CN109844652B - 具有多个偏移的干涉仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种设备，例如数字全息显微镜(1)，用于获取和处理利用第一偏移测量的测量对象的第一总图像，其中，提供了用于利用至少一个不同于第一偏移的偏移来产生至少一个另外的总图像的装置。

Description

具有多个偏移的干涉仪
技术领域
本发明涉及一种用于扩展在测量中的、尤其是利用数字全息显微镜的全息或干涉测量中的唯一性范围的设备和方法。
本发明涉及一种用于获取和处理被测对象的总图像的设备和方法，该被测对象也可以被称为测量对象，尤其是细胞结构或待检验对象，本发明尤其涉及一种数字全息显微镜(digitales holographisches Mikroskop,DHM)。
背景技术
传统上，合成波长概念的应用是通过评估具有两个或更多个不同波长的图像来实现的。
对于细胞和细胞团块的有效3D测量来说，大的深度测量范围是有利的。而且，在除细胞之外还检测流体中(例如体液和/或分泌物中)的固体时，大的深度测量范围也是有利的。在单波长干涉仪中，深度测量范围被限于一个波长。因此，为了增加测量范围，经常使用略微不同的第二波长。因此将采集两个独立的干涉图。对于被组合的合成波长的测量来说的唯一性范围是波长的最小公倍数除以波长差。以术语“合成波长”来描述该过程。
发明内容
本发明的目的是改进尤其是数字全息显微镜(DHM)的检测设备以及尤其与其相关的图像处理方法，使得在测量时，尤其是全息测量时，唯一性范围得到改善。尤其地，应该获得测量对象的深度或厚度信息。
根据第一方面，提出了一种用于获取和处理利用第一偏移测量的测量对象的第一总图像的设备，其例如是干涉仪或数字全息显微镜，其中，具有用于利用与第一偏移不同的至少一个偏移生成至少一个另外的总图像的装置。
在干涉仪中，通过将两个光束相对彼此倾斜来产生条纹图案。在光束中有平面波的情况下，这样就产生了等距的条纹图案，其中，条带间隔取决于两个光束的倾斜角度。在本发明的情况中，光在干涉仪中聚焦，其中，焦点在“棱镜式”偏转镜中。该焦点则是由后续L2镜头准直的光源，使得又产生了几乎平面的波，然而其也携带对象信息。由于棱镜式偏转镜中的横向偏移，该光源的位置可以移动，这就会影响或确定所准直的光的光倾斜。
根据第二方面，提出了一种用于获取包括不同成像模式的叠加信息部分并且借助于根据本发明的设备测量的总图像的方法，该设备例如是数字全息显微镜，该总图像是例如生物细胞结构的、细胞团块的、医学样本和/或体液中的固体、沉淀物和/或微晶体和/或目标空间中的分泌物的总图像，该方法包括借助于计算装置执行的可变地调节偏移的步骤，其中尤其是借助于双折射板的倾斜来实现可变的调节。
根据第三方面，提出了一种用于在物镜空间中利用第一和第二获取设备联合评估例如生物细胞结构的总图像的方法，该总图像通过根据本发明的设备(例如数字全息显微镜)测量，其中，通过计算装置确定生物细胞结构的偏振效果。
根据第四方面，提出了一种表征样本的方法，其中，通过根据本发明的设备测量样本。
偏移尤其表示延迟差分，尤其是相干光的波前相对于彼此在空间上以该延迟差分移位或偏移。偏移在英文中为“offset”。因为，根据本发明，借助于光学元件(例如透镜)来设定的偏移引起波前的方向朝向彼此地发生改变，从而波前以一定角度叠加。在英语中，这种角度被称为“剪切”角度。偏移和角度在物理上是彼此相关的，尤其是通过引起方向改变的透镜的焦距来实现。例如，“角度与偏移/透镜焦距的商成比例”的关系可以描述这种物理关系。
新提出的解决方案在于，为了增加干涉仪中干涉测量的唯一性范围，为光场的不同偏振方向选择不同的光束偏移，这些不同的光束偏移使得然后在相互倾斜的光束叠加时产生干涉图中的不同条纹宽度。在示例中所示的干涉仪中选择的光束偏移越大，条纹宽度或条纹间隔越小。
所提出的系统的优点在于，只利用少数附加部件、即双折射板、偏振分束器和附加相机已经可以实现测量范围扩大的测量系统。能够以多个波长来进行扩大。另外，通过入射光的偏振的相对取向，利用不同的偏振装置可以调整图像的强度比。如果入射光未被偏振，则可以在光路中另外设置偏振器以用于强度调节。
