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双胶合透镜结构参数的无损测量蒋婷婷;徐航;郑加伟;卞鑫;曹国荣【摘要】After measuring the focal length ,back focal length ,center thickness and the radius of curvature of the first and the third surfaces of doublet lens ,the evaluation function and optimization function of ZEMAX software was applied to invert for the refractive index series and cemented surface's radius of curvature .Furthermore ,according to the tolerance of aberration ,the best combination of two materials was screened and the method for optimizing structural parameters of doublet lens was got .%在测量出双胶合透镜的焦距、后顶焦距、中心厚度和第一表面、第三表面曲率半径的基础上，利用ZEM AX软件的评价函数和优化功能，反演出双胶合透镜2种材料的折射率系列和胶合面曲率半径，再根据双胶合透镜像差公差的容限进一步筛选出材料的最佳组合，优化得出双胶合透镜的结构参量，实现了双胶合物镜结构参量的无损反演或测量。
【期刊名称】《物理实验》【年(卷),期】2016(036)008【总页数】4页(P31-34)【关键词】无损测量;双胶合透镜;结构参量【作者】蒋婷婷;徐航;郑加伟;卞鑫;曹国荣【作者单位】江苏大学理学院，江苏镇江212013;江苏大学理学院，江苏镇江212013;江苏大学理学院，江苏镇江212013;江苏大学理学院，江苏镇江212013;江苏大学理学院，江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】O435.1双胶合透镜是常见的光学元件，如何在不破坏双胶合透镜结构的基础上反演出透镜结构的基本参量，是人们关心的问题. Ahmad Darudi[1-3]等人提出利用光束经双胶合透镜3个面的反射光形成干涉图案，再由CCD将干涉图案数字化后和建立的光束传播矩阵对曲率半径和折射率进行求解，这样不仅可以得到胶合面的曲率半径，而且还能得到组成双胶合透镜2种材料的折射率，这种方法适用于大多数胶合透镜的参量的测量，但由于是对方程求解计算量大，操作起来并不简单.在实验测量出双胶合透镜的焦距、后顶焦距、第一面及第三面的曲率半径和厚度的基础上，利用ZEMAX软件的全局优化和锤形优化功能，设置合理的评价函数，反演出双胶合透镜第二面的曲率半径和玻璃组合，结合双胶合透镜像差的公差容限，筛选出符合设计要求的最优结构参量，可以实现双胶合物镜结构参量的无损反演或测量.1.1 双胶合物镜的结构参量双胶合透镜是最简单且最常用的物镜，由1个正透镜和1个负透镜胶合而成，如图1所示，双胶合物镜的结构参量有2种透镜的材质、2个单透镜表面的曲率半径和中心厚度等.通光孔径和中心厚度可以方便测量，反映双胶合透镜性质的物理量，利用准直管测量焦距f′和后顶焦距fe′，利用球面干涉仪[2-3]测量第一面的曲率半径R1和第三面的曲率半径R3，而两单透镜的材料和胶合面的曲率半径R2及中心厚度d1和d2无法直接测量. ZEMAX软件提供了强大的像质评价函数和系统优化功能，利用这一功能，将曲率半径及2种透镜的材质设置为优化变量，利用全局优化和锤形优化功能，优化出1组相关参量，由于透镜中心厚度在满足基本条件的要求下对像差影响不大，关键是2种材料的组合和胶合面的曲率半径，因此在优化的基础上根据双胶合物镜的像差公差容限要求反过来逐一评价，筛选出符合要求的最优组合.1.2 双胶合透镜像差公差的容限双胶合透镜是一种视场较小而孔径较大或者很大的系统，为保证轴上点和近轴点有很好的成像质量，必须校正好球差、位置色差和正弦差(近轴慧差)，使之符合瑞利判据的要求，至于其他像差，如像散、场曲、垂轴色差等，由于视场比较小，这些像差可以不予考虑；另外，由于双胶合物镜结构相对比较简单，通常也不可能对这些像差进行校正.1) 边缘球差的公差当系统只存在初级球差时，初级球差与孔径h的平方成正比，孔径边缘的球差δLm′最大，根据瑞利判据可得边缘球差的公差[4]：2) 高级球差的公差当系统同时具有初级和二级球差时(大多数光学系统属于此类)，可以得出边缘球差校正时的剩余球差容限：3) 色差的公差初级色差是与孔径无关的常量，它相当于不同颜色光线的像面位移，初级轴向色差的公差为4) 弧失慧差与正弦差公差弧失慧差为实践证明，SC′的经验公式为1.3 评价函数的构建对于双胶合物镜，主要控制其球差、慧差和轴向色差，轴上点的像差都是与孔径有关的轴向像差，使用控制操作符LONA和AXCL相结合轴向像差控制函数. 主波长全孔径的轴向球差减去轴上球差，即δLm′=δL1.0d′-δL0.0d′，用LONA运算符表示：主波长0.707孔径处的轴向像差减去1/2全孔径轴向球差为高级球差，即δL1.0d′，用LONA运算符表示为[LONA(2,1.0)-LONA(2,0.0)]/2 ,2个消色差波长的同孔径的球差之差为色球差，即δLFC′=ΔLFC′-ΔlFC′，用AXCL 运算符表示为正弦差为弧矢慧差与近轴像高之比，用TRAY和PIMH表示为双胶合透镜的焦距和后顶焦距可以测量，分别用操作符EFFL和操作符CTVA对其约束，双胶合透镜中心总厚度也可以测量，通过查阅透镜边缘厚度和中心厚度国家标准，根据控制玻璃厚度操作符MXEG和MNET以及光学面控制操作符CTVA建立透镜中心厚度和边缘最小厚度控制函数，如表1所示.通过上述构建的评价函数，对双胶合物镜进行优化反演，利用锤形优化功能得出符合要求的折射率系列，再根据双胶合物镜像差公差的容限筛选出最佳组合.