RU2463552C1 - Method of determining phase of object beam on photodetector pixel and method of obtaining phase image of object - Google Patents
Method of determining phase of object beam on photodetector pixel and method of obtaining phase image of object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2463552C1 RU2463552C1 RU2011117035/28A RU2011117035A RU2463552C1 RU 2463552 C1 RU2463552 C1 RU 2463552C1 RU 2011117035/28 A RU2011117035/28 A RU 2011117035/28A RU 2011117035 A RU2011117035 A RU 2011117035A RU 2463552 C1 RU2463552 C1 RU 2463552C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- pixel
- values
- value
- group
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/06—Means for illuminating specimens
- G02B21/08—Condensers
- G02B21/14—Condensers affording illumination for phase-contrast observation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области интерференционной оптики и может быть использовано в оптических системах, предназначенных для контроля различных параметров объекта наблюдения или получения видимых изображений, например, в микроскопах.The invention relates to the field of interference optics and can be used in optical systems designed to control various parameters of the object of observation or to obtain visible images, for example, in microscopes.
Интерференционный метод получения фазового изображения в общем случае заключается в использовании когерентного монохроматического пучка света, который разделяют на два пучка, один из которых направляют к исследуемому объекту, а другой - к фазовому модулятору, например плоскому зеркалу. Первый пучок (далее - объектный пучок), отражаясь от объекта, получает информацию об объекте в виде смещения фазы по сечению пучка, которое обусловлено различной длиной оптического пути волн вследствие изменяющегося по площади объекта рельефа или коэффициента преломления. Второй пучок (далее - опорный пучок) отражается от плоского зеркала и имеет неизменную фазу по сечению пучка. Оба пучка направляют на экран фотоприемника, где они образуют интерференционную картину (далее - интерферограмма).The interference method for obtaining a phase image in the general case consists in using a coherent monochromatic light beam, which is divided into two beams, one of which is directed to the object under study, and the other to a phase modulator, for example, a flat mirror. The first beam (hereinafter referred to as the object beam), reflected from the object, receives information about the object in the form of a phase shift along the beam cross section, which is caused by different wavelengths of the optical path due to the relief or refractive index varying in the area of the object. The second beam (hereinafter referred to as the reference beam) is reflected from a plane mirror and has an unchanged phase along the beam cross section. Both beams are directed to the screen of the photodetector, where they form an interference pattern (hereinafter - the interferogram).
Для получения фазового изображения объекта (или фазового портрета объекта) необходимо вычислить фазу объектного пучка на каждом пикселе экрана фотоприемника. Общеизвестным считается способ определения фазы объектного пучка, при котором требуются минимум три интерферограммы, позволяющие определить освещенность пикселя и полученные при различных значениях разности фаз объектного и опорного пучков.To obtain a phase image of an object (or a phase portrait of an object), it is necessary to calculate the phase of the object beam at each pixel of the photodetector screen. A well-known method is the determination of the phase of the object beam, which requires at least three interferograms to determine the pixel illumination and obtained at different values of the phase difference of the object and reference beams.
Требуемое изменение разности фаз, как правило, получают сдвигом фазы опорного пучка (возможно также - объектного пучка), который осуществляют, например, путем изменения длины оптического пути опорного пучка при перемещении опорного зеркала. В этом случае измерения освещенности на пикселе оказываются разнесенными во времени (временная фазовая модуляция).The required change in the phase difference, as a rule, is obtained by the phase shift of the reference beam (possibly also the object beam), which is carried out, for example, by changing the optical path length of the reference beam when moving the reference mirror. In this case, the measurements of illumination on a pixel are spaced in time (temporal phase modulation).
Однако существуют методики и одновременного получения нескольких интерферограмм, основанные в основном на разделении опорного или объектного пучка на идентичные пучки и направлении полученных пучков через различные фазовые модуляторы. В таком случае измерения освещенности на пикселе оказываются разнесенными в пространстве (пространственная фазовая модуляция).However, there are techniques for simultaneously producing several interferograms, based mainly on the separation of the reference or object beam into identical beams and the direction of the resulting beams through different phase modulators. In this case, the measurements of illumination on a pixel are spaced in space (spatial phase modulation).
