判定样本的光学特性之光学装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于判定一样本之一光学特性之光学装置及方法。所述装置包括：一发光单元，其包含一发光终端，所述发光单元经组态以发射稳定光；一光学媒介，其配置于所述装置之一端，所述光学媒介可控制以在多个光学状态之间切换且经组态以经由在不同光学状态中之所述光学媒介将所述稳定光传递至所述样本，其中所述光学媒介包含与所述发光单元之所述发光终端接触的一第一表面及用于与所述样本接触的一第二表面；及一侦测模块，其包含用于接收自所述样本散射之光的一或多个接收终端，以用于判定所述样本之所述光学特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上系关于光谱学，且更具体言之，系关于用于藉由漫反射光谱法量测样本之光学特性之方法及系统。
技术介绍
漫反射光谱法(DRS)已广泛地用作用于获得关于活体组织之光学特性(例如，组织中之生物分子的吸收及散射特性)之定量信息的非侵入式工具。在DRS系统中，将光束导引至目标样本(诸如，生物组织)中且散射于样本内。接着撷取自样本内漫射地反射之光以获得其反射光谱。反射光谱接着与光传播模型组合以判定样本之光学特性(例如，吸收及散射特性)。所获取光学特性可接着与样本之组成、结构及微结构相关。如图1中所展示，一DRS系统可使用以下光源中之一者：(1)稳定光源：将具有恒定强度之光发射至样本中，展示于图1(a)中；(2)脉冲光源：将经调变时域光发射至样本中，展示于图1(b)中；及(3)经调变频率光源：将具有经调变正弦波频率之光发射至样本中，展示于图1(c)中。图2展示具有多个光源-侦测器间隔之一习知DRS系统200。DRS系统200包含一发光单元201及两个光侦测单元202a及202b。发光单元201及两个光侦测单元202a及202b置放于样本203之表面的邻近点上。发光单元201与光侦测单元202a间隔开一段距离D1，而发光单元201与光侦测单元202b间隔开一段距离D2(大于D1)。因为光源-侦测器间隔D1与D2不同，所以在光侦测单元202a处量测之反射光谱将不同于在光侦测单元202b处量测之反射光谱，这是因为可在已穿过目标样本行进较短距离之光(穿透低，与目标样本较少相互作用)与已传播穿过目标样本更长时间及距离的光(穿透得更深，与目标样本较多相互作用)之间进行区分。因此，两个反射光谱可经分析及组合以获得用于散射与吸收特性/系数之间隔的充足信息。尽管如此，具有多个光源-侦测器间隔的习知DRS系统具有以下缺点。首先，光源-侦测器间隔必须足够大以用于准确量测。此使得减小DRS系统之尺寸极其困难。又，具有多个光源-侦测器间隔意谓一些光源-侦测器间隔大于其他光源-侦测器间隔，且较大光源-侦测器间隔暗示当进行量测时，无法避免接收自目标样本之较深(底)层漫射地反射的光。意即，在较短距离(D1)处接收之光仅含有关于浅层的信息，而在较长距离(D2)处，所收集光受浅层以及底层影响。因此，使用具有多个光源-侦测器间隔之DRS系统以判定目标样本之浅层的光学特性并不切实可行。此外，对于具有多个光源-侦测器间隔之DRS系统，归因于目标样本内之光学特性的非均质性，无法易于使用具有已知光学特性之均质参考组织仿真仿体(phantom)针对系统响应来校准由不同检测器取得之漫反射率。另外，习知DRS系统200需要至少三个光纤：一个用于发光单元201，且至少两个用于光侦测单元202a及202b。此外，需要光学开关(未图标)用于习知DRS系统200以在光侦测单元202a与202b之间切换。因此，仍需要新颖DRS系统以克服前述缺点。
技术实现思路
本专利技术提供一种经济、准确且有效的装置及方法，以用于判定一样本之一光学特性。在一个实施例中，本专利技术提供一种用于判定一样本之一光学特性之光学装置，所述光学装置包含：一发光单元，其包含一发光终端，所述发光单元经组态以发射光；一光学媒介，其配置于所述装置之一端，所述光学媒介可控制以在多个光学状态之间切换，且经组态以经由在不同光学状态中之所述光学媒介将光传递至所述样本，其中所述光学媒介包含与所述发光单元之所述发光终端接触的一第一表面及与所述样本接触的一第二表面；及一侦测模块，其包含一或多个接收终端，所述一或多个接收终端用于接收判定所述样本的所述光学特性之自所述样本散射之光。在另一实施例中，本专利技术提供用于判定一样本之一光学特性之方法，所述方法包含：提供光；将一光学媒介在不同光学状态之间切换；在所述光学媒介之所述不同光学状态中，导引光穿过所述光学媒介至所述样本中；在所述样本中散射所述光；及接收自所述样本散射之所述光以用于判定所述样本之所述光学特性。附图说明当与附图一起阅读时，自以下详细描述最佳地理解本专利技术之态样。应注意，根据标准行业实践，各种特征并不按比例绘制。实际上，为了论述清晰起见，可任意地增大或减小各种特征之尺寸。图1显示在DRS系统中之不同光源。图2显示具有多个光源-侦测器间隔之一习知DRS系统。图3为说明根据本专利技术之一个实施例的DRS装置之示意图。图4为说明根据本专利技术之一个实施例的DRS装置之示意图。图5显示一流程图示意性地说明根据本专利技术之一个实施例的漫反射光谱方法。