由于上述不对称性，这里的优点在于，图像分量也存在于由纯强度图像构成的通道中。该偏振方向的剪切角越大，该强度图像的相对比例越大。
根据一个有利的设计方案，可以产生用于第一成像模式的第一成像光路和用于第二成像模式的第二成像光路，其中，两个路径至少部分地叠加，并且总图像的数据可以在计算装置中处理并且尤其是存储在存储装置中。
根据另一有利的设计方案，第一成像模式可以借助于干涉仪产生，并且第二成像模式可以借助于显微镜产生。
根据另一有利的设计方案，第一成像模式可以利用具有在第一方向上的剪切的光束分离产生图像，并且第二成像模式可以利用具有在第二方向上的剪切的光束分离产生图像。根据一些设计方案，可以用振幅光栅和/或相位光栅，尤其是线性光栅和/或双光学元件来实现用于成像模式的光束分离。根据一些设计方案，双折射光学元件被用于光束分离(具有剪切)。根据一些设计方案，双折射光学元件在光束方向上布置在振幅和/或相位光栅的前面和/或后面。
根据另一有利的设计方案，用于产生至少一个另外的总图像的装置可包括双折射光学元件。
根据另一有利的设计方案，用于产生至少一个另外的总图像的装置可以是双折射板，其尤其地具有方解石。
根据另一有利的设计方案，双折射板可以设计为平面平行的或楔形的。
根据另一有利的设计方案，双折射板可定位在第二成像光路中。
根据另一有利的设计方案，双折射板在第二成像光路中可以定位在偏移镜前面，从而光束朝向偏移镜和/或远离偏移镜地穿过双折射板。
根据另一有利的设计方案，用于产生至少一个另外的总图像的设备可以是偏移镜上的双折射材料层。
根据另一有利的设计方案，该设备，尤其是作为数字全息显微镜，以迈克尔逊构造类型或马赫-曾德尔构造类型来实现。
根据另一有利的设计方案，偏振分束器可以布置在第一成像光路中干涉仪之后。
根据另一有利的设计方案，在偏振分束器之后的光路中，第一获取装置可以获取第一总图像，第二获取装置可以同时获取第二总图像。
根据本发明的方法的另一有利设计方案，所测量的总图像可以数字地聚焦。
附图说明
通过实施例并结合附图更详细地描述本发明。图中示出：
图1示出了根据本发明的数字全息显微镜DHM的第一实施例；
图2示出了根据本发明的偏移干涉仪的第一实施例；
图3示出了根据本发明的偏移干涉仪的第二实施例；
图4示出了根据本发明的偏移干涉仪的第三实施例；
图5示出了根据本发明的偏移干涉仪的第四实施例；
图6示出了根据本发明的偏移干涉仪的第五实施例；
图7示出了根据本发明的偏移干涉仪的第六实施例；
图8示出了根据本发明的偏移干涉仪的第七实施例；
图9示出了根据本发明的偏移干涉仪的第八实施例；
图10示出了根据本发明的偏移干涉仪的第九实施例；
图11示出了根据本发明的方法的实施例；
图12示出了条纹图案的原始图像的示例；
图13示出了没有条纹图案的目标的图像的示例；
图14示出了共轭图像的示例；
图15示出了具有第一偏移的总图像的示例；
图16示出了具有第二偏移的总图像的示例；
图17示出了具有第三个偏移的总图像的示例。
具体实施方式
附图旨在说明本发明的设计方案并提供对其的进一步理解。在说明书中，它们用于解释本发明的概念和原理。参考附图，其他实施例和许多所述优点将变得明确。附图中的元件不一定按比例示出。除非另有说明，否则在附图中，相同的、功能相同的和相同作用的元件、特征和部件每个都具有相同的附图标记。
图1示出了数字全息显微镜形式的获取设备的实施例。有利的是得到具有高条纹密度的小条纹图案。条纹图案在傅里叶空间(作为共轭空间的实施例)中从零级展开一级条纹图案。条纹图案的高频率与各个对象图像的频率组成重叠，其可以是例如细胞的图像，例如根据图13中所示的那样。可以通过其他方法将条纹图案从总图像中分离出来。为此，根据图14，新方法在傅里叶图像中使用第一和第零阶分量的大范围展开，由此可以放大空间区域中的“合成”傅里叶空间，从而得到或能够得到重建图像的高空间分辨率。