Искомое значение фазы объектного пучка получают путем решения системы из трех или более уравненийThe desired phase value of the object beam is obtained by solving a system of three or more equations
где i - номер измерения,where i is the measurement number,
Iib - освещенность, образованная опорным пучком в i-м измерении (одинаковая для всех пикселей),I ib - illumination formed by the reference beam in the i-th dimension (the same for all pixels),
φxy - фаза объектного пучка на пикселе xy (одинаковая для всех измерений),φ xy - phase of the object beam on the pixel xy (the same for all measurements),
δi - фаза опорного пучка в i-м измерении (одинаковая для всех пикселей).δ i is the phase of the reference beam in the ith dimension (the same for all pixels).
Изложенное решение реализовано в конструкциях измерительных оптических систем, например, представленных в публикациях JP 2001059714 A, G01B 9/02, 06.03.2001 и US 20050046865 A1, G01B 9/02, 03.03.2005, и выбрано как прототип изобретения. Недостатками данного решения является нечеткость полученного фазового изображения вследствие погрешности определения фазы.The above solution is implemented in the construction of measuring optical systems, for example, presented in the publications JP 2001059714 A, G01B 9/02, 03/06/2001 and US 20050046865 A1, G01B 9/02, 03.03.2005, and selected as a prototype of the invention. The disadvantages of this solution is the fuzziness of the obtained phase image due to the error in determining the phase.
Задачей изобретения является повышение качества фазового изображения. Для решения поставленной задачи предложены два объекта изобретения.The objective of the invention is to improve the quality of the phase image. To solve the problem proposed two objects of the invention.
Первый объект изобретения направлен на повышение точности определения фазы объектного пучка в методах временной фазовой модуляции. Второй объект изобретения позволяет повысить качество фазового изображения, получаемого при использовании методов, как временной фазовой модуляции, так и пространственной фазовой модуляции. Первый объект изобретения может быть использован во втором объекте изобретения.The first object of the invention is aimed at improving the accuracy of determining the phase of the object beam in the methods of temporary phase modulation. The second object of the invention allows to improve the quality of the phase image obtained using methods of both temporal phase modulation and spatial phase modulation. The first object of the invention can be used in the second object of the invention.
Первым объектом изобретения является способ определения фазы объектного пучка на пикселе фотоприемника интерференционным методом, при котором определяют не менее трех значений энергии, воспринятой пикселем фотоприемника за время экспозиции, при различных значениях фазы опорного пучка, а сдвиг фазы опорного пучка осуществляют путем изменения положения фазового модулятора. При этом для определения не менее одного значения воспринятой пикселем энергии получают зависимость освещенности пикселя от фазы при изменении положения фазового модулятора в течение времени экспозиции, с последующим интегрированием полученной зависимости на интервале времени экспозиции.The first object of the invention is a method for determining the phase of an object beam on a photodetector pixel by the interference method, in which at least three values of the energy perceived by the photodetector pixel during the exposure are determined at various values of the reference beam phase, and the phase shift of the reference beam is carried out by changing the position of the phase modulator. Moreover, to determine at least one value of the energy perceived by the pixel, the dependence of the pixel illumination on the phase is obtained when the position of the phase modulator changes during the exposure time, followed by integration of the obtained dependence over the exposure time interval.
Фазовый модулятор может быть выполнен в виде зеркала, имеющего возможность перемещения вдоль линии оптического пути опорного пучка.The phase modulator can be made in the form of a mirror having the ability to move along the line of the optical path of the reference beam.
Технический результат, достигаемый первым объектом изобретения, заключается в снижении количества и размеров спекл-структур на фазовом портрете объекта.The technical result achieved by the first object of the invention is to reduce the number and size of speckle structures in the phase portrait of the object.
