TWI418774B - 大區域光學檢測裝置及其運作方法 - Google Patents
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Description
本發明係與光學檢測有關，特別是關於一種藉由重新設計之光路架構與信號分析單元來達到同步多點光學同調斷層檢測功效的大區域光學檢測裝置及其運作方法。
近年來，隨著光學檢測技術不斷地演進，光學影像掃描技術提供一個非侵入式的方法來了解待測物組織的構造及組成，由於其快速而且非侵入式的特性使得這類的技術有相當廣泛的應用，特別是應用於醫療診斷上。當光入射到組織結構中，隨著不同深度介質的變化，光的吸收特性及散射特性亦會隨之改變，而光學影像掃描就是利用各種不同光學方法去取得在組織內部以及散射光子所攜帶的資訊藉此得到高解晰影像。
一般而言，醫學造影技術係藉由量測物理場源施加於生物組織後，所產生的物理特性變化，加以轉換為視覺圖像，幫助臨床醫學定性定量的研判生物組織的結構異常狀態和動態的功能性評估，提供快速且正確的病情診斷與治療，對於醫療品質的提升有莫大的助益。在醫學造影技術的發展趨勢中，希望朝著使用非游離化能量場源，以非侵入方式量測造影，能夠擁有高空間解析度與對比解析度，以及即時顯像能力等方向發展。
於已知的各種醫學造影技術中，一種稱為光學同調斷層掃描(Optical Coherence Tomography,OCT)的醫學造影技術，以其低同調性(low coherence)光源加上變動光程差干涉儀(interferometer)量測架構，用以測量生物組織深度方向散射光場強度的同調特性，進而組成圖像，可得到二維甚至三維的影像，先天性的符合上述醫學造影技術的發展需求，引起全球許多研究團隊的注意目光，使其快速發展，如今已有許多應用領域的發展研究。
於實際應用中，由於光學同調斷層掃描同時兼具有高解析度、高靈敏度、非游離性能量場源以及造價便宜等優點，並且能夠同時量測待測物內部組織橫切面的結構以及流速分佈圖，故能提供微米等級的解析度影像，對於幫助組織疾病的診斷和細胞結構的定位有非常大的助益，例如眼球視網膜的檢測。
請參照圖一，圖一係繪示傳統的時域型光學同調斷層檢測裝置之基本架構示意圖。如圖一所示，傳統的光學同調斷層檢測裝置1包含有光源10、光耦合單元12、反射鏡14、待測物16、光感測單元17及資料處理單元18。為了能夠產生參考端與待測物端之間的光程差，該光學同調斷層檢測裝置除了需要設置有一些相當複雜的光學元件外，還需要依靠參考端之一平移機械架構來達到產生光程差之效果。
此外，由圖一亦可知，傳統的光學同調斷層檢測裝置1係透過改變反射鏡14之位置(平行於圖一中之z方向的移動或進行旋轉)得到不同的光程差，藉以透過麥克森光干涉效應求得待測物16在深度方向(即為圖一中之z方向)上的感測結果。
後來，也逐漸發展出另一種頻域型的光學同調斷層檢測裝置，雖可省去時域型光學同調斷層檢測裝置所需的平移機
械架構，透過感測接收單元之特殊設計得到待測物之不同深度的反射信號與參考信號之干涉比對結果，然而，無論是上述的時域型或頻域型的光學同調斷層檢測裝置，均需在光路中設計一旋轉鏡(galvo-mirror)來達到變換檢測點之目的，將會使得光學同調斷層檢測裝置之架構變得較為複雜。此外，由於時域型及頻域型的光學同調斷層檢測裝置均是分別檢測每一個的檢測點，而無法同時進行大面積的檢測，故相當耗時且不便，也造成實際應用上的一大限制。
因此，本發明提出一種大區域光學檢測裝置及其運作方法，以解決上述問題。
本發明之一範疇在於提出一種大區域光學檢測裝置。實際上，該大區域光學檢測裝置係用以對待測物進行檢測，藉以得到關於待測物之垂直斷面的光學資料。
根據本發明之第一具體實施例為一種大區域光學檢測裝置。於此實施例中，該大區域光學檢測裝置包含一光源、一光路架構及一感測模組。該光源係用以至少發出一同調光。該光路架構包含複數個光學單元，用以將該同調光分成複數道第一入射光及複數道第二入射光。該複數道第一入射光係射向一待測物並且該複數道第二入射光係射向一參考端。該待測物與該參考端分別將該複數道第一入射光及該複數道第二入射光反射成複數道反射光。該感測模組係用以感測該複數道反射光，並據以產生關於該待測物之一感測結果。
於實際應用中，該感測模組可包含複數個感測單元，該
複數個感測單元係分別對應於該複數道反射光。該感測模組能夠根據該複數個感測單元中之每一個感測單元是否接收到其相對應之反射光產生該感測結果。
