[发明专利]一种去相干偏振门成像装置及方法

说明书

本发明属于偏振门成像技术领域，提出了一种去相干偏振门成像装置及方法，包括沿光路方向依次设置的起偏器、检偏器以及弱散射介质；本发明中，在采用单光束成像光路的基础上，在检偏器后引入弱散射介质，增加了透射光的出射角度以及透射光的偏振方向，进而降低了透射光的相干性，克服了传统偏振门成像装置中，泄露散射光子在成像面形成的散斑的部分影响，抑制了成像中的散斑，成像对比度更高，系统分辨率也更高；在混浊介质内部目标物体成像时，无需引入更多的光学器件，即可保证成像质量，这保证了门选通结构的简洁性，有助于该门结构的推广与应用。

技术领域

本发明属于偏振门成像技术领域，尤其涉及一种去相干偏振门成像装置及方法。

背景技术

激光成像作为一种重要的物体图像信息获取手段，在目标识别、生物医学以及工业制造等领域有着广泛应用。多数情况下，对大气、海水以及生物组织等混浊介质内部目标物体直接成像时，由于散射体密度、折射率、介电常数的空间随机分布，少量光子没有被散射或经历少次散射，大量光子将经历多次散射。激光直接成像时携带物体成像信息的光子淹没在由大量多次散射光子构成的背景噪声中，导致图像质量降低。因此，混浊介质对入射激光的散射制约了激光成像技术在大气探测、海洋遥感、生物医学光子学等领域的应用。

发明人发现，在传统激光成像技术中，成像质量的好坏取决于光学系统能否将物方的入射光波按照预期的几何光学路径进行传播。因此研究者通过提高光学成像元件材料的均匀性，改进设计方案，提高加工精度，来提高成像质量。然而，在大气光学、海洋光学、生物医学成像等领域所涉及的混浊介质中，光波传播过程并非都能简单地用几何光学来描述，传统提高激光成像质量的方法很难起到作用；比如，在对深层生物组织进行成像过程中，生物组织结构非均匀特性将导致入射激光被多次散射，引起成像质量随着成像深度的增加而显著退化。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种去相干偏振门成像装置及方法，在混浊介质内部目标物体成像时，能够提高成像穿透深度和成像对比度。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种去相干偏振门成像装置，采用如下技术方案：

一种去相干偏振门成像装置，包括沿光路方向依次设置的起偏器、检偏器以及弱散射介质；

所述光路为单光束成像光路；所述起偏器的偏振方向与所述光路中入射光的偏振方向相同，所述检偏器的偏振方向与所述光路中入射光的偏振方向平行。

进一步的，所述起偏器和所述检偏器的通过孔径大于光路中透射光束的横向尺寸。

进一步的，所述起偏器和所述检偏器为棱镜偏振器或消光比大于10⁴：1的薄膜偏振器。

进一步的，所述弱散射介质包括聚苯乙烯微球溶液、二氧化硅微球溶液、二氧化钛微球溶液、牛奶溶液或脂肪乳。

进一步的，沿所述光路方向，在所述起偏器前设置有衰减片、扩束镜、反射镜和半导体激光器。

进一步的，沿所述光路方向，在所述起偏器和所述检偏器之间设置有第一胶合透镜和第二胶合透镜。

进一步的，待测目标设置在所述起偏器和所述第一胶合透镜之间；所述待测目标设置在所述第一胶合透镜的一倍焦距处。

进一步的，所述待测目标和所述第一胶合透镜之间设置有混浊介质。

进一步的，沿所述光路方向，在所述检偏器后设置有所述弱散射介质和CCD相机。

为了实现上述目的，第二方面，本发明还提供了一种去相干偏振门成像方法，采用如下技术方案：

一种去相干偏振门成像方法，采用了如第一方面中所述的去相干偏振门成像装置，包括：

半导体激光器出射光照射到衰减片上，调整入射光的光强；