Вторым объектом изобретения является способ получения фазового портрета объекта интерференционным методом, при котором определяют фазу объектного пучка на каждом пикселе из группы пикселей фотоприемника. Для каждого пикселя группы получают серию текущих значений фазы объектного пучка, которые определяют одновременно для всех пикселей группы при различном текущем сдвиге фазы объектного или опорного пучка. Далее для каждого пикселя группы получают серию промежуточных значений фазы объектного пучка путем вычитания из каждого полученного текущего значения фазы соответствующего ему текущего сдвига фазы.The second object of the invention is a method for obtaining a phase portrait of an object by the interference method, in which the phase of the object beam is determined at each pixel from the group of pixels of the photodetector. For each pixel of the group, a series of current phase values of the object beam is obtained, which are determined simultaneously for all pixels of the group at different current phase shifts of the object or reference beam. Then, for each pixel of the group, a series of intermediate values of the phase of the object beam is obtained by subtracting from each obtained current phase value the corresponding current phase shift.
При этом для каждого пикселя группы используют серию промежуточных значений фазы для определения окончательного значения фазы объектного пучка, а о предпочтительности промежуточного значения фазы судят по минимальной абсолютной разности между соответствующим ему текущим значением фазы и кратным полупериоду значением фазы, являющимся наиболее близким к указанному текущему значению фазы. Используют окончательные значения фазы каждого пикселя группы для получения фазового портрета объекта.At the same time, for each pixel in the group, a series of intermediate phase values is used to determine the final phase value of the object beam, and the preference of the intermediate phase value is judged by the minimum absolute difference between the corresponding current phase value and a multiple of the half-period phase value, which is the closest to the specified current phase value . Use the final phase values of each pixel in the group to obtain a phase portrait of the object.
В частном случае второго объекта изобретения текущее значение фазы для каждого пикселя группы определяют путем проведения не менее трех измерений освещенности при различных значениях фазы опорного пучка. Группа пикселей может быть представлена в виде строки.In the particular case of the second object of the invention, the current phase value for each pixel of the group is determined by at least three measurements of illumination at different values of the phase of the reference beam. A group of pixels can be represented as a string.
Технический результат, достигаемый вторым объектом изобретения, заключается в повышении точности определения фазы объектного пучка.The technical result achieved by the second object of the invention is to increase the accuracy of determining the phase of the object beam.
Осуществление изобретения будет пояснено ссылкой на фигуру со схематическим изображением устройства для получения фазового портрета объекта, в частности микроскопа.The implementation of the invention will be explained with reference to a figure with a schematic representation of a device for obtaining a phase portrait of an object, in particular a microscope.
Микроскоп содержит источник когерентного света (как правило - лазер) 1. Светоделитель 3, размещенный на оси лазерного пучка после поляризационного элемента 2, делит исходный пучок света 4 на два пучка - объектный 5 и опорный 6. Объектный пучок через объектив 7 направляется к объекту 8 и, отражаясь от него, попадает на светоделитель 3, через который проходит, сохраняя направление. Опорный пучок направляется на фазовый модулятор 9, который в данном случае представлен плоским зеркалом 10, оснащенным пьезоприводом. Отражаясь от фазового модулятора, опорный пучок меняет направление на светоделителе 3 и совместно с объектным пучком через линзу 11 и поляризационный анализатор 12 попадает на экран фотоприемника 13, где оба луча образуют интерферограмму. Информация с фотоприемника 13 поступает в компьютер 14, который через генератор напряжения 15 соединен с фазовым модулятором 9.The microscope contains a coherent light source (usually a laser) 1. A beam splitter 3, placed on the axis of the laser beam after the polarizing element 2, divides the initial light beam 4 into two beams - object 5 and reference 6. The object beam is directed through object 7 to object 8 and reflecting from it, it enters a beam splitter 3, through which it passes, keeping direction. The reference beam is directed to a phase modulator 9, which in this case is represented by a flat mirror 10 equipped with a piezo drive. Reflecting from the phase modulator, the reference beam changes direction on the beam splitter 3 and, together with the object beam, passes through the lens 11 and the polarization analyzer 12 onto the screen of the photodetector 13, where both beams form an interferogram. Information from the photodetector 13 enters the computer 14, which is connected through a voltage generator 15 to the phase modulator 9.