此外，該複數道第一入射光係分別射向該待測物上的複數個檢測點，該複數道第二入射光係分別射向該參考端上的複數個參考點，該複數個檢測點與該複數個參考點係分別反射該複數道第一入射光及該複數道第二入射光，以形成該複數道反射光。
實際上，該光路架構之該複數個光學單元亦可包含一光纖分光單元，當該同調光進入該光路架構時，該同調光係先經該光纖分光單元分成兩道光後，再由該複數個光學單元將該兩道光分成複數道第一入射光及複數道第二入射光。
本發明之另一範疇在於提出一種大區域光學檢測裝置運作方法。根據本發明之第二具體實施例為一種大區域光學檢測裝置運作方法。於此實施例中，該大區域光學檢測裝置包含一光源、一光路架構及一感測模組，該光路架構包含複數個光學單元。
該裝置運作方法包含下列步驟：(a)該光源至少發出一同調光；(b)該光路架構將該同調光分成複數道第一入射光及複數道第二入射光，該複數道第一入射光係射向一待測物並且該複數道第二入射光係射向一參考端；(c)該待測物與該參考端分別將該複數道第一入射光及該複數道第二入射光反射成複數道反射光；(d)該感測模組感測該複數道反射光並據以產生關於該待測物之一感測結果。
相較於先前技術，根據本發明之大區域光學檢測裝置及
其運作方法係透過重新設計的光路架構及感測模組來達到同步多點檢測之效果，故可不必在光路中設計旋轉鏡來達到變換檢測點之目的。因此，根據本發明之大區域光學檢測裝置及其運作方法能夠同時進行大面積的檢測，比起傳統的時域型及頻域型之光學同調斷層檢測裝置而言，可省去大量的時間，致使檢測效率獲得顯著的提升。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
根據本發明之第一具體實施例為一種大區域光學檢測裝置。於此實施例中，該大區域光學檢測裝置係用以對待測物進行檢測，藉以得到關於待測物之垂直斷面的光學資料，但不以此為限。請參照圖二，圖二係繪示該大區域光學檢測裝置之示意圖。
如圖二所示，大區域光學檢測裝置2包含光源20、光路架構22、參考端24、待測物26、感測模組27及資料處理模組28。其中，光源20至少發出一同調光射入光路架構22，光路架構22將該同調光分成複數道第一入射光La1~Lam及複數道第二入射光Lb1~Lbm，其中該複數道第一入射光La1~Lam係射向參考端24並且該複數道第二入射光Lb1~Lbm係射向待測物26。
接著，待測物26與參考端24分別將複數道第一入射光La1~Lam及複數道第二入射光Lb1~Lbm反射成複數道反射光射向光路架構22。之後，感測模組27感測該複數道反射光並據以產生關於待測物26之一感測結果。最後，資料處
理模組28根據該感測結果得到關於待測物26之一垂直斷面的光學資料。
值得注意的是，由於本發明之最主要技術特徵在於光路架構22之不同設計型式，因此，接下來將進一步就光路架構22的詳細架構作一介紹。請參照圖三，圖三係繪示圖二中之光路架構22的一種設計型式。
如圖三所示，光路架構22包含第一光學單元220、第二光學單元222及第三光學單元224，其排列情形如圖所示；感測模組27包含第一感測單元270及第二感測單元272；參考端24上包含參考點A及參考點B；待測物26上包含檢測點a及檢測點b。於實際應用中，第一光學單元220、第二光學單元222及第三光學單元224可以是分光鏡或其他具有分光功能的裝置，至於光源20則會發出同調光L射向光路架構22。
接著，如圖四A所示，當同調光L射入光路架構22中之第一光學單元220時，第一光學單元220即會將同調光L分成第一分光L1及第二分光L2，其中第一分光L1係射向第二光學單元222，第二分光L2係射向第三光學單元224。
然後，如圖四B所示，當第二光學單元222接收到第一分光L1時，第二光學單元222即會將第一分光L1再分成第一入射光L1a及第二入射光L1A。其中，第一入射光L1a係射向待測物26的檢測點a且第二入射光L1A係射向參考端24的參考點A。
類似地，當第三光學單元224接收到第二分光L2時，第三光學單元224即會將第二分光L2再分成第一入射光
L2b及第二入射光L2B。其中，第一入射光L2b係射向待測物26的檢測點b且第二入射光L2B係射向參考端24的參考點B。
