(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202221625027.6 (22)申请日 2022.06.24 (73)专利权人 中国科学院合肥物质科 学研究院 地址 230031 安徽省合肥市蜀山区蜀山湖 路350号 (72)发明人 张元志　王贻坤　王全福　张洋　 邓国庆　刘勇　 (74)专利代理 机构 合肥市浩智运专利代理事务 所(普通合伙) 34124 专利代理师 郑浩 (51)Int.Cl. G01N 21/21(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)实用新型名称 一种穆勒矩阵测量系统 (57)摘要 一种穆勒矩阵测量系统， 属于偏振探测技术 领域， 解决如何快速且完整的测量样品的穆勒矩 阵问题， 通过光源竖直向上发射调制光， 第一垂 直线偏振片用于将入射的调制光转换为线偏振 光； 第一相位延迟片、 第二相位延迟片调制线偏 振光的偏振态， 数字微反射镜加载有条纹图片， 带有条纹图片的线偏振光在待测生物组织中发 生散射， 散射光依次经过第三相位延迟片、 第一 相位延迟片、 第二垂直线偏振片后由相机捕捉； 通过第一相位延迟片、 第二相位延迟片、 第三相 位延迟片、 第四相位延迟片 控制调制线偏振光的 偏振态， 来控制偏振光对待测生物组织的测量深 度， 共调制16偏振光的偏振态， 能够测量出样品 的完整穆勒矩阵。 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 CN 218157520 U 2022.12.27 CN 218157520 U 1.一种穆勒矩阵测量系统， 其特征在于， 包括： 光源系统(11)、 起偏子系统(12)、 待测样 品台(13)、 检偏 子系统(14)； 所述的光源系统(11)包括： 光源(111)、 透镜(112)、 带通滤波器 (113)； 所述的起偏子系统(12)包括： 数字微反射镜(121)、 第一垂直线偏振片(P1)、 第一相 位延迟片(LCVR1)、 第二相位延迟片(LCVR2)、 第一成像透镜(L1)、 第一反射镜(122)； 所述的 检偏子系统(14)包括： 第二反射镜(141)、 第三相位延迟片(LCVR3)、 第四相位延迟片 (LCVR4)、 第二垂直线偏振片(P2)、 第二成像透 镜(L2)、 相机(142)； 所述的光源(111)竖直向上发射调制光， 经过透镜(112)、 带通滤波器(113)后产 生单一 波长的调制光， 所述的数字微反射镜(121)将单一波长的调制光水平反射出去， 沿着水平调 制光的光路、 从左到右依次设置第一垂直线偏振片(P1)、 第一相位延迟片(LCVR1)、 第二相 位延迟片(LCVR2)、 第一成像透镜(L1)、 第一反射镜(122)， 所述的数字微反射镜(121)加载 有条纹图片， 所述的第一垂直线偏振片(P1)用于将入射的调制光转换为线偏振光， 所述的 第一相位延迟片(LCVR1)、 第二相位延迟片(LCVR2)用于调制线偏振光的偏振态； 水平调制 光经过第一垂直线偏振片(P1)、 第一相位延迟片(LCVR1)、 第二相位延迟片(LCVR2)、 第一 成 像透镜(L1)后， 再由第一反射镜(122)将带有条纹图片的线偏振光投射到待测样品台(13) 上放置的待测 生物组织表面； 带有条纹图片的线偏振光在待测生物组织中发生散射， 散射 光通过第二反射镜(141)反射后水平射出， 再依次经过第三相位延迟片(LCVR3)、 第四相位 延迟片(LCVR4)、 第二垂直线偏振片(P2)、 第二成像透 镜(L2)后， 由相机(142)捕捉。 2.