專利名稱：光學(xué)裝置及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是與光學(xué)檢測有關(guān)，特別是關(guān)于一種通過旋轉(zhuǎn)軸的設(shè)置有效地提升整體光學(xué)掃瞄檢測效率的光學(xué)裝置及其操作方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著光學(xué)檢測技術(shù)不斷地發(fā)展，已發(fā)展出許多不同種類的光學(xué)檢測設(shè)備。舉例而言，作為眼底光學(xué)影像裝置的光學(xué)同調(diào)斷層掃瞄儀(optical coherence tomography)可提供視網(wǎng)膜(retina)的剖面影像，并且光學(xué)同調(diào)斷層掃瞄儀是利用旋轉(zhuǎn)鏡面的旋轉(zhuǎn)將檢測光線投射至不同的方向，由此檢測眼底的不同位置。如圖1所示，由于眼睛的尺寸相對較小，并且視網(wǎng)膜的眼底區(qū)域R可視為類似圓周，所以前述的旋轉(zhuǎn)鏡面所提供的入射光Ll L3的掃瞄區(qū)域能夠維持在一定的聚焦檢測范圍內(nèi)，故應(yīng)用起來尚屬便利。然而，一旦將旋轉(zhuǎn)鏡面的設(shè)計(jì)應(yīng)用于檢測非圓周的大面積區(qū)域S(例如皮膚)時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)鏡面的旋轉(zhuǎn)角度的限制，旋轉(zhuǎn)鏡面所提供的入射光Ll L3 的聚焦檢測范圍并不一定能夠完全涵蓋大面積區(qū)域S上的所有待檢測區(qū)域，如此將會(huì)導(dǎo)致其中部分的待檢測區(qū)域無法被檢測到。如圖2所示，為了改善上述缺點(diǎn)，目前是采用先將整個(gè)非圓周大面積的區(qū)域分成許多小區(qū)域Ml M6后，再依序針對每一個(gè)小區(qū)域Ml M6進(jìn)行掃瞄的作法。但由于每一個(gè)小區(qū)域Ml M6均受到旋轉(zhuǎn)鏡面RM的旋轉(zhuǎn)角度的限制，因此，欲完成整個(gè)非圓周大面積區(qū)域的掃瞄工作即需耗費(fèi)較長的時(shí)間，將會(huì)嚴(yán)重影響整體的光學(xué)檢測效率。因此，本發(fā)明提出一種光學(xué)裝置及其操作方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一具體實(shí)施例為一種光學(xué)裝置。在此實(shí)施例中，光學(xué)裝置包含光學(xué)掃瞄模塊及旋轉(zhuǎn)軸模塊。光學(xué)掃瞄模塊用以提供光學(xué)斷層掃瞄的光學(xué)信號。旋轉(zhuǎn)軸模塊與光學(xué)掃瞄模塊組合。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸模塊旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸模塊帶動(dòng)光學(xué)掃瞄模塊對待測物體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃瞄程序。在實(shí)際應(yīng)用中，光學(xué)裝置可進(jìn)一步包含旋轉(zhuǎn)鏡。旋轉(zhuǎn)鏡是設(shè)置于光學(xué)掃瞄模塊與待測物體之間。在旋轉(zhuǎn)掃瞄程序中，旋轉(zhuǎn)鏡相對于待測物體進(jìn)行一維方向的移動(dòng)并搭配旋轉(zhuǎn)軸模塊的旋轉(zhuǎn)，以對待測物體進(jìn)行二維的掃瞄。旋轉(zhuǎn)軸模塊與光學(xué)掃瞄模塊構(gòu)成同心設(shè)計(jì)或偏心設(shè)計(jì)的組合。此外，光學(xué)裝置亦可進(jìn)一步包含操作平臺，用以整合光學(xué)掃瞄模塊與旋轉(zhuǎn)軸模塊， 使得旋轉(zhuǎn)軸模塊能夠分別在三個(gè)軸向上帶動(dòng)光學(xué)掃瞄模塊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃瞄程序。操作平臺可包含操控模塊，用以供使用者操控操作平臺，操控模塊是選自搖桿、鼠標(biāo)及鍵盤所組成的群組。光學(xué)裝置亦可進(jìn)一步包含判斷模塊，用以判斷待測物體、待測物體上的檢測區(qū)域及定位點(diǎn)是否正確。若判斷模塊的判斷結(jié)果為是，旋轉(zhuǎn)軸模塊帶動(dòng)光學(xué)掃瞄模塊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃瞄程序。
