一种具有空间载频的能够以多色辐射进行成像的干涉仪系统，借助于输出成像装置经由由反射器构成的透射系统将物体分支的成像装置的像平面成像至输出平面，并且同时在参考分支的成像装置的像平面中设置反射型衍射光栅，反射型衍射光栅由输出成像装置经由由反射器构成的透射系统也成像至干涉仪的输出平面，其中来自物体分支和参考分支的波的干涉形成消色差轴全息图，并且其中设置检测器。所述两个由反射器构成的透射系统调节为使得两个分支的轴在输出平面的入口重合，并且平行于输出平面的法线，并且由反射型衍射光栅以角α衍射的轴束以角β进入输出平面，β和α之间的关系是sin(β)＝sin(α)/m，其中m是输出成像装置的放大率。
【技术实现步骤摘要】
描绘的方案描述了具有空间载频的干涉仪系统，其借助于低相干波产生全息图像，容许以由扩展的空间上非相干的源发射的宽带波实时地进行共焦成像。
技术介绍
具有分开的物体和参考分支的当前干涉仪系统的共有特征是光分束器，该光分束器将波束分成两个相互相干的束，该两个相互相干的束进入物体和参考分支。当前系统可以分成三个基本组。第一组包括干涉仪系统，在大多数情况下，该干涉仪系统使用传统的 Mach-Zehnder或Michelson干涉仪，其中两个分支的轴在干涉仪的输出端重合，因此波以零度角干涉。此系统容许使用完全不相干的波源，诸如常规灯泡；这里的优点是消除了得到的图像，即通过样品的光横截面，的相干噪声和较强的深度区别。缺点是，为了获得关于物波的完整信息，必需捕获最少3个具有不同相移的图像，这引入不期望的结果。首先，周边环境中的波动和振动增加了得到的图像中的噪声，并且其次，其不容许观察快速的变化现象。此系统用于显微镜Krug&Lau、Horn和Mirau物镜。第二组包括全息系统。这些系统使用与第一组相同的干涉仪；这里的差异是两个分支在干涉仪的输出端的轴以充分大的非零角相交，使得产生的干涉结构具有充分高的空间频率，这容许来自单个干涉图即全息图的物波的重建，该单个干涉图通过简单倾斜反射镜或具有类似功能的其它元件获得。该干涉仪不是消色差的并且因此不能使用宽带波，因为具有不同波长的波以相同角度进入输出平面并且干涉结构对各逐个波长具有不同的空间频率。总之，在视场的大部分中损失了期望的干涉结构(条纹)。此配置的优点是，能够根据单个记录，即全息图，完全重建图像。另一个积极的方面是采样率仅取决于检测器，而不取决于全息系统布置。此系统适合于监控动态过程。缺点是需要使用相干和部分空间不相干的波，诸如激光器，使得在整个视场中发生干涉，这引入以下消极结果存在相干噪声以及对观察浸没于散射介质中的样品的相当有限的能力。与第一组中的系统相比，视场小两倍，这由全息状况暗示。第三组包括相干控制的消色差全息系统。此组通过如下事实去除了第二组中描述的不利条件具有不同波长的波以不同的角度进入干涉仪的输出平面，使得产生的干涉结构对每个波长具有相等和足够高的空间频率(条纹密度)，这容许根据单个干涉图即全息图重建整个视场中的物波。通过光分束器实现了上述方案，这里分束器为衍射光栅的形式。 第+1衍射级进入物体分支并且第-1衍射级进入参考分支。作为衍射光栅上波的角色散的结果，不同的波以不同角度从光栅出来，并且以此形式，它们进入聚光器。每个分支中的衍射光栅通过相关成像装置成像到干涉仪的输出平面上，从而确保保持两个分支中的波的较色散，并且此条件满足能够产生消色差干涉条纹的假设。此方案包括上述第一和第二组中列出的所有优点并且同时消除了它们每一组提到的缺点。然而，这里的缺点是形成每个分支中的成像装置的聚光镜和物镜必需是两个相同的元件的事实，即如果例如使用透射光显微镜，则必需对每个放大级使用四个相同的透镜。结果包括财务需求、物镜和聚光镜之间的用于具有较高放大率的透镜的受限空间。视场与第二组中的系统相同。此方案也用于实用设计 CZ8547 和 CZ19150 中。
技术实现思路
