCT]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/1005—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for measuring distances inside the eye, e.g. thickness of the cornea
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/0016—Operational features thereof
- A61B3/0025—Operational features thereof characterised by electronic signal processing, e.g. eye models
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/14—Arrangements specially adapted for eye photography
- A61B3/15—Arrangements specially adapted for eye photography with means for aligning, spacing or blocking spurious reflection ; with means for relaxing
- A61B3/152—Arrangements specially adapted for eye photography with means for aligning, spacing or blocking spurious reflection ; with means for relaxing for aligning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
- G01B9/0207—Error reduction by correction of the measurement signal based on independently determined error sources, e.g. using a reference interferometer
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
- G01B9/02075—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration of particular errors
- G01B9/02076—Caused by motion
- G01B9/02077—Caused by motion of the object
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/0209—Low-coherence interferometers
- G01B9/02091—Tomographic interferometers, e.g. based on optical coherence
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Surgery (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
本發明係關於一種光學量測裝置以及方法。
由於光學量測技術具有非侵入、快速反應等優點，因此常被應用於非接觸性的檢測。例如可應用於檢測眼球內部的構造或是皮膚下層的組織等等。然而，無論是何種光學量測技術，皆會遭遇量測機台、受測物的生理反應、或受測者移動所造成的量測誤差的問題。
以採用光學同調斷層法的眼角膜量測裝置為例，為了避免上述的誤差產生的解決的方法有二，其一可透過加快量測掃描時間、使得於量測期間的振動之影響降低的方式。或者，可透過於量測裝置中設置兩組光源模組，兩組光源模組可同時產生兩道光束進行光學同調相干，以補正機台與角膜的相對振動。但前者的作法，即便縮短了掃描時間，依然存在機台與待測物的相對運動干擾量測結果的情況，且於量測裝置中提高掃描時間亦有技術難度。而後者的光路較複雜，且設置額外的光源模組亦會使得成本增加。
因此，如何將量測過程中機台與受測物的相對運動產生的誤差排除或降低的方法及裝置為本領域的重要的課題之一。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種修正光學量測的光學量測裝置以及方法，進一步而言，透過本發明裝置以及方法可以降低量測過程的誤差。
為達上述目的，本發明提供一種光學量測裝置，其包括光源模組、感測單元、參考鏡組、光耦合模組以及處理單元。
光源模組提供第一光線以及第二光線。參考鏡組其包括致動
器以及參考鏡，致動器以掃描速度帶動參考鏡往復移動。光耦合模組將第一光線傳遞至參考鏡組以及待測物。
光源模組傳遞第一光線至光耦合模組，光耦合模組將部份第一光線傳遞至待測物、部份第一光線傳遞至參考鏡組，第一光線被待測物的表面反射後依序傳遞至光耦合模組及處理單元，第一光線被參考鏡組反射後依序傳遞至光耦合模組及處理單元。
