CN113196003B - 分别用于确定输入光场的输入相位和/或输入振幅的方法，干涉仪和信号处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及分别用于确定输入光场的输入相位和/或输入振幅的一种方法、一种干涉仪和一种信号处理设备。借助于振幅分割法将输入光场划分成第一光场和第二光场。以这样的方式传播第一光场和第二光场，即传播的第二光场相对于传播的第一光场被散焦。传播的第一光场与传播的第二光场叠加并引起干涉。

Description

分别用于确定输入光场的输入相位和/或输入振幅的方法，干 涉仪和信号处理设备

技术领域

本公开涉及一种用于确定输入光场的输入相位和/或输入振幅的方法。本公开还涉及分别用于确定输入光场的输入相位和/或输入振幅的一种干涉仪和一种信号处理设备。本公开的其他方面涉及一种用于确定输入光场的输入相位和/或输入振幅的方法的用途。

背景技术

光学干涉仪有时用于重建光场的相位和/或振幅。例如，这使得能够进行三维图像重建。特别地，物体或物体的单个点的空间位置(例如位置和/或结构)应由借助于检测器测量的、与物体相互作用的光场的强度来确定。

在常规的光学系统中，经常出现这样的问题，即干涉仪的横向分辨率和/或轴向分辨率(即景深)受到限制，并且因此使图像重建变得困难。另外，对于使用外部参考射束(即，不受物体影响的参考射束)的常规的干涉仪结构，在光学系统的构造上可能会受到限制。对于不使用外部参考射束的所谓的自参考系统，这些限制较低。

发明内容

一个目的在于给出一种改进的、用于确定在自参考中的输入光场的输入相位和/或输入振幅的方法。此外，应给出分别用于确定输入光场的输入相位和/或输入振幅的一种改进的干涉仪和一种改进的信号处理设备。特别地，该方法可以用于非相干光和/或用于仅部分相干光。

根据至少一个实施例，在这里描述的用于确定输入光场的输入相位和/或输入振幅的方法包括以下步骤：

a)将所述输入光场的振幅分割成第一光场和第二光场；

b)以这样的方式传播所述第一光场和所述第二光场，即传播的第二光场相对于传播的第一光场被散焦；

c)以这样的方式在检测器上对传播的第一光场和传播的第二光场进行振幅叠加和成像，即传播的第一光场的各第一光斑和传播的第二光场的各第二光斑在所述检测器上发生干涉以形成输出光场的公共的输出光斑并且所述输出光场在所述检测器处产生干涉图，

其中，发生干涉以形成所述输出光场的公共的输出光斑的所述第一光场的所述各第一光斑和所述第二光场的所述各第二光斑由所述输入光场的同一个输入光斑产生，并且

其中，所述输出光场具有至少三个输出光斑，对于所述至少三个输出光斑，以下适用：

(i)所述输出光场在所述至少三个输出光斑的不同的输出光斑处是无相互相干性的，并且

(ii)所述输出光场在所述至少三个输出光斑的一个输出光斑内具有至少部分空间相干性；

d)借助于所述检测器测量所述干涉图的至少一部分，并由所测量的干涉图确定复合干涉项；和

e)由所述复合干涉项至少部分地确定所述输入相位和/或所述输入振幅。

在这里描述的方法的实施例可以在以下应用的至少一个中使用：

-电子聚焦；

-图像校正，特别是图像的锐化；

-光学系统的像差校正；

-测量三维物体的表面结构；

-通过部分时间不相干光源和/或借助于光致发光来测量物体；

-测量薄层的构造；

-测量相位物体，具体为明场或暗场显微镜的相敏测量；

-确定物体在三维空间中的位置。

根据至少一个实施例，一种用于确定输入光场的输入相位和/或输入振幅的干涉仪包括分割装置(Teilungsvorrichtung)、成像装置和检测器。分割装置限定第一干涉仪臂和第二干涉仪臂，其中，第二干涉仪臂具有散焦单元。分割装置被设置成用于借助于振幅分割法将输入光场划分成第一光场和第二光场。分割装置和成像装置被设置并调整成用于以这样的方式借助于振幅叠加来叠加沿着第一干涉仪臂传播的第一光场和沿着第二干涉仪臂传播的第二光场并且以这样的方式成像到检测器上，即第一光场的各第一光斑和第二光场的各第二光斑在检测器处发生干涉以形成输出光场的公共的输出光斑并且输出光场在检测器处产生干涉图。检测器被设置成用于测量干涉图的至少一部分。散焦单元被设置成用于将沿着第二干涉仪臂传播的第二光场散焦。以这样的方式设置和调整散焦单元、分割装置、成像装置和检测器，即所述输出光斑投射到多个光斑像素上，其中，对于至少10％的光斑像素，在光斑像素的位置上，在第一光场和第二光场之间的以2π为模的相位差的变化大于0.1π。

根据至少一个实施例，一种用于确定输入光场的输入相位和/或输入振幅的信号处理设备包括输入模块、存储模块和评估模块。输入模块被设置成用于由源自检测器的信号确定复合干涉项。存储模块包括传播成像(Propagatorabbildung)，其中，所述传播成像描述沿着光程长度传播的第一光场到沿着光程长度传播的第二光场的传播，其中，传播的第二光场相对于传播的第一光场被散焦。备选地或附加地，存储模块可以包括至少一个点扩散函数(Punktspreizfunktion)。评估模块被设置成用于由复合干涉项和传播成像和/或点扩散函数来确定输入光场的输入相位和/或输入振幅。

附图说明

其他的方面从专利权利要求书、说明书、附图以及结合附图描述的实施例中得出。

在下文中解释了在这里描述的方法、在这里描述的干涉仪、在这里描述的信号处理设备以及在这里描述的用途的实施例。为此也部分地参考附图。在附图中，相同的、相同类型的、相似的或相同作用的元件配有相同的附图标记。附图和在附图中所示的元件之间的尺寸比例不应视为按比例绘制。

图1示意性地示出了在这里描述的干涉仪和在这里描述的方法的实施例。

图2示意性地示出了两个光斑相对于彼此的轴向位移。

图3示意性地示出了主平面的构造。

图4示意性地示出了用于在这里描述的干涉仪的实施例的微透镜阵列。

图5示意性地示出了射束簇的焦点位置的位移。

图6示意性地示出了在这里描述的信号处理设备的实施例。

图7和图8分别示出了在这里描述的干涉仪和在这里描述的方法的示意性实施例。

具体实施方式

在这里描述的该方法的实施例中的一些实施例可以特别地与在这里描述的干涉仪的实施例和/或在这里描述的信号处理设备的实施例一起实施。即，在结合该方法的实施例下公开的所有特征在加以必要的修改下对于干涉仪的实施例和/或信号处理设备的实施例来说是公开的并且反之亦然。

在整个本公开中，除非另外明确地指出(例如借助于“恰好一个”)，冠词“一个”和/或“该”的使用可以理解为它不仅包含单数而且包含复数(在“至少一个”的意义上)。术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”等是包括性的并且意味着除列出的元件之外还可以附加地存在其他元件。

在这里描述的方法可以被设置用于和/或适用于确定输入光场的输入相位和/或输入振幅。这意味着，该方法特别地可以被设置用于和/或适用于确定输入光场的至少一个输入光斑的输入相位和/或输入振幅。术语“相位”、“振幅”和“光场”在此和在下文中在其通常的物理语境中使用。但是该方法不因使用术语“光场”而被局限于可见的电磁辐射上。相反，不可见的电磁辐射，例如红外辐射和/或UV辐射，也被术语“光场”所涵盖，在这里描述的原理也可以应用于其他矢量场，例如粒子辐射。

“光场”(也称为“场”)可以一般地对应于一个射束簇或多个射束簇的叠加。通常，一个光场由多个彼此不相干的射束簇组成。射束簇和/或光场可以由多个光束(也称为“射束”)组成，其中，每个光束对应于射束簇的横截面的一个点沿着传播方向的传播。该横截面可以对应于波前。因此，每个光束都可以垂直于波前延伸。例如，一个射束簇是一个近似高斯的射束簇，其中，“近似”在这一点上包含在物理上限定的不完美性。射束簇例如可以用沿着传播方向传播的电磁矢量场来描述。横向于(特别是垂直于)射束簇，该电磁矢量场具有二维的横截面。在此处和在下文中，在空间中的z方向可以是传播方向，而该横截面可以通过x和y方向形成。

在这里描述的光场中的至少一个，特别是在这里描述的光场中的每个，可以是在时间上和/或在空间上相干的。通常，光场可以由物体发射和/或产生。物体例如可以是光源和/或图像。该物体可以例如包含至少一个点源(例如点光源)(以下也称为“物体点”)。该物体可以是许多点源的叠加，其中，每个点源可以分配一个输入光束。一般地，物体可以发射在时间上不相干的或在时间上相干的光。通常，一个点源的发射的光在空间上是相干的并且可以合并成射束簇。通常，这样的射束簇对应于由点源发出的光束的一部分数量。这部分数量可以对应于一定的立体角部分。通常，在这样的射束簇中的光束是彼此相干，特别是在点源的情况下。不同的物体点的发射的光不仅在时间上而且在空间上可以是彼此不相干的。点源也可以被称为和/或生成输入光场的输入光斑。物体可以主动地发光和/或物体可以与光场相互作用(例如通过反射)，由此发射光。在点源作为物体的情况下，该点源可以主动地发光和/或是发射光和/或反射光的点。

在本申请的范围内，可能的是，通过时间和/或空间位移由第一光场(E1)产生第二光场(E2)。在这种情况下，第二光场可以例如通过以下公式(1)来描述：

E2(x+Δx，y+Δy，z+Δz，t+Δt)＝E1(x，y，z，t)， (1)

其中，时间位移通常可以通过路径差ΔL来产生，即Δt＝ΔL/c(c是光速)。如果对于任何参数Δx，Δy，Δz，Δt，以这种方式产生的第二光场与第一光场是相干的(即，如果有干涉)，则第一光场可以被称为是相干的。如果不是对于所有参数都存在相干性，而是对于至少一些合适的参数存在相干性，则通常将第一光场称为是部分相干的。在这里假设，参数Δx，Δy，Δz，Δt中的至少一个不同于零。如果地点(空间)参数之一不同于零，则光场称为是(部分)空间相干的。如果Δt不同于零，则第二光场称为是(部分)时间相干的。特别地，第二光场可以是在空间上和在时间上部分相干的。如果不存在不同于零的参数Δx，Δy，Δz，Δt，以使得第一光场与第二光场是部分相干的，则第二光场被称为是不相干的。这类似地适用于第一光场和/或经由上述等式转变为另一个光场的其他光场。

