用于调制光束的偏振状态的装置的相移的漂移的补偿装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明大体上涉及用于分析和/或产生目标物体的测量点的偏振状态的装置。
[0002] 更特定来说，本发明涉及应用于医学领域的分析和/或产生。
【背景技术】
[0003] 在现有领域中，用于分析和/或产生目标物体的测量点的偏振状态的装置是已经 知道的，所述装置包括：
[0004] -偏振器，其适合于从入射光波选择在预定义方向上经直线偏振的光束，
[0005] -第一双折射元件，其适合于由所述光束穿过，
[0006] -第二双折射元件，其相同于所述第一元件且适合于由所述光束穿过，所述光束接 着既定被直接或间接朝向所述物体引导以呈反射辐射的形式而反射。
[0007] 适合于由光束穿过的所述第一和第二双折射元件对它们的环境的条件敏感。作为 实例，所述第一和第二元件可对温度敏感，这使得在每次使用分析和/或产生装置时需要进 行重复的校准程序。这些校准程序的目的是校正所述第一和第二双折射元件中的一者的温 度漂移的影响。
[0008] 更一般来说，由于所述第一和第二元件对环境条件敏感，因此在所述第一与第二 双折射元件之间可发生相位漂移，这接着需要实行耗时的校准程序以便补偿此漂移。
【发明内容】
[0009] 在此上下文中，此处带来的问题是提出一种用于分析和/或产生偏振状态的装置， 其减少投入于此装置的校准的时间。
[0010] 本发明提出的解决方案是使由一个或多个光学元件组成的光学组合件位于处于 所述第一元件与所述第二元件之间的光学路径上，所述光学组合件由以下各项组成：
[0011 ]-奇数数目的镜，或，
[0012] -奇数数目的二分之一波板，或，
[0013] -奇数组合数目的镜或二分之一波板。
[0014] 在本发明的一个实施例中，所述第一元件和/或所述第二元件是：
[0015] -旋转移动双折射板，或 [0016]-向列液晶元件。
[0017] 在本发明的另一实施例中，所述装置进一步包括适合于发射光束的光源，所述光 源适合于在所述偏振器的上游发射光束。
[0018] 在本发明的另一实施例中：
[0019] -所述第一元件包括在正交于所述预定义方向的第一平面中延伸的第一面，所述 镜在相对于所述第一平面正割20°与80°之间的角度α的第二平面中延伸，
[0020] -所述第二元件包括在正交于所述预定义方向的第三平面中延伸的第三面，所述 第二平面和所述第三平面正割角度α '的角度，α '的值等于α。
[0021 ]在一个实施例中，所述光学组合件包括偶数数目的多个双折射元件。
[0022] 根据一个实施例，所述装置进一步包括适合于将所述反射束转换为电信号的光敏 传感器。
[0023] 根据本发明的第二目的，另一目标是一种用于产生目标物体的测量点的偏振状态 的方法，其包括以下步骤：
[0024] -从入射光波选择在预定义方向上经直线偏振的入射束，
[0025] -以所述入射束接连穿过第一双折射元件接着第二双折射元件，
[0026] -在所述第二双折射元件的上游直接或间接朝向所述物体引导所述束，所述物体 接着发射反射束。
[0027] 所述方法进一步包括由以下组成的步骤:通过包含位于所述束的处于所述第一元 件与所述第二元件之间的光学路径上的由一个或多个光学元件组成的光学组合件来补偿 所述第一元件和所述第二元件的相位漂移，所述光学组合件由以下各项组成：
[0028]-奇数数目的镜，或，
[0029]-奇数数目的二分之一波板，或，
[0030]-奇数组合数目的镜或二分之一波板。
[0031 ]根据本发明的第三目的，另一目标是一种用于分析目标物体的测量点的偏振状态 的方法，其包括以下步骤：
[0032]-从所述物体发射反射束且在第二双折射元件的下游直接或间接引导所述反射 束，
[0033] -以所述反射束接连穿过所述第二双折射元件接着第一双折射元件，
[0034] -将所述反射束转换为电信号。
[0035] 所述方法进一步包括由以下组成的步骤:通过包含位于所述束的处于所述第一元 件与所述第二元件之间的光学路径上的由一个或多个光学元件组成的光学组合件来补偿 所述第一元件和所述第二元件的相位漂移，所述光学组合件由以下各项组成：
[0036 ]-奇数数目的镜，或，
[0037 ]-奇数数目的二分之一波板，或，
[0038]-奇数组合数目的镜或二分之一波板。
【附图说明】
[0039] 其它特征和优点也将从下文参考附图以指示性且非限制性方式给出的描述中显 现，附图中：
[0040] -图1示出了用于产生偏振状态的示范性装置的理论图，其中光学组合件由镜组 成，
[0041] -图2示出了用于分析偏振状态的示范性装置的理论图，其中光学组合件由镜组 成，
[0042]-图3示出了用于分析和/或产生偏振状态的示范性装置的理论图，其中光学组合 件由二分之一波板组成，
[0043]-图4示出了用于分析和/或产生偏振状态的示范性装置的理论图，其中光学组合 件由三个二分之一波板组成，
[0044]-图5示出了用于分析和/或产生偏振状态的示范性装置的理论图，其中光学组合 件由三个镜组成，
[0045]-图6示出了根据现有技术的用于分析和/或产生偏振状态的示范性装置的理论 图，且其中参考角定向θ、Φ?和Φ2，
