本申請(qǐng)主張2014年2月6日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)No.61/936,380的權(quán)益，將該美國臨時(shí)申請(qǐng)的整體內(nèi)容通過引用并入于此。
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字全息設(shè)備并且更具體地涉及便攜式數(shù)字全息設(shè)備。本發(fā)明涉及數(shù)字全息顯微成像領(lǐng)域，并且更具體地，本發(fā)明涉及用于獲得數(shù)字全息圖的設(shè)備或系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明涉及用于在短相干照明下并且在單拍(singleshot)中、在自參考配置中獲得數(shù)字全息圖的裝置或系統(tǒng)。所述系統(tǒng)或設(shè)備可連接到任意標(biāo)準(zhǔn)的透射或反射顯微鏡的攝像機(jī)端口并且獲得提供相位和振幅信息的樣品的離軸全息圖。
背景技術(shù)：
：由數(shù)字全息顯微術(shù)(DHM)獲取的光信息包括由樣品反射或投射的波前的相位和振幅的定量值。相位改變可具體地被解譯為3D形貌測量。另外，在細(xì)胞成像中，已證實(shí)定量相位測量(QPM)使得能夠監(jiān)測形態(tài)學(xué)的、細(xì)胞內(nèi)濃度的改變、通道活性以及許多其他潛在的細(xì)胞過程。其是正在發(fā)展的領(lǐng)域。DHM是抓取呈唯一全息圖形式的、由樣品反射或投射的光信息的技術(shù)。為了產(chǎn)生全息圖，必須要組合兩個(gè)光束。一般地，這兩個(gè)光束為(1)包含樣品信息的物體光束，和(2)參考光束，該參考光束應(yīng)當(dāng)盡可能接近完美的均勻光束(平面波或高斯光束)。參考光束還需要在空間上和時(shí)間上與物體光束相干。否則，它們將不會(huì)干涉并且不會(huì)構(gòu)建全息圖。一般利用相干單色源例如激光并且將相干單色源分成物體光束和參考光束，其中物體光束穿過樣品并且與參考光束組合以產(chǎn)生被記錄的全息圖。然而，現(xiàn)有的數(shù)字全息顯微鏡是繁瑣且龐大的。這樣的設(shè)備難以在實(shí)驗(yàn)室之間移位并且以不合適用于現(xiàn)場工作。缺乏便攜性也是的這樣的設(shè)備不適合用于教育目的。本發(fā)明提供對(duì)上述問題的解決方案。因此，本發(fā)明的目的是提供一種便攜式全息設(shè)備或系統(tǒng)，其可以安裝在任何標(biāo)準(zhǔn)的顯微鏡上并且能夠生成與DHM相同的定量相位信息，相比于已知全息設(shè)備具有減少的假象。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的全息圖生成設(shè)備以及根據(jù)權(quán)利要求23的用于生成全息圖的方法。可以在從屬權(quán)利要求中找到其他有利特征。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備能夠被附接到常規(guī)反射或投射式顯微鏡的攝像機(jī)端口進(jìn)行復(fù)雜的波前分析。光學(xué)元件將含有樣品信息的光束分成兩個(gè)光束并且全息元件對(duì)它們進(jìn)行濾波。本發(fā)明有利地具有對(duì)例如來自顯微鏡的光束的位移的不嚴(yán)格的對(duì)準(zhǔn)敏感度。其匹配參考和物體臂之間的相干平面傾斜角以產(chǎn)生在整個(gè)視場上的高可見度干涉。有利地產(chǎn)生的全場離軸全息圖提供整個(gè)樣品的信息。本發(fā)明提供一種便攜式設(shè)備或系統(tǒng)，其可以被改造到標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡的現(xiàn)有端口中，從任意反射或透射式顯微鏡的視頻輸出產(chǎn)生振幅和定量相位圖像，圖像的分辨率等級(jí)可以比得上當(dāng)前的數(shù)字全息顯微鏡的分辨率等級(jí)并且不需要對(duì)顯微鏡硬件的用戶干預(yù)。在根據(jù)本發(fā)明的全息圖生成設(shè)備中，不具有分開的參考和物體光束(通過在樣品之前使光束分光)，通過對(duì)樣品光束頻率譜執(zhí)行低通濾波來僅利用樣品光束來生成參考光束。這種配置的主要優(yōu)點(diǎn)是其可以放置在常規(guī)顯微鏡的圖像平面之后并且提取樣品的相位和振幅信息。另外，根據(jù)本發(fā)明的全息圖生成設(shè)備優(yōu)選配置在離軸配置中并且為單拍技術(shù)(單次攝像機(jī)采集拍攝獲得或捕獲全息圖)：沒有必要進(jìn)行垂直或橫向掃描。本發(fā)明的設(shè)備開辟了對(duì)任何動(dòng)態(tài)過程的調(diào)查。為了利用離軸幾何結(jié)構(gòu)中攝像機(jī)的全視場，光束的相干平面應(yīng)當(dāng)是平行的。在根據(jù)本發(fā)明的全息圖生成設(shè)備中，對(duì)參考光束執(zhí)行相干平面操控以允許在離軸幾何結(jié)構(gòu)中的全場成像。更改參考光束的相干平面以使得即使利用低相干源也能夠形成離軸數(shù)字全息圖。根據(jù)本發(fā)明的全息圖生成設(shè)備有利地利用直接應(yīng)用在傅里葉域內(nèi)的濾波方法(即，光束傳播角上)。本發(fā)明提供了從對(duì)正在調(diào)查的樣品或樣品架不敏感的樣品光束產(chǎn)生參考光束的設(shè)備和方法。本發(fā)明提供了一種用于從發(fā)射自圖像形成設(shè)備的樣品光束生成全息圖的裝置或設(shè)備。所述裝置包括：布置成將樣品光束分成物體光束和參考光束的光束生成單元，物體光束是樣品光束的不濾波或部分濾波的第一部分而參考光束是樣品光束的部分濾波或完全濾波的第二部分，布置成使物體光束和參考光束中的至少一個(gè)的相干平面傾斜的相干管理單元，將物體光束和參考光束組合以通過參考光束和物體光束之間的干涉來創(chuàng)建全息圖的全息圖創(chuàng)建單元，以及布置成捕獲全息圖并處理全息圖以提取強(qiáng)度圖像和/或相位圖像的采集和處理單元。