在空间相干的条件下，对于Δx，Δy，Δz，值范围可以限制到检测器的大小上。场近似为零的场点通常被排除。当强度最大为强度的最大值的0.1(或小于0.05或小于0.01或小于0.001)时，该场在一个点处近似为零。

在本公开的范围内，可以将两个光场，例如两个光斑叠加(即，重叠)。如果该叠加显示干涉，则光斑是彼此相干的。如果该叠加不显示干涉，则光场，例如光斑，称为彼此不相干。

借助于光学系统成像的光场一般地包含至少一个光斑。特别地，光斑是光场的相干的二维的部分区域。一个光斑可以包括射束簇中的多个光束和/或对应于一个射束簇。特别地，光场可以是多个光斑的叠加。在不相干发射的物体的情况下(例如多个不相干的点源)，两个不同的光斑可以是彼此不相干的。

光斑可以借助于成像光学器件由作为物体的(特别是单个的)点源的成像产生。该成像可以对应于与该光斑相对应的射束簇的传播。此时可能的是，光斑是所谓的点扩散函数(英文：“point spread function”)和/或该光斑可以借助于点扩散函数来描述。在具有所使用的光学器件的相应的知识的情况下，有可能由该光斑确定物体在空间中的位置。借助于成像产生的光斑可以在与物体的平面共轭的平面中是焦点对准的。在其他平面中，光斑可以是焦点没对准的(英文：“out of focus”)。因此，光斑可以是在光场的截平面上的光场分布。在光斑内，光场是相干的或至少部分相干的。

光场(特别是光场的每个光束和/或每个射束簇和/或每个光斑)可以具有振幅，特别是复振幅，其绝对值平方可以对应于强度。对于复振幅A，适用：

其中，|A|是复振幅(以下也仅称为“振幅”)的绝对值，和/>

是相位。

在该方法的至少一个实施例中，该方法包括将输入光场的振幅分割成第一光场和第二光场。在振幅分割的情况下，入射光场的每个光束被划分成多个(通常两个)光束。因此，入射光场的每个光束被分配给多个输出光场，但是具有减小的强度(振幅)。通常通过使用部分反射的表面来进行振幅分割，其中，借助于光栅或借助于偏振器，反射可以是偏振相关的。与此相反，在分波前(Wellenfrontteilung)的情况下，光场被划分成不同的光束，接着可以使这些光束发生干涉。在此情况下，入射光场的每个光束分别被分配给一个唯一的输出光场。振幅分割的相反过程是振幅叠加。

在该方法的至少一个实施例中，该方法包括以这样的方式传播第一光场和第二光场，即传播的第二光场相对于传播的第一光场被散焦。特别可能的是，散焦通过传播产生，在一些实施例中，散焦甚至仅通过传播产生。例如，第一光场沿着第一干涉仪臂传播，和第二光场沿着第二干涉仪臂传播。沿着两个干涉仪臂的传播可以免于通过成像系统(例如通过透镜)进行的成像。

在散焦的情况下，通常第一光场相对于第二光场的轴向位置被改变。在此可能的是，仅两个光场之一的轴向位置被改变或两个光场的轴向位置都被改变。在此可能的是，两个场的相对横向位置不被改变(没有横向偏移，也称为“横向剪切”)，而只有轴向位置被改变。例如可能的是，对于至少三个输出光斑中的每一个都没有被改变。在横向上，空间方向垂直于射束簇的传播方向。例如，选择中心射束的传播方向作为射束簇的传播方向。相反地，当射束簇的射束近似地汇合在一个点处时，则该射束簇被聚焦在该点处。该点此时称为焦点。在散焦的情况下，焦点的位置会在空间上被移动，也就是说，先前的焦点现在不再是焦点。在先前包含焦点的平面中，光场的光束现在“扇形散开了”——因此，先前的焦点对应于一个扩大的光斑，但是通常散焦的产生没有成像-仅焦点的位置被移动。

光场可以用散焦单元散焦。散焦单元可以相对于横向位移(即，垂直于传播方向的位移)以一个栅格间距是平移不变的。也就是说，被横向移动了所述栅格间距的射束簇通过散焦单元以与未被移动的射束簇完全相同的方式来改变。这种情况例如在使用简单的透镜时并非存在。该特性例如可以实现使在散焦之后在第一干涉仪臂中的第一光场与第二干涉仪臂的第二光场发生干涉，而与输入光场、第一光场和/或第二光场的横向位移无关。平移不变性特别适用于足够大的栅格间距和/或栅格间距的整数倍。在评估干涉图像时，通常考虑散焦单元的这种栅格化。

一种可能的散焦单元是附加的传播路径(也称为：几何路径长度或传播长度)，由此，待散焦的光场沿着传播方向经历附加的传播。因此，第一光场和第二光场可以穿过不同的几何路径长度。几何路径长度可以对应于几何路径，即两点之间的直接距离。与此相反，针对所谓的光程长度，通常附加地考虑场通过其传播的介质的折射率。在设计和/或调整散焦单元时，在第一干涉仪臂和第二干涉仪臂之间的光程长度特别地没有被改变。例如，光程长度保持恒定或被置于近似零的光程差，“近似零”在这里是指小于相干长度的光程差，所使用的光场的相干长度可以至多为1m(或至多1mm，或至多100μm，或至多10μm或至多1μm)。

针对光学系统的主平面间距进行矫正的传播路径称为几何传播路径。与具有相同长度的相同的臂的干涉仪相比，通常不通过改变几何传播路径来改变在第一干涉仪臂和第二干涉仪臂之间的光程长度差。

例如，这可以通过使用介电层和/或介电板以及在光学系统中的主平面的与之相关的间距来实现。由此传播路径和光程长度被不同地影响。本公开基于以下事实，即，可以通过合适的光学装置分别地或独立地设计或影响传播路径和光程长度。特别地，可以以这样的方式来建立和/或调节和/或可调节散焦单元，即第一光场和第二光场通过不同的传播路径和相同的光程长度。

散焦单元可备选地或附加地包含以下组件中的至少一个：(i)例如二维的微透镜光栅，其中，微透镜以栅格间距彼此间距开；(ii)具有与传播方向正交的平移不变性的衍射光学元件(DOE)；

在至少一个实施例中，该方法包括传播的第一光场和传播的第二光场的振幅叠加。传播的第一光场和传播的第二光场特别地进行振幅重叠以形成输出光场。此外，该方法包括叠加的、传播的第一和第二光场(和/或输出光场)在检测器上的成像。以这样的方式来进行振幅叠加和成像，即传播的第一光场的各第一光斑和传播的第二光场的各第二光斑在检测器上发生干涉以形成输出光场的公共的输出光斑，并且是以这样的方式来，即输出光场在检测器处产生干涉图。发生干涉以形成输出光场的公共的输出光斑的第一光场的各第一光斑和第二光场的各第二光斑由输入光场的同一个输入光斑产生。因此，该方法例如可以是平移不变的。

除了像差之外，在检测器上的(光学)成像可以是光场的投影成像。传播成像也可以是这样的投影成像。这种成像通常由光学系统产生，该光学系统由透镜、反射镜、棱镜和/或衍射光学元件组成。这样的光学系统也称为成像光学系统。成像不一定生成真实图像，虚拟图像和/或散焦图像也是可能的。例如，当在是光学系统的共轭平面或近似共轭平面的平面中观察图像时，后者就是这种情况。近似共轭平面或近似焦点位置是指发射的物体点生成的强度图像点，该强度图像点通过散焦相对于最佳焦点位置横向放大了至少2(或5、10或50)倍。该共轭平面可以取决于光场或射束簇从其发射出的物体或点源的位置。在确定焦点位置或共轭平面时，在每种情况下都假设光场是这样的，即它是由具有物体点的物体发射出的。因此，在构建焦点位置或共轭平面时可以参考该物体。

在这里描述的方法中，因此特别可能的是，使输入光场的输入光斑与其散焦的自身进行准干涉(所谓的自干涉)。可能的是，仅仅在由输入光场的同一个输入光斑产生的、第一光场的第一光斑和第二光场的第二光斑之间的干涉被认为是输出光场的，特别是唯一的输出光斑。可以可能的是，仅仅该干涉出现在干涉仪中。在一些实施例中，它可以是所谓的无参考射束的方法。这样就不存在不与物体相互作用的外部参考射束。

具有所谓零干涉的点是所成像的输出光斑的点，在该点处，在第一光场的相应光束和第二光场的相应光束之间不存在相位差，即，也不存在2π的相位差。具有所谓的近似零干涉的点是与上述点相似的点，但是只要与之相关的光程差短于光场的相干长度，就可以存在2π的整数倍的相位差。这对应于这样的情况，其中从发射的物体点直到检测器，第一光场和第二光场具有完全(或几乎)相同的振荡次数。该特性可以独立于波长，即，该术语也针对时间上部分相干的光进行定义。在强非相干光或具有非常短的相干长度的光的情况下，除了可忽略的小偏差外，将近似零干涉的条件限制为零干涉的情况。

由于在光学系统中的色差或折射率对波长的依赖关系，对于在光场中出现的所有波长和/或可以用所选的检测器进行测量的所有波长，都应满足零干涉的条件。因此，可能有必要进行色差的校正或补偿。备选地或附加地，可以限制检测器的光谱检测带宽。为此，例如可以使用至少一个过滤器(例如至少一个光谱过滤器)。至少一个过滤器可以放置在例如以下位置中的至少一个处：在第一光场的光路中(即在第一干涉仪臂中)、在第二光场的光路中(即，在第二干涉仪臂中)、在输出光场的光路中(即在检测器之前和在两个干涉仪臂之后)，和/或在输入光场的光路中(即在物体之后并在两个干涉仪臂之前)。例如由此可以对某些光谱实施允许的光程差。