接著，如圖四C所示，當第一入射光L1a射至待測物26的檢測點a時，待測物26的檢測點a即會反射第一入射光L1a以形成第一反射光Ra1；當第二入射光L1A射至參考端24的參考點A時，參考端24的參考點A即會反射第二入射光L1A以形成第二反射光RA1。類似地，當第一入射光L2b射至待測物26的檢測點b時，待測物26的檢測點b即會反射第一入射光L2b以形成第一反射光Rb2；當第二入射光L2B射至參考端24的參考點B時，參考端24的參考點B即會反射第二入射光L2B以形成第二反射光RB2。
其中，第一反射光Ra1及第二反射光RA1均射向第二光學單元222；第一反射光Rb2及第二反射光RB2均射向第三光學單元224。接著，第二光學單元222即會將第一反射光Ra1及第二反射光RA1射向感測模組27的第二感測單元272；第三光學單元224即會透過第一光學單元220將第一反射光Rb2及第二反射光RB2射向感測模組27的第一感測單元270。
之後，當感測模組27的第一感測單元270接收到第一反射光Rb2及第二反射光RB2時，第一感測單元270將會據以產生一第一感測結果。實際上，該第一感測結果係與第一反射光Rb2及第二反射光RB2之間的光程差有關，但不以此為限。
同理，當感測模組27的第二感測單元272接收到第一
反射光Ra1及第二反射光RA1時，第二感測單元272將會據以產生第二感測結果。實際上，該第一感測結果係與第一反射光Ra1及第二反射光RA1之間的光程差有關，但不以此為限。
當資料處理模組28分別自感測模組27的第一感測單元270及第二感測單元272接收到第一感測結果及第二感測結果後，資料處理模組28即會根據上述的第一感測結果及第二感測結果得到關於待測物26之垂直斷面的光學資料。
值得注意的是，圖三中之第一光學單元220亦可以是一光纖分光單元，用以將光源20所發出的同調光L分成兩組光路後，再透過分別對應於該兩組光路的分光鏡、參考點及感測單元再加上資料處理模組28，以得到關於待測物26之垂直斷面的光學資料。
除了上述單一光源的實施例之外，本發明之光源亦可以是一陣列式點光源，用以發出包含該同調光在內的複數道同調光，致使本發明之大區域光學檢測裝置能夠對待測物之一區域進行二維檢測。請參照圖五，圖五係繪示大區域光學檢測裝置透過一維檢測的方式對待測物進行大面積的光學斷面檢測之示意圖。
如圖五所示，光源30包含一維陣列排列之點光源300~309，光路架構32包含光學單元320~329，感測模組37包含感測單元370~379，參考端34包含參考點A~J，待測物36包含檢測點a~j。其中，點光源300、光學單元320、感測單元370、參考點A及檢測點a之間具有對應關係；點光源301、光學單元321、感測單元371、參考點B及檢測點b
之間具有對應關係；其餘依此類推。透過此一方式，大區域光學檢測裝置即能夠同時完成待測物上之一維區域的檢測。
然而，由於待測物36上之一維區域僅佔待測物36之整個二維面積的一小部分，故大區域光學檢測裝置仍須藉由平移或旋轉機構才能達成待測物36之整個大面積的檢測。舉例而言，圖六A係繪示透過平移方式由待測物36上的一維區域30R開始進行檢測，一直檢測至一維區域30R'為止，以完成待測物36上整個二維區域的檢測。至於圖六B則係繪示透過旋轉方式由待測物36上的一維區域30R開始進行檢測，一直檢測至一維區域30R"為止，以完成待測物36上整個二維區域的檢測。
請參照圖七，圖七係繪示大區域光學檢測裝置4透過二維檢測的方式對待測物46進行大面積的光學斷面檢測之示意圖。如圖七所示，光源40包含二維陣列排列之點光源400a~409a及400b~409b，光路架構32包含光學單元420a~429a及420b~429b，感測模組37包含感測單元470a~479a及470b~479b，參考端34包含參考點A1~J1及A2~J2，待測物36包含檢測點a1~j1及a2~j2。
其中，點光源400a、光學單元420a、感測單元470a、參考點A1及檢測點a1之間具有對應關係；點光源401a、光學單元421a、感測單元471a、參考點B1及檢測點b1之間具有對應關係；點光源400b、光學單元420b、感測單元470b、參考點A2及檢測點a2之間具有對應關係；點光源401b、光學單元421b、感測單元471b、參考點B2及檢測點b2之間具有對應關係；其餘依此類推。
透過此一方式，大區域光學檢測裝置即能夠同時完成待測物46上之二維區域的檢測，如圖八所示，待測物46上之各區域40R~40R"的檢測均可同時被完成。
