光學(xué)裝置及其運(yùn)作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種應(yīng)用于眼科檢測的光學(xué)裝置。光學(xué)裝置包含第一光源模塊、第二光源模塊及干涉模塊。第一光源模塊是由光纖單元及透鏡元件構(gòu)成。第一光源模塊是用以發(fā)出第一光信號。第二光源模塊是由光纖單元及透鏡元件構(gòu)成。第二光源模塊與第一光源模塊串接。第二光源模塊用以接收第一光信號并發(fā)出第二光信號。干涉模塊與第二光源模塊耦接，用以接收第二光信號并分別提供第一入射光及第二入射光至待測物及參考反射鏡。
【專利說明】光學(xué)裝置及其運(yùn)作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是與光學(xué)檢測有關(guān)，特別是關(guān)于一種能夠適用于眼科檢測并提供高功率、大頻寬及高解析等功效的光學(xué)裝置及其運(yùn)作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著光學(xué)檢測技術(shù)不斷地演進(jìn)，提供了一種非侵入式的方法來了解待測物組織的構(gòu)造及組成，由于其快速而且非侵入式的特性使得這類的技術(shù)有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，特別是應(yīng)用于人體功能檢測及醫(yī)療診斷上。尤其是人體眼球器官與周邊組織相對于人體其他部位，具有高透光性與易受損傷等特性，因此，光學(xué)檢測技術(shù)更適合被廣泛應(yīng)用于眼科檢測設(shè)備中，例如驗光機(jī)、眼壓計、眼底照相機(jī)、角膜厚度儀及光學(xué)斷層掃瞄儀等。
[0003]然而，于實際應(yīng)用中，相關(guān)的光學(xué)眼科檢測設(shè)備雖已開發(fā)多年，但由于眼部器官構(gòu)造中，各組織對入射光所產(chǎn)生的反射、散射、折射或吸收等特性并不一致，因此，當(dāng)目前的光學(xué)眼科檢測設(shè)備進(jìn)行不同的眼科檢測時，很可能由于上述因素而產(chǎn)生解析度較差的檢測結(jié)果，甚至有誤判的情況發(fā)生。
[0004]因此，本發(fā)明即針對此一需求提出一種能夠適用于眼科檢測并提供高功率、大頻寬及高解析等功效的光學(xué)裝置及其運(yùn)作方法，以改善現(xiàn)有技術(shù)所遭遇到的種種問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一具體實施例為一種光學(xué)裝置。于此實施例中，光學(xué)裝置應(yīng)用于眼科檢測。光學(xué)裝置包含第一光源模塊、第二光源模塊及干涉模塊。第一光源模塊是由光纖單元及透鏡元件構(gòu)成。第一光源模塊是用以發(fā)出第一光信號。第二光源模塊是由光纖單元及透鏡元件構(gòu)成。第二光源模塊與第一光源模塊串接。第二光源模塊用以接收第一光信號并發(fā)出第二光信號。干涉模塊與第二光源模塊耦接，用以接收第二光信號并分別提供第一入射光及第二入射光至待測物及參考反射鏡。
[0006]于一實施例中，干涉模塊包含有一干涉光路，用以根據(jù)第二光信號產(chǎn)生第一入射光及第二入射光。
[0007]于一實施例中，第二光源模塊的光纖單元包含有多模式光纖(mult1-mode fiber)，
用以根據(jù)第一光信號產(chǎn)生第二光信號。
[0008]于一實施例中，多模式光纖的核心(core)直徑為200um，干涉模塊提供至待測物的第一入射光具有1030nm的中心頻率、高于45nm的頻寬及小于1um的縱向解析度(axialresolut1n)。
[0009]于一實施例中，參考反射鏡具有一平面或一曲面。
