CN110050234A - 用于全息成像的方法和成像系统 - Google Patents

Abstract

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)。

Description

用于全息成像的方法和成像系统

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。

因而，该方法允许使用便宜且简单的装置来提供全息成像，同时仍然提供高质量的物体的全息成像。

物体的照明使用由激光器在使用低于阈值电流的所述电流被驱动时所输出的照明光。

如在本申请的上下文中所使用的，“全息成像”应该被解释为任何类型的允许从已与物体交互的物体光和没有与物体交互或未受物体影响的参考光的关系形成干涉图样的成像。全息成像可因而在无需使用用于形成像平面的任何透镜的情况下被实现，并且因此也可以被称为免透镜或无透镜成像。然而，严格来说，全息成像不需要是完全免透镜的。相反，尽管不是必需的，可以在光学路径的某些部分中使用透镜。

与物体交互的光可以以不同方式与物体交互，诸如通过被物体衰减、反射、折射、衍射和/或相位调制。参考光可以被引导通过不同的光学路径以便根本就不穿过物体，或者可以借助于部分透明的物体而不受影响地透射通过物体。术语“参考光”应被解释为不受物体影响的光。物体和参考光可以在一公共光束内，因为该光束的一部分可以与该物体交互，并且该光束的一部分可以被传送而不与该物体交互。

根据一实施例，该方法进一步包括基于检测到的干涉图样重构物体的光学图像。重构使得光学图像能够被数字地形成，使得对检测到的干涉图样的图像处理是充分的，以便获得光学图像。

根据一实施例，该方法进一步包括控制驱动器电路系统以控制驱动激光器的电流。驱动器电路系统可以确保激光器被低于阈值电流驱动，使得期望的光由激光器输出。

当激光器被低于阈值电流驱动时，输出光的强度与当激光器正输出激光时相比将非常小。因此，可能期望驱动电流接近阈值电流以使输出光的强度尽可能得高，而无需激光器输出激光或者没有来自各界面中的多次反射的在检测到的干涉图样中形成的干涉条纹。在一个实施例中，激光器使用使得电流低于阈值电流的量值的电流来被驱动，同时激光器仍然正在输出光以供物体的照明，使得干涉图样可被形成。

根据一实施例，该方法进一步包括标识检测到的干涉图样中的不期望的干涉条纹；以及响应于这样的标识，控制驱动器电路系统以减小驱动激光器的电流并且基于使用经减小的电流驱动的激光器所输出的照明光来检测第二干涉图样。全息成像对输出光的时间相干性的灵敏度可取决于成像的装置(例如，界面的数目和介质的折射率的不匹配)。因而，事先可能不容易知道以特定电流驱动激光器是否将产生所需质量的全息图像。因此，迭代过程可以被有利地使用，使得当包括由于光在光学路径中的多次反射引起的不期望的干涉条纹的干涉图样被检测到时，驱动激光器的电流可被减小以降低照明光的时间相干性。

激光源的规格可以提供激光源的阈值电流。然而，该规格可能不是非常准确。因此，为了确保激光将不被输出，激光源可以使用基本上低于指定阈值电流的电流来被驱动。替代地，如果第一检测到的干涉图样包括不期望的干涉条纹，则电流可被减小。

根据一实施例，该方法进一步包括接收与阈值电流相关的参数测量，其中对驱动器电路系统的控制基于该参数的测量。借助于接收到参数测量，该控制可以确保驱动电流接近阈值电流而不超过阈值电流。

例如，根据一实施例，对驱动器电路系统的控制基于激光器的环境温度。激光介质的温度可能强烈地影响激光器的阈值电流，并且当环境温度不同时，阈值电流也可能不同。基于环境温度进行控制可以设置要在驱动激光器时使用的第一电流值，该第一电流值可以在发现不期望的干涉条纹被检测到的情况下被调适。

根据一实施例，通过同轴(in-line)全息成像对物体成像。换言之，可以与物体交互的物体光以及不与物体交互的参考光可以共享公共光轴，即它们可以“同轴”。同轴全息成像允许非常紧凑的装置，因为不存在对参考光束被从照明光束拆分出去并且被引导通过与照明光束不同的光学路径的需要。同轴全息成像在大体上透明的物体的照明中可能尤其有用。