所用仪器：CPG-550准直管， QSI-75TQ型激光球面干涉仪.测得双胶合透镜的中心厚度d=5.7 mm，通光孔径φ=17 mm，f′=79.512 mm，fe′=77.032 mm，R1=45.71 mm，R3=-186.21 mm. 在上述设计基础上，调用锤形(Hammer)优化功能，根据设定评价函数实现玻璃替换. 优化得出玻璃组合结果如表2所示.取n′=1，波长λ=0.000 585 7 mm，sin Um≈Um=φ/(2f′)，φ=17 mm，可计算：由表2可知，有BAK2-ZF3和BAK5-ZF2符合实际设计要求，这2种组合的轴向像差曲线和点列图情况如图2、图3所示.由图可知：BAK2-ZF3组合对d光边缘球差校正基本为0，在0.707孔径处F光和C光的轴向色差校正为0. 点列图上，BAK2-ZF3的弥散斑均方根半径相对较小，说明成像质量最好，因此，可以得出BAK2-ZF3为最优组合的结论，该双胶合物镜的结构参量如表3所示.在测量出双胶合透镜的焦距、后顶焦距、第一面及第三面的曲率半径和厚度的基础上，利用ZEMAX软件函数评价功能，构建评价函数对双胶合物镜基本参量进行反演，使用锤形优化替换适合的玻璃，然后根据像差公差排除不符合实际设计要求的玻璃组合，进一步通过分析像差曲线和点列图，筛选出最优组合，最终得到所要测量的双胶合透镜的基本参量.该方法不仅简单快捷地反演出双胶合透镜的曲率半径和折射率组合，而且操作简单、实用性强.指导教师：曹国荣(1955-)，男，江苏金坛人，江苏大学理学院教授，学士，从事光电检测技术.。
第43 卷第 1 期2024 年1 月Vol.43 No.119~31分析测试学报FENXI CESHI XUEBAO（Journal of Instrumental Analysis）生物光学成像技术在组织穿透性方面的研究进展张玉敏，王富，林俐*，叶坚*（上海交通大学生物医学工程学院，上海200030）摘要：光学成像因灵敏度高、特异性强、无电离辐射、低成本、丰富的候选探针、可获取细胞/分子水平信息和可实时检测等优势，在临床前的基础研究和临床诊断与治疗领域具有巨大的应用价值。
但由于生物组织对光子的高散射与高吸收特性，光学成像的组织穿透深度通常非常有限，很大程度上限制了其在深部病变活体生物医学检测方面的应用，研究者们对此做了大量的努力。
随着科学技术的发展，光学技术的组织检测深度已覆盖微米到厘米甚至分米以上的范围，在生物检测、成像、诊断、术中导航等领域展现出了广阔的应用前景。
该文从常见的光学成像技术入手，对荧光成像、生物/化学发光成像、光声成像以及拉曼成像在组织穿透性方面的研究进展进行了总结与讨论，并对这些光学成像技术未来在组织穿透方面的主要研究方向进行了展望。
关键词：生物光学成像；组织穿透性；深穿透拉曼光谱中图分类号：O657.3；R318文献标识码：A 文章编号：1004-4957（2024）01-0019-13Advances in Tissue Penetration by Optical Imaging TechniquesZHANG Yu-min，WANG Fu，LIN Li*，YE Jian*（School of Biomedical Engineering，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200030，China）Abstract：Optical imaging has great potential for application in the field of preclinical basic research and clinical diagnostics and therapeutics，due to its advantages of high sensitivity and specificity，non-ionizing radiation，simplicity of equipment，low cost，rich nanoprobe candidates，ability to ob⁃tain cellular/molecular level information and real-time acquisition capability.However，due to the nature of high scattering and absorption of photons in biological tissues，optical imaging is usually limited by the shallow tissue penetration depth，which largely limits its usage for in vivo biomedical detection of deep-seated lesions. A lot of efforts have been done by researchers to overcome this is⁃sue.This paper summarizes and discusses the progress of various common optical imaging tech⁃niques，such as fluorescence imaging，bioluminescence/chemiluminescence imaging，photoacous⁃tic imaging，and Raman imaging，in terms of their research progress in tissue penetration. With the development of science and technology，the tissue detection depths of optical modalities have cov⁃ered a range from microns to centimeters or even to decimeters，and have shown broad application prospects in the fields of biological detection，imaging，diagnosis，intraoperative navigation，and so on. Finally，the main directions of future research of these optical imaging techniques in tissue penetration are prospected.Key words：optical imaging；tissue penetration；deep Raman spectroscopy近一个世纪以来，光在生物组织中的传播与分布，以及光与生物组织的相互作用引起了科学家们的广泛关注，引发了光学方法在生物医学检测与成像领域的研究热潮。
