一种去相干偏振门成像装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术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；本发明专利技术中，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。广与应用。广与应用。

【技术实现步骤摘要】
一种去相干偏振门成像装置及方法


[0001]本专利技术属于偏振门成像
，尤其涉及一种去相干偏振门成像装置及方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]专利技术人发现，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。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决上述问题，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。
[0005]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种去相干偏振门成像装置，采用如下技术方案：
[0006]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；
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]为了实现上述目的，第二方面，本专利技术还提供了一种去相干偏振门成像方法，采用如下技术方案：
[0017]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：
[0018]半导体激光器出射光照射到衰减片上，调整入射光的光强；
[0019]激光照射到待测目标上，携带待测目标形貌信息后，顺次经过混浊介质、胶合透镜、检偏器和弱散射介质；
[0020]最后出射光在CCD相机上成像，获得目标物体的成像信息。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0022]1、本专利技术中，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；
[0023]2、本专利技术提供的去相干偏振门成像装置，采用的是单光束成像光路，在成像光路中依次设置待测目标、起偏器、透镜组、弱散射介质、检偏器和CCD相机，能够使待测目标清晰的成像在CCD相机上；
[0024]3、本专利技术提供的去相干偏振成像方法中，通过在传统的偏振门后引入弱散射介质，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，一定程度上抑制了成像中的散斑，成像对比度更高，系统分辨率也更高；可以实现在大气、海水以及生物组织等混浊介质内部目标物体高质量成像的目的。
附图说明
[0025]构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
[0026]图1为本专利技术实施例1的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例1的分辨率板；
[0028]图3为本专利技术实施例1的无偏振门时的透射成像图像；
[0029]图4为本专利技术实施例1的传统偏振门选通时的图像；
[0030]图5为本专利技术实施例1的去相干偏振门成像装置测得的选通图像；
[0031]其中，1、半导体激光器；2、反射镜；3、扩束镜；4、衰减片；5、起偏器；6、目标物体；7、混浊介质；8、第一胶合透镜；9、第二胶合透镜；10、检偏器；11、弱散射介质；12、CCD相机。
具体实施方式
[0032]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0033]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0034]实施例1：
[0035]正如
技术介绍
中记载的，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；针对上述问题，如图1所示，本实施例提供了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5、检偏器10以及弱散射介质11，所述散射介质11的散射系数可以为1左右；可以理解的额，所述光路方向可以理解为进行成像时激光光束的方向，装置在不工作时，不存在光路，此时光路仅是一种用于限定方向的依据，也就是说，所述起偏器5在位置上位于所述检偏器10的前面，所述检偏器10在位置上为所述弱散射介质11的前面；
[0036]可选的，所述光路为单光束成像光路，也可以设置为多光束成像光路；所述起偏器5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10的偏振方向与所述光路中入射光的偏振方向平行。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种去相干偏振门成像装置，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的一种去相干偏振门成像装置，其特征在于，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。3.如权利要求1所述的一种去相干偏振门成像装置，其特征在于，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。4.如权利要求1所述的一种去相干偏振门成像装置，其特征在于，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。5.如权利要求1所述的一种去相干偏振门成像装置，其特征在于，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。6.如权利要求1所述的一种去相干偏振门成像装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：任玉虎，简纪墨，王静，陈涛，唐文婧，张海鹍，夏伟，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：