[0010]于一實施例中，光學(xué)裝置進(jìn)一步包含切換模塊，耦接第二光源模塊，用以通過旋轉(zhuǎn)或平移方式改變接收來自第一光源模塊的第一光信號的第二光源模塊的多模式光纖處于一核心(core)模式或一外殼(cladding)模式下以產(chǎn)生該第二光信號。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第二具體實施例為一種光學(xué)裝置運(yùn)作方法。于此實施例中，光學(xué)裝置運(yùn)作方法應(yīng)用于眼科檢測。光學(xué)裝置包含第一光源模塊、一第二光源模塊及一干涉模塊。第一光源模塊及第二光源模塊是由光纖單元及透鏡元件構(gòu)成。第二光源模塊與第一光源模塊串接。干涉模塊與第二光源模塊耦接。該方法包含下列步驟:(a)第一光源模塊發(fā)出第一光信號；(b)第二光源模塊接收第一光信號并發(fā)出第二光信號；以及(C)干涉模塊接收第二光信號并分別提供第一入射光及第二入射光至待測物及參考反射鏡。
[0012]如上所述的光學(xué)裝置運(yùn)作方法，該干涉模塊包含有一干涉光路，用以根據(jù)該第二光信號產(chǎn)生該第一入射光及該第二入射光。
[0013]如上所述的光學(xué)裝置運(yùn)作方法，該第二光源模塊的光纖單元包含有一多模式光纖(mult1-mode fiber),用以根據(jù)該第一光信號產(chǎn)生該第二光信號。
[0014]如上所述的光學(xué)裝置運(yùn)作方法，該多模式光纖的核心直徑為200um，該干涉模塊提供至該待測物的該第一入射光具有1030nm的中心頻率、高于45nm的頻寬及小于1um的縱向解析度。
[0015]如上所述的光學(xué)裝置運(yùn)作方法，該參考反射鏡具有一平面或一曲面。
[0016]如上所述的光學(xué)裝置運(yùn)作方法，進(jìn)一步包含下列步驟:通過旋轉(zhuǎn)或平移方式改變接收來自該第一光源模塊的該第一光信號的該第二光源模塊的該多模式光纖處于一核心模式或一外殼模式下以產(chǎn)生該第二光信號。
[0017]相較于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置及其運(yùn)作方法具有下列優(yōu)點:
[0018](I)采用特殊設(shè)計的激光光源，具有高功率輸出及優(yōu)化中心頻寬的功效；
[0019](2)利用上述激光光源設(shè)計的光源模塊搭配上光學(xué)干涉檢測及相匹配的特殊光路設(shè)計，可有效提高系統(tǒng)的信噪比(Signal-Noise Rat1, SNR),故能提供關(guān)于眼球組織(例如角膜)的高解析度的縱向分析；
[0020](3)可搭配切換模塊，通過旋轉(zhuǎn)或平移的方式改變光纖單元的核心(core)模式或外殼(cladding)模式，以提供不同的檢測功能。
[0021](4)可采用曲面參考反射鏡取代傳統(tǒng)的平面參考反射鏡，以獲得較大的光圈尺寸(Iris size)及較佳的信噪比(Signal-Noise Rat1, SNR)。
[0022]關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以通過以下的【具體實施方式】及附圖得到進(jìn)一步的了解。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例中的光學(xué)裝置的功能方塊圖。
[0024]圖2為圖1中的光學(xué)裝置應(yīng)用于眼壓量測的架構(gòu)的一實施例。
[0025]圖3A及圖3B分別為不同的切換模塊設(shè)計。
[0026]圖4A及圖4B分別為根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置所得到的輸出功率及帶寬的實驗結(jié)果O
[0027]圖5為圖1中的光學(xué)裝置應(yīng)用于眼壓量測的架構(gòu)的另一實施例。
[0028]圖6為根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例的光學(xué)裝置運(yùn)作方法的流程圖。
[0029]主要組件符號說明:
[0030]SlO?S14:流程步驟
[0031]1:光學(xué)裝置
[0032]10:第一光源模塊
[0033]12:第二光源模塊
[0034]14:干涉模塊
[0035]RM、RM’:參考反射鏡
[0036]OD:待測物
[0037]N1:第一光信號
[0038]N2:第二光信號
[0039]L1:第一入射光
[0040]L2:第二入射光