在色差未被校正的情况下，色差会大大地限制干涉的可见性或完全阻碍干涉的可测量性。用于色差的重要性的标准是所产生的相位差大于0.01rad(或0.1rad，0.2rad，0.5rad，1.0rad或甚至大于πrad)。在这里描述的干涉仪的情况下，可以将色差校正到对于所使用和检测的波长范围无关紧要的程度。所使用的光场具有例如可以对应于以下光源之一的光谱宽度的光谱宽度：激光器、超发光二极管、发光二极管(LED)、发光染料和/或光致发光。典型的参考是在可见范围(峰值波长600nm)内具有30nm±3nm的线宽(FWHM)的LED。这对应于约12μm或20个波长的相干长度。

类似地，引入术语“相同的光程长度”和“近似相同的光程长度”。当在光场中出现或检测到的每个波长的光程差相同或近似相同时，就是这种情况。在此，近似是指光程差小于该波长范围的相干长度。

成像可以包括输出光场在检测器上的传播，或者可以是这样的传播。备选地或附加地，成像可以包含将输出光场聚焦在检测器上。检测器可以包括多个像素。像素在空间上彼此分开并且是不同的。特别地，可以将每个输出光斑成像到检测器的多个像素上。

根据该方法的至少一个实施例，输出光场具有至少三个输出光斑，对于所述至少三个输出光斑，以下适用：

(i)输出光场在至少三个输出光斑的不同的输出光斑处是无相互相干性的，并且

(ii)输出光场在至少三个输出光斑的一个输出光斑内具有至少部分空间相干性。

上述条件(i)(无相互相干性)可以等同于三个输出光斑由物体的不同物体点产生。特别地，在三个输出光斑中的一个输出光斑的第一光场和第二光场与三个输出光斑中的另一个输出光斑的第一光场和第二光场之间不产生干涉。

上述条件(ii)(部分空间相干性)特别地意味着，在一个输出光斑内产生相应的第一和第二光场的至少一个部分干涉，在完全相干的情况下，特别地产生完全干涉。例如，当两个光场源自于同一个光源(例如同一个物体点)并且光程差小于检测到的光场的相干长度时，就给出两个光场的完全相干性。通常，每个输出光斑可以由物体的一个物体点，特别是唯一的物体点产生。在这种情况下，输出光斑可以等同于所使用的光学系统的点扩散函数(英文：“point spread function”)。所使用的光学系统可以是在这里描述的干涉仪。

上述相干性特别地涉及空间相干性。附加地，可能发生涉及时间相干性的影响。例如，在光的不同波长的影响下就是这种情况。通过为在输出场中的光斑的点建立近似零的干涉，来增强或优化在干涉仪的第一干涉仪臂中和在干涉仪的第二干涉仪臂中的射束簇之间的干涉的可见性。特别地，可以以这样的方式设计或设置该装置，即在输出场中和在检测器上的每个光斑具有零干涉的点或近似零干涉的点。在这种条件下可以确保，可以借助于对干涉仪的相同的设置或调整来测量整个输出场，并且不必通过不同的调整一个接一个地测量不同的输入光斑。干涉仪允许例如同时测量在输入场中的所有射束簇和/或输入光斑。

点扩散函数通常描述通过成像光学系统对理想化的点状物体的成像。在输入光场的一点处的点扩散函数和/或特定于地点的发射可以对应于第一光场与共轭的第二光场的干涉的干涉项，类似于复合干涉项。点扩散函数取决于例如物体点的空间位置(例如，其距检测器的轴向距离或其相对于检测器的横向位置)。点扩散函数可以在校准的范围内进行测量，例如通过只具有一个发光点的测试物体进行测量。备选地或附加地，如果已知第一光场到第二光场上的传播成像，则可以计算点扩散函数。

在至少一个实施例中，该方法包括借助于检测器，特别是借助于其像素来测量干涉图的至少一部分。该测量可以以振幅和/或相位分辨的方式实施。测得的干涉图是第一光场和第二光场的函数，并且因此是通过两个干涉仪臂的(已知)光学系统传播的输入光场的函数。干涉图因此可以包含输入光场的相位信息和振幅信息。由于输入光场与物体相互作用和/或由物体发射，因此测得的干涉图可以包含有关物体的结构构造和/或物体在空间中的位置的必要信息。因此，可以由干涉图重建物体(特别是其结构和/或其在空间中的位置)。干涉仪的光学系统可以例如在没有物体的情况下在校准测量中被测量，使得有可能仅物体本身代表未知物。

由测得的干涉图可以确定复合干涉项。复合干涉项(IF)例如是传播的第二光场(E2)与传播的第一光场(E1)的共轭复合(conj)的乘积，

其中，|E1|(|E2|)是传播的第一光场(传播的第二光场)的绝对值，和

是传播的第一光场(传播的第二光场的)的相位。在此，在观察区域中假设第一光场和第二光场是彼此完全相干的。光场可以是从物体点发出的射束簇。观察区域例如是第一光场和第二光场都充分不同于零的区域，“充分不同于零”是指第一光场的绝对值(即|El|)和/或第二光场的绝对值(即|E2|)分别大于|E1|或|E2|的最大值的0.001倍(或0.01倍，或0.05倍或0.1倍)。

在一些实施例中，可以以这样的方式来设置干涉仪，即，用于一般的物体点的公共的相位差(即

)在观察区域中不是恒定的，甚至也不是近似恒定的。一般的物体点是在第一干涉仪臂中的第一光场和在第二干涉仪臂中的第二光场均未在检测器上焦点对准的点。在焦点对准时，第一光场和第二光场的各自的绝对值充分地不同于零所在的表面区域是最小的，并且第一和第二光场的公共的相位函数在该小的区域中仅可以稍微地变化。然而，通过移动物体点或检测器，可以产生一种状况，其中不仅第一光场而且第二光场在检测器上都不是焦点对准的，甚至也不是近似焦点对准的。该物体点位置被称为一般的物体点位置。如果在观察区域中的相位差的变化至少为0.01rad(或0.1rad，0.2rad，0.5rad，1.0rad或甚至至少πrad)，则相位差不是近似恒定的，其中，在此不包括2π的相位跃变和/或相位差在相位跃变处被持续地继续。复合干涉项以上面的等式(2)形式的表示在下面也被称为相干干涉项或复合点扩散函数。相干干涉项可以对应于在输入场中或在输出场中的射束簇或相关的光斑。近似完全的相干性意味着在观察区域中的所有点的路径差小于检测到的光场的相干长度，并且不会出现限制时间相干性的影响。

在至少一个实施例中，以这样的方式设置干涉仪，使得不会由于在相位差中的线性项而在观察区域中出现复合干涉项的相位差的变化或波动宽度。这意味着，当用线性项校正相位函数时，在观察区域中也会出现相位差的变化或波动宽度，并且例如用函数

表示。x_p和y_p在此是场在检测器上的位置值(例如在平面中的笛卡尔坐标)，以及a，b和c是参数，其可以自由选择以检查是否存在相位差作为场在检测器上的位置值的函数的线性依赖关系。由此可以排除，在观察区域中的相位差的相位变化仅是第一和第二光场的不同的入射角的结果。因此，对于在这里描述的干涉仪可以确保，相位差的变化是散焦单元的结果。散焦单元可以产生光场的变换，该变换例如对应于基尔霍夫衍射积分的应用和/或对应于亥姆霍兹方程的解。通过上述条件排除了单纯的方向改变。

除了复合干涉图，在检测器上测量到的干涉图还包含所谓的自干涉项，该自干涉项可以根据校准(例如通过遮挡第一或第二光场)来确定。

复合干涉项可以通过所谓的“相移”或“载波相位”方法来确定。除了复合干涉项之外，整个干涉图还可以包含所谓的自干涉项(例如|E1|²和|E2|²)。为了确定复合干涉项，通常在没有自干涉项的情况下确定复合干涉项。在这种情况下，用于光场的复合干涉项具有根据上面的等式(2)的形式。在下文中，复合干涉项被理解为没有自干涉项的值。

如果光场包含多个相互不相干的射束簇，则对于射束簇中的每一个都可以存在相干干涉项。在测量复合干涉项时，检测相干干涉项的影响的总和。在这种情况下测得的在检测器上的输出场的强度(I)可以如下地表示：

I＝I_back+2·Re(IF) (3)

I_back在此是所谓的非相干背景，其也包含自干涉项。IF是复合干涉项，从中测量实部(Re)。为了完全地确定复合干涉项，可能还需要测量虚部。例如，这可以通过所谓的“相移”或“载波相位”方法来确定。结果，IF表示为：

IF＝Re(IF)+i·Im(IF) (4)

例如，对于彼此不相干的三个输入光斑，复合干涉项可以采用以下的形式：

在此，脚标a，b，c在三个不同的输入光斑之间进行区分，而脚标1、2在第一输入光场和由相应的输入光斑生成的第二输入光场之间进行区分。在三个输入光斑的示例性情况下，将公式(2)的复合干涉项根据公式(5)转换为三个项的总和。这三个项中的每一个都对应于如在公式(2)中所示的相干干涉项。

复合干涉项可以例如是点扩散函数的叠加或借助于所使用的光学系统成像的所有物体点的相干干涉项的叠加。也就是说，复合干涉项可以由物体的各个发射器的贡献组成。确定物体的各个发射器对复合干涉项的贡献可以与数字式地生成全息图具有相同的意义，其中，不使用参考射束，而是使用自参考。

传播的第一光场和传播的第二光场沿着在结构上已知的第一干涉仪臂或第二干涉仪臂传播。分配给这些传播的传播成像可以基于校准测量来获知。备选地或附加地，可以基于校准测量来获知相干干涉项或复合点扩散函数的库。

该方法还可以包含由复合干涉项至少部分地确定输入光场的输入相位和/或输入振幅。“至少部分地”在此也包含“至少近似地”确定输入相位和/或输入振幅。例如，复合干涉项在此表示为相干干涉项的加权叠加。用于每个相干干涉项的加权系数是一个复数。因此，叠加具有振幅和相位。输入光场的输入相位和/或输入振幅的确定因此可以表示为复合加权系数的确定。

将复合干涉项作为相干干涉项或复合点扩散函数的叠加的表示可以是明确的，其取决于允许多少个不同的复合点扩散函数用于分解。用于明确性的限度可以对应于干涉仪的分辨能力。

例如在公开的专利申请WO2017/211665A1中描述了由干涉图确定复合干涉项以及由干涉图确定输入相位的可能性。该专利申请在这方面的公开内容由此通过引用被结合到本申请中。在所述专利申请中描述的主射束簇在此转变成第一光场，并且所描述的比较射束簇转变成第二光场。

