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反射式激光共聚焦显微镜性能变尺度评价方法

王方雨,  孙强,  戴明,  刘昕辉,  王成,  金夕雅

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王方雨, 孙强, 戴明, 刘昕辉, 王成, 金夕雅. 反射式激光共聚焦显微镜性能变尺度评价方法[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(3): 317001-0317001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0317001
引用本文: 王方雨, 孙强, 戴明, 刘昕辉, 王成, 金夕雅. 反射式激光共聚焦显微镜性能变尺度评价方法[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(3): 317001-0317001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0317001
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Wang Fangyu, Sun Qiang, Dai Ming, Liu Xinhui, Wang Cheng, Jin Xiya. Study on performance variable scale evaluation method of reflection laser confocal microscopy[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(3): 317001-0317001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0317001
Citation: Wang Fangyu, Sun Qiang, Dai Ming, Liu Xinhui, Wang Cheng, Jin Xiya. Study on performance variable scale evaluation method of reflection laser confocal microscopy[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(3): 317001-0317001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0317001
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反射式激光共聚焦显微镜性能变尺度评价方法

doi: 10.3788/IRLA201948.0317001
  • 1.

    中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033;

  • 2.

    中国科学院大学,北京 100049;

  • 3.

    吉林大学 机械科学与工程学院,吉林 长春 130000;

  • 4.

    吉林亚泰中科医疗器械工程技术研究院股份有限公司,吉林 长春 130000;

  • 5.

    吉林大学 中日联谊医院,吉林 长春 130000

基金项目: 

吉林省重点科技研发项目（20180201013GX）

详细信息
    作者简介:

    王方雨(1985-),男,助理研究员,博士生,主要从事光电仪器研发方面的研究。Email:270305453@qq.com

  • 中图分类号: TH751

Study on performance variable scale evaluation method of reflection laser confocal microscopy

  • 1.

    Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;

  • 2.

    University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;

  • 3.

    College of Mechanical Science and Engineering,Jilin University,Changchun 130000,China;

  • 4.

    Jilin Yataizhongke Medical Equipment Engineering Technology Research Institute Company Limited by Shares,Changchun 130000,China;

  • 5.

    China-Japan Friendship Hospital of Jilin University,Changchun 130000,China

  • 摘要: 为了更好地实现无创、实时、动态的皮肤层析成像，提高成像信噪比，需要对反射式激光共聚焦系统性能进行全面的评价。在此引入结构函数进行变尺度波前评价。首先对结构函数的基本数学性质进行了推导，着重分析了不同尺度的波像差在结构函数中的体现；之后，利用数值仿真对Zernike多项式进行了分析，验证了结构函数对低阶像差的表征能力。由于显微镜在使用时必然需要穿过皮肤组织，故在检测过程也需要考虑人体组织的影响，分析了其对系统信噪比的影响；最后，对实际显微镜系统的波前进行了分析，得到系统标校后的信噪比为95.7 dB，验证了方法的正确性与可行性。通过变尺度评价方法，可以对无创成像系统进行更加全面的评价，并可以有效地指导类似设备的检测装调工作。
    Abstract: In order to better realize non-invasive, real-time and dynamic skin tomographic imaging and improve the imaging signal-to-noise ratio (SNR), the performance of the reflective laser confocal system was evaluated comprehensively. Structure function as variable metric for wave front was introduced, and the basic mathematical properties was analyzed. The wave aberration of different scales in the structure function was analyzed emphatically. After that, the numerical simulation for low order aberration presented by Zernike polynomials was investigated. The ability of structure function to characterize low order aberrations was verified. Because confocal microscopy was required to pass through the skin, it was important to think about the effects of human tissue in the pre-test process and analyze its effects on the system's SNR; Finally, the wavefront of the actual skin lens system was analyzed, and a SNR of 95.7 dB was obtained after system calibration, and the correctness and feasibility of the method were verified. By means of the variable scale evaluation method, the non-invasive imaging system can be evaluated more comprehensively and it can effectively guide the detection and adjustment of similar equipment.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-10-05
  • 修回日期:  2018-11-03
  • 刊出日期:  2019-03-25

反射式激光共聚焦显微镜性能变尺度评价方法

doi: 10.3788/IRLA201948.0317001
  • 1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033;
  • 2. 中国科学院大学,北京 100049;
  • 3. 吉林大学 机械科学与工程学院,吉林 长春 130000;
  • 4. 吉林亚泰中科医疗器械工程技术研究院股份有限公司,吉林 长春 130000;
  • 5. 吉林大学 中日联谊医院,吉林 长春 130000
    • 作者简介:

    王方雨(1985-),男,助理研究员,博士生,主要从事光电仪器研发方面的研究。Email:270305453@qq.com

  • 收稿日期: 2018-10-05
  • 修回日期: 2018-11-03
  • 刊出日期: 2019-03-25
基金项目:

吉林省重点科技研发项目（20180201013GX）

  • 中图分类号: TH751

摘要: 为了更好地实现无创、实时、动态的皮肤层析成像，提高成像信噪比，需要对反射式激光共聚焦系统性能进行全面的评价。在此引入结构函数进行变尺度波前评价。首先对结构函数的基本数学性质进行了推导，着重分析了不同尺度的波像差在结构函数中的体现；之后，利用数值仿真对Zernike多项式进行了分析，验证了结构函数对低阶像差的表征能力。由于显微镜在使用时必然需要穿过皮肤组织，故在检测过程也需要考虑人体组织的影响，分析了其对系统信噪比的影响；最后，对实际显微镜系统的波前进行了分析，得到系统标校后的信噪比为95.7 dB，验证了方法的正确性与可行性。通过变尺度评价方法，可以对无创成像系统进行更加全面的评价，并可以有效地指导类似设备的检测装调工作。

English Abstract

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