При перемещении фазового модулятора вдоль оптического пути опорного пучка происходит сдвиг фазы опорного пучка, вследствие чего интерферограмма меняет вид, т.е. изменяется освещенность пикселей экрана фотоприемника. Выполнение фазового модулятора в виде перемещающегося плоского зеркала является, однако, частным случаем изобретения.When the phase modulator moves along the optical path of the reference beam, the phase of the reference beam shifts, as a result of which the interferogram changes shape, i.e. The brightness of the pixels of the photodetector screen changes. The implementation of the phase modulator in the form of a moving flat mirror is, however, a special case of the invention.
В прототипе изобретения для определения фазы объектного пучка на пикселе осуществляют не менее трех измерений освещенности при различных фиксированных значениях фазы опорного пучка и одинаковом времени экспозиции. Последующие значения фазы опорного пучка получают путем сдвига фазы опорного пучка относительно первого значения фазы, являющегося стартовой точкой. Сдвиг фазы опорного пучка осуществляют перемещением фазового модулятора 10 на соответствующее расстояние, предпочтительно с последующим возвращением фазового модулятора в состояние, соответствующее стартовой точке. Далее решают систему уравнений (1) и находят фазу объектного пучка.In the prototype of the invention, to determine the phase of the object beam on a pixel, at least three measurements of illumination are carried out at various fixed values of the phase of the reference beam and the same exposure time. Subsequent phase values of the reference beam are obtained by shifting the phase of the reference beam relative to the first phase value, which is the starting point. The phase shift of the reference beam is carried out by moving the phase modulator 10 to an appropriate distance, preferably with the subsequent return of the phase modulator to the state corresponding to the starting point. Next, solve the system of equations (1) and find the phase of the object beam.
Проведение всех измерений освещенности при фиксированных значениях фазы опорного пучка приводит к существенной погрешности определения фазы объектного пучка, выражающейся в появлении на фазовом портрете значительного количества спекл-структур, имеющих при этом относительно большие размеры. Погрешность определения фазы объектного пучка в общем случае вызвана погрешностью определения освещенности и погрешностью требуемого перемещения фазового модулятора.Carrying out all measurements of illumination at fixed values of the phase of the reference beam leads to a significant error in determining the phase of the object beam, expressed in the appearance on the phase portrait of a significant number of speckle structures with relatively large sizes. The error in determining the phase of the object beam in the general case is caused by the error in determining the illumination and the error in the required movement of the phase modulator.
Для пояснения способа по первому объекту изобретения формулу (1) можно записать следующим образом:To explain the method according to the first object of the invention, the formula (1) can be written as follows:
где t - время экспозиции.where t is the exposure time.
Поскольку в формулах (1) и (2) освещенность представляет собой энергию, воспринятую пикселем за единичное время, то энергия, воспринятая пикселем за время экспозиции равнаSince in formulas (1) and (2) the illumination is the energy perceived by the pixel in a unit time, the energy perceived by the pixel during the exposure is
илиor
Согласно заявленному способу по первому объекту изобретения в течение времени экспозиции фазовый модулятор перемещается, изменяя фазу опорного пучка на величину сдвига фазы. Следовательно, фаза опорного пучка становится функцией времени экспозицииAccording to the claimed method according to the first object of the invention, the phase modulator moves during the exposure time, changing the phase of the reference beam by the amount of phase shift. Consequently, the phase of the reference beam becomes a function of exposure time
δi=δi(t),δ i = δ i (t),
а уравнение (4) принимает видand equation (4) takes the form
гдеWhere
при этом интегрирование осуществляется на интервале времени экспозиции.wherein integration is carried out on the exposure time interval.
Таким образом, для определения энергии, воспринятой пикселем за время экспозиции, получают зависимость освещенности на пикселе от времени и интегрируют полученную зависимость на интервале времени экспозиции. Энергия, воспринятая пикселем от опорного пучка Eib(t), рассчитывается для соответствующих сдвигов фазы по соотношению (7) заранее и входит в уравнение (5) в виде константы.Thus, to determine the energy perceived by the pixel during the exposure time, the dependence of illumination on the pixel on the time is obtained and the obtained dependence is integrated over the exposure time interval. The energy received by the pixel from the reference beam E ib (t) is calculated in advance for the corresponding phase shifts according to relation (7) and enters into equation (5) as a constant.