为了确定输入相位和/或输入振幅，复合干涉项可以表示为加权的部分干涉项的叠加。部分干涉项可以是复合(例如相干)光斑干涉项、复合像素干涉项和/或点扩散函数。叠加的各个项的加权通常根据振幅来进行。振幅通常是实数的，但是在作为叠加的表示中振幅也可以变成虚数的。类似于傅立叶分析，输入相位的重建的复杂问题因此可以转变成部分干涉项的叠加的相位的重建。更一般地，复合干涉项的分解可以理解为将函数扩展为基础性的基函数的总和。

在确定输入相位或输入振幅的情况下，特别有可能首先确定IF相位或复合干涉项。IF相位或复合干涉项的确定可以等同于在第一光场和第二光场之间的干涉的测量。通常，复合干涉项可以表示为与输入光场的光斑相关的干涉的叠加。将复合干涉项分解为各个光斑干涉项的贡献可能需要另一个评估步骤。根据在第一光场和第二光场之间的传播成像的知识和/或干涉仪臂的点扩散函数的知识，可以将复合干涉项表示为各个光斑干涉项的叠加。这可以对应于将复合干涉项分配给点扩散函数。非相干场的输入相位可以参考输入光场的输入光斑来表示。

在这里描述的方法中，第一光场的至少一部分光束由于散焦而可能相对于第二光场的光束被相移。特别地以这样的方式选择散焦和随后的传播，即对于至少10％的光斑像素，在光斑像素的位置处在第一光场和第二光场之间的相位差变化大于0.1π(例如大于0.2π，0.5π，π或甚至大于2π)。在此例如通过持续地继续相位函数，可以排除相位跃变。备选地或附加地，可能的是，在至少10％的光斑像素处，在传播的第一光场和传播的第二光场之间的相位差不等于2k*π，其中k＝...-2，-1，0，1，2，...特别地，对于输出光场的至少一个光束，不存在零干涉，甚至也不存在近似零干涉。

在步骤b)中的传播(包括散焦在内)可以例如以这样的方式进行，即除了干涉所需的路径差以外，针对第一光场的至少一个第一光斑和第二光场的至少一个第二光斑，第一光场和第二光场穿过相同的光程长度。特别地，除了用于干涉的小的位移之外，第一光场和第二光场从它们由公共的输入光场(即振幅分割)产生的时间点一直到它们叠加成输出光场(即振幅叠加)的时间点穿过相同的光程长度。特别地，如果至少对于两个光斑的或光场的各一个光束，特别是中心射束，存在相同的光程长度或近似相同的光程长度，则给出这两个光斑和/或两个光场的特征“相同的光程长度”。中心射束是光场或射束簇的沿着中心光轴传播的光束。

在这里和在以下将沿着相应的光场的光学传播方向观察光程长度。光场传播所通过的介质的光程长度(也称为“光程长度”，L)是沿着公制传播路径(x)在介质的折射率(n(x))上的积分：

L＝∫n(x)dx (6)

几何传播路径是减少了在主平面之间的区域的公制传播路径。几何传播路径的差异可以在几何光学的公式中应用。在主平面之间的区域可以是射束簇和/或射束簇的光束可以不被改变地经其传输的区域。

当两条路径具有相同的起点和终点，但是具有不同的光程长度时，则给出光程差(也称为程差)。

在该方法的一些实施例中，传播的第二光场相对于传播的第一光场沿着光轴被移动。光轴可以是所使用的光学系统(例如所使用的干涉仪)的中心轴。特别地，在这里描述的干涉仪中，在传播的第一光场和传播的第二光场之间可以存在几何程差。

根据至少一个实施例，在第一光场和第二光场之间的光程差通过附加的调节装置来调节。程差可以至少为输入光场的波长的四分之一。输入光场的波长对应于输入光场的峰值波长，在该峰值波长下，输入光场具有全局最大值。光程差可以用于前面提及的“相移”方法。

输入光场可以由具有成像光学系统的物体发射和/或产生。在一些实施例中可能的是，相对于(真实的或虚拟的)截平面，输入光场是输入光场的彼此不相干的输入光斑的叠加。所述截平面可以至少近似地是物体的成像光学系统的共轭平面。输入光场的输入光斑可以例如由借助于物体的成像光学系统成像的物体的物体点产生。

在该方法的一些实施例中，针对每个输出光斑，确定复合光斑干涉项。复合光斑干涉项可以对应于相干干涉项。可以与上述确定复合干涉项类似地进行复合光斑干涉项的确定，其中，传播的第一和第二光场被相关的输出光斑的相应的第一和第二光场替代。复合干涉项被表示为复合光斑干涉项的叠加和/或复合干涉项是复合光斑干涉项的叠加。

在至少一个实施例中，每个输出光斑被成像到检测器的多个像素上。与上述光斑干涉项类似地，针对每个像素，确定一个复合像素干涉项。复合光斑干涉项由复合像素干涉项的值组成。例如，复合光斑干涉项被表示为复合像素干涉项的叠加。

通常，不同的点源彼此之间是不相干的。如果输入光场由多个点源产生，则一般地只有在两个光束被从相同的点源发射时，才在输入光场的两个光束之间产生干涉。

点源通过干涉仪被成像为光斑。在检测器中，输入光场的每个光斑都会产生一个光斑干涉项。在理想情况下，会以这样的方式对光斑干涉项进行显式测量，即所有其他点源在测量期间被遮盖(即“被关闭”)并且因此仅该唯一的光斑干涉项被测量。此时唯一的点源的光到达检测器，并且该光斑干涉项被与所有其他可能的点源隔离，相应地，该光斑干涉项可以用公式(2)的形式表示为相干干涉项。

复合光斑干涉项非常接近所用的干涉仪的点扩散函数，并且可以例如是其物理代表。在一些实施例中，复合光斑干涉项可以对应于点扩散函数。点扩散函数可以由用于每个像素的复合像素干涉项组成。

每个输出光斑可以有宽度。该宽度例如可以是在检测器的位置上，特别是在检测器的像素处的输出光斑的直径。

在一些实施例中，传播的第一光场和传播的第二光场，特别地以输出光场的形式，以这样的方式被成像在检测器上，即检测器(特别是检测器的像素)是近似地位于成像的图像平面中。这常常也称为聚焦位置或近似聚焦位置。由于散焦装置，第一和第二光场具有不同的聚焦位置，因此同时地只能近似地满足用于两个光场的聚焦条件。例如，用于第一光场和/或第二光场的成像的图像平面偏离检测器的位置至少0.1mm(或至少0.2mm，0.5mm，1mm，2mm，4mm或甚至至少8mm)。

在该方法的至少一个实施例中，测量干涉图包括测量干涉图的相位和振幅(即强度)。不仅对于整个干涉图的测量而且对于唯一的输出光斑或唯一的像素的部分干涉来说，都可以这样做。除了空间分辨的测量之外，振幅的频谱分辨的测量也是可能的。

通常，相干的光场(E)可以表示为复值函数的实部：

在此，A是振幅和

是光场的相位。两个函数都是位置(x，y，z)的函数。由于电场也与时间相关，因此仅在除全局常数之外的情况下确定/>

例如，当光场是空间相干的时，可以确定(即测量)相位

然而，光场可以具有有限的时间相干长度(所谓的部分时间相干性)。

如果光场是来自彼此独立的不同的点源的射束簇的叠加，则该光场一般地是在空间上不相干的。然后可以为点源中的每一个分配一个光场(E_k)，该光场可以根据上面的公式(7)表示，其中，为每个光场分配了一个相位

和一个振幅(A_k)。对于每个非相干的源，相位位置只能被确定为常数。

干涉仪可以使每个射束簇的自干涉的测量成为可能。通过所描述的叠加，可以同时测量所有这些自干涉。如果在输出光斑中所有点的相应射束簇的光程差小于相干长度，则可以测量用于每个射束簇的自干涉。当针对输出光斑的点来调节近似零干涉并且当在观察区域中的输出光斑上的相位差的变化小于被检测的光的相干长度除以波长时，特别是这种情况。对于输出场的所有射束簇，可以同时满足这些条件。如果对于输出场的所有射束簇同时满足了这些条件，则本干涉仪相对于检测到的光场的相干长度满足所谓的“全局相干条件”。在这里描述的干涉仪的实施例可以满足全局相干条件。所使用的光场的相干长度可以小于1m(或小于1mm，或小于100μm，或小于10μm或小于1μm)。

可能的是，在第一和/或第二光场自干涉的情况下，非相干的发射源的全局相位因子可以通过第一光场与第二光场的共轭复数的乘积来补偿光场。因此，可以明确地确定由非相干的点源组成的物体的相干干涉项的相位或在复合干涉项的分解中的扩展系数的相位或复合干涉项的相位。对于这样的情况，即选择干涉仪的相同的设置用于点源的相干干涉项的测量或确定以及用于叠加的或整个物体的复合干涉项的测量，则可以实现，复合干涉项分解成点贡献的扩展系数是实数的，即没有虚部。由此可以显著提高准确性或分辨率。

例如，在相位测量中确定相位，在振幅测量中确定振幅，特别是复合干涉项的展开分解。只要相干干涉项的贡献的可能的复振幅是确定的，则因此属于相干干涉项的相干输入场的贡献也是确定的。由此场的振幅被确定或者可以由扩展系数的振幅来计算。该相干射束簇的全局相位可以保持为不确定的。可以确定相关射束簇的相对相位以及相关射束簇的波前。或者计算相干干涉项，以便从计算过程中获知所使用的输入场，或者测量相干干涉项，以便可以根据在已公开的专利申请WO2017/211665A1中的方法，由传播成像和复合相干干涉项的知识来计算输入场。为此，在校准的范围内，可能有必要由相干干涉项在校准的范围内单独地测量第一光场和第二光场的强度。

在更复杂的输入场的情况下，例如在由具有像差的光学系统形成的场的情况下，计算途径可能是不可行的，并且可能需要测量实际存在的相干干涉项或复合点扩散函数。借助于在公开的专利申请WO2017/211665A1中的方法，可以由测量数据，特别是由相干干涉项来确定复合的第一光场。由此可以由测量数据，例如通过电子聚焦，生成用于其他轴向物体间距的其他复合点扩散函数。因此可能的是，通过少数几个校准步骤(例如至多5次测量)计算所有必要的相干干涉项或复合点扩散函数。这特别包含针对不同的轴向物体间距的相干干涉项或复合点扩散函数。