根據(jù)本發(fā)明的第二具體實(shí)施例為一種光學(xué)裝置操作方法。光學(xué)裝置包含光學(xué)掃瞄模塊及旋轉(zhuǎn)軸模塊，旋轉(zhuǎn)軸模塊與光學(xué)掃瞄模塊組合。在此實(shí)施例中，該方法包含下列步驟首先，判斷待測物體、待測物體上的檢測區(qū)域及定位點(diǎn)是否正確；若上述判斷結(jié)果為是，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸模塊旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸模塊帶動(dòng)光學(xué)掃瞄模塊對待測物體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃瞄程序；之后，光學(xué)掃瞄模塊提供光學(xué)斷層掃瞄的光學(xué)信號。相較于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置及其操作方法是通過旋轉(zhuǎn)軸與光學(xué)探頭的結(jié)合進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃瞄，故可大幅增加其掃瞄的面積，提升整體掃瞄的效率。再者，光學(xué)裝置的旋轉(zhuǎn)鏡僅需一維方向的掃瞄并搭配旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，即可提供二維面積的檢測。此外，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置亦可包含六自由度平臺，通過類似搖桿(或鼠標(biāo)、鍵盤等)的操控裝置、 顯示器、微攝影鏡頭及感測器的配合，進(jìn)行病人的身體部位的觀察、定位及檢測，有效地減輕人力負(fù)擔(dān)。關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。


圖1是繪示現(xiàn)有技術(shù)中的旋轉(zhuǎn)鏡面的聚焦檢測范圍無法完全涵蓋所有待檢測區(qū)域的示意圖。圖2是繪示現(xiàn)有技術(shù)中將整個(gè)非圓周大面積的區(qū)域分成許多小區(qū)域，并依序針對每一個(gè)小區(qū)域進(jìn)行掃瞄的作法。圖3是繪示根據(jù)本發(fā)明的第一具體實(shí)施例中的光學(xué)裝置的功能方塊圖。圖4A是繪示光學(xué)掃瞄模塊與旋轉(zhuǎn)軸模塊采用同心設(shè)計(jì)組合。圖4B是繪示光學(xué)掃瞄模塊與旋轉(zhuǎn)軸模塊采用偏心設(shè)計(jì)組合。圖5A是繪示現(xiàn)有技術(shù)中的光學(xué)探頭在固定位置下最大的掃瞄范圍的示意圖。圖5B是繪示本發(fā)明的光學(xué)探頭與旋轉(zhuǎn)軸結(jié)合后的最大掃瞄范圍的示意圖。圖6是繪示光學(xué)裝置的操作平臺的示意圖。圖7是繪示根據(jù)本發(fā)明的第二具體實(shí)施例的光學(xué)裝置操作方法的流程圖。主要元件符號說明SlO S16 流程步驟30 光學(xué)掃瞄模塊(光學(xué)探頭)32 旋轉(zhuǎn)軸模塊3 光學(xué)裝置34 旋轉(zhuǎn)鏡36 操作平臺38 判斷模塊K 待測物體Dv:有效檢測直徑Ds:旋轉(zhuǎn)軸的直徑360:操控模塊R 視網(wǎng)膜的眼底區(qū)域S 大面積區(qū)域Ll L3 反射光Ml M6 小區(qū)域RM 旋轉(zhuǎn)鏡面
N 水晶體(透鏡) M 旋轉(zhuǎn)鏡
P 光學(xué)探頭
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的第一具體實(shí)施例為一種光學(xué)裝置。在此實(shí)施例中，該光學(xué)裝置可以是皮膚光學(xué)影像檢測裝置，應(yīng)用于檢測類似皮膚般的非圓周大面積區(qū)域，但不以此為限。實(shí)際上，該光學(xué)裝置可以是光學(xué)同調(diào)斷層掃瞄儀或其他類似的儀器，并無特定的限制。請參照圖3，圖3是繪示本實(shí)施例的光學(xué)裝置的功能方塊圖。如圖3所示，光學(xué)裝置3是用以對待測物體k進(jìn)行光學(xué)同調(diào)斷層掃瞄檢測的程序。光學(xué)裝置3包含光學(xué)掃瞄模塊30、旋轉(zhuǎn)軸模塊32、旋轉(zhuǎn)鏡34、操作平臺36及判斷模塊38。