Далее решают систему из не менее трех уравнений (5) и находят фазу объектного пучка. Поскольку в течение времени экспозиции освещенность определяют множество раз при различных значениях фазы опорного пучка, то случайные погрешности перемещения фазового модулятора и определения энергии, воспринятой пикселем за время экспозиции, усредняются.Next, a system of at least three equations (5) is solved and the phase of the object beam is found. Since the illumination is determined many times during the exposure time at different values of the phase of the reference beam, random errors in the movement of the phase modulator and in determining the energy received by the pixel during the exposure are averaged.
Следует отметить, что освещенность не является независимо определяемой величиной, а рассчитывается исходя из соотношения (3), таким образом, в прототипе также определяют энергию, воспринятую пикселем или единичной его площадью. Сама энергия может быть вычислена через электрический заряд, накопленный на пикселе за время экспозиции и который может быть определен непосредственно.It should be noted that the illumination is not an independently determined quantity, but is calculated on the basis of relation (3), thus, the prototype also determines the energy perceived by the pixel or its unit area. The energy itself can be calculated through the electric charge accumulated on the pixel during the exposure time and which can be determined directly.
В рамках заявленного по первому объекту изобретения способа по изложенной выше методике могут быть определены все значения энергии, воспринятой пикселем фотоприемника, используемые для определения фазы объектного пучка. Возможна также любая комбинация известного и заявленного по первому объекту изобретения способов. Например, часть уравнений (5) из общего их числа может быть составлена при неизменной в течение времени экспозиции фазе опорного пучка, а другая часть - при изменяющейся.In the framework of the claimed method according to the first object of the invention, by the method described above, all values of the energy perceived by the photodetector pixel used to determine the phase of the object beam can be determined. Any combination of known and claimed methods according to the first object of the invention is also possible. For example, part of equations (5) from their total number can be compiled when the phase of the reference beam remains unchanged during the exposure time, and the other part changes.
При использовании способа по первому объекту изобретения усредняются случайные погрешности определения фазы объектного пучка, а значит повышается качество фазового портрета объекта. Однако существует возможность дальнейшего улучшения качества фазового портрета, реализованная во втором объекте изобретения.When using the method, random errors in determining the phase of the object beam are averaged over the first object of the invention, which means that the quality of the phase portrait of the object is improved. However, there is the possibility of further improving the quality of the phase portrait, implemented in the second aspect of the invention.
В ходе исследований установлено, что погрешность определения фазы объектного пучка связана с освещенностью на пикселе, следующим образом: в максимуме производной освещенности по фазе погрешность определения фазы объектного пучка меньше. Производная освещенности по фазе имеет максимум при значениях фазы, кратных полупериоду: 0, π, 2π.During the research it was found that the error in determining the phase of the object beam is related to the illumination at the pixel, as follows: at the maximum derivative of the illumination in phase, the error in determining the phase of the object beam is less. The phase illumination derivative has a maximum at phase values that are multiples of the half-period: 0, π, 2π.
Согласно способу по второму объекту изобретения для каждого пикселя группы пикселей фотоприемника получают серию текущих значений фазы объектного пучка, которые определяют одновременно для всех пикселей группы при различном текущем сдвиге опорного пучка. Определение каждого текущего значения фазы объектного пучка может быть осуществлено способом по первому объекту изобретения или иным образом.According to the method according to the second aspect of the invention, for each pixel of the group of pixels of the photodetector, a series of current values of the phase of the object beam is obtained, which are determined simultaneously for all pixels of the group with different current shift of the reference beam. The determination of each current value of the phase of the object beam can be carried out by the method according to the first object of the invention or otherwise.
Первое текущее значение фазы в серии получают при нулевом текущем сдвиге опорного пучка относительно первой стартовой точки. Второе и последующие текущие значения фазы получают при смещении второй и последующих стартовых точек на величину текущего сдвига относительно первой стартовой точки. Причем целесообразно, чтобы все стартовые точки серии находились в пределах полупериода. Таким образом, текущий сдвиг для определения j-го текущего значения фазы равен разности фаз между j-й и первой стартовыми точками.The first current phase value in the series is obtained at a current zero shift of the reference beam relative to the first starting point. The second and subsequent current phase values are obtained by shifting the second and subsequent starting points by the amount of the current shift relative to the first starting point. Moreover, it is advisable that all the starting points of the series are within the half-period. Thus, the current shift to determine the jth current phase value is equal to the phase difference between the jth and first starting points.