可能的是，当确定输入场的相位或振幅时，在第一步骤中确定复合干涉项。在第二步骤中，例如借助于评估模块，可以确定各个点源或射束簇的比例。

在一些实施例中，可以将在这里描述的方法用于电子聚焦、图像校正(特别是图像的锐化)和/或光学系统的像差校正。在这种情况下，借助于另一个成像装置成像的图像可以用作物体。因此，借助于该方法可以对图像进行后处理。

在这里描述的方法的一些实施例适合于测量三维物体的表面结构。还可以借助于在时间上部分不相干光源和/或借助于光致发光来测量物体。在此，借助于在这里描述的方法可以抑制所谓的斑点噪声。在这里描述的方法的实施例的其他用途涉及相位物体的测量，具体为明场或暗场显微镜的相敏测量，以及物体在三维空间中的位置的确定，例如3D轮廓仪。

在这里描述的方法的实施例通常可以用于物体重建。物体重建被理解为这样的过程，在该过程中，将测量的光场显示为光斑的叠加，其中，对于每个光斑，确定强度、电场、生成的点光源的3D位置和/或等效信息(例如自相关函数)。通常由照相机的常规强度图像不可能实现物体重建。

由复合干涉项进行物体重建通常被理解为是指物体的3D位置的确定，特别是物体的点源或物体点的确定，和/或物体的物体点的强度的确定。

在至少一些实施例中，该方法被用于图像校正和/或用于图像的电子聚焦。要校正的图像借助于成像装置进行成像并记录，该成像装置不是用于该方法的干涉仪的一部分。要校正的图像在靠近成像装置的焦点处记录，但不是在成像装置的焦点上进行记录。因此可以重新聚焦略微散焦的图像。

通常，“靠近焦点”可以如下地进行理解：整个光学系统由不是公开的干涉仪的一部分的成像装置和根据本公开的具有在检测平面中的检测器的干涉仪组成。要校正的图像例如由借助于成像装置成像的物体(或物体点)产生，其中，通过成像产生的光斑借助于成像装置的检测器来拍摄。如果检测器的平面近似地是物体的平面的共轭平面，在成像装置的检测器上的光斑近似地对应于焦点位置(即位于“靠近焦点”处)。例如，当借助于成像装置成像时，物体的位置可以与成像装置的焦点的位置之间偏离至少1μm(或至少5μm或至少10μm)和/或至多100μm(或至多50μm，或至多20μm)。

“靠近焦点”例如可以如下地进行理解。干涉仪的输出场例如包含第一光场和第二光场的叠加，由于散焦单元的缘故，这两个光场的焦点位置在轴向上是不同的，因此不能够同时满足这两个光场的焦点条件。“靠近焦点”的条件可以如下地说明：第一光场和/或第二光场的光斑可以在检测器处各具有光斑的最小可能的直径的至多两倍(或至多5倍，10倍，20倍，50倍，100倍或500倍)的光斑直径(在考虑可能存在的像差的情况下)。第一光场(第二光场)的光斑直径可以在第二干涉仪臂(第一干涉仪臂)被阻挡时进行测量。光斑的最小可能的直径特别地由成像装置给出，并且可以例如借助于成像装置的点扩散函数来确定。

备选地或附加地，在检测器上第一光场和/或第二光场的光斑的位置和/或自干涉项的位置可以与第一光场或第二光场的焦平面之间偏离至少1μm(或至少10μm，100μm，1mm，2mm，4mm，8mm或16mm)，其中，在第一光场和第二光场的间距中，分别仅采取较大的间距。因此，当在干涉仪上使用成像光学器件时，不必“聚焦”在特定的检测平面上，近似聚焦就足够了。

在一些实施例中，在这里描述的方法的使用可以包括图像和点扩散函数的去卷积(Dekonvolution)。图像可以已经被测量为和/或表示为复合干涉项。

根据一些实施例，一种用于确定输入光场的输入相位和/或输入振幅的干涉仪包括分割装置、成像装置和检测器。

分割装置限定了第一干涉仪臂和第二干涉仪臂，其中，第二干涉仪臂具有散焦单元。第一干涉仪臂可以可选地也具有散焦单元。分割装置可以包括多个光学器件(例如成像和/或偏转光学器件)。第一干涉仪臂和第二干涉仪臂例如由分割装置的光学输入和/或输出限定。分割装置可以仅具有一个单独的振幅分割器(例如分束器和/或偏振器)或在干涉仪臂的始端上的多个或至少一个振幅分割器(例如分束器和/或偏振器)和在两个干涉仪臂的末端上的一个振幅叠加器(例如分束器和/或偏振器)。干涉仪臂可以在空间上彼此分开地分布或重叠，例如类似于迈克尔逊干涉仪的结构。

分割装置被设置成借助于振幅分割法将输入光场划分成第一光场和第二光场。为此，分割装置可以具有振幅分割器。

分割装置和成像装置被设置和调整成，以这样的方式借助于振幅叠加来叠加沿着第一干涉仪臂传播的第一光场和沿着第二干涉仪臂传播的第二光场，并以这样的方式将它们成像在检测器上，即第一光场的各第一光斑和第二光场的各第二光斑在检测器上发生干涉以形成输出光场的公共的输出光斑并且输出光场在检测器处产生干涉图。例如，为此，分割装置可以具有振幅叠加器，该振幅叠加器可以不同于振幅分割器或者可以与其相同。此外可能的是，第一和第二干涉仪臂和/或分割装置包含其他光学器件，例如反射镜。此外，成像装置可以具有成像光学器件，例如透镜。

检测器被设置成用于测量至少一部分干涉图。散焦单元被设置成用于使沿着第二干涉仪臂传播的第二光场相对于第一光场散焦。该散焦可以包含例如第二光场相对于第一光场的轴向位移。轴向在此是指来自光场的射束簇的传播方向，通常是中心射束。可选地，在第一干涉仪臂中存在的另一个散焦单元也可以使第一光场散焦。

以这样的方式设置和调整散焦单元、分割装置、成像装置和检测器，即输出光斑投射到多个光斑像素上，其中，对于在观察区域中至少10％的光斑像素，在光斑像素的位置上，在第一光场和第二光场之间的相位差的变化大于0.1π(或大于0.5π或大于π)，其中，相位持续地继续，即2π相位跃变不包括在内。备选地或附加地，可能的是，以这样的方式设置和调整散焦单元、分割装置、成像装置和检测器，即输出光斑投射到多个光斑像素上，其中，对于至少10％的光斑像素，在光斑像素的位置上，在第一光场和第二光场之间的相位差的变化不等于2k·π(k＝..-2，-1，0,1，2，...)。换句话说：对于至少10％的光斑像素，在输出光斑的干涉图中同时存在实部和虚部，因此干涉是可能的。相位变化可以是散焦的结果。中心射束在此情况下可以具有零干涉或近似零干涉，或者IF被相应地在相位中调节。例如，对于至少10％(或至少20％或甚至至少50％)的光斑像素，至少满足上述条件之一。

在干涉仪的一些实施例中，散焦单元具有以下组件中的至少一个或由以下组件之一组成：介电介质，特别是介电板；折射系统，特别是透镜；具有平移对称性的衍射系统，特别是光栅；可调反射镜，特别是压电可调反射镜。介电介质可以具有可调节的折射率和/或可以被这样地旋转，即光场以一定角度穿过它，并且根据穿越角度，穿过在介电介质中不同长度的路径。

在一些实施例中，以这样的方式设置和调整散焦单元、分割装置、成像装置和检测器，即输出光场具有至少三个输出光斑。三个输出光斑可以被成像到检测器的不同区域上。对于所述至少三个输出光斑，以下适用：

输出光场在所述至少三个输出光斑的不同的输出光斑处是无相互相干性的，并且

输出光场在所述至少三个输出光斑中的一个输出光斑内具有至少部分空间相干性。

条件(i)和(ii)已经结合该方法的实施例进行了说明。

此外可以以这样的方式设置和调整散焦单元、分割装置、成像装置和检测器，即发生干涉以形成输出光场的公共的输出光斑的第一光场的各第一光斑和第二光场的各第二光斑由输入光场的同一个输入光斑产生。

在干涉仪的一些实施例中，散焦单元或诸如压电可调反射镜或移相器之类的另一个装置被设置用于改变第二干涉仪臂的光程长度。例如，第二干涉仪臂的光程长度相对于第一干涉仪臂的光程长度被改变。

在干涉仪的一些实施例中，第二干涉仪臂的几何传播路径与第一干涉仪臂的几何传播路径相差至少0.1mm(或至少0.2mm，0.5mm，1mm，3mm，5mm或甚至至少10mm)。例如，第二干涉仪臂的几何传播路径比第一干涉仪臂的几何传播路径较长。

备选地或附加地，可能的是，第一干涉仪臂的光程长度与第二干涉仪臂的光程长度近似地没有差异。这可能意味着在检测器上存在具有近似零干涉的点。

几何传播路径是沿着其进行传播的路径的几何长度。与公制长度相比，几何传播路径减少了主平面的间距。成像根据几何光学沿着几何传播路径进行。

传播通常是指光场的扩散，即，光场从初始平面到终止平面的进一步展开和/或扩散。为了过程的物理建模，例如可以使用的基尔霍夫(Kirchhoff)衍射积分和/或亥姆霍兹(Helmholtz)方程的解。备选地，可以根据几何光学的规则或通过所谓的射线追踪来计算传播。在光场传播所通过的介电介质中的几何路径长度可以是介质的公制路径长度与介质的平均折射率的商。几何路径长度考虑了主平面效应。几何路径长度可以对应于减少了在主平面之间的区域的、沿着传播方向的介质的公制长度。

根据干涉仪的至少一个实施例，以这样的方式设置干涉仪，即，干涉图是输出光斑的多个光斑干涉图的叠加。设置检测器以测量光斑干涉图和/或干涉图的相位和振幅。

根据干涉仪的至少一个实施例，分割装置被设置和调节成借助于振幅分割来划分输入光场，并且借助于振幅叠加来叠加传播的第一光场和传播的第二光场。例如，分割装置包含至少一个分束器。