其中，旋轉(zhuǎn)鏡34設(shè)置于光學(xué)掃瞄模塊30與待測物體k之間；判斷模塊38耦接至旋轉(zhuǎn)軸模塊32 ；光學(xué)掃瞄模塊30與旋轉(zhuǎn)軸模塊32組合，例如圖4a所示的同心設(shè)計(jì)組合或圖4b所示的偏心設(shè)計(jì)組合。在此實(shí)施例中，判斷模塊38是用以判斷待測物體、待測物體上的檢測區(qū)域及定位點(diǎn)是否正確。實(shí)際上，判斷模塊38具有影像擷取及影像比對的功能，通過比對待測物體、待測物體上的檢測區(qū)域及定位點(diǎn)的影像與之前進(jìn)行光學(xué)檢測時(shí)所拍攝的參考影像，即可判斷待測物體、待測物體上的檢測區(qū)域及定位點(diǎn)是否正確。若判斷模塊38的判斷結(jié)果為是，旋轉(zhuǎn)軸模塊32將會(huì)帶動(dòng)光學(xué)掃瞄模塊30進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃瞄程序。光學(xué)掃瞄模塊30是用以提供光學(xué)斷層掃瞄的光學(xué)信號。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸模塊32旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸模塊32帶動(dòng)光學(xué)掃瞄模塊30對待測物體k進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃瞄程序。在旋轉(zhuǎn)掃瞄程序中，旋轉(zhuǎn)鏡；34相對于待測物體k進(jìn)行一維方向的移動(dòng)并搭配旋轉(zhuǎn)軸模塊32帶動(dòng)光學(xué)掃瞄模塊30的旋轉(zhuǎn)，以對待測物體k進(jìn)行二維的掃瞄。為了達(dá)到改善現(xiàn)有技術(shù)中的光學(xué)裝置掃瞄速度較為緩慢的缺點(diǎn)，本發(fā)明的光學(xué)裝置3的光學(xué)掃瞄模塊30與旋轉(zhuǎn)軸模塊32組合。實(shí)際上，光學(xué)掃瞄模塊30可以是光學(xué)探頭， 但不以此為限。請參照圖5a，圖5a是繪示現(xiàn)有技術(shù)中的光學(xué)探頭在固定位置下最大的掃瞄范圍的示意圖。如圖5a所示，假設(shè)單一的光學(xué)探頭p在固定位置下，可通過旋轉(zhuǎn)鏡m提供的有效檢測直徑為dv，因此，在前述條件下，現(xiàn)有技術(shù)中的光學(xué)探頭p在固定位置下的最大掃瞄范圍為(0. 707dv)2。另一方面，請參照圖5b，圖5b是繪示本發(fā)明的光學(xué)掃瞄模塊(光學(xué)探頭)30與旋轉(zhuǎn)軸模塊32結(jié)合后的最大掃瞄范圍的示意圖。假設(shè)旋轉(zhuǎn)軸模塊32中的旋轉(zhuǎn)軸的直徑為ds， 則其最大掃瞄范圍將會(huì)變成[(0. 5ds+1.207dv)2-(0. 5ds)2]0若ds為零，則圖5b中的最大掃瞄范圍將會(huì)是圖5a中的最大掃瞄范圍的2. 9倍之多。本發(fā)明的光學(xué)裝置3的光學(xué)探頭 30與旋轉(zhuǎn)軸模塊32中的旋轉(zhuǎn)軸結(jié)合后，的確能夠有效增加其最大掃瞄范圍，由此提升整體的掃瞄速度。值得注意的是，由于本發(fā)明的光學(xué)裝置的光學(xué)掃瞄模塊(光學(xué)探頭)已與旋轉(zhuǎn)軸結(jié)合設(shè)計(jì)，因此，在光學(xué)探頭的光路設(shè)計(jì)時(shí)，可減少旋轉(zhuǎn)鏡設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。舉例而言，如圖 5b所示，在旋轉(zhuǎn)掃瞄程序中，旋轉(zhuǎn)鏡34僅需相對于待測物體進(jìn)行一維方向的移動(dòng)，再搭配旋轉(zhuǎn)軸模塊32帶動(dòng)光學(xué)掃瞄模塊(光學(xué)探頭)30的旋轉(zhuǎn)，即可對待測物體k進(jìn)行二維的掃瞄。在實(shí)際應(yīng)用中，光學(xué)探頭30與旋轉(zhuǎn)軸模塊32的結(jié)合通?？梢杂行У卦黾庸鈱W(xué)裝置3 的最大掃瞄范圍至少兩倍，但不以此為限。請參照圖6，圖6是繪示光學(xué)裝置3的操作平臺36的示意圖。