После получения серии текущих значений для каждого пикселя группы получают серию промежуточных значений фазы объектного пучка путем вычитания из каждого полученного текущего значения фазы соответствующего ему текущего сдвига фазы. Причем считают, что текущий сдвиг фазы имеет положительное направление, если он образован движением фазового модулятора в направлении светоделителя 3.After obtaining a series of current values for each pixel of the group, a series of intermediate phase values of the object beam is obtained by subtracting from each received current phase value the corresponding current phase shift. Moreover, it is believed that the current phase shift has a positive direction if it is formed by the movement of the phase modulator in the direction of the beam splitter 3.
Используя серию промежуточных значений, определяют окончательное значение фазы исходя из следующего соображения. Поскольку текущее значение фазы, самое близкое к значениям 0, π, 2π, имеет наименьшую погрешность его определения, то и полученное на его основе промежуточное значение будет также иметь наименьшую погрешность. Следовательно, указанное промежуточное значение является предпочтительным и может быть выбрано в качестве окончательного значения. В то же время, окончательное значение может быть определено, например, как среднее между несколькими наиболее предпочтительными промежуточными значениями или другими способами. Важно, однако, что для определения окончательного значения больший вес придается тем промежуточным значениям, соответствующие которым текущие значения близки к значениям фазы, кратным полупериоду, а потому имеющим наименьшую погрешность их определения.Using a series of intermediate values, the final phase value is determined from the following considerations. Since the current phase value closest to the values 0, π, 2π has the smallest error in its determination, the intermediate value obtained on its basis will also have the smallest error. Therefore, the specified intermediate value is preferred and can be selected as the final value. At the same time, the final value can be determined, for example, as the average between several most preferred intermediate values or in other ways. It is important, however, that to determine the final value, more weight is given to those intermediate values corresponding to which the current values are close to the phase values that are multiples of the half-period, and therefore have the smallest error in their determination.
Способ по второму объекту изобретения будет пояснен на конкретном примере, представленном в Таблице 1.The method according to the second object of the invention will be explained with a specific example, presented in Table 1.
Допустим группа пикселей состоит из двух пикселей A и B, одновременно для каждого из которых определена серия, состоящая из четырех текущих значений фазы объектного пучка при текущем сдвиге, кратном 0,33π. Промежуточные значения, каждое из которых получено вычитанием из текущего значения соответствующего текущего сдвига, различаются из-за погрешности определения текущих значений.Suppose a group of pixels consists of two pixels A and B, at the same time for each of which a series is defined consisting of four current values of the phase of the object beam at the current shift multiple of 0.33π. Intermediate values, each of which is obtained by subtracting the corresponding current shift from the current value, differ due to the error in determining the current values.
Для каждого текущего значения выбрано ближайшее к нему кратное полупериоду значение фазы и определена абсолютная разность между этими величинами. На основании полученной серии абсолютных разностей определен приоритет выбора промежуточного значения в качестве окончательного значения фазы, характеризующий предпочтительность промежуточного значения, причем приоритет тем выше, чем меньше абсолютная разность.For each current value, the phase value closest to it is a multiple of a half-period, and the absolute difference between these values is determined. Based on the obtained series of absolute differences, the priority of choosing an intermediate value as the final phase value is determined, which characterizes the preference of the intermediate value, and the higher the priority, the lower the absolute difference.
Таким образом, фазовый портрет объекта в рассмотренном примере представлен в виде окончательного значения фазы на пикселе A, в качестве которого выбрано промежуточное значение №3, и окончательного значения фазы на пикселе B, в качестве которого выбрано промежуточное значение №2.Thus, the phase portrait of the object in the considered example is presented in the form of the final phase value at pixel A, for which intermediate value No. 3 is selected, and the final phase value at pixel B, for which intermediate value No. 2 is selected.