光声成像技术的最新进展张建英;谢文明;曾志平;李晖【摘要】光声成像技术是生物医学领域中新兴的无损检测技术,具有对比度高、分辨率好、穿透能力强等优点.本文介绍了光声成像技术近年来的进展状况,主要涉及成像探测方式的改进、成像速度的加快、成像分辨率的提高以及图像重构算法的发展等.以该项技术在现代临床诊断中的应用为例,描述了其在生物医学领域中应用范围的拓宽.最后,总结了该项技术现存的主要问题,指出多模式组合的成像方式,如光声与超声的组合,光声与OCT方式的组合是该项技术的发展趋势;另外,结合造影剂的分子光声成像技术也同样很有发展前景.【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2011(004)002【总页数】7页(P111-117)【关键词】生物医学光子学;光声成像技术;图像重构算法;生物医学应用【作者】张建英;谢文明;曾志平;李晖【作者单位】福建师范大学,物理与光电信息科技学院,医学光电科学与技术教育部重点实验室,福建,福州,350007;福建师范大学,物理与光电信息科技学院,医学光电科学与技术教育部重点实验室,福建,福州,350007;福建师范大学,物理与光电信息科技学院,医学光电科学与技术教育部重点实验室,福建,福州,350007;福建师范大学,物理与光电信息科技学院,医学光电科学与技术教育部重点实验室,福建,福州,350007【正文语种】中文【中图分类】Q-334医学成像对各种疾病的诊断和治疗具有重要的意义。
传统的医学成像方法有X射线层析成像（X-ray Tomography）、光学相干层析成像（Optical Coherence Tomography，OCT）、核磁共振成像（MRI）、超声成像等等。
X射线成像是根据生物组织的密度进行成像，因此对某些情况如软组织的病变则无法判断［1］，且该成像方法会对人体施加电离辐射，频繁使用有损人体健康；而OCT是纯光学成像方法，由于人体许多组织都是强散射或强吸收介质，而光在强散射组织中的成像深度只能达到1 mm左右；MRI技术设备价格昂贵且具有辐射；超声成像技术的成像深度虽然比光学成像方法深，但其主要依赖于生物组织的声阻抗不匹配成像，而生物组织体内某些肿瘤的声阻抗与正常软组织无明显差异，从而限制了超声成像技术的使用范围。
使用CCD相机进行光学显微成像的教程光学显微镜是现代科研和医学诊断中常用的工具，其最基本的构成部分是显微镜物镜和目镜。
然而，传统的光学显微镜的成像只能通过目镜观察，无法记录和保存图片。
为了克服这个问题，科学家们发明了CCD相机，并将其与显微镜相结合，实现了光学显微成像的数字化处理。
本文将为您介绍如何使用CCD相机进行光学显微成像。
1. 准备工作首先，您需要一台光学显微镜和一台配备CCD相机的计算机。
确保相机与计算机连接正常，并安装好相应的驱动程序和软件。
2. 设置成像参数在开始进行成像之前，您需要根据实际情况设置相机的成像参数。
具体需要调整的参数包括曝光时间、增益、对比度等。
通常情况下，曝光时间要根据样本的透明度和亮度进行调整，透明度较低的样本需要较长的曝光时间。
增益和对比度的调整则需要根据样本的细节和对比度进行优化。
3. 调节光源光源的强度和均匀性对于光学成像至关重要。
确保光源的稳定性，并根据观察的具体要求进行适当的调节。
有些样本需要较明亮的光源，而有些样本则需要较柔和的光线。
对于透射式光学显微镜，还需要正确安装和对准反射式镜片。
4. 对焦和调节物镜将样本放置在显微镜的物镜下方。
通过调节显微镜的焦距，确保获得清晰且细节丰富的图像。
随后，您可以通过调节显微镜的物镜杯，改变成像的倍率。
通过多次调节物镜和目镜，使得样本能够以正确的焦距放大。
5. 设置图像分辨率和格式打开相机软件，通过相应的设置界面，调整图像的分辨率和格式。
对于大多数应用而言，选择JPEG格式即可满足需求。
对于需要更高分辨率和无损压缩的应用，可以选择RAW格式。
6. 捕捉图像当准备工作完成之后，您可以开始使用CCD相机捕捉图像了。
通过相机软件的快门按钮或快捷键，您可以实时捕捉并观察到图像。
如果图像质量达不到要求，您可以根据需要进行调整，直至获得满意的图片。
7. 图像处理和分析一旦图像被成功捕捉，您可以将其导入到图像处理软件中进行后续的处理和分析。
不同光散射系数的内含与区别杨红英 朱苏康东华大学纺织学院，上海 200051摘要：在物质的三个基本光学参数折射率、光吸收系数和光散射系数之中，散射系数最复杂，一方面源于散射规律的复杂多变，另一方面源于散射系数的多方向性；后者使散射系数在不同应用场合可能具有不同的含义。
然而，很多人对此缺乏正确认识，错用散射系数及其散射规律。
文章从介绍散射系数的方向性入手，对几种常见的不同含义的散射系数进行释义，包括拓展的Lambert定律、Kubelka-Munk理论、瑞利散射定律以及Mie散射定律等规律中的散射系数，建议在不同散射系数前加限定词以利区分，并提出建议用词，同时说明其适用场合。