光源模組傳遞第二光線至待測物，第二光線被待測物的表面反射後傳遞至感測單元，據此感測單元傳遞感測信號給處理單元，處理單元依據感測信號提供相對速度值。依據相對速度值與參考鏡組的掃描速度，計算厚度。
在本發明一實施例中，厚度係由掃描速度與相對速度值相加後除以待測物折射率的積分所產生。
在本發明一實施例中，處理單元利用以下的公式計算厚度：
其中，Vr是掃描速度，VS為相對速度值，n為待測物折射率。
在本發明一實施例中，處理單元利用以下的公式計算厚度L：
其中，Vr是掃描速度，VS為相對速度值，n為待測物折射率。
在本發明一實施例中，其中於第一時序，被待測物反射的第一光線與被參考鏡組反射的第一光線產生建設性干涉，據此處理單元提供第一光程差。於第二時序，待測物反射的第一光線與被參考鏡組反射的第一光線產生建設性干涉，據此處理單元提供第二光程差，依據第一與第二光程差，處理單元得以計算第一時序與第二時序的時間差。
本發明更可提供一種光學量測方法，用於光學量測裝置，且光學量測裝置的參考鏡組具有掃描速度，其步驟更包括：藉由光源模組提供光線至待測物表面。光線被待測物表面反射並傳遞至感測單元。感測單元傳遞感測信號給處理單元，感測信號包括光線移動速度。處理單元依據感測信號提供光源模組與待測物表面的相對速度值。依據相對速度值與參考鏡組的掃描速度，計算待測物的厚度。
在本發明一實施例中，其中步驟包括：依據掃描速度與相對速度值相加後除以待測物折射率的積分，以計算厚度。
在本發明一實施例中，其中厚度L為：
其中，Vr是掃描速度，VS為相對速度值，n為待測物折射率。
在本發明一實施例中，厚度L為：
其中，Vr是掃描速度，VS為相對速度值，n為待測物折射率。
綜上所述，本發明可透過光源模組與感測單元，計算出光學量測裝置與待測物的相對速度值，並依據參考鏡組的掃描速度與相對速度計算出待測物的厚度，透過此修正，以排除、降低光學量測裝置與待測物相對振動、量測過程中的環境干擾對量測精度的影響，以達到提高量測精度的目的。
此外，本發明亦可使得光學量測裝置不須額外裝設或設計抗震結構，簡化光學量測裝置的設計、降低成本。且，本發明係透過既有的光學量測設備的架構，進行量測以及修正，僅須於處理單元內導入修正，即可在不須額外裝設補正單元亦不須汰換既有設備的情況下，大幅的改善
量測精度，實為經濟且效果顯著。
1‧‧‧光學量測裝置
10‧‧‧光源模組
11‧‧‧感測單元
12‧‧‧光耦合模組
13‧‧‧參考鏡組
131‧‧‧第一透鏡組
132‧‧‧參考鏡
133‧‧‧致動器
14‧‧‧處理單元
15‧‧‧第二透鏡組
E‧‧‧待測物
L1‧‧‧第一光線
L2‧‧‧第二光線
S1~S5‧‧‧方法步驟
VS‧‧‧相對速度值
Vr‧‧‧掃描速度
圖1為本發明的一種光學量測方法的步驟流程圖。
圖2為光學量測裝置的架構示意圖。
圖3為光學量測裝置的感測單元應用的示意圖。
圖4為感測單元量測結果的示意圖。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種光學量測裝置以及方法，其中相同的構件、步驟將以相同的參照符號加以說明。且，以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關之元件、步驟均已省略而未繪示；且圖式中各元件間之尺寸關係僅為求容易瞭解，非用以限制實際比例。
請一併參考圖1至圖4，圖1為本發明的一種光學量測方法的步驟流程圖。圖2為光學量測裝置的架構示意圖。圖3為光學量測裝置的感測單元應用的示意圖。圖4為感測單元量測結果的示意圖。
為達上述目的，本發明提供一種光學量測裝置1，其包括光源模組10、感測單元11、光耦合模組12、參考鏡組13以及處理單元14。
光源模組10提供第一光線L1以及第二光線L2。且若應用於人眼的角膜、視網膜量測時，為了顧及被量測者的舒適程度，則此光源模組10可為一寬頻雷射光源(例如本實施例的中心光源的波長可介於1030nm，且頻寬可為20至40nm，但不以不可見光為限制)。此寬頻雷射光源可透過窄頻雷射光源射入激發材料以提供，但不以此方法為限。
參考鏡組13可至少包括致動器133(micro-actuator)以及參考鏡132，參考鏡132可透過致動器133往復移動(例如可透過傳動平台移動，圖未繪出)，且致動器133以掃描速度Vr帶動參考鏡132的移動，實際上的掃描速度可透過馬達的轉速換算得知。其中，參考鏡132與致動器133可為兩個獨立構件或是整合成單一構件(例如可將參考鏡132貼附於致動器133上)。
光耦合模組12可將光源模組10的第一光線L1傳遞至參考鏡組13以及待測物E。光耦合模組12將部份第一光線L1傳遞至參考鏡組13，以及光耦合模組12將部份第一光線L1傳遞至參考鏡組13待測物E。本實施例的光耦合模組12可為分光器，但不以分光器為限制。例如可將光源模組10的50%的光線反射進入參考鏡組13，而其餘50%的光線穿透進入待測物E，以達成光耦合的效果。
另外，參考鏡組13更可包含第一透鏡組131，第一透鏡組131可由至少一透鏡所組成，其用以使光耦合模組12傳遞的第一光線L1傳遞至參考鏡132。本實施例的光學量測裝置1亦可包含第二透鏡組15，透過第二透鏡組15可使光耦合模組12將的第一光線L1傳遞至待測物E。