如圖6所示，操作平臺36可以是六自由度平臺，用以整合光學(xué)掃瞄模塊30與旋轉(zhuǎn)軸模塊32，使得旋轉(zhuǎn)軸模塊32能夠分別在X軸、Y軸及Z軸等三個(gè)軸向上帶動(dòng)光學(xué)掃瞄模塊30進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃瞄程序。 此外，操作平臺36亦可包含操控模塊360，用以供使用者操控操作平臺36。實(shí)際上，操控模塊360可以是搖桿、鼠標(biāo)、鍵盤或其他類似的裝置，但不以此為限。根據(jù)本發(fā)明的第二具體實(shí)施例為一種光學(xué)裝置操作方法。光學(xué)裝置包含光學(xué)掃瞄模塊及旋轉(zhuǎn)軸模塊，旋轉(zhuǎn)軸模塊與光學(xué)掃瞄模塊組合。請參照圖7，圖7是繪示此實(shí)施例的光學(xué)裝置操作方法的流程圖。如圖7所示，首先，該方法執(zhí)行步驟S10，判斷待測物體、待測物體上的檢測區(qū)域及定位點(diǎn)是否正確。實(shí)際上，待測物體上的檢測區(qū)域可以是類似皮膚般的非圓周大面積區(qū)域， 但不以此為限。若步驟SlO的判斷結(jié)果為是，該方法執(zhí)行步驟S12，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸模塊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸模塊將會(huì)帶動(dòng)光學(xué)掃瞄模塊對待測物體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃瞄程序。實(shí)際上，旋轉(zhuǎn)軸模塊可以分別在X軸、Y軸及Z軸等三個(gè)軸向上帶動(dòng)光學(xué)掃瞄模塊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃瞄程序，但不以此為限。 若步驟SlO的判斷結(jié)果為否，則該方法重新執(zhí)行步驟S10。然后，該方法執(zhí)行步驟S14，光學(xué)掃瞄模塊提供光學(xué)斷層掃瞄的光學(xué)信號。最后，該方法執(zhí)行步驟S16，將光學(xué)斷層掃瞄的光學(xué)信號處理成待測物體的光學(xué)斷層掃瞄結(jié)果。在實(shí)際應(yīng)用中，光學(xué)裝置可進(jìn)一步包含旋轉(zhuǎn)鏡，旋轉(zhuǎn)鏡是設(shè)置于光學(xué)掃瞄模塊與待測物體之間。在旋轉(zhuǎn)掃瞄程序中，旋轉(zhuǎn)鏡相對于待測物體進(jìn)行一維方向的移動(dòng)并搭配旋轉(zhuǎn)軸模塊的旋轉(zhuǎn)，以對待測物體進(jìn)行二維的掃瞄。相較于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置及其操作方法是通過旋轉(zhuǎn)軸與光學(xué)探頭的結(jié)合進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃瞄，故可大幅增加其掃瞄的面積，提升整體掃瞄的效率。再者，光學(xué)裝置的旋轉(zhuǎn)鏡僅需一維方向的掃瞄并搭配旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，即可提供二維面積的檢測。此外，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置亦可包含六自由度平臺，通過類似搖桿(或鼠標(biāo)、鍵盤)等操控裝置、顯示器、微攝影鏡頭及感測器的配合，進(jìn)行病人的身體部位的觀察、定位及檢測，有效地減輕人力負(fù)擔(dān)。通過以上較佳具體實(shí)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， 而并非以上述所揭露的較佳具體實(shí)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)明所欲申請的專利范圍的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)裝置，包含一光學(xué)掃瞄模塊，用以提供光學(xué)斷層掃瞄的一光學(xué)信號；以及一旋轉(zhuǎn)軸模塊，與該光學(xué)掃瞄模塊組合，當(dāng)該旋轉(zhuǎn)軸模塊旋轉(zhuǎn)時(shí)，該旋轉(zhuǎn)軸模塊帶動(dòng)該光學(xué)掃瞄模塊對一待測物體進(jìn)行一旋轉(zhuǎn)掃瞄程序。