虽然同轴全息成像可以允许使用非常紧凑的装置，但是应该认识到，该方法可被用于其他类型的在其中形成干涉图样的装置。

根据第二方面，使用根据第一方面的用于全息显微镜学的方法。

该第二方面的效果和特征在很大程度上类似于上文结合第一方面所描述的那些效果和特征。关于第一方面所提及的各实施例在很大程度上与第二方面相兼容。

由第一方面的方法提供的全息成像可以被有利地用于全息显微镜学，其中物体可以使用便宜且紧凑的装置来被研究，因为例如成像透镜不是必需的。

根据第三方面，提供了一种用于全息成像的成像系统，其中该成像系统包括：被布置成朝向物体输出照明光的激光源；图像传感器，其包括被布置成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的光检测元件；以及控制器，其被布置成控制驱动激光器的电流，以将该电流维持在激光器的阈值电流以下。

该第三方面的效果和特征在很大程度上类似于上文结合第一和第二方面所描述的那些效果和特征。关于第一和第二方面所提及的各实施例在很大程度上与第三方面相兼容。

控制驱动激光器的电流允许成像系统确保激光器被低于阈值电流驱动。因此，成像系统使用激光源来提供高空间相干性的照明光的输出，同时在亚阈值体制中驱动激光源，使得输出照明光具有低时间相干性。

因而，成像系统提供便宜且简单的装置，其可被用于具有良好的质量的物体全息成像。

成像系统的各组件可以被提供在一公共壳体内，在激光源和图像传感器之间提供良好定义的装置。然而，成像系统可以替代地包括分开的部件，这些部件可以被布置在用于照明物体和对物体进行成像的装置中，其中该装置还可以被允许例如与待进行的不同测量简单地相适配。

成像系统可以被布置成对物体进行成像，其中图像可以被传送到外部设备，例如以供显示或进一步分析。然而，成像系统也可以是更大系统的一部分或被集成在例如用于物体的分析的装置中。

因而，成像系统可以是用于数字全息术和显微镜学的仪器的一部分，其中成像系统可以包括能够向用户呈现数字全息图像的显示器。

根据第四方面，提供了一种测量仪器，其包括根据第三方面的成像系统，其中该测量仪器被布置成基于对检测到的干涉图样的处理来确定物体的测量。

该第四方面的效果和特征在很大程度上类似于上文结合第一、第二、和第三方面所描述的那些效果和特征。关于第一、第二、和第三方面所提及的各实施例在很大程度上与第四方面相兼容。

借助于将成像系统布置在测量仪器中，可被用于以高质量对物体进行全息成像的便宜且简单的装置也可以被集成在用于基于全息成像提供物体的测量的设备内。

测量仪器可被设置以用于特定类型的物体的测量。然而，不同的测量仪器可被用于迥异类型的物体的测量。因此，根据第四方面的测量仪器可被用在非常不同的应用中。例如，测量仪器可以是被设置以供生物医学目的使用的诊断设备。然而，测量仪器可以替代地被设置以供在物体的工业检查中使用。

根据一实施例，物体是体液样品。测量仪器可因而例如被用于血细胞计数、细胞的标识或分类。

根据成像系统的一实施例，控制器被布置成还控制图像传感器以检测干涉图样。控制器可因而被布置成控制激光源和图像传感器两者。这可能是有利的，在于控制器可能能够同步激光源和图像传感器的动作，例如以同步照明和图像传感器的曝光时间。

控制器可以包括将控制器连接到激光源和/或成像传感器的电路系统，以使控制器被布置成传送控制信号。控制器可因而被实现在专用硬件中，其中控制功能性可以由硬件电路系统设置。

然而，控制器可以替代地包括处理单元，该处理单元可以执行用于实现对激光源和/或成像传感器的控制的软件。控制器可接着提供成像系统的操作员软件，操作员可以与该操作员软件交互以操作成像系统。这还使得能够以借助于允许通过改变软件来改变控制器的功能性的简单方式来更改成像系统的操作。

根据一实施例，成像系统进一步包括处理单元，该处理单元被布置成从图像传感器接收干涉图样，并且被布置成基于干涉图样重构物体的光学图像。

处理单元可以是控制器的一部分。控制器可因而包括处理单元，该处理单元可以被布置成(例如，通过在处理单元上执行的特定过程)控制激光源和/或图像传感器。处理单元可以通过在处理单元上执行的另一过程来进一步被布置成处理所接收的干涉图样并且形成物体的光学图像。