此外，大區域光學檢測裝置之光源亦可結合具有導光功能的光學單元以發射出複數道的平行同調光。如圖九所示，當光源50將入射光L從導光單元52之入口520外側的左方射入導光單元52後，由於導光單元52內的光傳遞層52a之折射率係經過適當的設計而與外界介質的折射率之間存在著折射率差異，使得入射光L於導光單元52之光傳遞層52a內產生多次反射而發射出彼此平行之複數道第一入射光(同調光)La~Ld。於實際應用中，光源50設置於導光單元52之外側的位置並無一定之限制，只要光源50所發射之入射光能夠順利地通過導光單元52之入口520進入導光單元52即可。甚至導光單元52亦可包含具有不同折射率的複數個光傳遞層，藉以提高導光單元52所發射之平行同調光的分布密度。
根據上述實施例可知，本發明所揭露之大區域光學檢測裝置的光源可以是各種不同型式之光源，只要能夠至少發出一同調光射入光路架構中即可，並無其他特定的限制。
根據本發明之第二具體實施例為一種大區域光學檢測裝置運作方法。於實際應用中，該大區域光學檢測裝置係用以對待測物進行檢測，藉以得到關於待測物之垂直斷面的光學資料。
於此實施例中，該大區域光學檢測裝置包含一光源、一光路架構及一感測模組，該光路架構包含複數個光學單元。接著，請參照圖十，圖十係繪示大區域光學檢測裝置運作方法之流程圖。
如圖十所示，該方法包含下列步驟：首先，於步驟S10中，該光源至少發出一同調光。接著，於步驟S12中，該光路架構將該同調光分成複數道第一入射光及複數道第二入射光，該複數道第一入射光及該複數道第二入射光分別射向一待測物及一參考端。亦即，該複數道第一入射光係射向該待測物並且該複數道第二入射光係射向該參考端。
於步驟S14中，該待測物與該參考端分別將該複數道第一入射光及該複數道第二入射光反射成複數道反射光。之後，於步驟S16中，該感測模組係用以感測該複數道反射光，並據以產生關於該待測物之一感測結果。
於實際應用中，該感測模組可包含複數個感測單元，該複數個感測單元係分別對應於該複數道反射光。該感測模組能夠根據該複數個感測單元中之每一個感測單元是否接收到其相對應之反射光產生該感測結果。
此外，該複數道第一入射光係分別射向該待測物上的複數個檢測點，該複數道第二入射光係分別射向該參考端上的複數個參考點，該複數個檢測點與該複數個參考點係分別反射該複數道第一入射光及該複數道第二入射光，以形成該複數道反射光。
實際上，該光路架構之該複數個光學單元亦可包含一光纖分光單元，當該同調光進入該光路架構時，該同調光係先經該光纖分光單元分成兩道光後，再由該複數個光學單元將該兩道光分成複數道第一入射光及複數道第二入射光。需注意的是，本發明中之大區域光學檢測裝置的光源可以是各種不同型式之光源，只要能夠至少發出一同調光射入光路架構中即可，並無其他特定的限制。舉例而言，該光源可以是一
陣列式點光源，用以發出包含該同調光之複數道同調光，致使該大區域光學檢測裝置能夠對該待測物之一區域進行二維檢測，該區域係藉由平移或旋轉機構達成，但不以此為限。
相較於先前技術，根據本發明之大區域光學檢測裝置及其運作方法係透過重新設計的光路架構及感測模組來達到同步多點檢測之效果，故可不必在光路中設計旋轉鏡來達到變換檢測點之目的。因此，根據本發明之大區域光學檢測裝置及其運作方法能夠同時進行大面積的檢測，比起傳統的時域型及頻域型之光學同調斷層檢測裝置而言，可省去大量的時間，致使檢測效率獲得顯著的提升。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
S10~S16‧‧‧流程步驟
2、3、4‧‧‧大區域光學檢測裝置
20、30、50‧‧‧光源
22、32‧‧‧光路架構
24、34‧‧‧參考端
26、36‧‧‧待測物
27、37‧‧‧感測模組
28‧‧‧資料處理模組
A~J、A1~J1、A2~J2‧‧‧參考端上的點
a~j、a1~j1、a2~j2‧‧‧待測物上的檢測點
220‧‧‧第一光學單元
222‧‧‧第二光學單元
224‧‧‧第三光學單元
270‧‧‧第一感測單元
272‧‧‧第二感測單元
L‧‧‧入射光
L1‧‧‧第一分光
L2‧‧‧第二分光
52‧‧‧導光單元
520‧‧‧導光單元之入口
52a‧‧‧光傳遞層
E1~E4‧‧‧發射點
300~309、400a~409a、400b~409b‧‧‧點光源
320~329、420a~429a、420b~429b‧‧‧光學單元
370~379、470a~479a、470b~479b‧‧‧感測單元
30R、30R'、30R"、40R、40R'、40R"‧‧‧檢測區域
RA1、Ra1‧‧‧第一反射光