根据权利要求1所述的穆勒矩阵测量系统， 其特征在于， 所述的第一相位延迟片 (LCVR1)、 第二相位延迟片(LCVR2)的快轴与水平方向夹角分别为 45°和90°。 3.根据权利要求2所述的穆勒矩阵测量系统， 其特征在于， 所述的第三相位延迟片 (LCVR3)、 第四相位延迟片(LCVR4)的快轴与水平方向夹角分别为90 °和45°。 4.根据权利要求1所述的穆勒矩阵测量系统， 其特征在于， 所述的光源系统(11)采用复 合光源。 5.根据权利要求1所述的穆勒矩阵测量系 统， 其特征在于， 所述的相机(142)采用工业 级CCD相机。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 218157520 U 2一种穆勒矩阵测量系统 技术领域 [0001]本实用新型属于偏振探测技 术领域， 涉及一种穆勒矩阵测量系统。 背景技术 [0002]生物组织携带丰富的光学信息(如 透射、 反射、 衰减信息、 延迟信息、 退偏信息)， 能 够反映生物组织相关的生理特征。 例如， 一般病理组织(例如癌症)因为高度 组织化的显微 结构被破环， 组织形态固有的异质性丧失， 从而 更好的保留了探测光的偏振状态， 具有较低 的退偏性。 疤痕组织含有密集的胶原纤维， 探测光束在组织样本中传播时发生更多的正交 偏振态相移， 从而具有高线性延迟性。 生物组织基质的异常改变(例如胶原蛋白的重塑)导 致其组织散射和吸 收特性的改变， 从而 使组织的去偏振特性改变。 [0003]使用斯托克斯矢量来定义光的偏振状态， 并使用穆勒矩阵来描述光通过设计的系 统时偏振的变化。 斯托克斯矢量表达式如下公式： S＝[S0,S1,S2,S3]T， S0表示总光强， 即水平 偏振分量和垂直偏振分量之和， S1表示水平偏振分量和垂直偏振分量之差， S2表示45°和 135°偏振分量之差， S3表示右旋圆偏振和左旋圆偏振分量之差 。 [0004]穆勒矩阵的形式如下： [0005] [0006]Mueller矩阵作为入射Stokes矢量和出射Stokes矢量之间的变换矩阵， 满足下面 的公式： Sout＝MSin， 式中， Sin表示入射 光的Stokes矢量， Sout表示出射 光的Stokes矢量。 [0007]为了对病理组织进行相关分析， 一种方法是通过偏振光成像技术检测病理组织的 光学信息。 并且这也是目前广泛采用的方法。 例如， 通过偏振成像为射频消融治疗心率 失常 症状提供帮助， 通过成像技术精密确定射频损伤的范围。 通过偏振光成像用以确定结肠和 宫颈中健康组织和癌变组织的范围。 通过偏振光成像测量浑浊介质中的葡萄糖水平。 除了 提供结构和形态信息， 偏振光成像还提供了胶原组织的偏振信息， 包括去偏振， 线性延迟和 旋光等。 因此， 使用偏振光成像测量胶原组织的穆勒矩阵(Muel ler)信息成为可 行的手段。 [0008]目前， 结合空间频率成像和偏振光成像技术的偏振空间频率成像正在被深入研 究。 例如， Bin  Yang等人设计了一套偏振空间频率系统装置用以检测牛肌腱组织的纤维方 向， 并取得了良好的实验结果。 WILL  GOTH设计了相似的装置并对猪心脏瓣膜 瓣膜中胶原纤 维排列进行检测。 Samuel  V.Jett等人更进一步对二尖瓣叶组织胶原在机械负载下的纤维 排列作出了定量分析， 也测出了部分的穆勒矩阵信息。 但是他们的实验装置存在着些许不 足之处： 在实验测量中， 起偏系统和检偏系统共用一组偏振片， 提供的偏振光偏振态范围较 小， 仅仅考虑 线偏振光的偏振态， 没有考虑圆偏振光和其他偏振态的影响， 对测量待测生物 组织穆勒矩阵的完整性有所不足。说　明　书 1/6 页 3 CN 218157520 U 3