以本实施例为例，波源的移动速度即为光源模块 10所提供的波前的波速即为扫描速度I，而观察者（光学量测装置1)的移动速度则为待 测物E的折射率η与相对速度值Vs的乘积（n*Vs)。
[0047] 此外，光学同调干涉（optical coherence interference)产生的原因为参考臂 与样品臂的光程相同而产生干涉的现象，但此干涉现象不会因为波源自身的移动速度而改 变，因此还是会符合劳伦兹转换的形式不变性的特性。故在假定同调光程波的波前的传递 速度的不变，扫描速度t固定速度的情况下，当光程波的波前的传递速度与扫描速度t接 近时，则须进行劳伦兹转换式的形式不变性的修正。
[0048] 补充说明的是，可将扫描速度VJ光源模块10的光程波前移动速度）理解为类 似都普勒效应中的波源移动速度，而n*Vs是振动相对速度值Vs在折射率为η的情况下 对于以空气为介质的等量光程波前速度（equivalent optical-path-length wavefront speed)故可理解为都普勒效应的观察者移动速度。
[0049] 在此光学量测装置1中会影响厚度L的变因至少有：光源模块10以及待测物E的 振动，在不考虑此二者的振动情况下，在时序T = 0纪录到第一光程差、于时序T = T纪录 到第二光程差，此时可假定待测物E的厚度L为t/n*!'，亦即波前以t/n的速度于样品中 移动，移动时间为T单位时间，两者的乘积即为待测物E的厚度L。
[0050] 接着，若先假定光源模块10以速度Vs振动且待测物E不振动的情况。则此时须 将厚度L的计算方式修正如下：
[0052] 因此，考虑到光源模块10振动的速度Vs，波前将会以（V，VS) /η的速度于样品中移 动Τ时间，接着再整理公式，即可得到上述修正公式。
[0053] 接着，再若先假定光源模块10不振动且待测物Ε以速度Vs振动的情况。此情况 中，波前亦会以（V，VS)/η的速度（与前述只考虑光源模块10振动待测物E不振动的情况 相同），换言之，进行厚度L的计算时仅须考虑光源模块10以及待测物Ε相对振动的情况， 不须特别针对各别的振动进行修正。
[0054] 承前，依据相对速度值Vs与参考镜组的扫描速度I，计算出厚度L (步骤S5)。厚 度L其可透过以下的公式简单表述（以下将会称此公式为一般公式）：
[0056] 其中，β为都卜勒公式的修正的速度比项（光程波前的观察者与波源的速度比）， 且在β远小于1的情况下（亦即扫描速度t远大于相对速度值Vs)，可将厚度L的公式简 化为扫描速度t与相对速度值Vs相加后除以待测物折射率η的积分值。厚度L的修正公 式可简化如下（以下将会称此公式为简化公式）：
[0058] 此外，若相对速度值、为时间函数时，亦可将β拓展成β⑴的时间函数。此种 情况则可将厚度L的修正公式调整如下：
[0060] 透过前述修正后的厚度L将会更贴近实际的厚度。
[0061] 进一步而言，可于本实施例引入相对论进行修正的假设是：依据特殊相对论 (special relatively)的论述，在存有相对速度运动的两套时空坐标系统中，若其物理 现象表述若满足劳伦兹转换式的形式不变性（covariant with respect to Lorentz transformation)，则假定此二时空坐标系统中的光速不变。基于此种假设下，虽本实施例 的扫描速度t虽远低于光速，但本发明所涉及的两套相对速度运动的惯性坐标系中的同调 光程波的传播速度不变，从图4中可观察到当以固定的扫描速度t进行扫描时，观察者所 观察到的扫描速度t不变，反之可推论物理现象将会满足劳伦兹转换式的形式不变性，故 须进行劳伦兹转换式的形式不变性的修正。
[0062] 承前，可将本实施例的光程波比拟成相对论中的光波、待测物中波前速度V^n可 比拟成相对论中的光速C、相对速度值Vs可比拟成相对论中的观察者与波源的相对速度，而 β = n*Vs/VR则可比拟成相对论中的v/c。当β远小于1不成立时，贝U公式计算时须考虑 整体的光传递行为必须满足劳伦兹转换式的形式不变性。
[0064] 从上述运算可看出，
为劳伦兹转换式所造成的时间膨胀 (time dilation)效果，若β较大的情况，则可将公式化简后即可得到下述公式：
[0066] 本实施例的光学量测装置可至少具有以下优点：在不须更换量测设备情况下，提 高量测的精度，故可节省硬设备升级的成本、因本发明的修正方法有考虑量测装置与待测 物的相对振动的问题，故可使得量测装置于量测的过程中较不受环境干扰影响，故导入本 发明修正方法的量测装置将较不受限于装设位置、抗震结构的设计。此外，更可降低人为操 作对量测结果的影响，提供一种对量测人员更容易操作、操作的技术门坎较低的一种光学 量测设备。
[0067] 请参照下方表格，本实验例的操作条件为：致动器133以转速800PPS驱动参考镜 (扫描速度t为100mm/S)，待测物Ε的折射率η为1. 9。在不导入任何修正时，待测物的厚 度（待测物为角膜）三次的量测结果分别为381. 6微米、304. 6微米以及440. 1微米，其标 准差为68微米，从表格中可清楚看出，分别导入简化公式修正（仅进行都卜勒修正）或者 导入一般修正（考虑都卜勒以及相对论修正）都会降低标准差，换言之，经过修正可使得量 测结果较不受待测物Ε相对光源模块10的相对振动情况影响。
