一种空间分区偏振调制光源及基于该光源的缪勒矩阵成像系统

一、技术领域

偏振光学成像技术领域

二、专利介绍

1.专利信息

专利类型：发明

专利权人：清华大学深圳国际研究生院

申请号：202211215913.6

发明人：马辉、冷炎、黄彤宇、廖然

2.专利说明书摘要

本发明提供了一种空间分区偏振调制光源，包括照明单元、起偏调制单元，所述照明单元与与所述起偏调制单元配合，通过切换所述照明单元的照明区域切换点亮的范围，实现入射偏振光在不同偏振态间的快速切换，通过空间分区配合时序调制产生多种具有特定偏振态的入射偏振光对样本照明。通过本发明的光源，解决了现有技术中缪勒矩阵测量装置不同偏振态的调制结构复杂成本高昂的问题。本发明还提供了一种使用上述光源的基于空间分区偏振调制光源的缪勒矩阵成像系统及其校准方法、缪勒矩阵计算方法和去除背景噪声的方法。

3.创新点

（1）本发明属于偏振光学成像技术领域，涉及一种将空间分区偏振调制光源作为起偏器的缪勒矩阵成像系统与方法；

（2）本发明首次采用空间分区偏振调制光源进行缪勒矩阵成像，起偏器通过切换光源点亮区域进行起偏，测量速度快，且不包含敏感的压控光学元件，不易受环境影响；

（3）采用空间分区偏振调制光源配合任意检偏器构成缪勒矩阵成像系统时，起偏器结构简单，鲁棒性强，应用场景广；

（4）采用空间分区偏振调制光源的起偏器结构简单，无需昂贵的电机或压控光学元件，能够降低成本。

4.痛点问题

（1）现有缪勒矩阵成像系统的起偏器结构采用的电机等运动部件增加了系统的复杂程度和调制时间，而采用的液晶调制器、光弹调制器等电压调制元件易受环境因素和自身特性的干扰；

（2）起偏器无论是采用运动部件还是采用敏感的压控元件，都会增加系统的复杂度并降低鲁棒性，限制系统的应用范围；

（3）现有起偏器结构采用的电机或压控光学元件的价格高昂。

5.技术优势

（1）现有起偏器结构采用的电机等运动部件增加了系统的复杂程度和调制时间，采用的液晶调制器、光弹调制器等电压调制元件易受环境因素和自身特性的干扰；而空间分区偏振调制光源进行缪勒矩阵成像时，起偏器通过切换光源点亮区域进行起偏，测量速度快，且不包含敏感的压控光学元件，不易受环境影响；

（2）起偏器无论是采用运动部件还是采用敏感的压控元件，都会增加系统的复杂度并降低鲁棒性，限制系统的应用范围；而采用空间分区偏振调制光源配合任意检偏器构成缪勒矩阵成像系统时，起偏器结构简单，鲁棒性强，应用场景广；

（3）现有起偏器结构采用的电机或压控光学元件的价格高昂；而采用空间分区偏振调制光源的起偏器结构简单，无需昂贵的电机或压控光学元件，能够降低成本。

三、产业化信息

1.应用场景

在一些对于缪勒矩阵成像系统有明显限制的场景，如水下，如内窥，对于系统结构和敏感性有较高要求。该系统可用于在这类场景中做缪勒矩阵成像。

2.商业价值

（1）采用偏振测量方法对样本进行检测，将会得到常规光学测量手段无法获取的大量偏振光学信息。这些偏振光学信息与样本物理结构存在一定的对应关系，通过偏振测量能够得到常规光学测量手段无法识别的物理结构特性。因此偏振测量方法被广泛应用于军事、水下探测、医学诊断、气象探测、遥感、材料检测等领域；

（2）其中缪勒矩阵测量是偏振测量领域的重要方法，近些年越来越多的研究人员通过测量样本的缪勒矩阵来获取样本结构信息，在各领域尤其是生物医学工程领域得到了广泛的发展和应用。缪勒矩阵成像已在生物组织成像等领域开启了产业化发展，未来可期。

3.发展规划

（1）该技术未来可用于水下，提升深潜器探测能力；

（2）该技术未来可用于材料特征识别，用于区分不同材料的微结构差异。

4.合作方式

面议

注：所有专利信息未经授权，请勿转载

联系方式：ttc@sz.tsinghua.edu.cn