根据一实施例，激光源是激光二极管。因而，成像系统可以使用被适配成用于输出所需波长的光的常规激光二极管。成像系统的总成本可能因此是低的，因为成像系统可以利用常规组件。

常规激光源可被提供，并且可以不需要使激光源与用于成像系统的装置相适配以便允许激光源在成像系统中的使用。因此，可以使用被固有地布置成输出源自小发光区域的照明光的激光源，以便提供输出光的空间相干性。在一些实施例中，激光源可因而包括局部反射镜，该局部反射镜被布置成输出来自激光源的照明光并由此限制输出照明光的空间扩散。

根据一实施例，控制器被布置成基于不期望的干涉条纹在检测到的干涉图样中被标识来接收指示，其中控制器被布置成基于所接收的指示来减小驱动激光器的电流。因此，当确定全息图像的质量不可接受时，控制器可以被布置成调适驱动电流。

根据一实施例，控制器被布置成基于给激光器的环境温度来控制电流。控制器可因而使用环境温度以至少设置要被使用的第一驱动电流。如果检测到的干涉图样包括不期望的干涉条纹，则控制器可以进一步减小电流并且第二干涉图样可以被检测。

附图简述

参考附图，通过本发明的发明构思的优选实施例的以下说明性和非限制性详细描述，将更好地理解本发明的发明构思的以上以及附加目的、特征和优点。在附图中，除非另有说明，否则相同的附图标记将被用于相同的要素。

图1是根据一实施例的成像系统的示意图。

图2是解说输出光的强度关于驱动电流的曲线图。

图3是解说在照射样品时的光学路径中的各界面的示意图。

图4a是利用被高于阈值电流驱动的激光的照射光生成的干涉图样的示意图。

图4b是利用被低于阈值电流驱动的激光的照射光生成的干涉图样的示意图。

图5是根据一实施例的方法的流程图。

详细描述

现在将参考附图描述本发明的详细实施例。

现在参考图1，解说了用于全息成像的成像系统100。成像系统100包括激光源102，该激光源102被布置成朝向物体106输出照明光104。成像系统100被布置成提供一种装置，其中由已与物体106交互的照明光104形成的物体光和照明光104的参考光形成干涉图样，例如，全息图。

成像系统100进一步包括用于检测干涉图样的图像传感器108。图像传感器108可包括光检测元件110的阵列，以用于检测入射在相应光检测元件110上的光的强度。因而，每个光检测元件110可以检测干涉图样的一部分的光强度，使得光检测元件110的阵列一起可以检测干涉图样。

干涉图样的检测允许基于干涉图样形成物体106的光学图像。光学图像可以通过数字重构处理来被形成，数字重构处理可以使用数值重构算法以计算与检测到的干涉图样相对应的光学图像。光学图像可以稍后被用于对物体106的分析或测量。

干涉图样可至少部分地得益于照明光的空间相干性来被形成。空间相干性描述了空间中不同点处的波之间的相关性(或可预测的关系)。当照明光与物体106交互时，物体光可以导致干涉图样，其中参考光在空间上接近于其中交互(例如，衍射)发生的点。干涉图样可因而在由物体106导致的光交互方面提供对物体106的表示。

此外，照明光的时间相干性描述了在不同时间点处观察到的波之间的相关性。在被布置在光学路径中的各界面中的多次反射可意味着照明光的不同部分将在不同时间点处到达图像传感器。因而，如果照明光具有高时间相干性，则照明光可能由于这种多次反射而与自身相干涉，并且通过在检测到的干涉图样中形成干涉条纹而影响检测到的干涉图样，从而显著地降低物体106的光学图像的质量。

成像系统100包括激光源102，该激光源102通常输出具有高空间相干性和高时间相干性的光。因而，激光源102可以输出使得成像系统100对例如光学路径中的各界面中的反射敏感的照明光。应该认识到，此类反射可以是菲涅耳反射，即使在具有不同反射率的两个介质之间的界面是完全平面并且照明光在平行于平面法线的方向上入射在该界面上的情况下，这些菲涅耳反射也将发生。然而，薄腔或表面不规则也可能在检测到的干涉图样中引起干涉条纹。

然而，在成像系统100中，激光源102由低于激光源102的阈值电流的电流来驱动。这意味着激光源102不输出由受激发射占主导的照明光。因此，输出照明光可以具有低时间相干性。然而，得益于使用激光源102，照明光可以从非常小的发光区域输出。而且，即使当被低于阈值电流驱动时，某种受激发射也可能出现在激光源102中。这意味着照明光可以具有高空间相干性。