RB2、Rb2‧‧‧第一反射光
Lb1~Lbm、L1A、L2B、La~Ld‧‧‧第一入射光
La1~Lam、L1a、L2b‧‧‧第二入射光
R1~R6‧‧‧反射光
圖一係繪示傳統的時域型光學同調斷層檢測裝置之基本架構的示意圖。
圖二係繪示根據本發明之第一具體實施例之大區域光學檢測裝置之示意圖。
圖三係繪示圖二中之大區域光學檢測裝置之光路架構的一種設計型式。
圖四A至C係繪示圖三的大區域光學檢測裝置之實際運作情形。
圖五係繪示大區域光學檢測裝置透過一維檢測的方式對待測物進行大面積的光學斷面檢測之示意圖。
圖六A係繪示透過平移方式進行大面積的光學斷面檢測之示意圖。
圖六B係繪示透過旋轉方式進行大面積的光學斷面檢測之示意圖。
圖七係繪示大區域光學檢測裝置透過二維檢測的方式對待測物進行大面積的光學斷面檢測之示意圖。
圖八係繪示大區域光學檢測裝置同時完成待測物上之二維區域的檢測之示意圖。
圖九係繪示大區域光學檢測裝置之光源的另一設計型式。
圖十係繪示根據本發明之第二具體實施例之大區域光學檢測裝置運作方法的流程圖。
2．．．大區域光學檢測裝置
20．．．光源
22．．．光路架構
24．．．參考端
26．．．待測物
27．．．感測模組
28．．．資料處理模組
Lb1~Lbm．．．第一入射光
La1~Lam．．．第二入射光
Claims (10)
- 一種大區域光學檢測裝置，包含：一光源，用以發出至少一入射光；一導光單元，包含具有不同折射率的複數個光傳遞層，該複數個光傳遞層之折射率係與外界介質的折射率之間存在著折射率差異，致使射入該導光單元之該至少一入射光於該複數個光傳遞層內產生複數次反射並分別透過不同的發射點發出彼此平行之複數道同調光；一光路架構，包含複數個光學單元，用以將該複數道同調光分成複數道第一入射光及複數道第二入射光，該複數道第一入射光係射向一待測物並且該複數道第二入射光係射向一參考端，該待測物與該參考端分別將該複數道第一入射光及該複數道第二入射光反射成複數道反射光；以及一感測模組，包含複數個感測單元，用以感測該複數道反射光並據以產生關於該待測物之一感測結果；其中，該光源包含複數個點光源，該參考端包含複數個參考點，該待測物包含複數個檢測點，該複數個點光源中之一點光源、該複數個光學單元中之一光學單元、該複數個感測單元中之一感測單元、該複數個參考點中之一參考點及該複數個檢測點中之一檢測點之間具有對應關係，致使該大區域光學檢測裝置可藉由一旋轉機構達成對該待測物之不同檢測點進行檢測。
- 如申請專利範圍第1項所述之大區域光學檢測裝置，其中該複數個感測單元係分別對應於該複數道反射光，該感測模組係根據該複數個感測單元中之每一個感測單元是否接收 到其相對應之反射光產生該感測結果。
- 如申請專利範圍第1項所述之大區域光學檢測裝置，其中該複數道第一入射光係分別射向該待測物上的該複數個檢測點，該複數道第二入射光係分別射向該參考端上的該複數個參考點，該複數個檢測點與該複數個參考點係分別反射該複數道第一入射光及該複數道第二入射光，以形成該複數道反射光。
- 如申請專利範圍第1項所述之大區域光學檢測裝置，其中該光路架構之該複數個光學單元包含一光纖分光單元，當該複數道同調光進入該光路架構時，該複數道同調光中之每一同調光係先經該光纖分光單元分成兩道光後，再由該複數個光學單元將該兩道光分成複數道第一入射光及複數道第二入射光。
- 如申請專利範圍第1項所述之大區域光學檢測裝置，其中該光源之該複數個點光源係一陣列式點光源。
- 一種運作一大區域光學檢測裝置之方法，該大區域光學檢測裝置包含一光源、一導光單元、一光路架構及一感測模組，該光路架構包含複數個光學單元，該導光單元包含具有不同折射率的複數個光傳遞層，該複數個光傳遞層之折射率係與外界介質的折射率之間存在著折射率差異，該感測模組包含複數個感測單元，該方法包含下列步驟：(a)該光源發出至少一入射光；(a1)當該至少一入射光射入該導光單元時，該至少一入射光於該複數個光傳遞層內產生複數次反射並分別透過 不同的發射點發出彼此平行之複數道同調光；(b)該光路架構將該複數道同調光分成複數道第一入射光及複數道第二入射光，該複數道第一入射光係射向一待測物並且該複數道第二入射光係射向一參考端；(c)該待測物與該參考端分別將該複數道第一入射光及該複數道第二入射光反射成複數道反射光；以及(d)該感測模組透過該複數個感測單元分別感測該複數道反射光並據以產生關於該待測物之一感測結果；其中，該光源包含複數個點光源，該參考端包含複數個參考點，該待測物包含複數個檢測點，該複數個點光源中之一點光源、該複數個光學單元中之一光學單元、該複數個感測單元中之一感測單元、該複數個參考點中之一參考點及該複數個檢測點中之一檢測點之間具有對應關係，致使該方法可透過該大區域光學檢測裝置藉由一旋轉機構達成對該待測物之不同檢測點進行檢測。