[0046]-图7示出了用于偏振状态的完整分析和/或产生的示范性装置的理论图，所述装 置使用所提出的架构两次。
【具体实施方式】 [0047] 理论证明
[0048]参见图式，在用于分析目标物体的测量点的偏振状态的装置的情况下，通过存取 源自物体的每一像素的光的斯托克斯向量(Stokes vector)来测量源自目标物体的光的偏 振是可能的。这是通过使用例如旋转移动四分之一波板或向列液晶元件等双折射元件来完 成，从而提供不需要机械元件且允许接近于视频速率的采集速率的优点。
[0049]在用于分析偏振状态的配置中，通过整个系统的缪勒矩阵(Mueller matrix)(构 成用于分析偏振状态的装置的光学元件的缪勒矩阵的乘积)与传入的斯托克斯向量S的乘 积，来描述从偏振器发源到光敏传感器的光在其穿过各种光学元件之后的偏振状态S" '。 [0050]源自入射光波的光束的偏振因此在所述光束穿过各种光学元件之后通过其缪勒 矩阵的乘积来描述，且随后得到以下关系：
[0051 ] S" ' =Μρ(θ) ,Μκ(δ2,φ2) ,Μκ(δι,φι).S
[0052] 和Μκ(δ2，φ2)是第一和第二双折射元件的缪勒矩阵，且ΜΡ(Θ)是偏振器的 缪勒矩阵。也、如是第一和第二双折射元件的快速轴相对于水平轴的定向。Θ对应于线性偏振 器的定向。知^:^是通过施加电压VI和V2获得的相移。这些相移是需要的。相位漂移添加到这 些相移，且就是这些相位漂移必须被校正。
[0053] S" '常规地具有四个分量Γ '、Q" '、U" '和V" '。这些分量对应于待测量的斯托克斯 向量的分量，应注意，强度Γ'对应于由光敏传感器测量的强度。将注意到：
[0054] (I"，，Q"，，U"，，V"，) = (so，si，S2，S3)
[0055] S具有四个分量I、Q、U和V。源自物体的强度I以如下形式表达：
[0056] I(5i;52,il)i,il)2,0) = so+f (δι;δ2)φι,φ2,θ) .si+g(5i;52,il)i,il)2,0) .s2+h(5i;52,il)i,il)2,0) .S3
[0057] (I)
[0058] 源自物体的波的斯托克斯参数可以通过选择表征用于分析偏振状态的装置的相 移和定向来获得，即参数、lh和Θ。实际上，选择定向Φ?、φ2和Θ以便最大化来自用于分 析偏振状态的装置的强度的调制。
[0059] 因此，提出的解决方案在于在第一与第二双折射元件之间定位一个光学组合件， 所述光学组合件由以下各项组成：
[0060] -奇数数目的镜，或，
[0061 ]-奇数数目的二分之一波板，或，
[0062]-奇数组合数目的镜或二分之一波板。
[0063]如此构造后，所述光学组合件具有呈以下形式的缪勒矩阵：
[0065] 源自入射光波的光束的偏振在所述光束穿过进一步包括所述光学组合件的各种 光学元件之后通过其缪勒矩阵的乘积来描述，随后得到以下关系：
[0066] S" ' =Μρ(θ) .Μκ(δ2,φ2) .Μι,Μκ(δι,φι)8
[0067] 接着适当的是选择!h、fe、和θ以便最大化分析装置的强度的调制。
[0068] 举例来说，从关系（I)开始且通过选择定向9 = 11/2、1151 = 31/8和1152 = 331/8，如下给定 测得的强度：
[0069] Ι(δι，δ2,Φι，奴Θ) = 1/4· (2· s〇-si_S2+(-si+S2) · (308(51-52)+^2· S3· sin(3l-52)) 〇
[0070] 在此情况下，如果温度从To改变到Ti，那么δ:偏转Δ ^δ2偏转Δ 2。由于第一和第二 双折射元件是相同的，因此可视为Α 1= Δ 2。
[0071]因此，如上文提到的光学组合件在处于第一元件与第二元件之间的光学路径上的 布置有利地使得可能在1(31，2,11)1， 11)2,0)的表达式中揭示表达式01-32)，这使得可能从此 表达式消除漂移A :和△ 2,且因此消除为了确定所述漂移而设计的某些校准程序。第一元件 的相位漂移(例如由于温度的变化)通过第二元件的相位漂移来补偿= 2)〇
[0072] 示范性实施例的说明
[0073] 参见图1到5,这些图式示出了适合于发射入射光波的光源S，以及用于分析和/或 产生目标物体的测量点的偏振状态的装置la、lb，所述装置包括：
[0074] -偏振器2,其适合于从入射光波选择在预定义方向上经直线偏振的入射光束Fn
[0075] -第一双折射元件3,其适合于由所述入射光束Fi以及由所述目标物体反射的反射 束Fr穿过，
[0076] -第二双折射元件4，其相同于所述第一元件3且适合于由所述入射光束Fi和所述 反射光束Fr穿过，所述入射光束? 1既定被直接或间接朝向所述物体引导以呈所述反射光束 Fr的形式而反射，
[0077] -光敏传感器5，其适合于将所述反射光束Fr转换为电信号。
[0078] 还呈现用于从由目标物体反射的反射光束Fr计算偏振信息的构件。
[0079] 下文在描述中，将入射光束Fj#为在从光源到目标物体的整个路径上的"入射束 Fi"以及在从目标物体到传感器5的整个路径上的"反射束Fr"。
[0080] 光源S既定发射