在一些实施例中，用于确定输入光场的输入相位和/或输入振幅的信号处理设备包括输入模块、存储模块和评估模块。输入模块被设置成由来自检测器的信号确定复合干涉项。

该存储器模块包括传播成像和/或点扩散函数，其中，该传播成像描述了沿着光程长度传播的第一光场到沿着光程长度传播的第二光场中的传播，其中，传播的第二光场相对于传播的第一光场被散焦。传播成像特别地可以是描述所述传播的点扩散函数。点扩散函数可以对应于传播成像。

评估模块被设置成由复合干涉项和传播成像和/或点扩散函数确定输入光场的输入相位和/或输入振幅。为此，除了复合干涉项外，评估模块还可以使用参考数据库。

信号处理设备特别地可以是计算机，其具有用于与检测器通信的相应的输入和输出。

在一些实施例中，存储模块包括参考数据库，其中，参考数据库包括复合比较干涉项，其中，复合比较干涉项已经借助于计算和/或校准被确定，并且其中，评估模块被设置成由信号借助于与复合比较干涉项的比较来确定复合干涉项。比较干涉项例如可以是点扩散函数。确定复合干涉项可以包含确定不同的点扩散函数对复合干涉项的比例贡献。

用于确定将复合干涉项分解成不同的点扩散函数的比例贡献的一种可能的方法是表示为在用于光斑位置的目前未知的振幅与复合点扩散函数(或复合光斑干涉项)之间的卷积。该卷积对应于傅立叶空间中的乘法。也就是说，通过在傅立叶空间中表示问题，可以由复合干涉项的傅立叶变换与复合点扩散函数的傅立叶变换的商来确定目前未知的振幅的傅立叶变换。通过傅立叶变换可以确定最初寻求的振幅函数。该方法假设，所有点扩散函数可以通过横向平移由参考点扩散函数生成。当所有物体点都位于同一平面上时，近似是这种情况。否则，有必要对不同的图像部分使用不同的逆卷积或完全使用不同的方法。通常，求解任务包括对也可在不参考卷积的情况下求解的线性方程的求解。

此外给出一种计算机程序。该计算机程序被设置用于由来自检测器的信号确定复合干涉项。此外，该计算机程序被设置用于由复合干涉项和传播成像和/或点扩散函数来确定输入光场的输入相位和/或输入振幅。

图1示意性地示出了根据一个实施例的干涉仪100。在图1中所示的结构类似于迈克尔逊干涉仪的结构。干涉仪100具有分割装置101，该分割装置在当前情况下既用作振幅分割器又用作振幅叠加器。在所示的实施例中，分割装置101是分束器。在使用分割装置101下，借助于振幅分割，可以将从物体Oi发出的输入光场Ei划分成第一光场E1和第二光场E2。第一光场E1接着沿着第一干涉仪臂11传播，而第二光场E2沿着第二干涉仪臂12传播。在传播之后，两个光场E1，E2可以借助于振幅叠加在分割装置101上叠加成输出光场Ef。

第一干涉仪臂11包含第一反射镜201，该第一反射镜可以借助于压电元件203沿着第一光场E1的传播方向移动一个位移p。因此，第一反射镜201和压电元件203一起起着移相器的作用。以这样的方式改变第一干涉仪臂11的光程长度，即第一干涉仪臂11的光程长度对应于第二干涉仪臂12的光程长度。通过压电元件203可以针对所选择的射束簇的所选择的点将光程长度差稳定为零干涉。对于上述的“相移”，光程长度例如被改变在0至2π的范围内的不同的值。

第二干涉仪臂12包含第二反射镜202和散焦单元102。在所示的示例中，散焦单元102是其折射率(n)大于周围介质(例如空气)的折射率的介电板。借助于介电板，第二干涉仪臂12的光程长度可以被延长和第二干涉仪臂12的几何路径长度可以被缩短。

在穿过第一干涉仪臂11和第二干涉仪臂12之后，第一光场E1和第二光场E2借助于分割装置101被叠加成输出光场Ef，并在检测器300上产生干涉。检测器300例如可以是CCD传感器。输出光场Ef在此可以借助于可选的成像装置103被成像到检测器300上。仅作为示例地，将成像装置103引入到分割装置101与检测器300之间。然而可能的是，将成像装置103放置在两个干涉仪臂11、12之一中。此时成像装置103仅作用于场E1或E2上。成像装置103可以是透镜(例如微透镜阵列)。然而也可能的是，成像装置103仅产生输出光场Ef的传播和/或将输出光场Ef偏转到检测器300上。借助于检测器300来测量干涉图，并且为可选的评估装置(以及：信号处理设备，参见例如图6)提供输入信号S1，S2，S3。

通过在图1中所示的干涉仪100的结构，可以使第一光场E1的第一光斑与第二光场E2的第二光斑发生干涉(为此也参见图2)。

图2示意性地示出了在检测器300上的输出光场Ef的三个光斑x1，x2，x3的干涉。所示的光斑x1，x2，x3的数目的选择纯粹是示例性的-四个和更多个光斑也是可能的。三个光斑x1，x2，x3中的每一个是由第一光场E1的第一光斑x11，x21，x31和第二光场E2的第二光斑xl2，x22，x32的干涉形成的。仅作为示例地，每个光斑x11，x12，x21，x22，x31，x32都表示为高斯射束簇或类似高斯射束簇，其中，最小射束直径的范围对应于最佳的聚集。

如在图2中所示的那样，两个光场E1，E2的光斑x11，x12，x21，x22，x31，x32在轴向上彼此偏移-即与第一光场E1相比，第二光场E2是散焦的。结果，第一光场E1和/或第二光场E2的每个光斑x11，x12，x21，x22，x31，x32几乎都会由于其本身的复制，但是具有不同的焦点位置，而发生干涉。因此在一定的程度上在两个本身彼此相干的射束簇之间产生干涉。

对于两个光场E1，E2中的任何一个都不必满足在检测器300上的焦点条件。也就是说，第一光场E1和/或第二光场E2的光斑在检测器300上不必是焦点对准的。两个光场E1，E2在检测器300处都可以是“焦点没对准的”。但是，它们通常穿过相同的光程长度，也就是说，即使在短的时间相干性和/或短的光学相干性长度的情况下(例如在所谓的“非相干光”的情况下)，两个射束也发生干涉。对于所有射束簇(其例如彼此在空间上是不相干的)，可以同时满足叠加和干涉的条件。

借助于图3的示意图解释用于构造主平面的几何方法。示出了散焦单元102及其主平面H1，H2，该散焦单元102被实施成具有厚度d和折射率n的平面平行的介电板。此外，仅作为示例地，示出了第二光场E2的两个光束E21，E22通过散焦单元102的射束路径。

该系统是远心系统，其中对于折射率n>n_M，主平面H1，H2移动到平面平行的板的内部中，n_M在此是周围介质的折射率，该折射率在以下仅作为示例地被设置成等于1(空气的折射率)，其中，其他介质也是可能的。

通过引入散焦单元102，光程长度被延长了值(n-1)*d。两个主平面之间的距离为(l-l/n)*d。虽然通过介电介质延长了光程长度，但是几何传播路径被缩短了两个主平面之间的距离。

与此相反，尽管将在介质中的路径长度纯粹地延长——即不引入介电板——厚度d也会导致几何路径长度的延长，但是在此情况下光学传播路径也会被延长。在非相干光场的情况下，这导致，只要路径长度的延长大于相干长度，就不能够测量任何干涉。在本公开中考虑的场的相干长度可以在几μm的范围内，即，散焦单元不能通过简单地延长路径长度来起作用。

对于例如由BK7玻璃制成的1mm的介电板的示例性厚度，在可见光范围内存在明显的色差。BK7的阿贝数为64.2，并且对于在中心波长为630nm下的30nm的线宽，在0.5μm(4rad)的线宽上存在光程差。该线宽对应于发光二极管(LED)的理论线宽。因此，用于以这种方式设计的干涉仪的LED光场不适用于测量干涉。

通过在两个干涉仪臂11、12中(例如在图1的实施例中)分别安装至少一个散焦单元102(在图中未示出)，可以实现色度校正。每个散焦单元102可以包括介电板，该介电板可以被设计成可旋转，以用于色散调节。如果在每个干涉仪臂11、12中各安装一个散焦单元102，则可以将用于第一干涉仪臂11的散焦单元102设计为具有与在第二干涉仪臂12中的散焦单元102不同的电介质。例如在第二干涉仪臂12中可以使用BK7玻璃(厚度d2，折射率n2)，而在第一干涉仪臂11中使用具有阿贝数约为95的CaF₂玻璃(厚度d1，折射率n1)。例如这样地选择两个介电板的厚度，使得项n1(λ)*dl-n2(λ)*d2近似恒定。由此导致预先规定的厚度比dl/d2。由于不同的几何路径长度，导致净效应，该净效应对应于色度校正的散焦单元102。

图4纯示例性地示出了设计为微透镜阵列的成像装置103。该成像装置103包括多个透镜1031，所述多个透镜借助于阵列材料1032以栅格间距b彼此连接。借助于微透镜阵列，例如可以改变图像点的网格化的栅格的干涉情况。

图5针对简单的光学结构纯示例性地示出了不同的物体点O1，O2的位置如何导致在检测器上的不同的射束簇，以及不同的轴向位置如何导致相应的射束簇相对于检测器的不同的焦点位置。示出了第一物体点O1和第二物体点02的情况，第一物体点O1和第二物体点02通过透镜L成像到第一图像点O1'或第二图像点02'上。两个物体点O1，O2的不同的轴向位置导致图像相对于图像平面的散焦D1，D2(第一散焦D1和第二散焦D2)。为了清楚起见，仅示出了一个干涉仪臂的情况，即，例如第一干涉仪臂的情况。在干涉仪中的偏转也未示出。也就是说，该方案对应于具有展开的射束路径的隧道图。第二干涉仪臂的情况是类似的，但是由于散焦单元的缘故，焦点的位置不同。这一点由评估单元考虑，其中，评估的基础是复合干涉项。在这里描述的干涉仪允许分辨两个图像点O1'，02'的轴向位置并且尽管存在散焦D1，D2，但仍可以获得聚焦的图像的值的横向分辨率。由于点O1和02之间的间距不同，因此点01和02具有不同的点扩散函数。点扩散函数或相关的相干输入射束簇的差异允许推导出第一物体点O1和第二物体点02的3D位置。因此，光斑的位置的测量可以允许推导出反射源的位置。