接著，參考鏡組13與待測物E將分別反射第一光線L1，從參考鏡組13離開的第一光線L1將會依序經過第一透鏡組131、光耦合模組12後進入處理單元14。而從待測物E離開的第一光線L1將會依序經過第二透鏡組15、光耦合模組12後進入處理單元14。
此外，本實施例的待測物E為一個球狀體，且以眼球為例示，但不以量測眼球為限制，本領域之通常技術者應可藉由本發明的設計概念應用於其他的待測物。承前，以量測眼球的角膜為例，於第一時序，可先調整第二透鏡組15，使該第一光線L1匯聚於角膜的外表面，此時致動器133將帶動參考鏡132往復移動，當被參考鏡組13反射的第一光線L1的光程差與被待測物E反射的第一光線L1的光程差為整數倍時，該些第一光線L1產生建設性干涉，紀錄該光程差，並定義此為第一光程差。
接著，於第二時序，再調整第二透鏡組15，使該第一光線L1匯聚於角膜的內表面，並重複上述步驟，使得被參考鏡組13反射的第一光線L1的光程差與被待測物E反射的第一光線L1的光程差為整數倍，該些第一光線L1產生建設性干涉，此時紀錄第二光程差。處理單元14可藉此兩個光程差推算出第一光線L1於待測物E中移動的時間(亦即處理單元14得以計算出第一時序與第二時序的時間差)。
本實施例可藉由光源模組10提供第二光線L2至待測物E表面(步驟S1)。第二光線L2將會被待測物E表面反射並傳遞至感測單元
11(步驟S2)。以角膜量測為例，第二光線L2將會傳遞至角膜的外表面並被反射。
感測單元11可為光學感測單元，例如位置型敏感型偵測器(position sensitive detector，PSD)。透過感測單元11可量測待測物E相對光源模組10的相對位置進而計算出待測物E或光源模組10的相對振動情況。以角膜量測為例，此處的感測單元11可測出工作平台或眼睛閃動的變化。
詳細而言，感測單元11將會傳遞感測信號給處理單元14，感測信號可包括光線移動速度(步驟S3)。處理單元14依據感測信號提供光源模組10與待測物E表面的相對速度值(步驟S4)。詳細而言，感測單元11將第二光線L2聚焦於感測單元11的位置轉換成一個感測信號，並傳遞至處理單元14，因此處理單元14可知道於一單位時間內，第二光線L2的位移變化量(感測單元11初始量測到的為一個位置對時間的信號)，透過低通濾波處理不必要的光雜訊後，即可對時間一次微分求得光線移動速度(圖4)。此處的「光線移動速度」即為待測物E相對光源模組10的相對速度值VS，亦可理解為待測物E相對光源模組10的相對振動情況。
以下將對厚度L的計算以及修正方式進行說明。
本實施例的修正公式應用了都卜勒公式的進行修正，鑑於光為一種具有高傳播速度的波動，故除了須考量到波源(光源模組10)與觀察者(光學量測裝置1)的相對運動關係以外，亦須考量狹義相對論帶來的效應。以本實施例為例，波源的移動速度即為光源模組10所提供的波前的波速即為掃描速度Vr，而觀察者(光學量測裝置1)的移動速度則為待測物E的折射率n與相對速度值VS的乘積(n*VS)。
此外，光學同調干涉(optical coherence interference)產生的原因為參考臂與樣品臂之光程相同而產生干涉的現象，但此干涉現象不會因為波源自身的移動速度而改變，因此還是會符合勞倫茲轉換之形式不變性的特性。故在假定同調光程波的波前的傳遞速度的不變，掃描速度Vr固定速度的情況下，當光程波的波前的傳遞速度與掃描速度Vr接近時，則須進行勞倫茲轉換式之形式不變性的修正。
補充說明的是，可將掃描速度Vr(光源模組10的光程波前移動速度)理解為類似都普勒效應中的波源移動速度，而n*Vs係振動相對速度值Vs在折射率為n的情況下對於以空氣為介質之等量光程波前速度(equivalent optical-path-length wavefront speed)故可理解為都普勒效應之觀察者移動速度。
在此光學量測裝置1中會影響厚度L的變因至少有：光源模組10以及待測物E的振動，在不考量此二者的振動情況下，在時序T=0紀錄到第一光程差、於時序T=T紀錄到第二光程差，此時可假定待測物E的厚度L為Vr/n*T，亦即波前以Vr/n的速度於樣品中移動，移動時間為T單位時間，兩者的乘積即為待測物E的厚度L。
接著，若先假定光源模組10以相對速度值Vs振動且待測物E不振動的情況。則此時須將厚度L的計算方式修正如下：
因此，考量到光源模組10振動的相對速度值Vs，波前將會以(Vr+Vs)/n的速度於樣品中移動T時間，接著再整理公式，即可得到上述修正公式。
接著，再若先假定光源模組10不振動且待測物E以相對速度值Vs振動的情況。此情況中，波前亦會以(Vr+Vs)/n的速度(與前述只考量光源模組10振動待測物E不振動的情況相同)，換言之，進行厚度L的計算時僅須考量光源模組10以及待測物E相對振動的情況，不須特別針對各別的振動進行修正。
承前，依據相對速度值VS與參考鏡組的掃描速度Vr，計算出厚度L(步驟S5)。厚度L其可透過以下的公式簡單表述(以下將會稱此公式為一般公式)：
其中，β為都卜勒公式的修正的速度比項(光程波前的觀察者與波源的速度比)，且在β遠小於1的情況下(亦即掃描速度Vr遠大於相對速度值VS)，可將厚度L的公式簡化為掃描速度Vr與相對速度值VS相加後除以待測物折射率n的積分值。厚度L的修正公式可簡化如下(以下將會稱此公式為簡化公式)：