通过根据本专利技术的具有空间载频的能够以宽带波进行成像的干涉仪系统消除了上述缺点。系统包括扩展的时间上和空间上非相干的波源，其后，插入波分束器并使用该波分束器将入射波分束到干涉仪的两个分开的分支中，具体是分束到第一分支中和第二分支中。在第一分支的轴上设置任意设计的第一成像装置，并且在第二分支的轴上设置第二成像装置，第二成像装置就放大率和波的传播时间来说必须与第一成像装置相同。其可以不同，例如归因于所述第一成像装置可以以透射波进行成像而第二成像装置可以以反射波进行成像。干涉仪系统还包含设置于输出平面中的检测器。条件是第一和第二分支中的波传播时间的差不应大于所使用的波的相干时间。第一或第二分支分别开始于入射波被分束的点，并且第一或第二分支的末端分别在干涉仪的输出平面处。第一分支的第一成像装置的像平面对于第一成像装置而言是此成像装置的物平面的图像，并且同时，第二分支的第二成像装置的像平面对于第二成像装置而言是此成像装置的物平面的图像。新方案的原理是，在第一分支的第一成像装置的像平面之后且在所述干涉仪的输出平面之前，在所述第一分支的轴上设置所述第一输出成像装置，并且同时，在第二分支的第二成像装置的像平面之后且在所述干涉仪的输出平面之前，在所述第二分支的轴上设置所述第二输出成像装置。所述干涉仪的输出平面对于所述第一输出成像装置而言是所述第一分支的所述第一成像装置的像平面的图像，并且同时，所述干涉仪的输出平面对于所述第二输出成像装置而言是所述第二分支的所述第二成像装置的像平面的图像。第一分支的第一成像装置的物平面和干涉仪的输出平面之间的总放大率等于第二分支的第二成像装置的物平面和干涉仪的输出平面之间的总放大率。至少在一个分支中，在给定分支的相关成像装置和干涉仪的输出平面之间，在第一分支中设置由反射器构成的第一透射(transmission)系统并且在第二分支中设置由反射器构成的第二透射系统，使得第一分支的轴和第二分支的轴在至所述干涉仪的输出平面的入口之前重合并且它们平行于干涉仪的输出平面的法线。在第一分支的轴中传播的波束进入第一输出成像装置并且在其轴上，并也在第一输出成像装置的轴上从第一输出成像装置离开并以所述干涉仪的输出平面的法线方向进入到所述干涉仪的输出平面。邻近所述第二分支的第二成像装置的像平面设置衍射光栅。在所述第二分支的轴上传播并由衍射光栅以角α衍射的束相对于第二输出成像装置的轴也以角α进入到所述第二输出成像装置并相对于此成像装置的轴以角β从此成像装置离开，并相对于所述干涉仪的所述输出平面的法线也以角β进入到所述输出平面。角β和α之间的关系是 8 η(β) = Sin(a)/m2，其中m2是所述第二输出成像装置的放大率。类似的方案基于如下事实邻近所述第一分支的第一成像装置的像平面设置第一衍射光栅并且邻近所述第二分支的第二成像装置的像平面设置第二衍射光栅。在分别的第一和第二分支的轴上传播并由的第一和第二衍射光栅分别以角α 1 和α2衍射的束相对于第一和第二输出成像装置的轴也分别以角α 和α2进入第一和第二输出成像装置，并从它们各自的输出成像装置相对于输出成像装置的轴分别以角β 1和 β 2离开。角β 1、α 和β 2、α 2之间的关系分别是sin(3 1) = sin ( α 1)/ml和sin ( β 2) =sin(c^)/m2，其中，ml是第一输出成像装置的放大率，m2是第二输出成像装置的放大率。当使用来自电磁辐射的可见范围的波时，所有成像装置，其意指第一和第二成像装置以及第一输出和第二输出成像装置，可以由透镜、反射镜和其它光学元件构成的任意装置形成，并且由反射器构成的所有透射系统(即由反射器构成的第一和第二透射系统)可以由例如反射镜和其它反射光学元件构成的任意其它装置形成，所有这些必需遵守 (observe)用于逐个成像和透射系统的上述条件。当使用其它类型的波时，与对电磁辐射的可见范围中的波的范例中提到的元件具有类似功能的所有元件必需遵守所有上述条件也适用。