[發明專利]一種空間分區偏振調制光源及基于該光源的繆勒矩陣成像系統

在審

• 申請號: 202211215913.6
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115575330A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 馬輝;冷炎;黃彤宇;廖然
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21;G01N21/01
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀鋒

1.一種空間分區偏振調制光源，包括照明單元、起偏調制單元，其特征在于，所述照明單元與所述起偏調制單元配合，通過切換所述照明單元的照明區域切換點亮的范圍，實現入射偏振光在不同偏振態間的快速切換，通過空間分區配合時序調制產生多種具有特定偏振態的入射偏振光對樣本照明。

2.根據權利要求1所述的空間分區偏振調制光源，其特征在于，所述照明單元與所述起偏調制單元直接連接，所述起偏調制單元的處在不同空間位置的單元分區能夠調制不同的入射偏振態，所述照明單元的照明區域劃分與所述單元分區一一對應，使得當不同所述照明區域被點亮時，可產生不同偏振態的入射偏振光。

3.根據權利要求2所述的空間分區偏振調制光源，其特征在于，所述照明單元包括光源、控制電路、電源和上位機，其中，將所述光源作為一個整體在空間上進行分割得到多個照明區域，光源所需電壓經由控制電路連接所述電源提供，上位機通過控制電路控制不同照明區域的點亮或熄滅。

4.根據權利要求3所述的空間分區偏振調制光源，其特征在于，所述起偏調制單元包括線偏振片、波片和固定元件，其中，偏振片和波片根據所述光源在空間上分割得到的多個照明區域進行了同區域相對應的分割，得到多個單元分區，每個單元分區對應著偏振片的一個區域和波片的一個區域，偏振片位于光源和波片中間，所述光源、所述偏振片、所述波片三者軸線重合且相互平行，并通過固定元件相配合保證結合緊密無錯位。

5.根據權利要求4所述的空間分區偏振調制光源，其特征在于，所述偏振片和所述波片各區域的角度可根據起偏調制單元儀器矩陣條件數或等權重方差等指標進行選取和優化。

6.一種基于空間分區偏振調制光源的繆勒矩陣成像系統，其特征在于，包括如權利要求1-5任一項所述的空間分區偏振調制光源、檢偏調制單元、采集控制單元和數據處理單元；其中，所述檢偏調制單元接收在不同入射偏振光的照明下來自樣本的反射或散射光，并檢測其偏振態；所述采集控制單元用于控制所述照明單元切換其點亮范圍，同時，所述采集控制系統也用于控制所述檢偏調制單元，使其配合所述起偏調制單元同步采集樣本圖像；所述數據處理單元用于處理樣本圖像得到繆勒矩陣。

7.根據權利要求6所述的成像系統，其特征在于，所述采集控制單元通過控制電路和數據線分別連接所述照明單元和所述檢偏調制單元，用于控制所述照明單元的點亮范圍，以及控制所述檢偏調制單元采集圖像，并控制兩者交替工作相互配合。

8.根據權利要求6所述的成像系統，其特征在于，所述數據處理單元通過數據線與所述檢偏調制單元相連，根據采集到的圖像計算繆勒矩陣。

9.一種校準方法，其特征在于，用于校準根據權利要求6-8任一項所述的基于空間分區偏振調制光源的繆勒矩陣成像系統，包括以下步驟：

S1：對樣本平面接收到的來自各區域入射光的強度和偏振態的均值進行校準以對其儀器矩陣進行均值校準；

S2：針對由空間分區偏振調制光源引入的強度分布誤差進行校準。

10.根據權利要求9所述的校準方法，其特征在于，步驟S1具體包括以下步驟：

S1-1：將檢偏調制單元放在所要進行校準的樣本點所在的位置，照明區域每次切換后在檢偏調制單元端成像；

S1-2：將每次照明區域切換后在檢偏調制單元端的成像的像點進行積分，獲得表征每個區域在該樣本點位置的入射光的實際強度和偏振態的數字量形式的斯托克斯向量；

S1-3：將所有區域依次遍歷后對應的入射光的斯托克斯向量按列疊加在一起，構成空間分區偏振調制光源對于該樣本點位置的入射光的儀器矩陣。