图1示出了数字全息显微镜1，其具有用于产生条纹图案的干涉仪的第一成像光路，以及用于产生显微图像的第二成像光路，其中，两个路径叠加，并且测量图像的数据能够在计算装置中进行处理并且尤其存储在存储装置中。在对象侧布置有物镜3，其将来自对象(例如细胞)的成像光束通过镜系统5和管透镜7以及透镜L1和L2传递到相机或获取装置9，其中，11表示点镜。附图标记10表示偏移镜。偏移在此意味着横向偏移(渡越时间差)，相干光的波前在空间上以该渡越时间差移位或彼此偏移。作为调整偏移的光学元件的双折射板13在第二成像光路中朝向位移镜或远离位移镜10地定位。双折射板13可以通过定位装置21定位和移动，尤其是旋转或倾斜。尤其地，可以生成条纹图案或条带图案(英语：fringepattern)。切割或“裁剪”尤其是指图像处理，在其中共轭图像或变换的对象图像的部分被切割出，尤其是傅里叶图像。
为了在干涉仪的一个臂中分离光束而提出，使用双折射板，该双折射板适当地由双折射晶体切割而成。该板可以设计成平面平行的或楔形的。分离取决于双折射晶体中光轴的取向和材料的厚度。通过使板在光束中倾斜，可以精细地调节光束的分离。通过平面平行的板，具有不同偏振方向的光束仅横向地移位。如果板是楔形的，则根据楔的方向而获得成角度分离。由于成角度地分离，条纹图案则在干涉图中进一步变化。
在干涉仪中，这样分离的光束然后与参考光束叠加。产生条纹图案，其中，条纹间距取决于测量光束和参考波的角度(剪切角)。在本示例中，横向偏移借助于透镜L2产生了所生成的准直光束的波前之间的角度。
在光束相机前中安装有偏振分束器。由分束器产生的偏振划分和双折射晶体中的光轴方向应该彼此校正或对准以获得最佳结果。
在该结构中，在由于叠加(准直)的光线之间的楔角而偏振向量是平行的地方，并且在偏振向量彼此围成一个小角度的地方，仍然存在光束的不对称性。由于小的角度，干涉图此时具有一小背景，该背景由非干扰强度图像相对于干涉图的条纹图案的图像形成。
如果用于对成像中光学系统进行照明的光源是非偏振的，则其方向是无关紧要的。然而，如果光源被偏振或至少部分地偏振，则可以通过相对于双折射板的轴方向或分束器的偏振面旋转光源的偏振装置来调节强度的比率，就像光被划分到两个相机上一样。
然后，由分开的相机采集具有不同条纹间隔的图像中的每个，其中相机分别在光路中布置在分束器后面。
原则上，也可以使用多于一个波长来照射成像中的光学系统。上述所有内容仍然适用。然后，至少两个光源的光束有利地统一到一个轴上。
由于双折射也与波长相关，另外，条纹间距在光学结构相同的情况中也取决于波长，因此在使用每个另外的波长时产生另外两个条纹图案，即对于由分束器预定的偏振方向中的每个都产生一个条纹图案。这也进一步扩大了测量范围。
在此提出了一种干涉仪，其经由借助偏振实现的光束分离而产生两种不同的条带图案。因此，现在对于每个像素都存在有彼此正交的两个偏振方向上的强度信息。这种强度信息可以通过两种方式获得：
第一种，如果参考光路被阻挡并进而干涉图案被抑制，则直接作为显微镜图像。
第二种，由重建图像作为DHM评估后的振幅图像。
理想情况下，两个偏振方向的图像应以相同的相机取向采集，或者在图像采集后相应地对准，并且如有可能进行适当地缩放，以避免由于相机取向或不正确的图像缩放造成的干扰效果。
可供选择地，有利的能够是，在轴上适当地对准相机，然而像素图案将偏移半个像素对角线(Pixeldiagonale)。因此，在计算上还可以通过所谓的像素移位方法的已知方法来改善横向分辨率。
在具有剪切干涉仪的所选DHM结构中，代替两个波长，可以使用具有不同剪切角的两个剪切图像。通过不同的剪切角度产生两个干涉系统，其具有不同的深度周期以及横向间距。这种情况与使用两个波长产生合成波长的情况完全相当。同样，唯一性范围增加到两个剪切干涉系统的干涉图案的周期的最小公倍数。这里可以选择的自由参数是两个干涉系统的剪切角或它们的差角。
图2示出了根据本发明的偏移干涉仪的第一实施例，尤其是作为根据图1的数字全息显微镜1的一部分。该DHM被实施为迈克尔逊型。偏振分束器17在第一成像光路中布置在干涉仪之后。在偏振分束器17之后的光路中，第一获取设备9获取第一总图像，第二获取设备19同时获取第二总图像。用于产生至少一个另外的总图像的装置是双折射板13，其尤其地由方解石构成。双折射板13在此被设计为平面平行的，并且可供选择地被实施为楔形的。
