1 南京航空航天大学 航天学院，江苏 南京 210006
2 北京空间机电研究所 先进光学遥感技术北京市重点实验室，北京 100094
3 南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
白光显微干涉术通过驱动干涉显微物镜垂直扫描移相，采集低相干干涉图序列，定位干涉包络中的零光程差位置，获取待测表面的三维形貌。微观形貌的计算由获取粗略形貌的垂直扫描（VSI）算法和获取精细形貌的移相（PSI）算法两部分组成。通常情况下，设置垂直扫描移相的步长为八分之一中心波长，但移相器误差和干涉显微物镜数值孔径效应等都会使得移相量偏离π/2。文中采用基于对比度变化重心提取的VSI算法，4M幅法和7幅法两种PSI算法，分别讨论了两种类型移相误差对形貌计算的影响。理论和数值分析结果表明，在宽带光作用下，7幅法仍对移相误差不敏感，4M幅法产生的精细相位误差形式恰好与干涉物镜数值孔径效应对条纹展宽的影响相一致，在从精细相位转换为精细形貌时相互抵消。因而，采用基于对比度变化重心提取的VSI算法和4M幅PSI算法计算形貌数据，干涉物镜数值孔径效应造成的移相误差无影响，移相器误差造成的形貌复原误差可以通过预先测量已知高度的标准台阶进行标定去除。应用上述移相误差校正方法测量了高度为460 nm的台阶，形貌测试结果正确且鲁棒。
移相误差 台阶 形貌测量 白光显微干涉 phase-shifting error step topography measurement white light interferometric microscopy 红外与激光工程
2022, 51(7): 20220050
1 西安工业大学电子信息工程学院, 陕西 西安 710032
2 上海电力学院电子与信息工程学院, 上海 200090
3 中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
4 江南大学理学院光电信息科学与工程系, 江苏 无锡 214122
生物细胞的成像是生物和物理领域中的重要研究方向,尤其是大量细胞的测量与分析对于生物研究、疾病诊断具有重要的研究价值和意义。传统的显微检测仅局限于细胞形状的定性观察,且受视场限制,观察的细胞数量难以达到统计要求。将定量干涉显微和视场扫描结合,设计并实现了用于大量细胞成像与分析的定量干涉显微流式细胞仪。定量干涉显微可以恢复细胞的相位分布,结合视场扫描可以对大量细胞信息进行获取与分析。分别选用扩展主程序分析算法、正则化光学流场算法和傅里叶相位恢复算法,并结合不同的扫描方式,实现了对大量细胞相位面积、相位体积和圆率等不同参数的测量与统计。该系统有望在大通量高速细胞检测中获得应用。
全息 定量干涉显微 流式细胞仪 定量相位分布 细胞参数 激光与光电子学进展
2018, 55(12): 120901
1 中国科学院重庆绿色智能技术研究院集成光电技术研究中心, 重庆 400714
2 国防科技信息研究中心, 北京 100048
3 军械工程学院电子与光学工程系, 河北 石家庄 050003
指纹识别是一种广泛应用的生物特征识别技术, 但现有指纹身份识别装置由于容易被指纹膜欺骗而存在安全问题, 手指表面弄脏、 太湿或者磨损也会导致识别失效, 存在鲁棒性差的问题。 手指内部220～550 μm的皮肤层, 具有表面(外部)指纹相同的拓扑特征。 这些内部层, 充当“主模板”导致外部指纹按照它的形状生长, 另外, 手指内部的汗腺和微血管结构也和指纹有跟随形状。 这些皮下指纹, 和对应层面的汗腺等组织结构, 具有终生不变性, 我们称之为内指纹。 内指纹难以仿制, 可以用于准确而高度鲁棒的生物身份识别。 但是目前报道的用扫频层析术获得内指纹图像, 由于对二维正面图像提取需要扫描, 并最终从三维指纹结构中重构正面图像, 数据量大, 提取速度太慢, 限制了其实用性。 提出一种基于宽光谱干涉显微术的手指皮肤下内部指纹成像系统, 以宽光谱弱相干白光激光实现3.5 μm轴向分辨率, 采用低数值孔径的光路提高了穿透深度, 利用光源空间非相干性和阵列探测器无需扫描一次性获得6.14 mm×6.14 mm的内指纹图像, 实现了0.4 s每帧的快速读取, 并以三维分层图像展示了手指内部指纹, 及其汗腺结构等特征, 该工作确认了宽广谱干涉显微术快速提取内指纹用于生物识别的可行性, 为高安全度生物识别提供了新方法。
干涉显微术 光学层析相干成像 成像系统 生物身份识别 内指纹 Interferometric microscopy Optical coherence tomography Imaging systems Biometric identification Internal fingerprint