- 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該複數個感測單元係分別對應於該複數道反射光，該感測模組係根據該複數個感測單元中之每一個感測單元是否接收到其相對應之反射光產生該感測結果。
- 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該複數道第一入射光係分別射向該待測物上的該複數個檢測點，該複數道第二入射光係分別射向該參考端上的該複數個參考點，該複數個檢測點與該複數個參考點係分別反射該複數道第一入射光及該複數道第二入射光，以形成該複數道反射光。
- 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該光路架構之該複 數個光學單元包含一光纖分光單元，當該複數道同調光進入該光路架構時，該複數道同調光中之每一同調光係先經該光纖分光單元分成兩道光後，再由該複數個光學單元將該兩道光分成複數道第一入射光及複數道第二入射光。
- 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該光源之該複數個點光源係一陣列式點光源。
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| US11835836B1 (en) | 2019-09-09 | 2023-12-05 | Apple Inc. | Mach-Zehnder interferometer device for wavelength locking |
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| US11906778B2 (en) | 2020-09-25 | 2024-02-20 | Apple Inc. | Achromatic light splitting device with a high V number and a low V number waveguide |
| US11815719B2 (en) | 2020-09-25 | 2023-11-14 | Apple Inc. | Wavelength agile multiplexing |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5784352A (en) * | 1995-07-21 | 1998-07-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Apparatus and method for accessing data on multilayered optical media |
| US20050117163A1 (en) * | 2003-12-02 | 2005-06-02 | Ng Tuck W. | High sensitivity scanning probe system |
| US7023557B2 (en) * | 2003-08-05 | 2006-04-04 | Agilent Technologies, Inc. | Parallel interferometric measurements using an expanded local oscillator signal |
| US7283248B2 (en) * | 2004-01-06 | 2007-10-16 | Zygo Corporation | Multi-axis interferometers and methods and systems using multi-axis interferometers |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4124311A1 (de) * | 1991-07-23 | 1993-01-28 | Zeiss Carl Fa | Anordnung zur kohaerenzreduktion und strahlformung eines laserstrahls |