例如，激光源102可以包括用于辐射的发射的激光介质被布置在其中的小激光器腔。因而，光将从由激光器腔形成的小发光区域发射。

因此，借助于利用低于激光源102的阈值电流的电流来驱动激光源102，具有期望特性的照明光源可被容易地提供和控制。

激光源102可以使用接近阈值电流的电流来被驱动。这意味着激光源102可以输出尽可能高强度的光，而不需要激光器输出激光。而且，激光源102可能需要被相对接近阈值电流地驱动，以便输出任何照明光。然而，在阈值电流处，激光源102可能对激光介质的电流和温度敏感，因为(如果驱动电流在阈值电路以上变化)电流中的小变化可导致输出照明光的强度中的非常大的改变，并且还可导致具有不期望的高时间相干性的光被输出。

激光源102可以是任何类型的激光器。在一个实施例中，激光源102可以是激光二极管，其可以非常小并且可被实现到半导体器件中。

成像系统100可进一步包括控制器112，该控制器112可以被布置成控制驱动激光源102的电流。控制器112可因而向激光二极管驱动器114提供控制信号，该激光二极管驱动器114向激光源102提供供电电流。

控制器112可以被布置成确保给激光源102的供电电流低于阈值电流。激光源102可限定反馈结构，使得自发发出的光将被耦合回激光器腔中以激励辐射的发射，以便强烈地放大所发出的辐射。激光源102的阈值电流可以被定义为：在该电流处，激光介质的光学增益通过光在激光器的光学腔的一次往返中所经历的所有损耗的总和来被精确地平衡。因而，当激光源102被低于阈值电流驱动时，输出照明光不由受激发射占主导，照明光的时间相干性低，并且高质量的干涉图样可以被检测。

如图2所示，激光源102的阈值电流可以高度取决于激光介质的温度。在图2中，解说了来自激光源的因变于驱动电流的光的输出强度。示出了基于激光介质中的不同温度的三条不同的线。在阈值电流处，光的输出强度开始指数地增加。从图2中可以清楚地看出，阈值电流高度取决于激光介质的温度，如0℃的温度的阈值电流约为35mA，而50℃的温度的阈值电流约为55mA。

阈值电流对温度的依赖性可使得控制器112难以知道什么电流可被用于驱动激光源102而不会导致激光的输出。而且，限定阈值电流(及其对温度的依赖性)的激光源102的规格可能不是非常准确的。控制器112可因而被布置成控制激光二极管驱动器114来提供例如在阈值电流的60-95％内的电流，并且可能期望所提供的电流在图2中的虚线所指示的框内。

然而，检测到的干涉图样的质量也可以被确定。如果检测到的干涉图样包括干涉条纹，则可以得出结论：输出光具有过高的时间相干性，可能需要被调整。因而，在这样的情形中，控制器112可以被布置成控制激光二极管驱动器114来减小供电电流，使得输出照明光的时间相干性被减小。

干涉条纹的存在可以通过对检测到的干涉图样执行数字图像处理来被检测。因而，检测到的干涉图样的质量可以被自动地检测并且被报告给控制器112，以供调整对激光源102的供电电流。

成像系统100可进一步包括用于测量给激光器的环境温度的传感器115。控制器112可以被连接到传感器115，以用于接收环境温度的测量。环境温度可以影响激光源102的阈值电流(例如，如果激光源102被用在培养箱中，则相比于室温中，阈值电流可显著地不同)。当成像要被启用时，控制器112可以取决于环境温度来设置供电电流，例如使得供电电流接近给定的环境温度处的阈值电流。如果发现干涉条纹存在于第一检测到的干涉图样中，则控制器112可接着被布置成控制激光二极管驱动器114以检测另外的干涉图样。

应该认识到，传感器115可以测量另一温度，其可指示激光介质中的某温度。例如，传感器115可以被布置成感测被配置成冷却或控制激光介质的温度的板或另一冷却介质的温度。

控制器112可以以硬件或以软件和硬件的任何组合来被实现。控制器112可以例如包括物理激活器，以用于通过接合激活器来手动或自动地控制驱动电流。控制器112还可被实现为在通用计算机上执行的软件、实现为例如被布置在嵌入式系统中的固件、或者实现为专门设计的处理单元，诸如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。