根据光路中光束分离的位置，光束可以在随后的光学系统中进一步扩大。这在图2中清楚可见。当分束器板被引入到发散光束中时，则它们总会对像差产生影响，在球面像差中尤其如此。这些效果未在符号化的光路中示出。光束引导也仅在平面中示意性地示出。实际上，可能需要使绘图平面与偏振分束器以45度定向，并且其结构必须在三维中扩展。
图2和图5示出，所提出的修改方案能应用于不同的干涉仪类型。在干涉仪中，光束在合适的点处分开并且光束的两个部分中的至少一个横向地偏移。该光束偏移使得在图像平面中对于两个光束部分来说产生不同的干涉图。
如果在干涉仪中由孔板或点状镜产生参考波，则有利的是，在一个位置产生横向偏移，使得参考镜可以用于两个干涉图。
为了产生恰好两个不同的干涉图而提出，通过双折射进行光束分离。在非偏振分束器的情况下，在光路的后续过程中不再可能完全分离两个部分光束并因此完全解耦干涉图案。相反，甚至存在这样的危险：至少3个波成对地相互干扰，导致3个干涉图案的叠加。只能极复杂地对这三个图案进行分离。
在所提出的具有偏振光束分离的优选设计方案中，可以在相机前面设置有偏振分束器，其将两个干涉系统分开并将它们划分到两个不同的相机上。如果两个相机的曝光时间同步，则可以同时采集两个干涉系统。可供选择地，可以只设置一个相机和一个偏振选择元件(例如偏振滤光器或分束器)，其允许选择所期望的偏振方向。在此，用于选择偏振方向的电光组件也是可想到的，或者将用于选择偏振方向的元件旋转/移到期望的偏振位置中。
在连续图像采集的情况中，同样可行的是在采集之间简单地移动调节单元以调节角度(这同样可以称为剪切)。在已知的波长的情况中，可以直接从具有干涉条纹的图像中计算出剪切。
当用于产生干涉图的光束具有一线性偏振的偏振向量并且该偏振向量不垂直于在其中光束被“剪切”或彼此成一定角度定向的平面时，那么图像不会在相机上被完全调制。即使角度很小，也会从每个被剪切的光束中保留一小部分在强度图像中，并且它们与干涉图案叠加在相机上。这种效果可以通过选择偏振方向和剪切面的结构的几何设计来影响，并如此确定图像中强度图案的比例。在评估时可以在计算上补偿参考光束的强度分量，因为其从参考图像的图像中可知。在相机图像中，仅剩下干涉图案与对象的显微图像的叠加。调整两个图像的强度比是有帮助的，以便为小结构(正例如它们出现在白细胞中那样)的显示提供足够的信息或信号。
在下文中，与上述附图标记相同的附图标记表示相同的组件。
图3示出了根据本发明的偏移干涉仪的第二实施例，尤其是作为根据图1的数字全息显微镜1的组成部分。这里，用于产生至少一个另外的总图像的装置是偏移镜10上的双折射材料层15。
图4示出了根据本发明的偏移干涉仪的第三实施例，尤其是作为根据图1的数字全息显微镜1的组成部分。这里，双折射板13在第二成像光路中定位朝向偏移镜和远离偏移镜10。
图5示出了根据本发明的偏移干涉仪的第四实施例，尤其是作为根据图1的数字全息显微镜1的组成部分。这里，偏置干涉仪部件被实施为马赫-曾德尔构造类型。
图6示出了根据本发明的偏移干涉仪的第五实施例，尤其是作为根据图1的数字全息显微镜1的组成部分。这里，双折射板13在光路中布置在光路长度对称化单元之后。
图7示出了根据本发明的偏移干涉仪的第六实施例，尤其是作为根据图1的数字全息显微镜1的组成部分。这里，双折射板13在光路中布置在光路长度对称化单元的前面。
图8示出了根据本发明的偏移干涉仪的第七实施例，尤其是作为根据图1的数字全息显微镜1的组成部分。这里，双折射板13在光路中布置在分束器之前。
图9示出了根据本发明的偏移干涉仪的第八实施例，尤其是作为根据图1的数字全息显微镜1的组成部分。这里，双折射板13在光路中布置在点镜之后。
图10示出了根据本发明的偏移干涉仪的第九实施例，尤其是作为根据图1的数字全息显微镜1的组成部分。这里，双折射板13在光路中设置在点镜之前。
