目前的DHM方法有單次曝光同軸伽柏全息顯微鏡。作為三維細(xì)胞鑒別具有很好的工作性能。結(jié)合微流器件和光鑷微操作等其他技術(shù)，得益于簡單、小型和低價的系統(tǒng)。DHM還可以可以進(jìn)行更復(fù)雜的分析和細(xì)胞操作控制。

不同的地方在采用光電子感應(yīng)器代替感光膠片。這樣使得數(shù)字全息的數(shù)據(jù)處置可以應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、公共醫(yī)療和環(huán)境監(jiān)測等許多方面。這項技術(shù)已經(jīng)結(jié)合顯微鏡被廣泛應(yīng)用到生物樣品的三維可視化成像。數(shù)字全息在很多方面類似經(jīng)典全息照相。

全息成像原理是相干光源通過半透明鏡頭時。這種調(diào)制信號使得輸出波前帶有物體全部三維結(jié)構(gòu)信息。光束的振幅和相位在光和物質(zhì)相互作用時受到調(diào)制。

使用數(shù)字全息顯微鏡（DHM可以間接記錄物體波前的相位和振幅信息。通過單個全息樣本。DHM一般被歸類為三維光學(xué)計算顯微鏡。DHM核心部件是光學(xué)干涉儀，數(shù)字重構(gòu)生物樣品不同深度層次的圖像。因此。用來形成來自細(xì)胞和微生物的菲涅爾衍射光和參考光的干涉場。光學(xué)干涉場的強度分布用光電成像感應(yīng)器（如CCD或者CMOS相機）進(jìn)行數(shù)字化成數(shù)字全息圖，其中的編碼包括著生物樣品的三維結(jié)構(gòu)信息。反向的菲涅爾變換將對全息圖進(jìn)行解碼并重構(gòu)樣品特有的相位和振幅調(diào)制信息。這樣DHM不需要對樣品掃描就可以擁有激光掃描共聚焦顯微鏡進(jìn)行三維成像的優(yōu)點。

保守的明視場顯微鏡通過樣品的光學(xué)吸收構(gòu)建圖像而丟失相位信息。由于細(xì)胞質(zhì)和大部分細(xì)胞器的光學(xué)吸收系數(shù)很小。研究其行為和動力學(xué)過程。幸好光學(xué)相位對細(xì)胞質(zhì)和周圍介質(zhì)之間的折射率變化很敏感。這個特性已經(jīng)被用到保守的相襯和干涉場顯微成像技術(shù)拍攝高對比度的圖像。可惜這兩個傳統(tǒng)技術(shù)不能提供細(xì)胞的厚度信息。雖然相襯顯微鏡和微分干涉（DIC顯微鏡在過去在細(xì)胞定性方面提供可重用應(yīng)用，結(jié)果二維的明視場的細(xì)胞圖像通常對比度低很難觀察到有用的細(xì)節(jié)局部。一個增加半透明細(xì)胞的典型實例就是利用高吸收系數(shù)的染料對細(xì)胞進(jìn)行染色和固定�？上н@種介入過程經(jīng)常終止細(xì)胞的生命周期。而細(xì)胞生物學(xué)家卻需要監(jiān)測活細(xì)胞。但無法進(jìn)行定量分析也不能進(jìn)行細(xì)胞和微生物的自動鑒別。再者，為了對生物樣品不同層面聚集，相襯和DIC顯微鏡還必須進(jìn)行機械掃描。這會增加成像時間并限制細(xì)胞實時檢測和時間動態(tài)過程研究。

DHM一種定量相位成像方法。DHM就成為非介入三維實時成像和鑒別細(xì)胞、微生物的實用技術(shù)。一張全息圖只需要單次曝光就包含樣品三維結(jié)構(gòu)的豐富定量信息，直接和非介入地提供活體細(xì)胞的光學(xué)厚度和動態(tài)條件。光學(xué)厚度跟細(xì)胞厚度和通過細(xì)胞折射率的三維形態(tài)有關(guān)。這樣結(jié)合計算機算法。用來鑒別細(xì)胞和辨認(rèn)物體。為了這個目的可以結(jié)合已經(jīng)發(fā)展起來的自動鑒別物體并被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、軍事、機器人等各種工業(yè)的模式鑒別技術(shù)。

最近。要求染色的方法也對細(xì)胞造成危害，一些研究人員提出使用三維感應(yīng)和成像系統(tǒng)作為基于細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)和態(tài)的非介入自動細(xì)胞鑒別技術(shù)。生物樣品的實時、自動拍攝、分析和鑒別將有助于疾病診斷、環(huán)境監(jiān)測、和流行性疾病的早期檢測。而傳統(tǒng)的生物表征方法則需要介入、勞動強度高和耗費時間多。還不能有效進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用。另外，基于二維特性如樣品的形狀、大小和形態(tài)的分析并非總能令人信服。所以，集合了三維計算成像、信息光學(xué)和DHM非常有希望作為可靠、自動和低價的工具應(yīng)用于細(xì)胞（如血液或干細(xì)胞）快速感應(yīng)、可視化和鑒定。