关键词：散射系数，全散射系数，消光散射系数，后向散射系数，K-M散射系数Differentiating the Scattering CoefficientsYANG Hongying, ZHU SukangCollege of Textiles, Donghua University, Shanghai, 200051Abstract: Scattering coefficient is more complicated than refractive index and absorptioncoefficient due to its multi-direction and the complicated scattering laws. Themulti-direction of it makes different scattering coefficients in different situation, such as inLambert law, Kubelka-Munk theory, Rayleigh scattering theory, Mie scattering theory, andso on. Some non-optics researchers don’t recognize these and misuse them. This papergives detailed explanations of the meanings of scattering coefficients mentioned above byintroducing the directions of them. Meanwhile, more appropriate names for them aresuggested to be used in order that they are more easily understood by any user. At last,examples are given on in what situation which scattering coefficient should be chose to use.Keywords: scattering coefficient，total scattering coefficient， back-scattering coefficient，K-M scattering coefficient引言在物质的三个基本光学参数折射率、光吸收系数和光散射系数之中，散射系数最复杂。
光学相干断层成像检验技术张宁;黎智辉;许小京【摘要】光学相干断层成像技术（optical coherence tomography, OCT）是一种新型的利用生物组织散射光相干原理的光学成像技术，具有无损、断层成像、高分辨率、易小型化等特点。
它的原理类似于超声成像，不同之处是它利用的是光，而不是声音。
OCT 技术最早和最成熟的应用是在医学成像领域，随着技术的进一步发展，它逐渐在非生物医学领域也开始出现相关研究。
在法庭科学领域，物证检验技术正朝着低损、快速、高精度的方向发展。
光学影像检验技术是最重要的物证检验手段之一，其在物证的快速搜索、发现、提取和分析方面具有独特优势。
OCT 技术以其三维高分辨断层成像能力，拓展现有的物证检验手段和能力，得到越来越多法庭科学研究者们的关注，显示出广阔的应用前景。
本文介绍了 OCT 技术的概念、原理、技术手段和类别，综述了利用 OCT 技术进行法庭科学研究的报道，列举了 OCT 技术在指纹显现增强、假币鉴别、油画鉴定、纹身鉴别、血斑分析、死亡时间推断、枪弹检验等方面的应用。
相信其在物证检验实践中将显示出重要的作用。
%ABATRACT: Optical coherence tomography (OCT), an imaging system very similar to ultrasound by use of light instead of sound, is an emerging technology for non-invasive, high resolution and cross-sectional imaging based on low-coherence interferometry. In the past, OCT has been widely applied in medical imaging, especially in ophthalmology, cardiology, dermatology and gastrointestinal observation. Yet, its ability to provide three-dimensional tomographic images is also rendering it attractive for applications beyond the medical. In practice, the forensic imaging technology plays an important role in searching, extracting andanalyzing the evidence with merits of non-invasiveness, high speed and high precision. Thus OCT, competent to explore the internal features of an object with micro-meter resolution, will greatly expand the scope of current evidence examination technology, showing a broadly applicable prospect. In this review, we will introduce the basic concepts, principles, categories of OCT technology and a detailed introduction of the so far presented OCT-based methods and applications, ranging