图11示出了根据本发明的方法的实施例。借助于计算装置执行的可变地调节偏移的步骤，尤其是借助于双折射板的倾斜来实现，其中，在第一步骤S1中产生第一偏移，并且在第二步骤S2中产生第二偏移。
图12示出了对应于干涉仪的条纹图案的原始图像的图示。该图像可以通过根据本发明的获取装置产生。
图13示出了作为对象的实施例的生物细胞的图像的图示，没有条纹图案。该图像可以通过根据本发明的获取装置产生。这种图像在图像平面中具有高分辨率。
图14示例性地示出了测量的生物细胞的总图像的傅里叶图像的典型图示。该图像可以借助于根据本发明的计算机装置从测量的总图像生成。箭头指向生物细胞的圆形衍射图案或衍射图案Z。中间圆圈表示零衍射级0，上下圆圈表示对称的加1+和减-1的第一衍射级。
图14示出了傅里叶图像形式的共轭图像的实施例，这里例如来自细胞结构的测量的总图像，其中，傅里叶图像具有两个成像部分，即一个是具有三个空间位置的条纹图案，以及一个是对象，即在这里是细胞结构，该对象集中在三个空间位置的零点。本发明使傅里叶图像中的两个成像部分或成像模式彼此有效分离。对于每个条纹图案，条纹图案的三个空间位置关于中心位置对称。对象的图案取决于其空间频率组成。因此，到原点的径向距离与对象内部结构的再现有关。对象的图案仅关于傅里叶平面的零频率的中心零点对称。
图15示出了具有第一偏移的总图像的示例。
图16示出了根据图15的具有第二偏移的总图像的示例。
图17示出了当同时具有叠加的两个不同的光束偏移的总图像被采集时的根据图15的总图像的示例。
在该图17中示出了合成的剪切或角度的长波图案，并且在其中示出了由两个短波图案的叠加构成的具有更低的对比度的短波图案。也可利用扩展的深度范围以类似于合成波长的方式来使用长波结构以进行相位展开。
结构中重要的优选的控制变量例如是：
相干长度：对于测量范围足够大，考虑到由光路中的散射引起的干扰性干涉而不过大。
剪切角：对于获得足够密集的线图案而言足够大，为了使光源的相干性足以在整个获取器中产生具有足够的对比度的干涉图案而不过大。
偏振光束分离，如果存在的话，则加到剪切分离上。分离效果可以在结构调整中在两个偏振方向之间被部分地平均。通过适当选择分离中的慢轴和快轴，如有坑内可以进行进一步补偿。通常，慢轴位于一位置，使得该光束在内部路径上延伸。
在DHM的照明中优选应该注意的是，其或者是非偏振的，或者在全部或部分偏振的情况中，其被设定尽可能地相对于之后被用于光束分离的轴线成45度。通过偏振也可将强度划分到两个光路上，这也可用于增加测量时的动态范围。因此，例如，能够将具有非线性灵敏度的相机(所谓的Lin/Log相机)的测量范围组合，并因此线性范围例如扩大了2倍。可供选择地或附加地，可将HDR的技术(高动态范围)用于相机。
利用选择在线性偏振光源的情况中的偏振方向或选择在部分偏振的光源的情况中的偏振方向，可以在一定程度上影响来自显微图像的对象波的部分的对比度。如果光学器件不被实施为保持偏振的，那么预对准也可以取决于光路，并且在调整系统时应该考虑这种效果。这种效果仅在原则上已知，因为它可能对测量质量产生一定的影响。
为了计算具有不同的条带周期的条纹图像(其也可以称为条带图像)，条纹图案或条带图案应该优选地具有相同的振幅或者可选具有相同的调制。这可以通过相对于彼此适当缩放图像来实现。通过这种缩放，还可以补偿有意设定的强度差异，以便获得最佳可能的合成条带图案。这里应该注意的是，图案足够好以便能够使用合成的条带图案来进行所谓的相位展开。为了使相位评估精确，则可以使用条带图案，其在相应的测量位置处具有更好的信噪比。因此，尽管动态适应或扩展也能够以高分辨率被测量。
如果需要多于两个可以独立获取的条纹图案，则可以在干涉仪的前面分开光路，并且可以将分离的光束引导到又具有多达两个图案和两个相机的第二干涉仪中。以这种方式，可以显著扩展经由条带图案可达到的合成测量范围。应注意，成像光学系统的景深是有限的。然后，第二干涉仪也可以独立于第一干涉仪聚焦到另一个对象平面。
此外或附加地，利用第一成像模式仍然可以利用具有在第一方向上的剪切的光束分离产生图像，并且利用第二成像模式利用具有在第二方向上的剪切的光束分离产生图像。