優(yōu)選地，所述全息圖是離軸全息圖。有利地，所述光束生成單元包括至少一個(gè)厚全息光柵，用于濾波樣品光束中的高空間頻率以便生成參考光束。有利地，所述厚全息光柵布置成使得在獲得參考光束之前其被樣品光束連續(xù)地渡過兩次，借此所述兩次渡過中的第二次是在樣品光束的光束旋轉(zhuǎn)或樣品光束的反射之后，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品光束中的空間頻率的二維(2D)濾波，以生成參考光束。有利地，所述光束生成單元包括具有正交光柵向量的至少兩個(gè)厚全息光柵，以通過樣品光束的衍射來實(shí)現(xiàn)空間頻率的二維(2D)濾波，用于生成參考光束的目的。有利地，所述光束生成單元包括至少一個(gè)厚全息光柵以及兩個(gè)薄全息光柵，所述薄光柵管理角色散，而具有與所述薄光柵相同的色散的所述厚光柵濾波樣品光束中的空間頻率，以便在多色光下生成參考光束。有利地，所述光束生成單元進(jìn)一步包括至少一個(gè)復(fù)用(厚和/或薄)全息光柵，以同時(shí)地濾波樣品光束的不同分量(例如通過波長進(jìn)行區(qū)分)或?qū)⒐馐殖蓭讉€(gè)子光束。有利地，所述裝置進(jìn)一步包括分光器，該分光器布置成在通過使用至少一個(gè)厚光柵對(duì)樣品光束濾波以生成參考光束之前將入射在該分光器上的樣品光束分離成兩個(gè)部分。有利地，所述相干管理單元包括至少一個(gè)薄全息光柵，該至少一個(gè)薄全息光柵布置成使物體光束或參考光束中的至少一個(gè)的相干平面傾斜。有利地，所述相干管理單元進(jìn)一步包括配置成修改物體光束和參考光束中的至少一個(gè)的光路長度的至少一個(gè)器件，以便為產(chǎn)生全息圖的干涉確保時(shí)間相干的適當(dāng)條件。有利地，所述光路長度通過對(duì)下列中的至少一個(gè)的平移來修改：鏡子、多個(gè)鏡子、直角棱鏡、幾個(gè)直角棱鏡。有利地，所述相干管理單元進(jìn)一步包括配置成旋轉(zhuǎn)或反射物體光束或參考光束中的至少一個(gè)的至少一個(gè)器件，以便為產(chǎn)生全息圖的干涉確保空間相干的適當(dāng)條件。有利地，所述光束生成單元和相干管理單元共享共同的至少一個(gè)薄光柵，所述薄光柵布置成具有對(duì)厚光柵的色散補(bǔ)償功能并且還具有使參考光束相干平面傾斜的功能。有利地，所述全息圖創(chuàng)建單元通過使用薄光柵來組合物體光束和參考光束。有利地，所述全息圖創(chuàng)建單元通過使用分光器來組合物體光束和參考光束。有利地，所述相干管理單元和全息圖生成單元共享共同的至少一個(gè)薄光柵，所述薄光柵布置成具有組合物體光束和參考光束的功能并且進(jìn)一步具有使參考光束和/或物體光束的相干平面傾斜的功能。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述圖像形成設(shè)備被包括在所述裝置中并且所述圖像形成設(shè)備是光學(xué)顯微鏡。有利地，所述設(shè)備中包括放大、縮小或傳遞(relay)由成像系統(tǒng)提供的樣品的圖像的透鏡。所述光學(xué)顯微鏡包括作為光源的發(fā)光二極管(LED)，所述發(fā)光二極管具有可能經(jīng)濾波的發(fā)射譜，以便管理時(shí)間相干。有利地，所述采集和處理單元包括配置成捕獲全息圖的視頻攝像機(jī)以及配置為數(shù)值地重建全息圖用以根據(jù)數(shù)字全息術(shù)的方法提取強(qiáng)度和相位圖像。附圖說明根據(jù)結(jié)合附圖的下面的具體實(shí)施方式，將能最佳地理解本發(fā)明的上述目的、特征和其他優(yōu)點(diǎn)，其中：圖1描述并示出本發(fā)明的全息設(shè)備或系統(tǒng)的原理概要。圖2示出用于執(zhí)行全息空間濾波的厚全息光柵，其直接地對(duì)光束傳播角執(zhí)行全息空間濾波，允許對(duì)準(zhǔn)敏感度不嚴(yán)格。圖3示出了多色1D濾波的原理。圖4示出了具有時(shí)間相干啁啾校正(chirpcorrection)的多色1D濾波的緊湊版本(具有色散補(bǔ)償?shù)木o湊多色1D濾波元件)。圖5示出利用復(fù)用厚全息光柵的復(fù)用全息濾波的原理。圖6示意了用于在兩個(gè)步驟中形成參考光束的優(yōu)選實(shí)施方式。圖7示出了利用單個(gè)厚全息光柵在單個(gè)步驟中形成參考光束的原理。圖8示出了利用厚體積全息光柵的1維濾波的結(jié)果。圖9示意了根據(jù)本發(fā)明的相干管理原理。圖10描繪了與窄帶寬設(shè)置相關(guān)的根據(jù)本發(fā)明的第一示例性全息系統(tǒng)。圖11描繪了與例如寬帶寬設(shè)置相關(guān)的根據(jù)本發(fā)明的第二示例性全息系統(tǒng)，所述寬帶寬設(shè)置具有包括在分離光束分光器周圍的縮小透鏡。圖12示出了對(duì)于RGB光的復(fù)用多色1D濾波的示例。圖13示意了配置成在攝像機(jī)的記錄平面附近或記錄平面之內(nèi)組合物體光束和參考光束的薄全息光柵。圖14示意了利用具有正交地布置的光柵向量的兩個(gè)厚光柵對(duì)于單色光束的2D濾波原理。圖15示意了利用兩個(gè)正交地布置的濾波元件(在圖4中示出)對(duì)于多色光束的2D濾波原理。具體實(shí)施方式本發(fā)明提供一種便攜式設(shè)備或系統(tǒng)，其可以被改造到標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡的現(xiàn)有端口上，從任意反射或透射式顯微鏡的視頻輸出產(chǎn)生振幅和定量相位圖像，圖像的分辨率等級(jí)可以比得上當(dāng)前的數(shù)字全息顯微鏡的分辨率等級(jí)并且不需要對(duì)顯微鏡硬件的用戶干預(yù)。照明樣品(物體)以生成包含樣品信息的光束。