如果以常规方式仅以强度来记录图像，则横向分辨率只有在图像也位于焦点对准的情况下才是最佳的。否则，(由图像点O1'，02'组成的)图像将会被散焦D1，D2抹得模糊不清去，并且即使通过数值后处理也不再能够恢复最佳聚焦的图像的信息。

图6示出了在这里描述的用于确定输入光场Ei的输入相位和/或输入振幅的信号处理设备600的示意图。信号处理设备600包括输入模块601，该输入模块被设置成用于由源自检测器300的信号S1，S2，S3确定复合干涉项。此外，信号处理设备600包括存储模块602，该存储模块包括传播成像和/或点扩散函数，在这一点上，“包括”可以意指传播成像和/或点扩散函数被存储在存储模块602中。特别地，存储模块602可以包括针对物体点之间的不同距离的多个不同的点扩散函数的库。传播成像描述了沿着光程长度传播的第一光场E1到沿着光程长度传播的第二光场E2的传播，其中，传播的第二光场E2相对于传播的第一光场被散焦。信号处理设备600还包括评估模块603，该评估模块被设置成用于由复合干涉项和传播成像和/或点扩散函数来确定输入光场Ei的输入相位和/或输入振幅。

借助于图7中的示意图更详细地解释在这里描述的干涉仪以及在这里描述的方法的另一个实施例。图7的干涉仪100具有两部分式的分割装置1011、1012。各有一个偏振器用作分割装置1011、1012的振幅分割器1011和振幅叠加器1012，该偏振器使偏振方向旋转45°。在所示的实施例中，散焦单元102包括双折射晶体(英语:birefringent crystal)。此外，两个干涉仪臂11、12包含移相器2031(英语：phase shifter)。对于通过双折射晶体102传播的光场的不同的偏振方向，双折射晶体102具有不同的折射率。移相器2031针对通过移相器2031传播的光场的不同的偏振方向产生不同的相移。移相器2031可以被设计为可电控的。

从物体Oi出发的输入光场Ei的偏振借助于振幅分割器1011被旋转45°。因此，紧接在振幅分割器1011之后，光场具有垂直(大约90°偏振)和平行(大约0°偏振)偏振分量(在图7中示意性示出)。垂直偏振分量对应于第二光场E2，而平行偏振分量对应于第一光场E1。因此，图7的干涉仪100的第一干涉仪臂11和第二干涉仪臂12在偏振方向上相互不同，但是可以沿着相同的传播方向延伸。然而，两个光场E1，E2的空间划分也是可能的。然而，为了便于理解，在图7中将第一光场E1和第二光场E2彼此稍微偏移地绘制。

第一光场E1和第二光场E2沿着两个干涉仪臂11、12并通过双折射晶体102传播。在双折射晶体102中，由于针对两个偏振方向的不同的折射率，第一光场E1和第二光场E2有效地穿过不同的光学介质。为了在光程长度上进行补偿，双折射晶体的层状结构是值得推荐的，其中通过不同的材料和不同的折射率，对光路的总体影响对于两种偏振来说是相同的。折射率以不同的相关性(1/n而不是n)进入几何路径。由此可以看出几何路径是不同的。由此第二光场E2可以在同时相同的光程长度下相对于第一光场E1被散焦。

为了补偿不同的光程长度，接着借助于移相器2031使两个光场E1，E2的相位相对于彼此移动。在穿过双折射晶体102和移相器2031之后，存在传播的第一光场U1(E1)*e^iδ和传播的第二光场U2(E2)。U1和U2在此分别是传播成像，除了在双折射晶体102中的不同的传播之外，该传播成像是相同的。由于移相器2031，传播的第一光场U1(E1)*e^iδ相对于传播的第二光场U2(E2)被相移。然而，传播的第一光场U1(E1)*e^iδ和传播的第二光场U2(E2)的偏振方向仍然彼此垂直(在图7中示意性地示出)。借助于振幅叠加器1012，两个传播的光场被叠加成输出光场Ef＝U2(E2)+U1(E1)*e^iδ，并且与图1中的结构类似地，使其在检测器300上发生干涉。

图8示意性地示出了在这里描述的干涉仪和在这里描述的方法的另一个实施例。在图8的实施例中，干涉仪100包括两部分式的分割装置1011、1012，其具有分别被设计为分束器的振幅分割器1011和振幅叠加器1012。输入光场Ei在振幅分割器1011处被划分成穿过第一干涉仪臂11的第一光场E1和穿过第二干涉仪臂12的第二光场E2。然后，第一光场E1和第二光场E2在振幅叠加器1012处被叠加成输出光场Ef，并使其在检测器300上发生干涉。

第一干涉仪臂11包括第一反射镜201和第一光学系统1021。第二干涉仪臂12包括第二反射镜202和第二光学系统1022。第一光学系统1021和第二光学系统1021一起形成散焦单元1021、1022。此外，第二干涉仪臂12包括移相器2031，该移相器可以与图7的实施例的移相器2031类似地进行设计。第一光学系统1021和第二光学系统1022具有不同的折射率，由此第一光学系统1021的主平面H1，H2之间具有与第二光学系统1022的主平面H1'，H2'之间不同的距离。例如，第一光学系统1021和第二光学系统1022分别包括介电板或由介电板组成。由于两个光学系统1021、1022的主平面H1，H2，H1’，H2’的位置不同，所以第一光场E1和第二光场E2在两个干涉仪臂11，12中穿过不同的几何路径长度。因此，第二光场E2相对于第一光场E1是散焦的。借助于移相器2031作为补偿单元，可以通过相移来补偿在光学传播路径上的可能的差异。

点扩散函数和/或复合干涉项的确定和其对输入相位和/或输入振幅的评估例如可以如在下面描述的那样进行。

根据在光学中通用的术语，点扩散函数是通过点源产生的在检测器上的光分布的数学表示。在此，物体和图像除了像差之外位于共轭平面上。在下文中，为了更简化的说明，不考虑像差。

在不具有在这里描述的散焦单元的备选的干涉仪结构中，通常针对在系统的光轴上的中心物体点来确定点扩散函数(所谓的参考点扩散函数，PSFO)，并且通过移动该参考点扩散函数来生成所有其他的点扩散函数。如果点源在物体空间中被移动，则相应的点扩散函数的重心也会移动(这类似地适用于IF点扩散函数，参见下文)。

通常，在成像系统中测得的强度图像是重心在不同位置上的点扩散函数的叠加，并且这些点扩散函数中的每一个对应于一个在空间上被移位的参考点扩散函数。因此，强度图像(I)可以如下地表示。

I(x，y)＝∑_sI_s (8)

其中，在PSF0(x-xs'，y-ys')的所有点扩散函数s上进行求和。Is是点扩散函数s的强度贡献。

每个点扩散函数s在检测器上都有一个特定的地点(xs'，ys')(具有已知的位置zs)，并且每个点扩散函数s属于一个物体点P_s。该物体点P_s也具有为了区分而被选作大写字母的坐标：Xs，Ys，Zs。在xs(ys)和Xs(Ys)之间的关系通过成像给出，特别是通过在物体和图像的共轭平面之间的成像给出。坐标Zs在此具有特殊的位置，因为它表示物体与测量装置之间的距离。如果图像平面保持不变并且Zs改变，则这在几何光学的狭义上来看导致散焦(像差)。

上面的公式(8)除了可能的坐标变换之外是卷积公式。通过傅立叶分析(傅立叶变换)的方法，这种卷积可以表示为输入函数的傅立叶变换的乘积。这允许由测量的强度(x，y)的傅里叶变换和先前确定的PSF0(x，y)的傅里叶变换通过除法(durch Division)来确定对Is的相应的傅里叶变换(Is是s的函数，其中，s例如也可以是二维坐标(Xs，Ys))。然后通过逆变换(Rücktransformation)从中计算出Is。该方法在分辨率上受到在傅里叶空间中的PSFO(x，y)的宽度的限制。

在光学中重建的任务通常在于，由在检测器上测得的强度(x，y)尽可能好地确定点源的位置Xs，Ys，Zs。这受到横向分辨率(Xs，Ys)和轴向分辨率(深度分辨率)Zs的限制。这种限制的出现在于不同的Xs，Ys，Zs导致点扩散函数s，这些点扩散函数s通常不能够被区分(即在考虑测量误差的情况下是“相同的”)。

在备选干涉仪结构中，这种情况通常对Zs是不利的，因为Zs的变化由与之相关的像差确定。但是，这种像差限制了横向分辨率，并且通常非常不精确。这种备选干涉仪结构可能具有差的深度分辨率。与之相关的深度分辨率是瑞利长度，其中，瑞利长度是针对点源的理想聚焦的射束簇被确定的。

在这里描述的干涉仪中，要分析的场是复合干涉项(IF)。这可以表示为其各个项IF_i的叠加。各个项IF_i可以是根据等式(2)的相干干涉项，或者是复合点扩散函数，在下文中也称为“IF点扩散函数”。IF点扩散函数是复值的。

在这里描述的干涉仪中，物体(例如点源)和干涉图(即图像)仅近似地位于共轭平面上。第一干涉仪臂11和第二干涉仪臂12都不必正好在检测器300的位置上具有与物体的共轭平面。通常，在这里描述的干涉仪也不是这种情况，因为干涉仪臂11、12中的至少一个包含散焦单元102、1021、1022。

在这里描述的干涉仪中，中心物体点的点扩散函数(所谓的参考IF点扩散函数IF-PSFO(Z))通常确定在系统的光轴上的，但现在是在距离Z处，并且通过移动针对距离Z的参考IF点扩散函数，生成针对距离Z的所有其他的IF点扩散函数。

测得的干涉仪的干涉图是具有在不同位置上的重心的IF点扩散函数的叠加，并且这些IF点扩散函数中的每一个都对应于一个相对于距离Z在空间上被偏移的IF参考点扩散函数IF-PSFO。与在PSF0中的情况不同，在IF-PSFO中必须根据到物体的距离来进行区分，因为IF-PSFO显著地取决于Z。

可以根据以上公式(8)表示干涉图，其中，现在在所有IF-PSFO上求和。Is此时是IF点扩散函数s的强度贡献。每个IF点扩散函数s在检测器上都有一个特定的位置(xs'，ys')并对应于点源距离Zs，并且每个IF点扩散函数s都属于具有坐标Xs，Ys，Zs的物体点Os(参见上文)。