在一个可能的实施例中，对于上本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种具有空间载频并能够以多色辐射进行成像的干涉仪系统，所述多色辐射由扩展的时间上和空间上非相干的波源（１）构成，在所述波源（１）后插入波分束器（２），所述波分束器（２）将入射波分束到干涉仪的两个分开的分支中，具体是分束到第一分支和第二分支中，其中，在所述第一分支的轴上设置任意设计的第一成像装置（３．１）并且在所述第二分支的轴上设置第二成像装置（３．２），所述第二成像装置（３．２）就放大率和波的传播时间来说必需与所述第一成像装置（３．１）相同，并且所述第一分支的所述第一成像装置（３．１）的像平面（３．３）对于所述第一成像装置（３．１）而言是此成像装置（３．１）的第一物平面（２．１）的图像，并且同时，所述第二分支的所述第二成像装置（３．２）的像平面（３．４）对于所述第二成像装置（３．２）而言是此成像装置（３．２）的第二物平面（２．２）的图像，并且所述干涉仪系统还包含设置于所述干涉仪的输出平面（７）中的检测器，而所述第一分支和所述第二分支中的波的传播时间的差小于在从所述波分束器（２）的分束点直至所述干涉仪的所述输出平面（７）测得的使用的波的相干时间，所述干涉仪系统的特征在于，在所述第一分支的所述第一成像装置（３．１）的所述像平面（３．３）之后且在所述干涉仪的所述输出平面（７）之前，设置第一输出成像装置（４．１），并且在所述第二分支的所述第二成像装置（３．２）的所述像平面（３．４）之后且在所述干涉仪的所述输出平面（７）之前，设置第二输出成像装置（４．２），而且在至少一个分支中，在给定的分支的相关成像装置（３．１、３．２）和所述干涉仪的所述输出平面（７）之间，在所述第一分支中设置由反射器构成的第一透射系统（６．１）且在所述第二分支中设置由反射器构成的所述第二透射系统（６．２），所述第一分支和所述第二分支布置成使得所述第一分支的轴和所述第二分支的轴在至所述干涉仪的所述输出平面（７）的入口之前重合并且它们平行于所述干涉仪的所述输出平面（７）的法线，并且还布置成使得所述干涉仪的所述输出平面（７）对于所述第一输出成像装置（４．１）而言是所述第一分支的所述第一成像装置（３．１）的所述像平面（３．３）的图像，并且对于所述第二输出成像装置（４．２）而言是所述第二分支的所述第二成像装置（３．２）的所述像平面（３．４）的图像，并且所述第一分支的所述第一成像装置（３．１）的所述第一物平面（２．１）和所述干涉仪的所述输出平面（７）之间的总放大率等于所述第二分支的所述第二成像装置（３．２）的所述第二物平面（２．２）和所述干涉仪的所述输出平面（７）之间的总放大率，并且在所述第一分支的所述第一成像装置（３．１）的轴上传播的波束进入所述第一输出成像装置（４．１）且在所述第一输出成像装置（４．１）轴上，并也在所述第一输出成像装置（４．１）的轴上从所述第一输出成像装置（４．１）离开，并以所述干涉仪的所述输出平面（７）的法线方向进入到所述输出平面（７），并且在所述第二分支的所述第二成像装置（３．２）的所述像平面（３．４）的附近区域中设置衍射光栅（５），并且在所述第二分支的所述第二成像装置（３．２）的轴上传播并由所述衍射光栅（５）以角（α）衍射的波束相对于所述第二输出成像装置（４．２）的轴也以角（α）进入到所述第二输出成像装置（４．２）并相对于所述第二输出成像装置（４．２）的轴以角（β）从所述第二输出成像装置（４．２）离开，并相对于所述干涉仪的所述输出平面（７）的法线也以角（β）进入到所述输出平面（７），并且所述角（β）和（α）之间的关系是ｓｉｎ（β）＝ｓｉｎ（α）／ｍ，其中ｍ是所述第二输出成像装置（４．２）的放大率。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·赫梅利克，P·科尔曼，T·斯拉比，M·安托什，Z·多斯塔尔，
申请(专利权)人：理工学院，
类型：发明
国别省市：CZ
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