然后例如由顯微鏡物鏡收集樣品光束。例如分束器將樣品光束分成到兩個(gè)臂中。通過利用厚全息濾波器完全或部分地低通濾波樣品光束頻譜來在一個(gè)臂中生成參考光束。可以執(zhí)行一維或二維濾波。然后通過光學(xué)組件來更改參考光束的相干平面以匹配另一臂的物體光束的相干平面，所述另一臂的物體光束是未濾波的或者也已經(jīng)以與參考臂濾波的相同方式被部分濾波。作用在相干平面上的這樣的組件可以但不限于是全息光柵。參考和物體光束然后重組以在最后在數(shù)字?jǐn)z像機(jī)上干涉。二維濾波利用至少一個(gè)厚全息元件來實(shí)現(xiàn)。該全息元件可以在兩個(gè)方向上將大的相干平面傾斜引入到參考光束中(衍射角可為幾十度)。這意味著參考光束的相干平面與物體光束的相干平面形成不便利的角度并且需要物體光束的離面?zhèn)鞑ヒ栽跀z像機(jī)上取得光束的全場干涉。匹配光束的相干平面的光學(xué)組件(其可以為全息元件)被設(shè)計(jì)為對(duì)參考光束上該大的相干平面傾斜進(jìn)行補(bǔ)償并且在相干平面中引入受控的小傾斜，以使得物體和參考光束在離軸配置中的整個(gè)攝像機(jī)視場上干涉。必須滿足兩個(gè)條件以利用短相干長度光源(例如，在標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡中發(fā)現(xiàn)的那些光源)來進(jìn)行干涉：(I)在干涉儀的兩個(gè)臂中的等光路，(II)空間相干。為了滿足第一條件，引入了延遲，延遲的引入例如但不限于通過安裝在線性平移載物臺(tái)上的參考光束臂或物體光束臂中的棱鏡或鏡子。為了滿足第二條件，參考光束和物體光束的取向要相同，意味著參考和物體光束的對(duì)應(yīng)區(qū)域彼此干涉以產(chǎn)生振幅和相位信息豐富的全息圖。因此，如果在參考臂的路徑中引入了旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(例如，以執(zhí)行2D濾波)，則必須在物體光束的路徑中引入等效的光束旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。圖1概略地示意了本發(fā)明的便攜式設(shè)備或系統(tǒng)。本發(fā)明的便攜式設(shè)備或系統(tǒng)包括例如五個(gè)單元1、2、3、4、5，如圖1所示。系統(tǒng)的目的是為了捕獲并且提供與樣品(或物體)S有關(guān)的振幅和相位信息。單元1將形成樣品的圖像。其輸出是樣品光束。單元2將創(chuàng)建部分或完全包含物體的復(fù)雜信息(振幅和相位)的物體光束以及已經(jīng)部分或完全凈化了包含在樣品光束中的空間頻率信息的參考光束。單元3管理參考光束和物體光束的相干平面以便具有共面的相干平面用于在全息圖形成單元(單元4)中進(jìn)行適當(dāng)或優(yōu)化的干涉。單元4記錄傳輸?shù)讲⑶矣商幚韱卧?單元5)處理的全息圖以提取關(guān)于樣品的振幅和相位信息。單元1：圖像形成單元圖像形成單元能夠從樣品創(chuàng)建圖像。即，來自物體或樣品S的電磁輻射經(jīng)收集以產(chǎn)生樣品光束。單元1例如通過利用光學(xué)元件(比如透鏡、鏡子或棱鏡)提供包含源自樣品的復(fù)雜場(振幅和相位)的樣品光束。圖像形成單元可包括用于照明樣品的其自己的光源以便生成樣品光束。該光源可為例如激光、LED或白光光源。樣品光束也可以利用環(huán)境光或外部光或利用由樣品自身發(fā)射的光來生成。對(duì)樣品照明以使得可通過單元1根據(jù)從物體或樣品S發(fā)射的包含樣品信息的光來生成樣品光束。單元1還可以為非光學(xué)成像系統(tǒng)，例如x射線系統(tǒng)，電子顯微鏡。優(yōu)選地，圖像形成單元1是光學(xué)反射或投射式顯微鏡。單元1作為替代包括顯微鏡物鏡MO和/或準(zhǔn)直透鏡L1(例如見圖10)。可以使用額外的透鏡來放大、縮小或傳遞通過圖像形成單元生成的樣品的圖像進(jìn)一步到設(shè)備中。這些透鏡可以位于圖像形成單元(單元1)和光束生成單元(單元2)之間，或者為了增加系統(tǒng)的緊湊性，混合在不同的單元中(例如見圖11中縮小光束的透鏡L2-L4以及將圖像傳遞到攝像機(jī)的透鏡L5-L7)。在圖像形成單元是光學(xué)反射或投射式顯微鏡的情況下，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備或系統(tǒng)可包括所述光學(xué)反射或投射式顯微鏡，或者作為替代可以不包括所述光學(xué)反射或投射式顯微鏡。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備或系統(tǒng)在包含樣品信息的光束(優(yōu)選地，經(jīng)準(zhǔn)直)被提供到光束生成單元2時(shí)發(fā)揮功能。單元2：光束生成(或參考形成)單元第二單元2從樣品光束s創(chuàng)建參考光束r和物體光束o。物體光束部分地或完全包含與樣品有關(guān)的振幅和相位信息。物體光束包含(部分地或完全地)在電磁輻射與樣品S的相互作用之后通過樣品S印記在電磁輻射上的振幅和相位信息。參考光束可為部分或完全凈化的光束。優(yōu)選地，物體光束包括與樣品光束相同的空間譜，并且參考光束應(yīng)當(dāng)盡可能接近完美的均勻光束(平面波或高斯光束)。由單元2生成參考和物體光束包含兩個(gè)部分或者由兩個(gè)部分構(gòu)成，所述兩個(gè)部分可以相繼地(例如見圖6)或同時(shí)地(例如見圖7)完成。第一部分是將樣品光束分成兩個(gè)光束。第二部分是凈化包含在產(chǎn)生的光束中的期望信息，即，濾波光束的空間頻率以創(chuàng)建參考和物體光束。作為替代，將樣品光束分成兩個(gè)光束作為第一步驟并且然后凈化經(jīng)過分離的光束中的一個(gè)或兩個(gè)(一個(gè)或兩個(gè)光束的空間頻率被濾波)以創(chuàng)建參考光束和物體光束。