Для упрощения примера окончательное значение фазы объектного пучка на каждом пикселе определено как равное промежуточному значению с минимальной абсолютной разностью между соответствующим ему текущим значением фазы и ближайшим к нему кратным полупериоду значением фазы, что, как указывалось выше, является частным случаем второго объекта изобретения.To simplify the example, the final phase value of the object beam at each pixel is defined as equal to the intermediate value with the minimum absolute difference between the current phase value corresponding to it and the phase value nearest to it, a multiple of a half-period, which, as indicated above, is a special case of the second object of the invention.
Способ по второму объекту изобретения применим также и в том случае, если сдвиг фазы производится для объектного пучка, а фаза опорного пучка остается неизменной.The method according to the second aspect of the invention is also applicable if the phase shift is performed for the object beam and the phase of the reference beam remains unchanged.
В качестве группы пикселей может быть выбрана строка, что может быть реализовано в технологии «катящийся затвор».As a group of pixels, a row can be selected, which can be implemented in the rolling shutter technology.
Claims (5)
определяют не менее трех значений энергии, воспринятой пикселем фотоприемника за время экспозиции, при различных значениях фазы опорного пучка, причем
сдвиг фазы опорного пучка осуществляют путем изменения положения фазового модулятора,
отличающийся тем, что
для определения не менее одного значения воспринятой пикселем энергии получают зависимость освещенности пикселя от времени при изменении положения фазового модулятора и
интегрируют полученную зависимость на интервале времени экспозиции.1. The method of determining the phase of the object beam on the pixel of the photodetector by the interference method, in which
at least three values of the energy perceived by the photodetector pixel during the exposure are determined for various values of the phase of the reference beam, moreover
the phase shift of the reference beam is carried out by changing the position of the phase modulator,
characterized in that
to determine at least one value of the energy perceived by the pixel, the time dependence of the pixel illumination is obtained when the phase modulator is changed and
integrate the obtained dependence on the exposure time interval.
для каждого пикселя группы получают серию текущих значений фазы объектного пучка, которые определяют одновременно для всех пикселей группы при различном текущем сдвиге фазы объектного или опорного пучка;
для каждого пикселя группы получают серию промежуточных значений фазы объектного пучка путем вычитания из каждого полученного текущего значения фазы соответствующего ему текущего сдвига фазы;
для каждого пикселя группы используют серию промежуточных значений фазы для определения окончательного значения фазы объектного пучка, при этом о предпочтительности промежуточного значения фазы судят по минимальной абсолютной разности между соответствующим ему текущим значением фазы и кратным полупериоду значением фазы, являющимся наиболее близким к указанному текущему значению фазы;
используют окончательные значения фазы каждого пикселя группы для получения фазового портрета объекта.3. A method of obtaining a phase portrait of an object by the interference method, in which the phase of the object beam is determined at each pixel from the group of pixels of the photodetector, characterized in that
for each pixel of the group, a series of current values of the phase of the object beam is obtained, which are determined simultaneously for all pixels of the group with a different current phase shift of the object or reference beam;
for each pixel of the group, a series of intermediate phase values of the object beam is obtained by subtracting from each received current phase value the corresponding current phase shift;
for each pixel of the group, a series of intermediate phase values is used to determine the final phase value of the object beam, while the preference for the intermediate phase value is judged by the minimum absolute difference between the corresponding current phase value and a multiple of the half-period phase value, which is closest to the specified current phase value;
use the final phase values of each pixel of the group to obtain a phase portrait of the object.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011117035/28A RU2463552C1 (en) | 2011-04-29 | 2011-04-29 | Method of determining phase of object beam on photodetector pixel and method of obtaining phase image of object |
| PCT/RU2012/000275 WO2012148309A1 (en) | 2011-04-29 | 2012-04-11 | Method for producing a phase portrait of an object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011117035/28A RU2463552C1 (en) | 2011-04-29 | 2011-04-29 | Method of determining phase of object beam on photodetector pixel and method of obtaining phase image of object |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2463552C1 true RU2463552C1 (en) | 2012-10-10 |