与备选干涉仪结构不同，在这里描述的干涉仪中的情况对Zs是有利得多的，因为Zs的变化尽管会改变参考IF点扩散函数IF-PSFO，但是在傅立叶空间中的宽度几乎保持不变，也就是说，即使检测平面的位置未被改变，这也不会导致横向分辨率的降低。通过对具有不同的Z的IF-PSFO进行试验性的测试，可以确定用于点源的正确的Z。与之相关的深度分辨率显著地低于瑞利长度。

如果物体包含不同的Z，则例如可能的是，进行针对不同的Z_m的重建并且局部地分别选择“最清晰”的图像。由此可以确定具有不同的Z_m的局部区域。这是用于电子聚焦的简单建议。其他的方法并不因此被排除。

由复合干涉项进行物体重建可以涉及到对物体的点源的位置(Xs，Ys，Zs)和/或强度(Is)的确定。将相关联的点扩散函数IF-PSF0(X，Y，Z)应用于物体通常会导致测得的干涉项。这对应于将干涉项分解为不同的IFi。在分辨率极限和测量误差范围内可以明确地确定这种分解。

本发明不因基于实施例的描述而局限于这些实施例。相反，本发明包括任何新特征以及特征的任何组合，其特别是包含在权利要求中的特征的任何组合，即使该特征或该组合本身未明确地在权利要求或实施例中给出。

附图标记列表

第一干涉仪臂11

第二干涉仪臂12

干涉仪100

分割装置101

散焦单元102、1021、1022

成像装置103

第一反射镜201

第二反射镜202

压电元件203

检测器300

信号处理设备600

输入模块601

存储模块602

评估模块603

振幅分割器1011

振幅叠加器1012

第一光学系统1021

第二光学系统1022

透镜1031

阵列材料1032

移相器2031

Claims (18)

1.一种用于确定输入光场(Ei)的输入相位和/或输入振幅的方法，包括以下步骤：

a)将所述输入光场(Ei)的振幅分割成第一光场(E1)和第二光场(E2)；

b)以这样的方式传播所述第一光场(E1)和所述第二光场(E2)，即传播的第二光场(E2)相对于传播的第一光场(E1)被散焦，以使所述第一光场(E1)和所述第二光场(E2)穿过不同的几何传播距离和相同的光程长度；

c)以这样的方式在检测器(300)上对传播的第一光场(E1)和传播的第二光场(E2)进行振幅叠加和成像，即传播的第一光场(E1)的各第一光斑(xll，x21，x31)和传播的第二光场(E2)的各第二光斑(xl2，x22，x32)在所述检测器(300)上发生干涉以形成输出光场(Ef)的公共的输出光斑(x1，x2，x3)并且所述输出光场(Ef)在所述检测器(300)处产生干涉图，

其中，发生干涉以形成所述输出光场(Ef)的公共的输出光斑(x1，x2，x3)的所述第一光场(Ei)的所述各第一光斑(xll，x21，x31)和所述第二光场(E2)的所述各第二光斑(xl2，x22，x32)由所述输入光场(Ei)的同一个输入光斑产生，并且

其中，所述输出光场(Ef)具有至少三个输出光斑(x1，x2，x3)，对于所述至少三个输出光斑，以下适用：

(i)所述输出光场(Ef)在所述至少三个输出光斑(x1，x2，x3，...)的不同的输出光斑处是无相互相干性的，并且

(ii)所述输出光场(Ef)在所述至少三个输出光斑(x1，x2，x3，...)的一个输出光斑内具有至少部分空间相干性；

d)借助于所述检测器(300)测量所述干涉图的至少一部分，并由所测量的干涉图确定复合干涉项(IF)；和

e)由所述复合干涉项(IF)至少部分地确定所述输入相位和/或所述输入振幅。

2.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述散焦使所述传播的第二光场(E2)相对于所述传播的第一光场(E1)在空间上沿着光轴移动。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，借助于附加的调节装置设置在所述第一光场(E1)和所述第二光场(E2)之间的光程差，其中，所述光程差至少为所述输入光场(Ei)的波长的四分之一。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述输入光场(Ei)由具有成像光学系统的物体发射，并且其中，基于一个截平面，所述输入光场(Ei)是所述输入光场(Ei)的相互不相干的输入光斑的叠加，其中，所述截平面至少近似地是所述物体的成像光学系统的共轭平面。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，针对每个输出光斑(x1，x2，x3，...)，确定复合光斑干涉项，并且其中，将所述复合干涉项(IF)显示为所述复合光斑干涉项的叠加。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，将每个输出光斑成像到所述检测器(300)的多个像素上，其中，针对每个像素，确定复合像素干涉项，并且其中，所述复合光斑干涉项由所述复合像素干涉项的值组成。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，以这样的方式将所述传播的第一光场(E1)和所述传播的第二光场(E2)成像到所述检测器(300)上，即所述检测器(300)近似地位于所述成像的图像平面中。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，测量所述干涉图包括测量所述干涉图的相位和振幅。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法在以下应用的至少一个中的用途：

-电子聚焦；

-图像校正，具体为图像的锐化；

-光学系统的像差校正；

-测量三维物体的表面结构；

-通过部分时间部分不相干光源和/或借助于光致发光来测量物体；

-测量薄层的构造；

-测量相位物体，具体为明场或暗场显微镜的相敏测量；

-确定物体在三维空间中的位置。

10.根据权利要求9所述的用途，其中，所述方法用于图像校正和/或用于图像的电子聚焦，其中，待校正的图像通过成像装置进行拍摄，并且其中，所述待校正的图像在所述成像装置的焦点附近而不是在所述成像装置的焦点处被拍摄。

11.一种用于确定输入光场(Ei)的输入相位和/或输入振幅的干涉仪(100)，包括分割装置(101、1011、1012)、成像装置(103)和检测器(300)，其中，

-所述分割装置(101、1011、1012)限定第一干涉仪臂(11)和第二干涉仪臂(12)，其中，所述第二干涉仪臂(12)具有散焦单元(102、1021、1022)，

-所述分割装置(101、1011、1012)被设置成借助于振幅分割将所述输入光场(Ei)划分成第一光场(E1)和第二光场(E2)，并且

-所述分割装置(101、1011、1012)和所述成像装置(103)被设置并调整成用于以这样的方式借助于振幅叠加来叠加沿着所述第一干涉仪臂(11)传播的第一光场(E1)和沿着所述第二干涉仪臂(12)传播的第二光场(E2)并且以这样的方式成像到所述检测器(300)上，即第一光场(E1)的各第一光斑(xll，x21，x31)和第二光场(E2)的各第二光斑(xl2，x22，x32)在所述检测器(300)处发生干涉以形成输出光场(Ef)的公共的输出光斑(x1，x2，x3)并且所述输出光场(Ef)在所述检测器(300)处产生干涉图；

-所述检测器(300)包括多个光斑像素且被设置成用于测量所述干涉图的至少一部分；

-所述散焦单元(102,1021,1022)被设置成用于将沿着所述第二干涉仪臂(12)传播的第二光场(E2)相对于所述第一光场(E1)进行散焦，以使所述第一光场(E1)与所述第二光场(E2)穿过不同的几何传播距离和相同的光程长度；

以这样的方式设置和调整所述散焦单元(102,1021,1022)、所述分割装置(101,1011,1012)、所述成像装置(103)和所述检测器(300)，即所述输出光斑(xl，x2，x3)入射到多个光斑像素上，其中，对于至少10％的光斑像素，在光斑像素的位置上，在所述第一光场(E1)和所述第二光场(E2)之间的以2π为模的相位差的变化大于0.1π。

12.根据权利要求11所述的干涉仪(100)，其中，所述散焦单元(102，1021，1022)具有以下组件中的至少一个或由以下组件之一组成：介电介质，包括介电板；折射系统，包括透镜；具有平移对称性的衍射系统，包括光栅；可调反射镜，包括压电可调反射镜。

13.根据权利要求11或12所述的干涉仪(100)，其中，以这样的方式设置和调整所述散焦单元(102，1021，1022)、所述分割装置(101，1011、1012)、所述成像装置(103)和所述检测器(300)，即输出光场(Ef)具有至少三个输出光斑(x1，x2，x3)，其中，对于所述至少三个输出光斑(x1，x2，x3)，以下适用：

(i)所述输出光场(Ef)在所述至少三个输出光斑(x1，x2，x3)的不同的输出光斑(x1，x2，x3)处是无相互相干性的，并且

(ii)所述输出光场(Ef)在所述至少三个输出光斑(x1，x2，x3)中的一个输出光斑(x1，x2，x3)内具有至少部分空间相干性。

14.根据权利要求11所述的干涉仪(100)，其中，所述散焦单元(102，1021，1022)被设置成用于改变所述第二干涉仪臂(12)的光程长度。

15.根据权利要求11所述的干涉仪(100)，所述第二干涉仪臂(12)的几何传播路径与所述第一干涉仪臂(11)的几何传播路径相差至少0.1mm。

16.根据权利要求11所述的干涉仪(100)，其中，所述干涉仪(100)被设置成用于执行根据权利要求1至8中的任一项所述的方法。

17.一种用于确定输入光场(Ei)的输入相位和/或输入振幅的信号处理设备(600)，包括：

-输入模块(601)，被设置成用于由源自根据权利要求11所述的所述干涉仪的检测器(300)的信号(S1，S2，S3，...)确定复合干涉项(IF)；

-存储模块(602)，包括传播成像(U)和/或点扩散函数，其中，所述传播成像(U)的传播为沿着光程长度传播的第一光场(E1)到沿着光程长度传播的第二光场(E2)中的传播，其中，所述传播的第二光场(E2)相对于所述传播的第一光场(E1)被散焦；

-评估模块(603)，被设置成用于由复合干涉项(IF)和传播成像(U)和/或点扩散函数来确定所述输入光场(Ei)的输入相位和/或输入振幅。

18.根据权利要求17所述的信号处理设备(600)，其中，所述存储模块(602)还包括参考数据库，其中，所述参考数据库包括复合比较干涉项，其中，所述复合比较干涉项通过计算和/或校准被确定并且其中，所述评估模块(603)被设置用于，通过与所述复合比较干涉项比较，由所述信号(S1，S2，S3，...)确定所述复合干涉项(IF)。

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