可以利用從一個(gè)光束創(chuàng)建兩個(gè)光束的任何元件(例如，分束器、衍射元件、光纖耦合器、隱失波耦合器等)來將樣品光束分成兩個(gè)光束?？梢酝ㄟ^在K(波矢量)-空間(埃瓦耳德球)中濾波來凈化參考和物體光束(例如見示意厚全息光柵的原理的示例圖2)，這相對(duì)于通過例如針孔空間濾波實(shí)現(xiàn)的傅里葉平面濾波具有保證x-y位置上的獨(dú)立性和避免聚焦的必要性的優(yōu)點(diǎn)。圖2示出了利用厚全息光柵(全息濾波元件)直接在樣品光束的光束傳播角上完成的根據(jù)本發(fā)明的全息空間濾波。有利地，這允許設(shè)備組件對(duì)于光束的位移的對(duì)準(zhǔn)敏感度不嚴(yán)格?？衫醚苌湓?例如，衍射光柵)或厚全息光柵來執(zhí)行K-空間濾波。術(shù)語“厚全息光柵”指厚體積的全息光柵或其中光柵存在于包含光柵的材料的整個(gè)體積(塊體)的厚體積衍射光學(xué)元件(VDOE)。厚全息光柵(或全息濾波元件)包括操作為濾波元件以濾波樣品光束或樣品光束的分離光束的一個(gè)或多個(gè)光柵。例如，光熱折變(photo-thermo-refractive，PTR)玻璃用于在其中記錄厚光柵。在玻璃材料中記錄光柵通過在干涉圖案下照明玻璃材料來執(zhí)行。所述照明將根據(jù)干涉圖案強(qiáng)度在材料中創(chuàng)建折射率調(diào)制。干涉圖案利用每個(gè)都具有在記錄材料上限定的入射角的兩個(gè)干涉光束來創(chuàng)建。要被印記在玻璃中的圖案根據(jù)耦合波理論(H.Kogelnik(1969)，“Coupled-wavetheoryforthickhologramgratings”，BellSystemTechnicalJournal48:2909)來計(jì)算。針對(duì)一個(gè)波長來優(yōu)化參數(shù)以最小化角選擇性并最大化折射效率。為了簡便性和對(duì)稱設(shè)計(jì)，厚光柵被設(shè)計(jì)不帶有傾斜角。所計(jì)算的元件的色散限定了用于其他波長的入射和出射角。經(jīng)曝光的玻璃然后被熱處理以穩(wěn)定光柵。在濾波元件包括兩個(gè)附加的薄光柵的情況下(見圖4)，歸因于厚光柵不具有傾斜角的事實(shí)，薄光柵是相同的。具有垂直于光柵表面的入射角和由厚光柵給定的色散的約束確定薄光柵的光柵向量和傾斜角。在復(fù)用光柵的情況下(例如圖5和圖12所示)，獨(dú)立地執(zhí)行計(jì)算并且順序地對(duì)于每個(gè)光柵執(zhí)行記錄。必須執(zhí)行照明時(shí)間的優(yōu)化以便對(duì)于兩個(gè)光柵具有相同地高效的衍射。在復(fù)用濾波元件的情況下(如圖12所示)，對(duì)于復(fù)用組件中的每一個(gè)獨(dú)立地執(zhí)行計(jì)算(每個(gè)薄/厚/薄光柵組件與其他光柵獨(dú)立并且獨(dú)立地被計(jì)算)。衍射角的取向可以為每個(gè)組件任意地選擇。厚全息光柵(或全息濾波元件)執(zhí)行光束凈化或?yàn)V波以去除或衰減存在于傅里葉變換頻率譜中的較高強(qiáng)度空間頻率(見圖8(b))。存在于傅里葉變換頻率譜中的較高強(qiáng)度空間頻率歸因于光束與樣品的相互作用，歸因于像差或光學(xué)系統(tǒng)中的過量或隨機(jī)空間變化。厚全息光柵(或全息濾波元件)通過作用在光束傳播角或更具體地說作用在構(gòu)成光束的電磁輻射的傳播角上來執(zhí)行光束凈化或?yàn)V波。厚全息光柵(或全息濾波元件)包括記錄的全息圖或光柵，其選擇性地衍射或偏轉(zhuǎn)落入限定的頻率或波長范圍內(nèi)的光束中的電磁輻射，并且其以預(yù)定的或特定的角度(或角范圍)入射到光柵上。參考光束和/或物體光束(其隨后在設(shè)備的攝像機(jī)處被干涉)由該選定(衍射)的部分構(gòu)成。落在限定的波長范圍和角度外的入射樣品光束的其余部分在沒有被衍射或偏轉(zhuǎn)的情況下被傳輸通過厚全息光柵(或全息濾波元件)并且因此被去除。記錄的光柵的這種角選擇性去除了光束的具有過量或任意空間變化的部分。產(chǎn)生的參考光束和/或物體光束因此被凈化了較高的空間頻率(低頻率和高頻率)，如圖8(d)所示意。產(chǎn)生的經(jīng)濾波或凈化的光束由更均勻的空間分布組成。執(zhí)行所述濾波以產(chǎn)生平滑的橫向光束分布，其應(yīng)當(dāng)盡可能接近均勻光束(平面波或高斯光束)，類似于撞擊樣品的光束。由樣品導(dǎo)致的所有信息被去除。利用厚體積全息光柵的一維濾波的結(jié)果呈現(xiàn)在圖8中。圖8(a)是未濾波的強(qiáng)度圖像并且圖8(b)是圖8(a)的圖像的傅里葉變換，示出了其空間頻率(頻率譜示出圖8(a)的圖像中低頻率到高頻率信息的強(qiáng)度，其中圖8(b)的中心包含低頻率信息)。圖8(c)是一維濾波的圖像并且圖8(d)是其空間頻率。僅保留沿一個(gè)方向的空間頻率。所有其他的空間頻率都被過濾掉了。在直接的圖像中，作為丟失的頻率的結(jié)果，其導(dǎo)致在一個(gè)方向上不銳利的邊緣。其他方向保持銳利。圖6示意了以兩個(gè)步驟形成參考光束。對(duì)樣品光束的分離和濾波是順序地執(zhí)行的。使用厚全息光柵和分束器立方體BS以兩個(gè)步驟形成凈化(濾波)的參考光束。分束器BS將樣品光束分成兩個(gè)光束。分離光束中的一個(gè)SB1保持未變(未濾波)并且為物體光束o。厚全息光柵對(duì)在一個(gè)方向(第一任意方向)上的另一分離光束SB2濾波。產(chǎn)生的光束然后被設(shè)置成45°角的棱鏡反射鏡反射，所述棱鏡反射鏡倒轉(zhuǎn)分離光束SB2的x和y軸，以使得當(dāng)其穿回通過相同的厚全息光柵時(shí)，第二方向(與所述第一方向正交，因?yàn)閤和y軸已經(jīng)被棱鏡反射鏡倒轉(zhuǎn))被相同的厚全息光柵濾波。輸出光束在兩個(gè)方向上被濾波(2D濾波)并且產(chǎn)生參考光束R(圖6)。圖14示意了利用兩個(gè)正交地布置的厚光柵的濾波。第一厚光柵濾波在第一光柵矢量的方向(設(shè)定在選擇的任意方向)上的光束。