Family
ID=47072590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011117035/28A RU2463552C1 (en) | 2011-04-29 | 2011-04-29 | Method of determining phase of object beam on photodetector pixel and method of obtaining phase image of object |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2463552C1 (en) |
| WO (1) | WO2012148309A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2640963C1 (en) * | 2016-11-18 | 2018-01-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Method of controlling phase shift in interference systems |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1260681A1 (en) * | 1984-02-27 | 1986-09-30 | Предприятие П/Я А-1742 | Interference measuring device |
| JP2007071593A (en) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Wakayama Univ | Reproducing method for phase shift digital holography using spherical wave reference beam, and displacement distribution measuring method and device |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3495854B2 (en) * | 1996-09-12 | 2004-02-09 | キヤノン株式会社 | Phase distribution measuring method and phase shift electronic moiré device using the same |
| FR2859024B1 (en) * | 2003-08-22 | 2005-12-09 | Centre Nat Rech Scient | DEVICE AND METHOD FOR NON-INVASIVE DETECTION AND MEASUREMENT OF AN ELECTRIC FIELD |
| US7230717B2 (en) * | 2003-08-28 | 2007-06-12 | 4D Technology Corporation | Pixelated phase-mask interferometer |
| US7292516B1 (en) * | 2004-12-30 | 2007-11-06 | Storage Technology Corporation | Sensor optimized for phase detection in page-based optical data storage |
-
2011
- 2011-04-29 RU RU2011117035/28A patent/RU2463552C1/en not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-04-11 WO PCT/RU2012/000275 patent/WO2012148309A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1260681A1 (en) * | 1984-02-27 | 1986-09-30 | Предприятие П/Я А-1742 | Interference measuring device |
| JP2007071593A (en) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Wakayama Univ | Reproducing method for phase shift digital holography using spherical wave reference beam, and displacement distribution measuring method and device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2640963C1 (en) * | 2016-11-18 | 2018-01-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Method of controlling phase shift in interference systems |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012148309A1 (en) | 2012-11-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9377292B2 (en) | Interferometry employing refractive index dispersion broadening of interference signals | |
| US9535247B2 (en) | Interferometric focusing of guide-stars for direct wavefront sensing | |
| CN102589416B (en) | Wavelength scanning interferometer and method for aspheric measurement | |
| CN110058393B (en) | Phase microscopic imaging device and method based on structured light illumination | |
| US8432553B2 (en) | Phase from defocused color images | |
| EP2813801B1 (en) | Interferometer system and method to generate an interference signal of a surface of a sample | |
| JP2013092402A (en) | Multi-wavelength interferometer, measurement apparatus, and measurement method | |
| JP2013124992A (en) | Measuring apparatus including multi-wavelength interferometer | |
| US11287629B2 (en) | Method for determining a height position of an object | |
| Lehmann et al. | Reduction of chromatic aberration influences in vertical scanning white-light interferometry | |
| US7855791B2 (en) | Vibration-resistant interferometric scanning system and method thereof | |
| CN107702661A (en) | A kind of white light self-interference Surface testing instrument | |
| CN111537197A (en) | Universal calibration method for spatial light modulator phase measurement | |
| CN107063122A (en) | The detection method and its device of surface shape of optical aspheric surface | |
| KR102026742B1 (en) | Optical measuring system and method of measuring a critical size | |
| RU2463552C1 (en) | Method of determining phase of object beam on photodetector pixel and method of obtaining phase image of object | |
| JP5282929B2 (en) | Multi-wavelength interferometer | |
| WO2014035238A1 (en) | Microscopic imaging apparatus and method to detect a microscopic image | |
| JP2007298281A (en) | Measuring method and device of surface shape of specimen | |
| Zhang et al. | Parallel large-range scanning confocal microscope based on a digital micromirror device | |
| RU2491505C1 (en) | Method of determining surface roughness | |
| EP2884338A1 (en) | Method of selecting a region of interest from interferometric measurements | |
| Valero et al. | Depth sensing using coherence mapping | |
| Stašík et al. | Advanced measurement procedure for interferometric microscope for three-dimensional imaging of complex surfaces using two-wavelength interferometry and reference arm attenuation | |
| CN113124751B (en) | Scattering measurement device and scattering measurement method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150430 |