[发明专利]一种基于微偏振片阵列的偏振成像装置及方法

权利要求书

1.一种基于微偏振片阵列的偏振成像装置，它包括沿同一轴线依次排列的激光光源、待测样品、成像镜头、面阵相机，以及与面阵相机电性连接的计算机处理系统，其特征在于，所述成像镜头到面阵相机之间的光路上依次设有液晶相位延迟器、微偏振片阵列。

2.一种基于微偏振片阵列的偏振成像方法，其特征在于，它包括以下步骤：

(1)根据待测样品选用合适的照明激光光源和成像镜头，沿同一轴线依次放置激光光源、待测样品、成像镜头、液晶相位延迟器、微偏振片阵列、面阵相机，将面阵相机与计算机处理系统电性连接；

(2)激光光源产生入射光经过待测样品后，产生由待测样品光学参数决定的偏振图像；

(3)偏振图像光线依次经过成像镜头、液晶相位延迟器、微偏振片阵列，偏振图像最终成像到面阵相机上，经过液晶相位延迟器、微偏振片阵列两者进行的偏振态调制后，将偏振图像转换成二维强度分布，面阵相机收集光强信息并将数据传输至计算机处理系统；

(4)计算器处理系统对接受到的光强数据进行处理和反演计算，得到偏振图像上每个像素点的偏振态信息。

3.根据权利要求2所述一种基于微偏振片阵列的偏振成像方法，其特征在于，所述步骤(4)中计算机处理系统对光强数据进行处理和反演计算过程如下：

计算入射光Stokes矢量S₀,S₁,S₂,S₃：

S₀＝I₁+I₄

S₁＝I₄-I₁

S₂＝2I₂-I₄-I₁

S₃＝I'₁+I'₄-2I'₃

这里I₁，I₂，I₄分别是90°，45°，0°微偏振片在相位延迟器零延迟时探测到的光强，I’₁，I’₃，I’₄分别是在90°，135°，0°微偏振片在相位延迟器λ/4延迟时探测到的光强。由于是通过四个偏振态反演出一个全斯托克斯参量，所以每四个像素实际对应一个探测像素。

4.根据权利要求3所述一种基于微偏振片阵列的偏振成像方法，其特征在于，所述入射光Stokes矢量S₀,S₁,S₂,S₃计算公式通过如下步骤得到：

用Stokes矢量S₀,S₁,S₂,S₃来描述光的偏振态，对于多次独立的测量，经过微偏振片单元的偏振态变化可以用4×4Muller矩阵来表示：

其中，上标i表示测量的次数或对应每个单元的测量；

由于面阵相机对光强有响应，因此每次测量可得到输出线偏振状态下的Stokes值，偏振片阵列四个相邻单元Muller矩阵可表示为：

这里，四个相邻的单元的偏振方向分别为90°，45°，135°，0°。液晶相位延迟0与光轴位于0°，对应Muller矩阵分别是：

根据M＝P*S，计算得到相应Muller矩阵，代入不同延迟条件下微偏振片阵列对应单元输出Stokes值，即可得到入射光Stokes矢量S₀,S₁,S₂,S₃计算公式。