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，進(jìn)一步包含一旋轉(zhuǎn)鏡，設(shè)置于該光學(xué)掃瞄模塊與該待測物體之間，在該旋轉(zhuǎn)掃瞄程序中，該旋轉(zhuǎn)鏡相對于該待測物體進(jìn)行一維方向的移動(dòng)并搭配該旋轉(zhuǎn)軸模塊帶動(dòng)該光學(xué)掃瞄模塊的旋轉(zhuǎn)， 以對該待測物體進(jìn)行二維的掃瞄。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中該旋轉(zhuǎn)軸模塊與該光學(xué)掃瞄模塊構(gòu)成同心設(shè)計(jì)或偏心設(shè)計(jì)的組合。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，進(jìn)一步包含一操作平臺，用以整合該光學(xué)掃瞄模塊與該旋轉(zhuǎn)軸模塊，使得該旋轉(zhuǎn)軸模塊能夠分別在三個(gè)軸向上帶動(dòng)該光學(xué)掃瞄模塊進(jìn)行該旋轉(zhuǎn)掃瞄程序。
5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)裝置，其中該操作平臺包含一操控模塊，用以供使用者操控該操作平臺，該操控模塊是選自一搖桿、一鼠標(biāo)及一鍵盤所組成的群組。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，進(jìn)一步包含一判斷模塊，耦接至該旋轉(zhuǎn)軸模塊，用以判斷該待測物體、該待測物體上的一檢測區(qū)域及一定位點(diǎn)是否正確，若該判斷模塊的判斷結(jié)果為是，該旋轉(zhuǎn)軸模塊帶動(dòng)該光學(xué)掃瞄模塊進(jìn)行該旋轉(zhuǎn)掃瞄程序。
7.一種操作一光學(xué)裝置的方法，該光學(xué)裝置包含一光學(xué)掃瞄模塊及一旋轉(zhuǎn)軸模塊，該旋轉(zhuǎn)軸模塊與該光學(xué)掃瞄模塊組合，該方法包含下列步驟(a)當(dāng)該旋轉(zhuǎn)軸模塊旋轉(zhuǎn)時(shí)，該旋轉(zhuǎn)軸模塊帶動(dòng)該光學(xué)掃瞄模塊對一待測物體進(jìn)行一旋轉(zhuǎn)掃瞄程序；以及(b)該光學(xué)掃瞄模塊提供光學(xué)斷層掃瞄的一光學(xué)信號。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該旋轉(zhuǎn)軸模塊分別在三個(gè)軸向上帶動(dòng)該光學(xué)掃瞄模塊進(jìn)行該旋轉(zhuǎn)掃瞄程序。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該光學(xué)裝置進(jìn)一步包含一旋轉(zhuǎn)鏡，設(shè)置于該光學(xué)掃瞄模塊與該待測物體之間，在該旋轉(zhuǎn)掃瞄程序中，該旋轉(zhuǎn)鏡相對于該待測物體進(jìn)行一維方向的移動(dòng)并搭配該旋轉(zhuǎn)軸模塊的旋轉(zhuǎn)，以對該待測物體進(jìn)行二維的掃瞄。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包含下列步驟判斷該待測物體、該待測物體上的一檢測區(qū)域及一定位點(diǎn)是否正確；以及若上述判斷結(jié)果為是，該方法執(zhí)行步驟(a)。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種光學(xué)裝置。光學(xué)裝置包含光學(xué)掃瞄模塊及旋轉(zhuǎn)軸模塊。光學(xué)掃瞄模塊用以提供光學(xué)斷層掃瞄的光學(xué)信號。旋轉(zhuǎn)軸模塊與光學(xué)掃瞄模塊組合。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸模塊旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸模塊帶動(dòng)光學(xué)掃瞄模塊對待測物體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃瞄程序。
文檔編號A61B5/00GK102466878SQ201010562858
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者周忠誠, 王威, 顏孟新 申請人:明達(dá)醫(yī)學(xué)科技股份有限公司