在此，例如，用于成像模式的光束分离也可以利用振幅和/或相位光栅实现，例如衍射光栅，对他们没有特别的限制，和/或利用双折射元件实现。根据一些设计方案，双折射光学元件、例如双折射板13和/或双折射材料层15在光束方向上布置在光栅之前和/或之后。然而，根据一些设计方案，使用双折射光学元件、例如双折射板13和/或双折射材料层15以进行分离光束(剪切的)。
此外，当使用多个双折射光学元件时，例如2、3、4或更多个时，利用第一成像模式可以利用具有在第一方向上的剪切的光束分离产生图像以及利用第二成像模式可以利用具有在第二方向上的剪切的光束分离产生图像。然后，这些光学元件可以不同地布置，例如以90°的转角来布置，其中，双折射光学元件可以彼此靠接或者也可以是分开的，并且可以位于光路中的不同位置。在此双折射光学元件例如可以是根据本发明所述的光学元件。
在两个干涉仪以相互正交的剪切平面布置时，使用两个干涉仪是有利的。由此，对于每个对象点，在至少一个方向上成像出具有或不具有剪切的轮廓。
这里利用两个干涉仪显示的路径理论上可以扩展到n个干涉仪，如有可能，利用已提到的边界条件。光路的分离可以通过利用预定的分离比将强度划分来实现、根据光的波长或者根据光的波长的混合形式借助于偏振或以二向色的方式来实现。
利用根据本发明的设备可以测量不同的样本。因此，本发明还涉及用根据本发明的设备来测量样本。尤其地，在这种情况下，也可以对样本进行深度测量。
根据本发明的设备实现了对样本获取的改进，该样本在测量中具有改善的唯一性范围。这尤其在生物和/或医学样的情况中是有利的。
这里的样本是包含对象的样品，利用根据本发明的设备对于该对象进行测量是所关注的。在此，对样本没有特别的限制，并且可以以合适的方式提供，例如在医学样本的情况下作为体外和/或体内样本。在这种情况下，样本可以尤其包括没有特别限制的生物和/或医学样本。
生物样本在此是来自生物、例如动物(包括人)、植物、蕨类植物、真菌等的样本、例如细胞、细胞簇、细胞团块等。对生物样本的来源没有特别限制。也不排除在用根据本发明的设备进行测量之前对生物样本进行预处理，例如洗涤、隔离、固定等，例如在薄膜或厚膜样本的生产中。利用薄膜技术，例如，可以获取单层细胞，而在厚膜技术中，可以获取相同或不同类型的几个细胞的叠加。
医学样本是例如来自体液样本，或例如病理学或组织学中的组织样本(例如组织切片)。在这种情况下，体液不受限制，并且包括液体、乳液和/或悬浮液，他们起源于生物体，例如是患者所具有的。这些可包括由身体排泄或在身体内循环的所有流体。体液的实例是诸如血液、尿液、痰液、血浆、血清等的体液，以及还有如分泌物。样本例如可以来自患者，例如临床分离物。在这种情况下，样本可以来自例如脊椎动物，即也涉及兽医学，但也可以是来自人的样本。例如，还可以测量这种体液和/或分泌物中的固体、沉积物和/或微晶。
对于根据本发明的方法，不排除在用根据本发明的设备测量之前还进行样本的处理，例如过滤、提取、洗涤、稀释、与试剂混合等。
还公开了各种方法，利用这些方法来关于在方法中获得的信息进一步分析在本发明的测量方法中获得的总图像。
因此，一种用于获取包括不同成像模式的叠加信息部分并且借助于根据本发明设备测量的总图像的方法，所述设备例如数字全息显微镜，所述总图像是例如生物细胞结构的、细胞团块的、医学样本和/或体液中的固体、沉淀物和/或微晶体和/或目标空间中的分泌物的总图像，该方法包括借助于计算机执行的可变地调节偏移的步骤，尤其是借助于双折射板(13)的倾斜来可变地调节。
在此，如在根据本发明的其他方法中那样也不对计算装置有特别限制。
在该方法中，对样本没有特别限制并且其包括例如用于医学和/或生物学应用的那些，例如，尤其是未稀释的体液或分泌物，它们可以包含细胞的聚集体以及沉积物或固体(如微晶)形式的材料集聚，例如在尿液、唾液或胆汁中。尤其地，扩展的深度测量范围对于测量未稀释的流体或分泌物是特别有利的，因为即使细胞至少部分地叠加，那么也可以实现测量能力。