| DE4310209C2 (de) * | 1993-03-29 | 1996-05-30 | Bruker Medizintech | Optische stationäre Bildgebung in stark streuenden Medien |
| US5661737A (en) * | 1996-02-09 | 1997-08-26 | Coherent, Inc. | Multi-wavelength laser beam detector with refractive element |
| US5861991A (en) * | 1996-12-19 | 1999-01-19 | Xerox Corporation | Laser beam conditioner using partially reflective mirrors |
| DE19819762A1 (de) * | 1998-05-04 | 1999-11-25 | Bosch Gmbh Robert | Interferometrische Meßeinrichtung |
| US6956886B1 (en) * | 2001-11-02 | 2005-10-18 | Patel C Kumar N | Discreetly tunable semiconductor laser arrangement for wavelength division multiplex communication systems |
| CA2553025A1 (en) * | 2004-01-14 | 2005-07-28 | Luminex Corporation | Methods and systems for dynamic range expansion |
| US7417740B2 (en) * | 2004-11-12 | 2008-08-26 | Medeikon Corporation | Single trace multi-channel low coherence interferometric sensor |
| JP2008523383A (ja) * | 2004-12-10 | 2008-07-03 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | マルチスポット調査装置 |
-
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-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5784352A (en) * | 1995-07-21 | 1998-07-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Apparatus and method for accessing data on multilayered optical media |
| US7023557B2 (en) * | 2003-08-05 | 2006-04-04 | Agilent Technologies, Inc. | Parallel interferometric measurements using an expanded local oscillator signal |
| US20050117163A1 (en) * | 2003-12-02 | 2005-06-02 | Ng Tuck W. | High sensitivity scanning probe system |
| US7283248B2 (en) * | 2004-01-06 | 2007-10-16 | Zygo Corporation | Multi-axis interferometers and methods and systems using multi-axis interferometers |
Also Published As
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