from fingerprint imaging, counterfeit banknote detection, easel painting examination, tattoo inspection, bloodstain volume determination, post-mortem interval and bullet imaging. Owing to the characteristic of non-invasive and cross-sectional imaging, OCT is able to detect artificial fingerprint, counterfeit banknote, forgery painting and tattoo. Besides, capable of 3D high resolution imaging, OCT can provide promising applications in high quality imaging and quantitative analyzing, including multi-layer tomography extraction, determination of the volume of bloodstain in the crime scene, image obtainment of the human hair with ultrahigh resolution, estimation of the post-mortem interval and non-contact examination of bullets. Furthermore, OCT techniques have many other advantages as an advanced imaging method with high potential for future forensic applications, for example, the use of near infrared light enabling the non-invasive and non-contact imaging of sample to keep the integrality and authenticity of evidence. Meanwhile, the ability to realize 3D high-resolution cross-sectional imaging will reveal more precise information for sample to authenticate and identify. Moreover, OCT, via extracting differentproperties such as the spectrum, elasticity and polarization, can achieve diversified functional imaging to further improve the image contrast in demonstrating its appropriateness for forensic imaging.【期刊名称】《刑事技术》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】8页(P409-416)【关键词】法庭科学;刑事影像技术;光学相干断层成像【作者】张宁;黎智辉;许小京【作者单位】公安部物证鉴定中心，北京 100038;公安部物证鉴定中心，北京100038;公安部物证鉴定中心，北京 100038【正文语种】中文【中图分类】DF793.2光学相干断层成像技术（optical coherence tomo graphy， OCT）是20世纪90年代初发展起来的无损、高分辨、非侵入式的成像技术［1］，是利用生物组织散射光相干原理成像的介观（微米尺度）活体组织高分辨率成像和观测手段。
基于光电探测器件的生物光学成像技术研究生物光学成像技术是一种非侵入性的成像技术，通过利用光的物理特性对生物体进行成像。
在近年来，随着光电探测器件的发展，生物光学成像技术取得了巨大的突破和进展。
本文将回顾和分析基于光电探测器件的生物光学成像技术的研究进展。
光电探测器件是将光信号转换为电信号的器件，例如光电二极管（photodiode）、光敏二极管（phototransistor）、增强型光电倍增管（photomultiplier tube）、光电子倍增管（electron multiplier phototube）等。
这些光电探测器件在生物光学成像中起到了关键作用，能够高效地转换光信号，实现生物样品的成像和定量测量。
首先，基于光电探测器件的生物光学成像技术在医学领域具有广泛的应用。
例如，X射线光电探测器件可以用于乳腺癌的早期诊断和治疗监测。
这些探测器件通过测量X射线的能量来区分不同组织和病理性改变，为医生提供有效的诊断依据。
此外，X射线光电探测器件还可以用于放射治疗计划的制定和剂量监测。
光电探测器件的高灵敏度和快速响应特性，使其成为医学成像中不可或缺的工具。
其次，生物光学成像技术中的光电探测器件也广泛应用于光学显微成像。
光学显微成像技术基于荧光分子或荧光标记物的发射光信号，通过光电探测器件的接收和转换，实现对生物样品的高分辨率成像。
例如，荧光显微镜结合光电探测器件可以用于细胞和组织的活体成像，从而观察生物样品的动态过程。
此外，基于光电探测器件的双光子显微镜技术可以实现更深层次的组织成像，具有较高的像素分辨能力和更强的穿透深度。
除了医学和生物科学领域，基于光电探测器件的生物光学成像技术还在生物医药研究、环境监测等领域具有广泛应用。
例如，在新药研发过程中，药物的代谢动力学和分布情况可以通过生物光学成像技术进行研究。
通过标记药物分子的荧光探针和光电探测器件的接收和转换，可以实时监测药物在体内的分布和代谢过程，为药物研发提供重要参考。