此外，若相對速度值VS為時間函數時，亦可將β拓展成β(t)的時間函數。此種情況則可將厚度L的修正公式調整如下：
透過前述修正後的厚度L將會更貼近實際的厚度。
進一步而言，可於本實施例引入相對論進行修正的假設是：依據特殊相對論(special relatively)的論述，在存有相對速度運動的兩套時空座標系統中，若其物理現象表述若滿足勞倫茲轉換式之形式不變性(covariant with respect to Lorentz transformation)，則假定此二時空座標系統中的光速不變。基於此種假設下，雖本實施例的掃描速度Vr雖遠低於光速，但本發明所涉及的兩套相對速度運動的慣性座標系中的同調光程波的傳播速度不變，從圖4中可觀察到當以固定的掃描速度Vr進行掃描時，觀察者所觀察到的掃描速度Vr不變，反之可推論物理現象將會滿足勞倫茲轉換式之形式不變性，故須進行勞倫茲轉換式之形式不變性的修正。
承前，可將本實施例的光程波比擬成相對論中的光波、待測物中波前速度Vr/n可比擬成相對論中的光速c、相對速度值VS可比擬成相對論中的觀察者與波源的相對速度，而β=n*VS/VR則可比擬成相對論中的v/c。當β遠小於1不成立時，則公式計算時須考量整體的光傳遞行為必須滿足勞倫茲轉換式之形式不變性。
從上述運算可看出，(1+β)/√(1-β2)為勞倫茲轉換式所造成的時間膨脹(time dilation)效果，若β較大的情況，則可將公式化簡後即可得到下述公式：
本實施例的光學量測裝置可至少具有以下優點：在不須更換量測設備情況下，提高量測的精度，故可節省硬體設備升級的成本、因本發明的修正方法有考量量測裝置與待測物的相對振動的問題，故可使得量測裝置於量測的過程中較不受環境干擾影響，故導入本發明修正方法的量測裝置將較不受限於裝設位置、抗震結構的設計。此外，更可降低人為操作對量測結果的影響，提供一種對量測人員更容易操作、操作的技術門檻較低的一種光學量測設備。
請參照下方表格，本實驗例的操作條件為：致動器133以轉速800PPS驅動參考鏡(掃描速度Vr為100mm/s)，待測物E的折射率n為1.9。在不導入任何修正時，待測物的厚度(待測物為角膜)三次的量測結果分別為381.6微米、304.6微米以及440.1微米，其標準差為68微米，從表格中可清楚看出，分別導入簡化公式修正(僅進行都卜勒修正)或者導入一般修正(考量都卜勒以及相對論修正)都會降低標準差，換言之，經過修正可使得量測結果較不受待測物E相對光源模組10的相對振動情況影響。
以下為分別於不同的掃描速度的情況下進行量測的結果，從下述修正結果中亦可看出，導入修正後確實可降低待測物E相對光源模組10的相對振動的影響。
且，雖以上以應用於眼球量測作為例示，本實施例除了可用量測角膜厚度以及視網膜等等的結構的厚度，以外亦可應用於任何光可穿透介質(例如量測皮膚下微血管)的厚度量測。
綜上所述，本發明可透過光源模組與感測單元，計算出光學量測裝置與待測物的相對速度值，並依據參考鏡組的掃描速度與相對速度計算出待測物的厚度，透過此修正，以排除、降低光學量測裝置與待測物相對振動、量測過程中的環境干擾對量測精度的影響，以達到提高量測精度。
此外，本發明亦可使得光學量測裝置不須額外裝設或設計抗震結構，簡化光學量測裝置的設計、降低成本。且，本發明係透過既有的光學量測設備的架構，進行量測以及修正，僅須於處理單元內導入修正，即可在不須額外裝設補正單元亦不須汰換既有設備的情況下，大幅的改善量測精度，實為經濟且效果顯著。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
S1~S5‧‧‧方法步驟
Claims (7)
- 一種光學量測裝置，其包括：一光源模組，提供一第一光線以及一第二光線；一感測單元；一參考鏡組，其包括一致動器以及一參考鏡，該致動器以一掃描速度帶動該參考鏡往復移動；一光耦合模組，將該第一光線傳遞至該參考鏡組以及一待測物；以及一處理單元；其中，該光源模組傳遞該第一光線至該光耦合模組，該光耦合模組將部份該第一光線傳遞至該待測物、部份該第一光線傳遞至該參考鏡組，該第一光線被該待測物的表面反射後依序傳遞至該光耦合模組及該處理單元，該第一光線被該參考鏡組反射後依序傳遞至該光耦合模組及該處理單元，其中，該光源模組傳遞該第二光線至該待測物，該第二光線被該待測物的表面反射後傳遞至該感測單元，據此該感測單元傳遞一感測信號給該處理單元，該處理單元依據該感測信號提供一相對速度值，依據該相對速度值與該參考鏡組的該掃描速度，計算該厚度，且該厚度係由該掃描速度與該相對速度值相加後除以該待測物折射率的積分所產生。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學量測裝置，其中該處理單元利用以下的公式計算該厚度L：
- 如申請專利範圍第1項所述的光學量測裝置，其中該處理單元利用以下的公式計算該厚度L：
- 如申請專利範圍第1項所述的光學量測裝置，其中於一第一時序，被該待測物反射的該第一光線與被該參考鏡組反射的該第一光線產生建設性干涉，據此該處理單元提供一第一光程差，於一第二時序，該待測物反射的該第一光線與被該參考鏡組反射的該第一光線產生建設性干涉，據此該處理單元提供一第二光程差，依據該第一與該第二光程差，該處理單元得以計算該第一時序與該第二時序的時間差。