[0041]LEN、LENl ?LEN2:透鏡
[0042]MF:多模式光纖
[0043]K:分光單元
[0044]RF:反射單元
[0045]PD:光偵測單元
[0046]AT:衰減單元
[0047]CH:腔體
[0048]16:切換模塊

【具體實施方式】
[0049]根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例為一種光學(xué)裝置。于此實施例中，該光學(xué)裝置可以是一種光學(xué)式眼科檢測裝置，但不以此為限。
[0050]請參照圖1，圖1為本實施例的光學(xué)裝置的功能方塊圖。如圖1所示，光學(xué)裝置I包含第一光源模塊10、第二光源模塊12及干涉模塊14。其中，第二光源模塊12與第一光源模塊10串接。干涉模塊14與第二光源模塊12耦接。
[0051]于此實施例中，第一光源模塊10是由光纖單兀及透鏡兀件構(gòu)成。第一光源模塊10是用以發(fā)出第一光信號NI。第二光源模塊12是由光纖單兀及透鏡兀件構(gòu)成。第二光源模塊12是用以接收來自第一光源模塊10的第一光信號NI并發(fā)出第二光信號N2。干涉模塊14是用以接收來自第二光源模塊12的第二光信號N2并分別提供第一入射光LI及第二入射光L2至待測物OD及參考反射鏡RM。
[0052]請參照圖2，圖2為圖1中的光學(xué)裝置應(yīng)用于眼壓量測的架構(gòu)的一實施例。如圖2所示，第一光源模塊10及第二光源模塊12是分別由不同的光纖單元及透鏡元件構(gòu)成。需說明的是，第二光源模塊12的光纖單元可包含有準(zhǔn)直透鏡(collimating lens)LEN及多模式光纖(mult1-mode fiber)MF,用以根據(jù)第一光信號NI產(chǎn)生第二光信號N2。于此實施例中，第二光源模塊12的光纖單兀所米用的多模式光纖的核心(core)直徑為200um,但不以此為限。
[0053]于此實施例中，干涉模塊14可包含有一干涉光路(例如邁克爾遜干涉光路，但不以此為限)，用以接收來自第二光源模塊12的多模式光纖MF的第二光信號N2，并根據(jù)第二光信號N2通過干涉光路產(chǎn)生第一入射光LI及第二入射光L2。如圖2所示，干涉模塊14可包含有分光單元K、反射單元RF、光偵測單元PD、透鏡單元LENl?LEN2、衰減單元AT及腔體CH。
[0054]來自第二光源模塊12的多模式光纖MF的第二光信號N2經(jīng)分光單元K分為第一入射光LI及第二入射光L2。第一入射光LI經(jīng)反射單元RF反射并經(jīng)過透鏡單元LENl及腔體CH后將會射向待測物0D。第二入射光L2經(jīng)過透鏡單元LEN2及衰減單元AT后將會射向參考反射鏡應(yīng)。光偵測單元H)則是用以分別接收待測物OD反射第一入射光LI的第一反射光以及參考反射鏡RM反射第二入射光L2的第二反射光，以根據(jù)第一反射光及第二反射光得到量測結(jié)果。
[0055]需說明的是，本發(fā)明的干涉模塊14提供至待測物(角膜組織)OD的第一入射光LI可具有1030nm的中心頻率、高于45nm的頻寬及小于1um的縱向解析度(axialresolut1n),但不以此為限。
[0056]實際上，第二光源模塊12的光纖單元可包含有單模式光纖及多模式光纖，光學(xué)裝置I亦可進(jìn)一步包含耦接第二光源模塊12的切換模塊。多模式光纖具有下列優(yōu)點:頻寬大、高解析度、大面積、OCT效果較佳。
[0057]請參照圖3A及圖3B，圖3A及圖3B分別為不同的切換模塊的設(shè)計。如圖3A及圖3B所示，切換模塊16是用以通過旋轉(zhuǎn)或平移方式改變接收來自第一光源模塊10的第一光信號NI的第二光源模塊12的多模式光纖MF處于核心(core)模式或外殼(cladding)模式下以產(chǎn)生第二光信號N2。也就是說，切換模塊16可控制第二光源模塊12的多模式光纖MF操作于核心模式或外殼模式下，這將會連帶影響干涉模塊14提供至待測物(角膜組織)OD的第一入射光LI的中心頻率、頻寬及縱向解析度的大小。