衍射光束然后到達(dá)布置得使其光柵矢量正交于第一光柵矢量的第二厚光柵。光束再次衍射并且在第二方向上被濾波。由于在兩個(gè)正交方向上被濾波，因此光束已經(jīng)被2D濾波并且產(chǎn)生參考光束R。從樣品光束生成兩個(gè)濾波的光束可以作為替代地由單元2利用如圖5示意的厚復(fù)用全息光柵來執(zhí)行。對(duì)樣品光束的分離和濾波同時(shí)被執(zhí)行。在這種情況下，兩個(gè)光柵被記錄在材料中(例如，在之前提及的玻璃材料中)并且每個(gè)光柵獨(dú)立于其他光柵(圖5)執(zhí)行。兩個(gè)或更多個(gè)復(fù)用光柵可以記錄有它們的彼此平行、相互垂直或具有它們之間的任意角度的光柵矢量。圖5示出了利用復(fù)用厚全息光柵的復(fù)用全息濾波。入射的樣品光束被分成三個(gè)光束。兩個(gè)衍射光束中的每一個(gè)使得其衍射平面中的其空間頻率被濾波掉。在示意的情形中，復(fù)用全息光柵是正交的。這意味著在一個(gè)衍射光束中保留的空間頻率與在其他衍射光束中保留的空間頻率正交。在圖5中示意的第三傳輸光束不衍射。厚復(fù)用全息光柵同時(shí)地(i)分離樣品光束和(ii)濾波。如果利用例如一個(gè)(圖7)或多個(gè)厚全息光柵直接從樣品光束提取時(shí)，參考和物體光束也可以在單個(gè)步驟中被創(chuàng)建。圖7示出了利用單個(gè)厚全息光柵在單個(gè)步驟中形成參考光束。樣品光束S穿過生成兩個(gè)光束的厚全息光柵(厚光柵)。筆直地穿過(到示意的反射鏡M2上)的分離光束SB1具有未修改的空間頻率并且為物體光束O。衍射光束在一個(gè)方向上被厚光柵濾波。其被以45°角設(shè)置的棱鏡反射鏡反射，該棱鏡反射鏡將光束的x和y軸倒轉(zhuǎn)。當(dāng)穿回到厚全息光柵時(shí)，其在第二方向上被濾波。產(chǎn)生的光束是凈化的或經(jīng)濾波的參考光束R。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中(見設(shè)置圖10)，利用分束器立方體(如同用于圖6中的示例)將樣品光束分成兩個(gè)光束。一個(gè)光束成為物體光束O。利用在一個(gè)方向上對(duì)光束低通濾波的厚全息光柵對(duì)另一光束濾波。在第一次穿過厚全息光柵后，光束以適當(dāng)?shù)姆绞奖环瓷湟栽诜祷貢r(shí)倒轉(zhuǎn)x和y軸并且該光束在穿回過相同的厚全息光柵時(shí)在第二方向上被濾波。圖10描繪了根據(jù)本發(fā)明的全息設(shè)備或系統(tǒng)并且涉及窄帶寬設(shè)置。所述系統(tǒng)包括單元1、2、3、4和5。成像單元(單元1)包括顯微鏡物鏡MO和準(zhǔn)直透鏡L1。該單元生成樣品光束s。光束生成單元(單元2)包括將樣品光束分成兩個(gè)光束的分束器立方體BS。一個(gè)光束是通過厚全息光柵(厚光柵)而衍射的分離光束SB1。這在一個(gè)方向上對(duì)光束濾波并且使相干平面傾斜等于衍射角的角度。該光束然后被以45°角傾斜的棱鏡反射鏡反射。該配置使光束的x和y方向倒轉(zhuǎn)。當(dāng)該光束穿回通過厚全息光柵時(shí)，其在第二方向上被濾波并且引入在第一方向的垂直方向上的另一相干平面傾斜。產(chǎn)生的光束是具有大的相干平面傾斜的凈化的或經(jīng)濾波的參考光束。相干平面可以被定義為波前中具有相同相位的點(diǎn)的幾何軌跡。在我們的設(shè)置中，如果相干平面還沒有穿過光柵，則相干平面垂直于傳播方向。厚全息元件引入兩個(gè)方向上的在參考光束中的大的相干平面傾斜。這意味著在完整的濾波系統(tǒng)之后兩個(gè)光束的相干平面在它們之間形成不便利的角度。由此必須由單元3來管理相干平面。圖9示意了根據(jù)本發(fā)明的相干管理原理。在參考臂R中，厚全息光柵(厚光柵)引入相干平面的大的傾斜。薄全息光柵(薄光柵)校正相干平面傾斜角以匹配物體光束(O)的相干平面。如在圖10中示意的，參考光束r產(chǎn)生的相干平面傾斜隨后被薄全息光柵(薄光柵)調(diào)整以使得校正的參考光束r’與物體光束o’的相干平面傾斜共面。從分束器立方體BS出來的第二光束是物體光束o(或分離光束SB2)。其被反射鏡M1偏轉(zhuǎn)到包括四個(gè)反射鏡M2-M5的光路長度延遲系統(tǒng)OPLDS中。所述延遲系統(tǒng)通過平移(移位)反射鏡M3和反射鏡M4來將物體光束路徑長度調(diào)整到參考光束的路徑長度。然后利用道威棱鏡以與作用在參考光束r上的棱鏡反射鏡的方式等效的方式反射物體光束。產(chǎn)生的校正的物體光束o’確保兩個(gè)校正的光束r’和o’的空間相干。反射鏡M6然后會(huì)將物體光束o’反射到全息圖形成單元(單元4)中。兩個(gè)(立方)透鏡L2和L3在攝像機(jī)記錄平面處或附近對(duì)校正的光束成像。兩個(gè)校正的光束最后以離軸的配置在攝像機(jī)上干涉儀形成全息圖h。攝像機(jī)然后將獲得的全息圖h傳輸?shù)桨ㄓ?jì)算機(jī)或處理器C及軟件SW的處理單元(單元5)，該處理單元獲取全息圖h的振幅和相位信息。單元2的厚干涉光柵可以由玻璃、聚合物和晶體材料制成，但是不限于此。作用在傳輸中的高的角度上的選擇性布拉格效應(yīng)有效地通過衍射對(duì)樣品光束空間濾波。由于衍射波長與角度的相關(guān)性(參見JosephGoodman“IntroductiontoFourierOptics”,McGrawHill)，經(jīng)空間濾波的光束具有被厚全息元件規(guī)定的譜帶寬(一般低于一納米)?？捎捎跇悠繁旧砘驑悠吠屑?顯微鏡載玻片，但不限于此)而發(fā)生的多色樣品光束的入射角的改變(其可以但不限于幾十到幾百納米)生成具有光譜位移的光譜的經(jīng)空間濾波的光束。不同于針孔濾波方法(在透鏡的傅里葉平面處)，針孔濾波方法對(duì)于角偏移非常敏感，本發(fā)明的單元2的所描述的實(shí)施方式提供了在這樣的情況下在空間上不變更的光束。在單元2的另一實(shí)施方式中，如針對(duì)圖3中的例子所示出的(圖3示出了多色一維濾波)，借助兩個(gè)薄光柵和一個(gè)厚光柵，利用薄和厚光柵的組合來執(zhí)行空間頻率濾波。