- 一種光學量測方法，用於一光學量測裝置，且該光學量測裝置的一參考鏡組具有一掃描速度，其方法的步驟更包括：藉由一光源模組提供一光線至一待測物表面；該光線被該待測物表面反射並傳遞至一感測單元，該感測單元傳遞一感測信號給一處理單元，該感測信號包括該光線移動速度；該處理單元依據該感測信號提供該光源模組與該待測物表面的一相對速度值；依據該相對速度值與該掃描速度，計算出該待測物的一厚度；以及依據該掃描速度與該相對速度值相加後除以該待測物折射率的積分，以計算該厚度。
- 如申請專利範圍第5項所述的光學量測方法，其中該厚度L為：
- 如申請專利範圍第5項所述的光學量測方法，其中該厚度L為：
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW103128688A TWI529368B (zh) | 2014-08-20 | 2014-08-20 | 光學量測裝置及方法 |
| US14/831,850 US9603518B2 (en) | 2014-08-20 | 2015-08-20 | Optical measuring device and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW103128688A TWI529368B (zh) | 2014-08-20 | 2014-08-20 | 光學量測裝置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201608205A TW201608205A (zh) | 2016-03-01 |
| TWI529368B true TWI529368B (zh) | 2016-04-11 |
Family
ID=55347200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW103128688A TWI529368B (zh) | 2014-08-20 | 2014-08-20 | 光學量測裝置及方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9603518B2 (zh) |
| TW (1) | TWI529368B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI632340B (zh) * | 2017-07-21 | 2018-08-11 | 鐿鈦科技股份有限公司 | 放大位移倍率之光學量測系統、放大位移倍率之光學量測裝置及其量測方法 |
| US10260861B2 (en) | 2017-07-21 | 2019-04-16 | Intai Technology Corp. | Optical measuring system for magnifying displacement, optical measuring apparatus for magnifying displacement and measuring method thereof |
| US10890429B2 (en) | 2018-12-27 | 2021-01-12 | Industrial Technology Research Institute | Automatic calibration optical interferometer and automatic calibration method of optical interferometer |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992019930A1 (en) | 1991-04-29 | 1992-11-12 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for optical imaging and measurement |
-
2014
- 2014-08-20 TW TW103128688A patent/TWI529368B/zh active
-
2015
- 2015-08-20 US US14/831,850 patent/US9603518B2/en active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI632340B (zh) * | 2017-07-21 | 2018-08-11 | 鐿鈦科技股份有限公司 | 放大位移倍率之光學量測系統、放大位移倍率之光學量測裝置及其量測方法 |
| US10260861B2 (en) | 2017-07-21 | 2019-04-16 | Intai Technology Corp. | Optical measuring system for magnifying displacement, optical measuring apparatus for magnifying displacement and measuring method thereof |