[0058]舉例而言，當(dāng)切換模塊16控制第二光源模塊12的多模式光纖MF操作于核心模式下時，干涉模塊14提供至待測物(角膜組織)OD的第一入射光LI可具有1030nm的中心頻率、19nm的頻寬及22um的縱向解析度。當(dāng)切換模塊16控制第二光源模塊12的多模式光纖MF操作于外殼模式下時，干涉模塊14提供至待測物(角膜組織)OD的第一入射光LI可具有1030nm的中心頻率、47nm的頻寬及9.1um的縱向解析度。
[0059]比較上述實驗結(jié)果可知:當(dāng)?shù)诙庠茨K12的多模式光纖MF操作于外殼模式下時，干涉模塊14提供至待測物(角膜組織)OD的第一入射光LI的中心頻率雖與操作于核心模式下相同，但很明顯地，其頻寬較大且縱向解析度較佳(數(shù)值較小)。因此，使用者可視實際需求操作切換模塊16控制第二光源模塊12的多模式光纖MF于核心模式或外殼模式之間進(jìn)行切換。
[0060]請參照圖4A及圖4B，圖4A及圖4B分別為根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置所得到的輸出功率及帶寬的實驗結(jié)果。如圖4A及圖4B可知:本發(fā)明的光學(xué)裝置可達(dá)到1.2麗的高輸出功率與47nm的大帶寬。
[0061]請參照圖5，圖5為圖1中的光學(xué)裝置應(yīng)用于眼壓量測的架構(gòu)的另一實施例。如圖5所示，于此實施例中，具有曲面的參考反射鏡RM’被用來取代圖2中的平面參考反射鏡RM,由以獲得較大的光圈尺寸(Iris size)及較佳的信噪比(Signal-Noise Rat1, SNR)。
[0062]根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例為一種光學(xué)裝置運(yùn)作方法。于此實施例中，光學(xué)裝置運(yùn)作方法應(yīng)用于眼科檢測。光學(xué)裝置包含第一光源模塊、一第二光源模塊及一干涉模塊。第一光源模塊及第二光源模塊是由光纖單元及透鏡元件構(gòu)成。第二光源模塊與第一光源模塊串接。干涉模塊與第二光源模塊耦接。
[0063]請參照圖6，圖6為此實施例的光學(xué)裝置運(yùn)作方法的流程圖。如圖6所示，于步驟SlO中，第一光源模塊發(fā)出第一光信號；于步驟S12中，第二光源模塊接收第一光信號并發(fā)出第二光信號；于步驟S14中，干涉模塊接收第二光信號并分別提供第一入射光及第二入射光至待測物及參考反射鏡。
[0064]于實際應(yīng)用中，第二光源模塊的光纖單元包含有多模式光纖(mult1-mode fiber)。于步驟S12中，該方法可通過旋轉(zhuǎn)或平移方式改變接收來自第一光源模塊的第一光信號的第二光源模塊的多模式光纖處于核心(core)模式或外殼(cladding)模式下以產(chǎn)生第二光信號。參考反射鏡可具有平面或曲面。于步驟S14中，干涉模塊可包含有一干涉光路，用以根據(jù)第二光信號產(chǎn)生第一入射光及第二入射光。本發(fā)明的干涉模塊提供至待測物的第一入射光可具有1030nm的中心頻率、高于45nm的頻寬及小于1um的縱向解析度。
[0065]相較于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置及其運(yùn)作方法具有下列優(yōu)點:
[0066](I)采用特殊設(shè)計的激光光源，具有高功率輸出及優(yōu)化中心頻寬的功效；
[0067](2)利用上述激光光源設(shè)計的光源模塊搭配上光學(xué)干涉檢測及相匹配的特殊光路設(shè)計，可有效提高系統(tǒng)的信噪比(signal-noise rat1)，故能提供關(guān)于眼球組織(例如角膜)的高解析度的縱向分析；
[0068](3)可搭配切換模塊，通過旋轉(zhuǎn)或平移的方式改變光纖單元的核心(core)模式或外殼(cladding)模式，以提供不同的檢測功能。
[0069](4)可采用曲面參考反射鏡取代傳統(tǒng)的平面參考反射鏡，以獲得較大的光圈尺寸(Iris size)及較佳的信噪比(Signal-Noise Rat1, SNR)。