另外，在薄膜或厚膜检查(例如血液以及组织切片)中深度测量也是受关注的。在此，细胞可以以悬浮液或干的方式存在于固体或柔性基底(例如玻璃或塑料)上。在此，在使用根据本发明的设备进行测量的情况下，样本也可以是薄膜、厚膜或组织样本。在这种情况下，则例如可以识别和区分细胞或组织成分。
此外，可以根据本发明地测量体液和分泌物中的大细胞、细胞团块和/或沉积物或固体和微晶，并在总图像中进行分析。同样地，例如，可以通过连续测量利用本发明的方法解决短暂的过程，例如血液凝固过程，例如从血小板形成细胞团块。
根据本发明的测量方法中的测量可以利用一种或几种不同的波长实现。
在此测量中具有相同波长的测量范围的扩展具有很大的优点，尤其是在来自不同基波波长的合成波长上，可以最小化或避免由于材料分散引起的可能的测量误差。此外，可能的吸收带，例如在样本中的例如流体或分泌物，或通过分泌物或液体中的药物改变或引入，对测量的影响最小化。
波长测量范围的扩展还具有以下优点：对于额外的显微测量来说，例如与扩展数字全息显微镜同步进行的吸光度测量或荧光测量，可见光谱的较大部分可用于吸收，激发或发射。
还公开了一种用于在对象空间中利用第一和第二获取设备联合评估例如生物细胞结构的总图像的方法，总图像通过根据本发明的设备，例如数字全息显微镜测量，其中，通过计算装置确定生物细胞结构的偏振效果。在此，通过在总图像的评估中利用根据本发明的设备测量样本也具有优点。然而，用于形成总图像的样本不限于生物细胞结构，而是通常包括其中具有不同偏振方向的单独成像产生效果的样本。
在用于分析总图像的方法中，测量的总图像也可以数字聚焦，其中聚焦的类型不受尤其限制。例如，为此还可以测量图像堆栈。
在此，例如可以在薄膜的情况下研究干燥细胞平面中的细胞核，或者选择相应的相应测量平面，例如在细胞聚集体和/或晶体的情况下，例如细胞聚集体和/或晶体，例如用于医生的后来评估。
如果合适，上述设计方案，实施例和发展可以根据需要彼此组合。本发明的进一步可能的设计方案，改进方案和实现还包括未明确提及的本发明的先前描述的特征的组合。尤其地，本领域技术人员还将添加各个方面作为对本发明的相应基本形式的改进或添加。

Claims (31)

1.一种用于获取和处理利用第一偏移测量的样本的第一总图像的设备，其特征在于，所述设备具有用于利用至少一个不同于所述第一偏移的偏移来产生至少一个另外的总图像的装置，其中所述设备具有用于第一成像模式的第一成像光路和用于第二成像模式的第二成像光路，其中所述第一成像模式利用具有在第一方向上的剪切的光束分离产生图像，并且所述第二成像模式利用具有在第二方向上的剪切的光束分离产生图像。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备是干涉仪。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备用于数字全息显微镜(1)中。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述样本是生物和/或医学样本。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，不同成像模式的信息部分在相应的总图像中叠加。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，两个路径至少部分地叠加，并且能够在计算装置中处理总图像的数据并且能够将所述总图像的数据存储在存储装置中。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第一成像光路和所述第二成像光路至少部分地叠加并且能够在计算装置中处理总图像的数据。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述总图像的数据能够存储在存储装置中。