| US10890429B2 (en) | 2018-12-27 | 2021-01-12 | Industrial Technology Research Institute | Automatic calibration optical interferometer and automatic calibration method of optical interferometer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20160051138A1 (en) | 2016-02-25 |
| TW201608205A (zh) | 2016-03-01 |
| US9603518B2 (en) | 2017-03-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9687145B2 (en) | Optical coherence elastography to assess biomechanics and detect progression of ocular and other tissues degenerative diseases | |
| JP3809208B2 (ja) | 血液の速度を測定する装置及び方法 | |
| CN102058391B (zh) | 用于对光学相干断层图像成像的设备和方法 | |
| KR101514253B1 (ko) | 촬상장치 및 촬상방법 | |
| US8358421B2 (en) | Optical tomographic imaging apparatus that changes reference beam path lengths | |
| EP2497409A1 (en) | Optical tomographic image photographing apparatus and control method therefor | |
| US10362933B2 (en) | Ophthalmologic apparatus, tomographic image generation method, and program that determine an imaging region for capturing a plurality of tomographic images for generating an averaged tomographic image | |
| US20160038023A1 (en) | Ophthalmologic apparatus | |
| JP5864258B2 (ja) | スペクトル光コヒーレンス断層映像法を用いて構造データを収集する方法および装置 | |
| JP2015131107A (ja) | 光コヒーレンストモグラフィ装置、及びプログラム | |
| JP2018038611A5 (zh) | ||
| JP2012075641A5 (zh) | ||
| JP2010169502A5 (ja) | 光断層撮像装置 | |
| WO2011093061A1 (en) | Ophthalmologic imaging apparatus | |
| JP2013520236A5 (zh) | ||
| TWI529368B (zh) | 光學量測裝置及方法 | |
| JP2010151713A (ja) | 光断層画像の撮像方法及びその装置 | |
| Zvietcovich et al. | In vivo assessment of corneal biomechanics under a localized cross-linking treatment using confocal air-coupled optical coherence elastography | |
| Liu et al. | Ultra-fast line-field low coherence holographic elastography using spatial phase shifting | |
| Nair et al. | Heartbeat optical coherence elastography: corneal biomechanics in vivo | |
| Du et al. | Quantitative confocal optical coherence elastography for evaluating biomechanics of optic nerve head using Lamb wave model | |
| CN109620130B (zh) | 一种共光路的多光束光学相干弹性测量系统及测量方法 | |
| JP2022075870A (ja) | 光断層画像撮影装置及びそれに用いる光源装置 | |
| US8570528B2 (en) | Dual wavelength scanning system | |
| JP2009119153A (ja) | 光コヒーレントトモグラフィーシステム |