具体实施方式以下揭示内容提供用于实施所提供目标物之不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述组件及配置之具体实例以简化本专利技术。当然，此等组件及配置仅为实例且并不意欲为限制性的。举例而言，在以下描述中，第一特征在第二特征上方或上之形成可包括第一特征及第二特征直接接触地形成之实施例，且亦可包括额外特征可在第一特征与第二特征之间形成使得第一特征及第二特征可不直接接触之实施例。另外，本专利技术可在各种实例中重复参考数字及/或字母。此重复系出于简单及清晰之目的，且本身并不指示所论述各种实施例及/或组态之间的关系。此外，空间上相对术语，诸如「底下」、「在……下方」、「下部」、「在……上方」、「上部」及类似者可在本文中为了易于描述而用以描述一个组件或特征与另一组件或特征之关系，如在图中所说明。除了图中描绘之定向以外，空间相对术语意欲亦涵盖在使用或操作中之装置的不同定向。装置可以其他方式定向(旋转90度或处于其他定向)，且相应地可同样解释本文中使用之空间上相对描述词。下文详细论述实施例之产生及实施。然而，应理解，本专利技术提供许多可体现于广泛多种特定上下文中的可适用专利技术性概念。所论述之特定实施例仅说明产生及实施本专利技术之特定方式，且并不限制本专利技术之范畴。图3为说明根据本专利技术之一个实施例的一光学装置300之示意图。参看图3，光学装置300(例如DRS装置)包含一发光单元301、一侦测模块302及一光学媒介304。发光单元301包含一发光终端3011，且发光单元301经组态以发射光。在一个实施例中，由发光单元301发射之光为稳态白光(亦即，具有不同波长的光之组合)。光学媒介304具有与发光终端3011接触之第一表面及与第一表面对置之第二表面。光学媒介304之第二表面在操作中与样本303接触。侦测模块302包含至少一个接收终端302a。应注意，箭头(在发光终端3011及接收终端302a下方)指示光束行进之方向。意即，由发光单元301发射之光首先进入光学媒介304且同时由光学媒介304散射。光学媒介304可控制以在多个光学状态之间切换。归因于光学媒介304在不同光学状态之间的不同散射及吸收特性/系数等光学特性之差异，穿过在不同光学状态中之光学媒介304的光将导致不同传播特性。光学媒介304将光传递至在不同光学状态中之样本303。接着，样本303散射光，且接着接收终端302a接收自样本303散射之光。在一个实施例中，接收终端302a包含一光传感器。所接收光可用以判定样本303之光学特性。在一个实施例中，经判定光学特性包含以下各者中之至少一者：吸收系数及散射系数。在一个实施例中，将所接收光传递至耦接至侦测模块302的光谱仪(未图示)，其中光谱仪分析所接收光之反射光谱。根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学装置，其用于判定一样本(speciment)之一光学特性，包含：一发光单元，其包含一发光终端，所述发光单元经组态以发射光；一光学媒介(medium)，其配置于所述装置之一端，所述光学媒介可控制以在多个光学状态之间切换(switch)，且经组态以穿过在不同光学状态中之所述光学媒介将所述光传递至所述样本，其中所述光学媒介包含与所述发光单元之所述发光终端接触的一第一表面及与所述样本接触的一第二表面；及一侦测模块，其包含一或多个接收终端，所述一或多个接收终端用于接收判定所述样本的所述光学特性之自所述样本散射之光。

【技术特征摘要】
2015.09.03 US 14/844,5361.一种光学装置，其用于判定一样本(speciment)之一光学特性，包含：一发光单元，其包含一发光终端，所述发光单元经组态以发射光；一光学媒介(medium)，其配置于所述装置之一端，所述光学媒介可控制以在多个光学状态之间切换(switch)，且经组态以穿过在不同光学状态中之所述光学媒介将所述光传递至所述样本，其中所述光学媒介包含与所述发光单元之所述发光终端接触的一第一表面及与所述样本接触的一第二表面；及一侦测模块，其包含一或多个接收终端，所述一或多个接收终端用于接收判定所述样本的所述光学特性之自所述样本散射之光。2.如请求项1之光学装置，其中所述光学特性包含以下各者中之至少一者：一吸收系数及一散射系数。3.如请求项1之光学装置，其中所述光学媒介为包含一液晶之一混浊媒介(turbidmedium)，其中所述多个光学状态取决于施加至所述混浊媒介之电压。4.如请求项3之光学装置，其中所述电压在自100V至400V之一范围内。5.如请求项1之光学装置，其中所述一或多个接收终端中之每一者包含一光传感器。6.如请求项1之光学装置，其中所述一或多个接收终端经组态以接触在操作中之所述样本，且配置于所述光学媒介之周围。7.如请求项1之光学装置，其中所述发光终端配置于所述光学装置之一中心轴上。8.如请求项1之光学装置，其中所述发光终端与所述一或多个接收终端中之每一者之间的径向距离实质上相等。9.如请...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾盛豪，
申请(专利权)人：曾盛豪，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71