第33卷，第11期 2013年11月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
利用变偏振光谱技术实现显微成像深度选择
冯照，孙利群，章恩耀
清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，北京100084
Vol.33,No.11-pp2891-2894
November ; 2013
摘要在正交偏振光谱（OPS)微循环成像系统的基础上，提出了通过改变信号光的偏振态来实现成像深度的选择。传统的0PS系统利用的是正交线偏振光，只能获得图像在某一断层的二维信息，但作者通过控制系统起、检偏单元椭圆偏振光的椭圆度，可以在不进行机械扫描的情况下将成像光束聚焦在不同的断层，从而获得不同深度处的组织信息。构建的变偏振光谱成像系统将光源发射光谱与红血球吸收光谱相匹配，可以实现微血管的探测，且具有较高的信噪比。对一块含标记物的猪肉脂肪进行实验，并通过图像处理得到广对比度与信号光偏振态间的定量关系。实验结果表明：精员度由0°45增大，即从线偏振光向圆偏振光转变的过程中，对比度逐渐增大，可探测到的最大深度增大。最后利用该系统，对裸鼠耳廓微血管进行了变偏振光谱测量实验，实验证明了控制偏振态可以实现对血管不同深度的探测，为微血管断层光谱成像提供了一种新的研究手段。
关键词深度选择；偏振控制；OPS（正交偏振光谱）；微循环
中图分类号：TH744
文献标识码：A
引言
DI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593 (2013)11-2891-04
偏振态的思想相结合，构建了基于变偏振光谱技术的微循环检测系统。在照明光路中加人由线偏振片和入/4波片组成的起偏器，在探测器前加入相同光学元件的检偏器。同时调节
微循环是直接参与组织细胞新陈代谢和物质交换的体液的流动。微循环研究的黄金标准是活体显微镜技术，但因其有创、手术复杂紧项、需要荧光剂等缺点不适合人体微循环检测1.2)。毛细管显微术是最早的无创微血管成像方法，但只能用于观察指定区域的毛细管，如甲裂。此外需要注人荧光剂以提高图像对比度3.4}]。正交偏振光谱技术(0PS)最早是1999年由Groner的团队提出，并用于活体微循环成像5。由于其具有体积小、成像对比度高等优点，已经在临床医学上得到了广泛的应用4-9汀。然而OPS技术的缺陷在于只能进行血管的二维形态学探测，但不能获知探测自标（如血管)在组织内的具体深度[10.11]。
Morgan等2提出了改变光的偏振态，再利用图像相减的方法可以对组织进行深度方向的选层。由于偏振记忆效应，圆偏振光的探测深度要大于线偏振光。Silva等(13]进一步证明广员偏振光的探测深度介于圆、线偏光之间。该团队尝试了将变偏振态的思想应用在血管探测4，但由于系统结构本身的限制，无法达到微血管的探测精度
为了实现对微血管在深度方向的选择性探测，并充分利
用OPS系统图像对比度高的优点，本文将OPS技术与控制收稿日期：2013-02-26，修订日期：2013-05-22
起、检偏器两组光学元件的相对角度，即可实现偏振态的控制。对样品的偏振图像进行分析，获得了偏振态与图像对比度间的定量关系，从而实现了探测深度选择作用
1实验部分 1.1基本原理
OPS显微系统的核心是两个正交的偏振片，线偏振光在组织表面直接反射时光子不改变原偏振态，故无法通过第二个偏振片，而只有在组织内经过多次散射的光子发生退偏，可以被探测器接收到。现在考患在OPS系统的基础上，在起、检偏单元中再各加入一个入/4波片。通过调节偏振片和入/4波片快(慢)轴的夹角0，就可以得到不同椭圆度的楠偏光。特别地，当一0时得到平行线偏光，当45时得到圆偏光。当0介于0和45之间时，随着增大，进人探测器的表面反射光逐渐变弱，组织深层多次散射光逐渐增强，反映在图像上就是信号与背景间的对比度的增大。本文中的（桶）
圆偏光均指起、检偏单元旋向相同的情况， 1.2成像装置
基金项目：国家重大科学仪器开发专项项目(2012YQ200182，2012YQ0901670602)资助
作者简介：冯照，女，1989年生，清华大学精密仪器系硕士研生
e-mail : xfeng89@ 163 .com