薄光柵被用作色散和相干管理元件。第一薄光柵對(duì)光束色散以匹配厚光柵需要的角色散從而在所有波長進(jìn)行高效衍射。第二薄光柵補(bǔ)償由厚光柵導(dǎo)致的角色散以便再次對(duì)齊所有的k-矢量。適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)使得能夠在一個(gè)方向上對(duì)多色光束低通濾波。其還允許進(jìn)行濾波而不改變相干平面角也不改變角色散并且其最小化了由色散導(dǎo)致的時(shí)間相干啁啾?？梢蕴砑舆m當(dāng)?shù)脑?例如，玻璃窗)作為相干管理單元的一部分以通過補(bǔ)償啁啾針對(duì)每個(gè)波長使干涉儀中兩個(gè)臂中的光路長度相等。薄光柵以這樣的方式設(shè)計(jì)——它們平行于厚光柵，允許它們層壓在厚光柵表面上以形成塊。可以在所述塊的一側(cè)或兩側(cè)上添加色散補(bǔ)償窗以構(gòu)建緊湊的元件。它們的材料和厚度可為不同。圖4示出了具有時(shí)間相干啁啾校正的多色1D濾波的緊湊版本(具有色散補(bǔ)償?shù)木o湊的多色1D濾波元件)。兩個(gè)薄光柵層壓在厚光柵的每一側(cè)上。未必由相同玻璃和厚度制成的兩個(gè)窗密封在所述塊的每一側(cè)上。圖15示意了利用圖4的兩個(gè)這樣的濾波元件的2D濾波。所述兩個(gè)兩件布置成使得兩個(gè)厚光柵的光柵矢量是正交的。該布置允許對(duì)多色光束2D濾波。在第一元件之后，光束在第一方向(任意設(shè)置的第一厚光柵矢量的方向)上被濾波。出來的光束方向與進(jìn)入的光束方向相同。在第二光柵之后，光束在第二方向(第二厚光柵波矢量的方向，正交于第一厚光柵波矢量的方向設(shè)置)上被濾波。出來的光束是2D濾波的并且仍然具有與進(jìn)入的方向相同的方向。由于所有元件可結(jié)合以形成塊，所以該濾波組件非常緊湊。通過移位和/或組合以進(jìn)一步使2D濾波組件緊湊，在設(shè)計(jì)中可以重新布置玻璃窗。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，(如示意復(fù)用濾波元件的圖12示出的)，利用兩薄和一厚的復(fù)用全息光柵，樣品光束S被分成三個(gè)光束。光柵的復(fù)用使得能夠擴(kuò)展多色光束的帶寬，就像在圖4中示意的三個(gè)不同的濾波元件疊置一樣。圖11描述了根據(jù)本發(fā)明的全息設(shè)備或系統(tǒng)的另一實(shí)施方式，其涉及寬帶寬設(shè)置。原理與圖10的設(shè)置相似，但是差別在于其可以利用寬帶源來工作。除了圖10中示意的設(shè)置之外，在圖11的實(shí)施方式中的樣品光束首先利用透鏡L2-L4被縮小。L2對(duì)縮小針對(duì)分離光束1(SB1)組合到L3和針對(duì)分離光束2(SB2)組合到L4的光束。透鏡在分束器(BS)的每一部分上的位置等效于在分束器之前的兩個(gè)獨(dú)特透鏡，但是允許更緊湊的系統(tǒng)。單元2包括示意在圖4中并且是具有色散補(bǔ)償?shù)木o湊的多色1D濾波元件的濾波元件。該濾波元件包括第一薄全息光柵以對(duì)多色入射樣品光束色散。具有與第一薄全息光柵大約相同色散的第二厚全息光柵平行于第一薄全息光柵放置(光柵表面平行，但光柵矢量未必平行)。在第一次穿過執(zhí)行在第一方向上的濾波的厚全息光柵之后，近似或基本與第一薄光柵相同的第二薄光柵收集多色光束以生成(完美地)被準(zhǔn)直的多色光束。該光束被以45°設(shè)置(但不以光束為中心)的棱鏡反射鏡反射，以在返回時(shí)倒轉(zhuǎn)光束的x和y軸并使光束側(cè)向移位，并且在穿回過相同的三重全息光柵(濾波元件)時(shí)在第二方向上被濾波。在雙重穿過之后，參考光束r是多色的，其譜帶寬由薄光柵的帶寬確定(幾十或幾百納米)。其相干平面保持與光束的傳播方向垂直。由棱鏡反射鏡導(dǎo)致的側(cè)向移位允許參考光束r穿出透鏡L3和分束器(BS)外。除了圖10中示意的單色設(shè)置之外，圖11的實(shí)施方式中的多色設(shè)置的參考光束還包括精確地匹配物體光束和參考光束之間的色散的色散補(bǔ)償器。參考和物體路徑之間的色散差源自于構(gòu)成參考和物體的不同的光學(xué)元件。即便濾波元件的色散已經(jīng)被玻璃窗補(bǔ)償，但是由于光學(xué)元件(例如，參考臂中的棱鏡反射鏡和物體臂中的道威棱鏡)的其他差異，色散差依然存在。參考光束r然后穿過使光束偏離的薄光柵并使參考光束r的相干平面傾斜(或定向)以在攝像機(jī)上發(fā)生干涉時(shí)(基本)匹配物體光束的相干平面。在本實(shí)施方式中，參考光束r’和物體光束o’的重組利用分束器BS來執(zhí)行。在本實(shí)施方式中，全息圖形成單元(單元4)包括由透鏡L5-L7組成的圖像傳遞系統(tǒng)。透鏡L6和L7使樣品的圖像聚焦在攝像機(jī)的記錄平面上或附近。透鏡L5和L7使參考光束以與物體光束相同的方式定向用于最優(yōu)的空間相干。有利地，透鏡L5-L7可被用作放大或縮小透鏡系統(tǒng)以使光束直徑匹配攝像機(jī)的記錄平面的大小。圖12描繪了根據(jù)本發(fā)明的作為替代的濾波元件。樣品光束S穿過第一復(fù)用光柵。光柵中的每一個(gè)經(jīng)計(jì)算以對(duì)以RGB(紅、藍(lán)、綠)波長中的一個(gè)為中心的多色帶寬衍射。為了當(dāng)前示意的簡便，該三個(gè)光柵矢量被選擇為是共面的。光柵矢量也可具有在其之間的任意角度。厚光柵由三個(gè)復(fù)用光柵組成，每個(gè)復(fù)用光柵被計(jì)算和定向成對(duì)由第一薄光柵衍射的三個(gè)光束中的一個(gè)衍射。最后的薄光柵也被復(fù)用并且定向成使得每個(gè)光柵收集回由厚光柵衍射的三個(gè)光束并且將它們組合到單個(gè)光束中。出來的光束因此有利地在三倍于非復(fù)用版本的帶寬上被1D濾波。