[发明专利]一种基于多通道无干涉编码孔径相关全息术的偏振成像方法及装置

说明书

一种基于多通道无干涉编码孔径相关全息术的偏振成像方法及装置，属于偏振成像、非相干全息术、计算成像等领域。传统非相干偏振成像采用透镜系统，然而透镜系统均有像差存在，导致图像退化。而相干全息术采用Jones矩阵描述偏振，不能实现无透镜非相干偏振成像。本发明公开了一种无干涉编码孔径相关全息术的偏振成像方法及装置，可以实现无透镜非相干偏振成像。物体的光波入射至所述系统后，会根据偏振态的不同，按照不同的点扩散函数传输。不同偏振态的光波以强度叠加的方式曝光在图像传感器上，形成全息图。并从单幅强度叠加的全息图获取各种Stoke偏振参数。

技术领域

本发明涉及一种偏振成像方法，属于偏振成像、非相干全息术、计算成像等领域。

技术背景

非相干偏振成像的具有广泛的应用价值，其采用Stokes矩阵和Muller矩阵描述偏振。比如在医学上可以实现疾病诊断，在遥感领域可实现区分人造物和自然物体。传统偏振成像的构型大致有：分时偏振、分振幅偏振、分焦平面偏振以及分孔径偏振，且均为透镜系统。然而任何透镜系统均会有像差存在，导致图像质量退化。全息术是理想的无像差成像技术，然而由于相干全息术均采用激光，故以往的相干偏振全息术大多以Jones矩阵表示，而非 Stokes矩阵，故无法替代透镜在非相干偏振成像的应用。

目前基于相干全息术的无透镜成像技术，不能替代基于透镜的非相干偏振成像系统，也无法实现无像差的非相干偏振成像系统。为实现无像差的非相干偏振成像，本发明提出了一种基于多通道无干涉编码孔径相关全息术(Multi-Channel InterferencelessCoded Aperture Correlation Holography,MCI-COACH)的偏振成像方法及装置。

发明内容

本发明提供了一种基于MCI-COACH的偏振成像方法及装置。

为方便表示，定义常见光学元件的缩写：发光二极管—Light Emitted Diode，缩写LED； l/4波片—Quarter Wave Plate，缩写QWP；l/2波片—Half Wave Plate，缩写HWP；分光棱镜—Beam Splitter，缩写BS；偏振分光棱镜—Polarization Beam Splitter，缩写PBS；相位型空间光调制器—Phase Spatial Light Modulator，缩写PSLM。

为方便表示，定义平行于说明书附图1的方向为水平方向，且水平方向为0°，逆时针方向为正方向。

所述一种基于MCI-COACH的偏振成像装置，其包括：LED(1)、第一透镜(2)、光阑(3)、第二透镜(4)、第一偏振片(5)、QWP(6)、目标物(7)、第一NPBS(8)、第三隔离板(9)、第一反射镜(10)、第三柱透镜(11)、半反半透镜(12)、第二偏振片(13)、第二NPBS(14)、第三透镜(15)、第三HWP(16)、第三偏振片(17)、第四透镜(18)、第二BS(19)、PSLM(20)、图像传感器(21)、 PBS(22)、第一隔离板(23)、第四反射镜(24)、第二HWP(25)、第一柱透镜(26)、第一BS(27)、第二反射镜(28)、第二隔离板(29)、第三反射镜(30)、第一HWP(31)、第二柱透镜(32)。所述一种基于MCI-COACH的偏振成像装置包含四个子光路，分别是子光路1、子光路2、子光路3和子光路4。其中，LED(1)提供单色照明，PSLM(20)可以采取任意一种相位型空间光调制器。本发明中采取基于向列相液晶的PSLM(20)，其仅能调制单一角度的线偏振光，所述单一角度的线偏振光的角度为PSLM(20)的调制偏振角。

所述子光路1包括：PBS(22)、第一隔离板(23)、第四反射镜(24)、第二HWP(25)、第一柱透镜(26)、第一BS(27)；其中，由PBS(22)至子光路1的透射光偏振角度为0°，并经由第二HWP(25)旋转偏振态至45°。