(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210740324.3 (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 合肥工业大 学 地址 230009 安徽省合肥市屯溪路193号 (72)发明人 方勇　李进晔　李伟　胡俊涛　 (74)专利代理 机构 安徽合肥华信知识产权代理 有限公司 341 12 专利代理师 余成俊 (51)Int.Cl. G01N 21/21(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种无透镜同轴全息穆勒矩阵成像系统及 成像方法 (57)摘要 本发明公开了一种无透镜同轴全息穆勒矩 阵成像系统及成像方法， 系统包括光源、 偏振态 发生器、 偏振态分析器、 图像传感器， 偏 振态发生 器、 偏振态分析器结构 对称， 都由线性偏 振片、 两 个液晶相位延 迟器构成， 待测样品置于偏振态发 生器、 偏振态分析器之间， 并由图像传感器采集 得到同轴全息衍射图。 本发明方法通过控制偏振 态发生器、 偏振态分析器中液晶相位延迟器电 压， 从而形成不同的偏振态组合， 由此图像传感 器得到不同同轴全息衍射图， 基于同轴全息衍射 图可得到待测样品的穆勒矩阵图像。 本发明消除 了传统基于旋转波片法穆勒矩 阵显微成像技术 因机械转动带来的振动误差， 显著提高了成像速 度。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115219434 A 2022.10.21 CN 115219434 A 1.一种无透镜同轴全息穆勒矩阵成像系统， 包括光源、 图像传感器， 其特征在于， 还包 括偏振态发生器、 偏振态分析器， 所述光源、 偏振态发生器、 偏振态分析器、 图像传感器依次 共光轴分布， 待测样品置 于偏振态发生器、 偏振态分析器之间， 其中： 所述偏振态发生器包括依次沿光路共光轴分布的第 一线性偏振片、 第 一液晶相位延迟 器、 第二液 晶相位延迟器， 设第一线性偏振片的偏振方向与第一液 晶相位延迟器的快轴方 向之间夹角为φ45 °， 第一线性偏振片的偏振方向与第二液晶相位延迟器的快轴 方向之间 夹角为φ0 °； 所述偏振态分析器与偏振态发生器结构对称， 偏振态分析器包括依次沿光路共光轴分 布的第三液晶相位延迟器、 第四液晶相位延迟器、 第二线性偏振片， 则第二线性偏振片的偏 振方向与第三液晶相位延迟器的快轴方向之 间夹角为φ0 °， 第二线性偏振片的偏振方向与 第四液晶相位延迟器的快轴方向之间夹角为φ45 °； 所述光源的出射光依次经偏振态发生器中第一线性偏振片、 第一液晶相位延迟器、 第 二液晶相位延迟器后到达待测样品， 经待测样品形成衍射光， 所述衍射光再依 次经偏振态 分析器中第三液晶相位延迟器、 第四液晶相位延迟器、 第二线性偏振片后到达图像传感器， 在图像传感器上 形成同轴全息衍 射图。 2.根据权利要求1所述的一种无透镜同轴全息穆勒矩阵成像系统， 其特征在于， 还包括 准直扩束器， 所述准直扩束器共光轴设于光源、 偏振态发生器之间， 光源的出射光经准直扩 束器后到 达偏振态发生器。 3.根据权利要求1所述的一种无透镜同轴全息穆勒矩阵成像系统， 其特征在于， 所述偏 振态发生器中， 第一线性偏振片、 第一液晶相位延迟器、 第二液晶相位延迟器层叠为整体结 构。 4.根据权利要求1所述的一种无透镜同轴全息穆勒矩阵成像系统， 其特征在于， 所述偏 振态分析器中， 第三液晶相位延迟器、 第四液晶相位延迟器、 第二线性偏振片层叠为整体结 构。 5.根据权利要求4所述的一种无透镜同轴全息穆勒矩阵成像系统， 其特征在于， 所述图 像传感器紧贴于偏振态分析器的整体结构。 6.根据权利要求1所述的一种无透镜同轴全息穆勒矩阵成像系统， 其特征在于， 还包括 热电冷却器， 所述热电冷却器紧贴所述图像传感器的非受光 面。 7.一种基于权利要求1 ‑6中任意一项所述无透镜同轴全息穆勒矩阵成像系统的穆勒矩 阵成像方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1、 向偏振态分析器、 偏振态发生器中的液晶相位延迟器分别施加不同驱动电压， 以获得偏振态发生器不同的偏振态组合， 以及偏振态分析器不同的偏振态组合， 且偏振态 发生器、 偏振态分析器的偏振态组合中的每 个偏振态两 两配对； 步骤2、 令图像传感器在每 个偏振态配对时， 采集待测样品对应的同轴全息衍 射图； 步骤3、 根据步骤2得到的若干同轴全息衍射图中分别计算出待测样品的待测样品的强 度图像； 步骤4、 利用步骤3得到的多个待测样品的强度图像 计算待测样品的穆勒矩阵 图像。 8.根据权利要求7所述的穆勒矩阵成像方法， 其特征在于， 步骤1中， 偏振态 组合包括水 平线偏振态、 垂直线偏振态、 +45 °线偏振态、 ‑45°线偏振态、 左旋圆偏振态和右旋圆偏振态。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115219434 A 29.根据权利要求7所述的穆勒矩阵成像方法， 其特征在于， 步骤3 中， 基于角谱法的反向 传播方法， 结合自动聚焦算法， 从同轴全息衍射图中计算出待测样品的待测样品的强度图 像。 10.根据权利要求7所述的穆勒矩阵成像方法， 其特征在于， 步骤2中， 通过热电冷却器 为图像传感器提供温度控制。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115219434 A 3