成像系统100可包括处理单元116。处理单元116可以被布置成接收由图像传感器108检测到的干涉图样。处理单元116可以进一步被布置成重构物体的光学图像。处理单元116可因而使用本领域技术人员已知的任何类型的计算来确定与检测到的干涉图样相对应的光学图像。

处理单元116可例如被实现为在通用计算机上执行的软件、实现为例如被布置在嵌入式系统中的固件、或者实现为专门设计的处理单元，诸如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。

处理单元116可以被布置成既提供对干涉图样的处理，而且还提供对激光源102的驱动电流的控制以及对成像系统100的任何其他部分的控制。因而，控制器112可以包括处理单元116，并且可以包括用于配置处理单元116来控制激光源102和/或图像传感器108且还用于处理检测到的干涉图样的(诸)软件程序。

在一个实施例中，软件可被提供以用于允许操作员控制成像系统100中的任何组件并且还用于对可重构物体106的光学图像作任何进一步分析。操作者可因而通过这样的软件经由例如到运行软件的计算机的接口来控制成像系统100。

成像系统100可以被布置为分开的部件。这些分开的部件可以在成像系统100的安装期间按与彼此固定的关系来被设置。替代地，有经验的用户可以使用分开的部件来更改成像系统100的设置，例如以使成像系统100适于对不同类型的物体106进行成像。

成像系统100可以替代地被布置在公共壳体中，其中激光源102、物体106的位置和图像传感器108之间的关系被良好地定义。

成像系统100也可以是包括其他组件的装置或仪器的一部分。例如，成像系统100可以被布置在相机应用中，其中显示器被提供以使得能够将物体106的经数字重构的光学图像呈现给用户。

成像系统100还可以被布置在测量仪器中，该测量仪器可以被布置成：在物体106被布置成由激光源102照射以便允许干涉图样被检测之前对物体106进行预处理以使其准备好进行成像和/或对物体106进行其他测量。

测量仪器可以进一步被布置成确定物体106的测量。该测量可以基于对检测到的干涉图样的处理或者分析/处理物体106的经重构的光学图像来被确定。测量的确定可以在以上所描述的处理单元116中被执行，其可以是控制测量仪器的所有组件的功能性的处理单元116。

测量仪器可以是用于工业检查的仪器，由此物体106的质量或特性可被确定。物体106可以例如是在工业过程中制造的产品，由此测量仪器可以在对该过程进行控制时被使用。

在另一实施例中，测量仪器可以形成诊断设备，从而允许例如要被执行的生物医学诊断。诊断设备可以被布置成执行全息成像，诸如对体液样本的全息显微镜检查。这可以允许诊断设备确定可能具有诊断意义的测量，诸如对样本中的血细胞进行计数、标识细胞或分类细胞。

现在参考图3，描述了用于全息显微镜学的物体106的照明装置。样品保持器可被提供用于在成像系统100中对待分析的物体(样品)进行布置，以供全息成像。样品保持器可包括用于在成像系统100中呈现样品的数个组件。样品可以例如是液体，并且样品保持器可因而被布置成以便能够接纳液体样本。

如图3中所解说，当样品保持器被布置在光学路径中时，照明光104将入射在具有不同折射率的介质之间的若干界面上，诸如从空气行进到覆盖样本的玻璃，到流体样本，到在其上布置着样本的玻璃基板，并且进一步到样品保持器的相对侧的空气。此外，成像系统100还可以提供用于放大的组件，以便允许样品在放大之下被成像，这在全息显微镜检查中可能是有利的。

归因于各界面处的菲涅耳反射，在各界面上的多次反射之后将存在将到达图像传感器的一些光。如图4a中所解说，如果照明光具有高时间相干性，则这种多次反射的光可生成干涉条纹并且可影响由与样品交互的照明光形成的干涉图样。然而，如图4b所示，利用由成像系统100提供的照明光104，干涉条纹将不被生成，并且获得高质量的全息图的可能性大大增加。

如图3所示，照明光104可照射大部分透明的样品，这允许照明光束通过穿过样品的未受影响的光而与其自身相干涉。因而，成像系统100可以被布置成用于同轴全息成像，这允许成像系统100的紧凑设置。

然而，应该认识到，成像系统100可以以任何方式来被设置，以用于提供物体光和参考光进行干涉并形成干涉图样。例如，照明光104可以被拆分成物体光束和参考光束。物体光束和参考光束可以被引导通过不同的光学路径，一旦物体光束已与物体106交互，则这些光学路径稍后被重新组合。