[0070]通過以上較佳具體實施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而并非以上述所公開的較佳具體實施例來對本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請的權(quán)利要求的范疇內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)裝置，其特征在于，包含: 一第一光源模塊，是由光纖單兀及透鏡兀件構(gòu)成，該第一光源模塊是用以發(fā)出一第一光信號; 一第二光源模塊，是由光纖單兀及透鏡兀件構(gòu)成，該第二光源模塊是與該第一光源模塊串接，該第二光源模塊用以接收該第一光信號并發(fā)出一第二光信號；以及 一干涉模塊，是與該第二光源模塊耦接，用以接收該第二光信號并分別提供一第一入射光及一第二入射光至一待測物及一參考反射鏡。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，該干涉模塊包含有一干涉光路，用以根據(jù)該第二光信號產(chǎn)生該第一入射光及該第二入射光。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，該第二光源模塊的光纖單元包含有一多模式光纖，用以根據(jù)該第一光信號產(chǎn)生該第二光信號。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)裝置，其特征在于，該多模式光纖的核心直徑為200um，該干涉模塊提供至該待測物的該第一入射光具有1030nm的中心頻率、高于45nm的頻寬及小于1um的縱向解析度。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，該參考反射鏡具有一平面或一曲面。
6.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)裝置，其特征在于，進(jìn)一步包含: 一切換模塊，耦接該第二光源模塊，用以通過旋轉(zhuǎn)或平移方式改變接收來自該第一光源模塊的該第一光信號的該第二光源模塊的該多模式光纖處于一核心模式或一外殼模式下以產(chǎn)生該第二光信號。
7.一種運(yùn)作一光學(xué)裝置的方法，其特征在于，該光學(xué)裝置包含一第一光源模塊、一第二光源模塊及一干涉模塊，該第一光源模塊及該第二光源模塊是由光纖單元及透鏡元件構(gòu)成，該第二光源模塊是與該第一光源模塊串接，該干涉模塊是與該第二光源模塊耦接，該方法包含下列步驟: (a)該第一光源模塊發(fā)出一第一光信號； (b)該第二光源模塊接收該第一光信號并發(fā)出一第二光信號；以及 (C)該干涉模塊接收該第二光信號并分別提供一第一入射光及一第二入射光至一待測物及一參考反射鏡。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該干涉模塊包含有一干涉光路，用以根據(jù)該第二光信號產(chǎn)生該第一入射光及該第二入射光。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該第二光源模塊的光纖單元包含有一多模式光纖，用以根據(jù)該第一光信號產(chǎn)生該第二光信號。
10.如權(quán)利要求9所述的方法,其特征在于,該多模式光纖的核心直徑為200um,該干涉模塊提供至該待測物的該第一入射光具有1030nm的中心頻率、高于45nm的頻寬及小于1um的縱向解析度。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該參考反射鏡具有一平面或一曲面。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含下列步驟: 通過旋轉(zhuǎn)或平移方式改變接收來自該第一光源模塊的該第一光信號的該第二光源模塊的該多模式光纖處于一核心模式或一外殼模式下以產(chǎn)生該第二光信號。
【文檔編號】A61B3/16GK104434029SQ201410317525
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月14日
【發(fā)明者】王威, 莊仲平, 顏孟新, 周忠誠, 黃升龍, 許光裕, 蔡建中, 何端書 申請人:明達(dá)醫(yī)學(xué)科技股份有限公司