如果還復(fù)用管理相干傾斜的薄光柵，則該復(fù)用濾波元件可以插入在任何多色設(shè)置中，如同例如圖11中示出的一般。該后一個(gè)管理相干傾斜的薄光柵將隨后被復(fù)用并且包括具有平行的光柵矢量以及與濾波元件的帶寬匹配的帶寬的三個(gè)光柵。單元3：相干管理單元第三單元將確保參考和物體光束干涉以保證全息圖形成。必須要滿足或部分滿足兩個(gè)條件來在短相干中在完整的視場上具有干涉：1.對(duì)于每個(gè)波長，干涉儀的兩個(gè)臂中的等光路長度，2.空間相干。為了滿足第一條件，利用如例如在圖10和圖11中所示的延遲線OPLDS在物體臂(用物體光束遵循的路徑來限定)和參考臂(用參考光束遵循的路徑來限定)中引入延遲。延遲線可為使得物體或參考光束中的一個(gè)的路徑長度增加或減少以匹配另一光束的路徑長度的任意系統(tǒng)。其可以利用在設(shè)置中移動(dòng)部件、在設(shè)置中插入/移除部件來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，通過安裝在線性平移載物臺(tái)上的物體臂中的直角棱鏡來調(diào)整路徑長度。如果色散元件(例如，圖10中示意的單元2的厚全息光柵)位于物體臂或參考臂(用參考光束遵循的路徑來限定)中的一個(gè)中，則其將導(dǎo)致針對(duì)每個(gè)波長的不同的光路延遲并且因此導(dǎo)致時(shí)間相干啁啾。延遲線將不校正該啁啾，因?yàn)槠浔辉O(shè)計(jì)為對(duì)于每個(gè)波長都具有恒定延遲。可以引入一些適當(dāng)?shù)纳⒃?例如但不限于玻璃窗、光柵等)以補(bǔ)償該啁啾(圖4)。為了滿足第二條件(空間相干)，樣品光束的對(duì)應(yīng)區(qū)域必須疊置或重疊在相干平面中。取決于設(shè)置設(shè)計(jì)，可自然滿足該條件。在本發(fā)明的實(shí)施方式中(圖10和圖11)，其中以適當(dāng)?shù)姆绞椒瓷鋮⒖脊馐鴣淼罐D(zhuǎn)x和y軸，光束(參考或物體光束)中的一個(gè)必須使得其軸倒轉(zhuǎn)?？梢岳媚軌蚴沟霉馐膞-y軸倒轉(zhuǎn)的任何元件。這可以例如在物體光束上利用圖10所述的道威棱鏡來執(zhí)行。在圖11示意的系統(tǒng)中，道威棱鏡也執(zhí)行這種功能?？臻g相干還要求參考和物體光束的相干平面要共面。取決于設(shè)置設(shè)計(jì)，可自然滿足該條件。利用衍射元件(例如全息光柵)來處理使未匹配的相干平面匹配以使得相干共面。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中(圖10)，利用離軸配置和厚全息光柵來濾波參考光束，不允許參考和物體平面匹配(將要共面)在攝像機(jī)的記錄平面上。利用衍射元件來對(duì)此進(jìn)行校正。在圖10的優(yōu)選實(shí)施方式的情況下，參考光束中的薄全息光柵被用于匹配參考和物體相干平面。在圖11示意的設(shè)備的單元3中利用薄全息光柵來處理和定向參考光束的相干平面以產(chǎn)生基本與物體光束o’共面的校正的參考光束r’。用于相干平面管理的薄光柵通過將光柵記錄在塑料光聚合物中來制造。所述記錄通過利用具有已限定入射角的兩個(gè)干涉光束照射材料并且記錄干涉來執(zhí)行。利用與用于厚光柵的耦合波理論相同的理論，根據(jù)光束入射角、光束出射角和期望的相干平面傾斜旋轉(zhuǎn)來計(jì)算確切的參數(shù)。使用白光來漂白曝光的元件以穩(wěn)定光柵。有利地，相干平面傾斜管理可以與濾波元件的光柵組合。例如，圖15示出的第二濾波元件的第二薄光柵可以組合補(bǔ)償厚光柵的色散的功能和使相干平面傾斜以在攝像機(jī)的記錄平面上匹配參考和物體相干的功能。在插入在例如如圖11所示的多色設(shè)置中的例如如圖12所示的復(fù)用光柵的優(yōu)選實(shí)施方式中，將參考光束的相干平面匹配到攝像機(jī)記錄平面上的物體光束的相干平面的薄光柵也需要被復(fù)用以便將帶寬匹配到濾波元件的帶寬。在圖12示意的示例中，濾波元件復(fù)用用于三個(gè)不同帶寬的三個(gè)濾波元件，每一個(gè)都以RGB波長中的一個(gè)為中心。相干管理單元的薄膜需要工作在相同帶寬下。其因此需要復(fù)用三個(gè)光柵，每個(gè)光柵獨(dú)立地對(duì)于每個(gè)帶寬進(jìn)行計(jì)算。單元4：全息圖形成單元第四單元4確保形成全息圖并且其到處理單元(單元5)的傳輸。全息圖由參考和物體光束之間的干涉產(chǎn)生。配置可為同軸或離軸的，在同軸配置中，當(dāng)干涉時(shí)參考和物體光束是共線的，在離軸配置中，參考光束相比于物體光束傾斜。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中(例如見圖10和圖11)，所述系統(tǒng)和設(shè)置創(chuàng)建離軸全息圖。光學(xué)設(shè)計(jì)確保在攝像機(jī)的記錄平面中或附近形成樣品的圖像。利用數(shù)碼攝像機(jī)執(zhí)行記錄。如圖10示意的，干涉發(fā)生在校正的參考光束r’和校正的物體光束o’之間。將數(shù)值記錄的圖像傳送或傳達(dá)給處理單元(單元5)。作為替代，處理單元5可包括在攝像機(jī)中。在圖10中示意的實(shí)施方式中，作為單元3的一部分的薄全息光柵(除了定向參考光束的相干平面之外)被配置為使參考光束偏離以在攝像機(jī)的記錄平面中或附近組合參考光束和物體光束。類似地，這樣的薄全息光柵可以用于使物體光束偏離以組合物體光束和參考光束。如圖13所示意的，薄全息光柵可以被配置為在攝像機(jī)的記錄平面中或附近組合物體光束和參考光束。圖13描繪了利用光柵作為重組元件對(duì)參考光束r’和物體光束o’重組。參考光束在衍射條件下到達(dá)光柵并且朝攝像機(jī)衍射。物體光束o’在衍射條件下不到達(dá)光柵并且因此未被修改地穿過。優(yōu)選地，透鏡L1和L2將光柵成像到攝像機(jī)上。這確保由光柵導(dǎo)致的角色散被完美地重組到攝像機(jī)上。在圖11示意的實(shí)施方式中，如上所提到的，利用分束器和透鏡L5-L7來執(zhí)行參考光束r’和物體光束o’的重組。