[0069] 以下为分别于不同的扫描速度的情况下进行量测的结果，从下述修正结果中亦可 看出，导入修正后确实可降低待测物E相对光源模块10的相对振动的影响。
[0072] 且，虽以上以应用于眼球量测作为例示，本实施例除了可用量测角膜厚度以及视 网膜等等的结构的厚度，以外亦可应用于任何光可穿透介质（例如量测皮肤下微血管）的 厚度量测。
[0073] 综上所述，本发明可透过光源模块与感测单元，计算出光学量测装置与待测物的 相对速度值，并依据参考镜组的扫描速度与相对速度计算出待测物的厚度，透过此修正，以 排除、降低光学量测装置与待测物相对振动、量测过程中的环境干扰对量测精度的影响，以 达到提商量测精度。
[0074] 此外，本发明亦可使得光学量测装置不须额外装设或设计抗震结构，简化光学量 测装置的设计、降低成本。且，本发明透过既有的光学量测设备的架构，进行量测以及修正， 仅须于处理单元内导入修正，即可在不须额外装设补正单元亦不须汰换既有设备的情况 下，大幅的改善量测精度，实为经济且效果显著。
[0075] 以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其 进行的等效修改或变更，均应包含于后附的权利要求中。
【主权项】
1. 一种光学量测装置，其包括： 一光源模块，提供一第一光线以及一第二光线； 一感测单元； 一参考镜组，其包括一致动器以及一参考镜，所述致动器以一扫描速度带动所述参考 镜往复移动； 一光耦合模块，将所述第一光线传递至所述参考镜组以及一待测物；以及 一处理单元； 其中，所述光源模块传递所述第一光线至所述光耦合模块，所述光耦合模块将部份所 述第一光线传递至所述待测物、部份所述第一光线传递至所述参考镜组，所述第一光线被 所述待测物的表面反射后依序传递至所述光耦合模块及所述处理单元，所述第一光线被所 述参考镜组反射后依序传递至所述光耦合模块及所述处理单元， 其中，所述光源模块传递所述第二光线至所述待测物，所述第二光线被所述待测物的 表面反射后传递至所述感测单元，据此所述感测单元传递一感测信号给所述处理单元，所 述处理单元依据所述感测信号提供一相对速度值，依据所述相对速度值与所述参考镜组的 所述扫描速度，计算所述厚度。2. 如权利要求1所述的光学量测装置，其中所述厚度由所述扫描速度与所述相对速度 值相加后除以所述待测物折射率的积分所产生。3. 如权利要求2所述的光学量测装置，其中所述处理单元利用以下的公式计算所述厚 度L:其中，t是所述扫描速度，Vs为所述相对速度值，η为所述待测物折射率。4. 如权利要求1所述的光学量测装置，其中所述处理单元利用以下的公式计算所述厚 度L:其中，t是所述扫描速度，Vs为所述相对速度值，η为所述待测物折射率。5. 如权利要求1所述的光学量测装置，其中于一第一时序，被所述待测物反射的所述 第一光线与被所述参考镜组反射的所述第一光线产生建设性干涉，据此所述处理单元提供 一第一光程差，于一第二时序，所述待测物反射的所述第一光线与被所述参考镜组反射的 所述第一光线产生建设性干涉，据此所述处理单元提供一第二光程差，依据所述第一与所 述第二光程差，所述处理单元得以计算所述第一时序与所述第二时序的时间差。6. -种光学量测方法，用于一光学量测装置，且所述光学量测装置的一参考镜组具有 一扫描速度，其方法的步骤更包括： 藉由一光源模块提供一光线至一待测物表面； 所述光线被所述待测物表面反射并传递至一感测单元， 所述感测单元传递一感测信号给一处理单元，所述感测信号包括所述光线移动速度； 所述处理单元依据所述感测信号提供所述光源模块与所述待测物表面的一相对速度 值； 依据所述相对速度值与所述扫描速度，计算出所述待测物的一厚度。7. 如权利要求6所述的光学量测方法，其中步骤更包括： 依据所述扫描速度与所述相对速度值相加后除以所述待测物折射率的积分，以计算所 述厚度。8. 如权利要求7所述的光学量测方法，其中所述厚度L为：其中，t是所述扫描速度，Vs为所述相对速度值，η为所述待测物折射率。9. 如权利要求6所述的光学量测方法，其中所述厚度L为：其中，t是所述扫描速度，Vs为所述相对速度值，η为所述待测物折射率。
【专利摘要】本发明的题目是光学量测装置及方法。一种光学量测装置，包括光源模块、感测单元、参考镜组、光耦合模块以及处理单元。参考镜组的致动器以扫描速度带动参考镜往复移动。光源模块传递第一光线至光耦合模块，光耦合模块将部份第一光线传递至待测物、部份第一光线传递至参考镜组，第一光线被待测物、参考镜组反射后依序传递至光耦合模块及处理单元。光源模块传递第二光线至待测物，第二光线被反射后再传递至感测单元，感测单元传递感测信号给处理单元，据此处理单元提供相对速度值。依据相对速度值与扫描速度，计算厚度。
【IPC分类】G01B11/06
【公开号】CN105352442
【申请号】CN201410410429
【发明人】王国仁, 林俊男
【申请人】明达医学科技股份有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2014年8月20日