而且，物体光可以通过照明光束与物体106的交互而以任何方式受到影响，以导致可被分析的干涉图样。例如，光可以通过与物体106的交互来被衰减、反射、折射、衍射和/或相位调制。

现在参考图5，将描述用于全息成像的方法。该方法可以使用如以上所描述的成像系统来实现。

该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，步骤302。激光器由此被用在亚阈值体制中，其中输出照明光不由受激发射占主导。

该方法进一步包括当激光器由亚阈值电流驱动时使用由激光器输出的照明光来照射物体，步骤304。因而，物体使用可具有高空间相干性(得益于激光器固有地提供来自窄拘束的光的输出)和低时间相干性(因为激光器没有以使得来自激光器的光输出由受激发射占主导的方式来被驱动)的照明光来被照射。

该方法进一步包括检测由已与物体交互的物体光和不受物体影响的参考光形成的干涉图样，步骤306。干涉图样可因而借助于由物体导致的交互而包括物体的信息。

该方法可进一步包括重构物体的光学图像，步骤308。光学图像可接着被用于分析物体或被用作物体的表示。

在上文中已主要参考有限数量的示例描述了本发明的构思。然而，如本领域技术人员容易领会的，除了上文所公开的各示例以外的其他示例在如所附权利要求限定的本发明的发明构思的范围内同样是可能的。

例如，应该认识到，成像系统可以与例如可被用于在被引导朝向成像系统中的物体之前形成照明光的其他组件相组合。而且，成像系统可以与可被用于放大或用于在已与物体交互之后引导光的其他组件相组合。实际上，应该认识到，对使用亚阈值电流被驱动的激光源的使用可被用在用于全息成像的任何种类的装置中。

Claims (15)

1.一种用于物体(106)的全息成像的方法，所述方法包括：

使用低于激光器(102)的阈值电流的电流来驱动(302)所述激光器(102)；

使用由所述激光器(102)输出的照明光(104)来照射(304)所述物体(106)；以及

检测(306)由已与所述物体(106)交互的物体光和所述照明光(104)的参考光形成的干涉图样。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括基于所检测到的干涉图样来重构(308)所述物体(106)的光学图像。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步包括控制驱动器电路系统以控制驱动所述激光器(102)的电流。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括标识所检测到的干涉图样中的不期望的干涉条纹；以及响应于这样的标识，控制所述驱动器电路系统以减小驱动所述激光器(102)的所述电流并且基于使用经减小的电流驱动的所述激光器(102)所输出的照明光来检测第二干涉图样。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述驱动器电路系统的控制基于给所述激光器(102)的环境温度。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述物体(106)通过同轴全息成像来被成像。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法的用于全息显微镜学的用途。

8.一种用于全息成像的成像系统，其中所述成像系统(100)包括：

被布置成朝向物体(106)输出照明光(104)的激光源(102)；

包括光检测元件(110)的图像传感器(108)，所述光检测元件(110)被布置成检测由已与所述物体(106)交互的物体光和所述照明光(104)的参考光形成的干涉图样；以及

控制器(112)，所述控制器(112)被布置成控制驱动所述激光器(102)的电流，以将所述电流维持在所述激光器(102)的阈值电流以下。

9.根据权利要求8所述的成像系统，其特征在于，所述控制器(112)被布置成还控制所述图像传感器(108)以检测所述干涉图样。

10.根据权利要求8或9所述的成像系统，其特征在于，进一步包括处理单元(116)，所述处理单元(116)被布置成从所述图像传感器(108)接收所述干涉图样，并且被布置成基于所述干涉图样重构所述物体(106)的光学图像。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的成像系统，其特征在于，所述激光源(102)是激光二极管。

12.根据权利要求8-11中任一项所述的成像系统，其特征在于，所述控制器(112)被布置成基于在所检测到的干涉图样中不期望的干涉条纹被标识来接收指示，其中所述控制器(112)被布置成基于所接收的指示来减小驱动所述激光器的电流。

13.根据权利要求8-12中任一项所述的成像系统，其特征在于，所述控制器被布置成基于给所述激光器的环境温度来控制所述电流。

14.一种测量仪器，包括根据权利要求8-13中任一项所述的成像系统，其中所述测量仪器被布置成基于对所检测到的干涉图样的处理来确定所述物体的测量。

15.根据权利要求14所述的测量仪器，其特征在于，所述物体是体液样本。