[发明专利]用于全息成像的方法和成像系统

说明书

一种用于物体(106)的全息成像的方法，包括：使用低于激光器(102)的阈值电流的电流来驱动(302)激光器(102)；使用由激光器(102)输出的照明光(104)来照射(304)物体(106)；以及检测(306)由已与物体(106)交互的物体光和照明光(104)的参考光形成的干涉图样。还提供了用于全息成像的成像系统(100)。

技术领域

本发明涉及用于全息成像的方法。本发明还涉及用于全息成像的成像系统。

背景技术

数字全息术是一个新兴领域，其在多种不同应用可有助于物体的成像和分析。数字全息术利用数字图像传感器，诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。

可以通过免透镜或无透镜成像获得数字全息图，其中为了生成物体的图像，透镜是非必需的。因而，使用数字全息术能够实现成本高效、紧凑且轻重量的成像方法，其可以例如在显微镜学应用中被使用。

在数字全息术中，提供物体的均匀照明的光束被用于基于已与物体交互的物体光和该光束的参考光来创建干涉图样。干涉图样可以通过数字图像传感器来获取，并且随后，所获取的干涉图样可被重构以便确定物体的图像。

然而，用于获取干涉图样的光学系统中的各组件可能影响所获取的图样，并因此还可能影响经重构的图像。例如，用于获取数字全息图的装置通常可以涉及一个或多个表面，其中光束通过反射或透射(诸如反射镜、在待分析的物体上的盖玻璃、样品基板等)来被引导。具体而言，当流体样品被成像时，光束通常穿过基于在装置中呈现该样品的若干界面。在不同折射率的介质之间的此类界面中的多次反射可导致干涉，这可能影响所获取的干涉图样的质量。因而，可能需要最小化光学系统中的界面的数目，这也可能影响设置用于全息成像的光学系统的自由度。

在US 2012/0218379中，公开了一种系统，其中具有设置在其中的孔径的空间滤波器被配置成允许照明的通过。接着，照明源被配置成通过带有被插在照明源和样品保持器之间的空间滤波器的孔径来照射样品。这意味着完全不相干的源可被使用。利用这种配置，系统可能不会对由被布置在照明光束的光学路径中的各表面之间的各界面中的多次反射引起的干扰敏感。

然而，非相干光的空间滤波本质上是非常低效的过程，这是由于光源和孔径之间的模式不匹配导致显著的光学功率的浪费。这也意味着利用该系统获取的全息图像的分辨率将相对较低。

因而，存在对改进用于全息成像的装置的需要。

发明内容

本发明构思的目的是提供一种改进的全息成像。本发明构思的一个特定目的是提供对被布置在光学路径中的各界面中的反射不特别敏感的全息成像。

本发明构思的这些和其他目的至少部分地由独立权利要求中限定的本发明来满足。在从属权利要求中阐述了优选实施例。

根据第一方面，提供一种用于物体的全息成像的方法，所述方法包括：使用低于激光器的阈值电流的电流来驱动激光器；使用由激光器输出的照明光来照射物体；以及检测由已与物体交互的物体光和照明光的参考光形成的干涉图样。

根据本发明，激光器被用于照射物体以供全息成像。然而，相比于对激光器的普通和有意使用而言，该激光器是使用低于激光器的阈值电流的电流来驱动的。因而，激光器被用于输出具有低时间相干性的光，因为激光器被低于阈值电流驱动，并且激光器的光放大率因此不大于激光器中的损耗。因此，所发出的辐射将由自发发射占主导。

激光器的使用允许辐射被以高空间相干性输出，激光器可以被固有地设置为点源，其发射源自非常小的发光区域的辐射。激光器腔可以提供窄拘束，其可用于确保输出光具有高空间相干性。而且，即使当激光器被低于阈值电流驱动时，光的空间相干性也可以通过辐射的某种受激发射来被增强。因此，本发明的洞察在于，在亚阈值体制中被驱动的激光源可被用于提供具有高空间相干性的光，这允许形成干涉图样以便分析所照射的物体，同时仍然提供低时间相干性以使得来自光学路径中的各界面的任何反射将不会导致干涉。