9.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第一成像模式是借助于干涉仪产生的，并且所述第二成像模式是借助于显微镜产生的。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，利用振幅光栅和/或相位光栅实现用于所述成像模式的光束分离。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，使用双折射光学元件进行光束分离。
12.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，用于产生至少一个另外的总图像的装置具有双折射光学元件。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述用于产生至少一个另外的总图像的装置是双折射板(13)。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述双折射板具有方解石。
15.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述双折射板(13)设计成平面平行的或楔形的。
16.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述双折射板(13)位于所述第二成像光路中。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述双折射板(13)在所述第二成像光路中被定位朝向和/或远离偏移镜(10)。
18.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述用于产生至少一个另外的总图像的装置是偏移镜(10)上的双折射材料层(15)。
19.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述双折射材料层(15)设计为平面平行的或楔形的。
20.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备以迈克尔逊构造类型或马赫-曾德尔构造类型来实现。
21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，所述设备是数字全息显微镜(1)。
22.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，在所述第一成像光路中，在干涉仪之后布置有偏振分束器(17)。
23.根据权利要求22所述的设备，其特征在于，在所述偏振分束器(17)之后的光路中，第一获取装置(9)获取第一总图像并且第二获取装置(19)同时获取第二总图像。
24.一种用于获取总图像的方法，所述总图像包括不同成像模式的叠加信息部分并且借助于根据前述权利要求中任一项所述的设备被测量，所述方法包括借助于计算装置执行的可变地调节偏移的步骤。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述设备是数字全息显微镜，所述总图像是生物细胞结构的、细胞团块的、医学样本和/或体液中的固体、沉淀物和/或微晶体和/或物镜空间中的分泌物的总图像。
26.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，借助于双折射板(13)的倾斜来可变地调节偏移。
27.根据权利要求24所述的方法，其中，所测量的总图像是数字聚焦的。
28.一种用于在物镜空间中利用第一获取装置和第二获取装置联合评估生物细胞结构的总图像的方法，所述总图像借助根据权利要求27中任一项所述的设备测量，其中，借助计算装置确定所述生物细胞结构的偏振效果。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述设备是数字全息显微镜。
30.根据权利要求28所述的方法，其中，所测量的总图像是数字聚焦的。
31.一种表征样本的方法，其中，通过根据权利要求1至23中任一项所述的设备测量样本。
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