單元5：處理單元處理單元包括計(jì)算機(jī)或處理器C以及操作處理器c的軟件SW。處理單元從傳輸?shù)娜D提取出源自樣品的光學(xué)振幅和相位信息。單元5包括存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)裝置，以存儲(chǔ)用于處理接收的數(shù)值地被記錄的全息圖的軟件和算法以提取光學(xué)振幅和相位信息。優(yōu)選地，處理單元是具有專用軟件的計(jì)算機(jī)或處理器。振幅和相位的計(jì)算例如可如在參考文獻(xiàn)4、5、6、7中描述般地執(zhí)行或可以調(diào)適。參考和物體光束的干涉創(chuàng)建由攝像機(jī)數(shù)字地記錄的全息圖。由光學(xué)系統(tǒng)獲得的處于調(diào)查下的物體(樣品或樣品區(qū)域)的圖像不必聚焦在攝像機(jī)上，而是可以在前后幾厘米。然后將圖像傳送到處理器或計(jì)算機(jī)。專用軟件處理圖像以獲取振幅和相位中的復(fù)光學(xué)波前，如下所述。全息圖是由參考(R)和物體(O)光束二者的干涉產(chǎn)生的波前的記錄的強(qiáng)度(I)。強(qiáng)度由以下四項(xiàng)構(gòu)成：I＝|O+R|2＝OO*+RR*+OR*+RO*其中|.|表示絕對(duì)值并且*表示復(fù)共軛。兩個(gè)第一項(xiàng)是物體、各個(gè)參考光束的強(qiáng)度并且構(gòu)成0級(jí)。兩個(gè)最后項(xiàng)是干涉項(xiàng)(1和-1級(jí))。所述過程首先對(duì)全息圖濾波以保留感興趣的空間頻率。這些是干涉項(xiàng)中的一個(gè)(優(yōu)選是涉及物體光束的項(xiàng)，OR*)中的頻率。這在通過對(duì)全息圖的快速傅里葉變換(FFT)獲得的空間頻率域中執(zhí)行。離軸幾何結(jié)構(gòu)暗示在該域中不同的干涉級(jí)(0、-1和1)的空間分離。通過應(yīng)用掩膜而執(zhí)行濾波。反FFT生成在攝像機(jī)的平面中OR*的復(fù)光學(xué)波前。由于物體圖像可能沒有聚焦，所以過程的第二部分在于波前到聚焦的數(shù)值傳輸。這可以以菲尼爾近似來執(zhí)行。最后，通過計(jì)算絕對(duì)值和幅角來從傳播的波前提取出振幅和相位測量。本發(fā)明還涉及一種用于生成全息圖的方法。通過收集來自物體S的電磁輻射來形成樣品光束s。利用全息濾波元件來執(zhí)行樣品光束的分離和對(duì)樣品光束的空間濾波，以產(chǎn)生包括空間上濾波的分離樣品光束的物體光束o和參考光束r。作為替換，樣品光束被分成第一分離光束SB1和第二分離光束SB2，并且利用全息濾波元件來執(zhí)行對(duì)第一或第二分離光束的空間濾波以產(chǎn)生包括未濾波的分離樣品光束的樣品光束o和包括經(jīng)空間濾波的分離樣品光束的參考光束r。物體光束o和參考光束r中的至少一個(gè)的相干平面被定向或傾斜以使得物體光束o和參考光束r的相干平面基本平行。組合物體光束和參考光束以通過參考光束和物體光束的干涉來創(chuàng)建全息圖。優(yōu)選地，物體光束和參考光束被組合以創(chuàng)建離軸全息圖并且單次攝像機(jī)采集拍攝獲得或捕獲全息圖?，F(xiàn)在已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員來說顯而易見的是，可以使用結(jié)合其構(gòu)思的其他實(shí)施方式。本發(fā)明不應(yīng)限制于公開的實(shí)施方式，而是僅由隨附的權(quán)利要求的范圍來限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)要注意，一個(gè)單元的一個(gè)部件或多個(gè)部件可以作為替代地包括在不同的單元中或者由多個(gè)單元(例如，兩個(gè)單元)共享。參考文獻(xiàn)1J.E.Ludman,J.R.Riccobono,N.O.Reinhard,I.V.Semenova,Y.L.Korzinin,S.M.Shahriar,“Holographicnonspatialfilter”,SPIE,2532卷,19952B.Bhaduri,H.Pham,M.Mir,G.Popescu,“Diffractionphasemicroscopywithwhitelight”,Opt.Lett.,37卷,No.6,1094-6,20123P.GirshovitzandN.T.Shaked,“Compactandportablelow-coherenceinterferometerwithoff-axisgeometryforquantitativephasemicroscopyandnanoscopy”,Opt.Exp.,21卷,No.16,5701-5714,2013.4EP1119798:METHODANDAPPARATUSFORSIMULTANEOUSAMPLITUDEANDQUANTITATIVEPHASECONTRASTIMAGINGBYNUMERICALRECONSTRUCTIONOFDIGITALHOLOGRAMS5US7649160APPARATUSANDMETHODFORDIGITALHOLOGRAPHICIMAGING6E.Cuche,P.Marquet,andC.Depeursinge,“Simultaneousamplitude-contrastandquantitativephase-contrastmicroscopybynumericalreconstructionofFresneloff-axisholograms”,Appl.Opt.38(34),6994–7001(1999).7E.Cuche,F.Bevilacqua,andC.Depeursinge,“Digitalholographyforquantitativephase-contrastimaging”,Opt.Lett.24(5),291–293(1999).當(dāng)前第1頁1 2 3