DE102017223760B3 - Verfahren und Signalgenerator zum Erzeugen eines Ansteuersignals für ein akustooptisches Element sowie Anordnung sowie Mikroskop - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung stellt eine Möglichkeit vor, ein Ansteuersignal für ein akustooptisches Element (105) so zu erzeugen, dass es trotz Verstärkung mit einer nichtlinearen Übertragungsfunktion die gewünschte Signalform aufweist und sich bei der Ansteuerung eines akustooptischen Elements (105) Nichtlinearitäten des Verstärkers (104) nicht auswirken. Die Erfindung schlägt dabei eine Möglichkeit vor, die auf dem Vorverzerren des Rohsignals - bevor es zum Ansteuersignal verstärkt wird - auf Grundlage eines Vergleichs eines verstärkten Signals mit dem unverstärkten Signal basiert unter Verwendung des Ansteuersignals selbst.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Signalgenerator zum Erzeugen eines Ansteuersignals für ein akustooptisches Element, weiterhin eine Anordnung aus einem solchen Signalgenerator mit einem akustooptischen Element und ein Mikroskop mit einer solchen Anordnung.
  • Stand der Technik
  • Eine wesentliche Herausforderung in Bereichen der Mikroskopie ist, unabhängig vom eingesetzten Verfahren, die Bereitstellung von Anregungslicht mit einer oder mehreren vorgegebenen Wellenlängen. Je nach Art des Mikroskopieverfahrens und/oder nach Art der Probe können ein oder mehrere Anregungslichtstrahlen, welche in der Regel vorgegebene spektrale Eigenschaften aufweisen müssen, notwendig sein.
  • Beispielsweise ist es auf dem Gebiet der Fluoreszenzmikroskopie wichtig, Licht mit derjenigen Wellenlänge zu verwenden, die die Fluoreszenz anregt. Verschiedene Wellenlängen werden insbesondere dann gebraucht, wenn die Probe Fluoreszenzstoffe mit unterschiedlichen Emissionswellenlängen enthält.
  • Auf dem Gebiet der konfokalen Rastermikroskopie ist es von besonderem Interesse, die Intensitäten für bestimmte Wellenlängen anzupassen oder bestimmte Wellenlängen ein- oder auszuschalten.
  • Zu diesem Zweck können wellenlängenselektive Elemente zum Einsatz kommen, welche auf dem akustooptischen Effekt basieren. Derartige akustooptische Elemente weisen in der Regel einen sogenannten akustooptischen Kristall auf, welcher mittels eines akustischen Signalgebers, auch als Wandler oder „Transducer“ bezeichnet, in Schwingung versetzt wird. In der Regel weist ein derartiger Wandler ein piezoelektrisches Material sowie zwei oder mehrere dieses Material kontaktierende Elektroden auf. Durch elektrisches Beschalten der Elektroden mit Hochfrequenzen, die typischerweise im Bereich zwischen 10 MHz und 10 GHz liegen, wird das piezoelektrische Material zum Schwingen angeregt, so dass eine akustische Welle entstehen kann, die den Kristall durchläuft. Akustooptische Kristalle zeichnen sich dadurch aus, dass die entstehende Schallwelle die optischen Eigenschaften des Kristalls verändert.
  • Beispiele für solche akustooptischen Elemente sind akustooptische abstimmbare Filter (AOTF), akustooptische Modulatoren (AOM), akustooptische Deflektoren (AOD), akustooptische Strahlteiler (AOBS) und akustooptische Strahlvereiniger (AOBM).
  • Eine besondere Herausforderung bei der Verwendung von akustooptischen Elementen stellt deren Ansteuerung dar. Die hochfrequenten elektrischen Signale für den Wandler werden üblicherweise in einem Frequenzgenerator (beispielsweise ein spannungsgesteuerter Oszillator (englisch voltage-controlled oscillator, VCO), eine Phasenregelschleife (englisch phase-locked loop, PLL), oder ein Synthesizer nach dem DDS-Verfahren (direkte digitale Synthese (englisch direct digital synthesis)) erzeugt und mittels Hochfrequenzverstärkers so verstärkt, dass die Amplitude genügend groß ist, um den Kristall in Schwingung zu versetzen. Bei mehreren gleichzeitig angelegten, unterschiedlichen Ansteuerfrequenzen können Lichtstrahlen mehrerer Wellenlängen gleichzeitig (beispielsweise bei einem AOTF, AOBS, AOBM, AOM) beziehungsweise eine Wellenlänge eines einfallenden Lichtstrahls in mehrere Lichtstrahlen verschiedener Richtungen gleichzeitig (beispielsweise bei einem AOD) abgelenkt werden.
  • Zur Erzeugung eines Ansteuersignals mit mehreren Frequenzen können einzelne Frequenzgeneratoren, z.B. DDS-Synthesizer, welche je z.B. ein sinusförmiges Signal generieren, kombiniert werden, z.B. durch analoges Mischen der Ausgangssignale. Alternativ ist auch eine digitale Superposition möglich, wie z.B. in der WO 2011/154501 A1 gezeigt.
  • Jedoch haben Hochfrequenzverstärker meist kein vollständig lineares Verstärkungsverhalten über das gesamte Spektrum. Selbst wenn also ein Eingangssignal des Verstärkers bereits an die Erfordernisse der akustooptischen Elemente angepasst ist, kann das verstärkte Signal Phasenverschiebungen, Amplitudenverschiebungen und Oberschwingungen mit Mischfrequenzen aufweisen. Dies kann dazu führen, dass unerwünschte Wellenlängenanteile mittels der akustooptischen Elemente ausgewählt werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es also, bei einer Ansteuerung eines akustooptischen Elements Nichtlinearitäten des Verstärkers zu berücksichtigen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und ein Signalgenerator zum Erzeugen eines Ansteuersignals für ein akustooptisches Element, eine Anordnung aus einem solchen Signalgenerator und einem akustooptischen Element sowie ein Mikroskop mit einer solchen Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Die Erfindung stellt Möglichkeiten vor, ein Ansteuersignal für ein akustooptisches Element so zu erzeugen, dass es trotz Verstärkung mit einer nichtlinearen Übertragungsfunktion die gewünschte Signalform aufweist und sich bei der Ansteuerung eines akustooptischen Elements Nichtlinearitäten des Verstärkers nicht auswirken.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Rohsignal unter Verwendung wenigstens eines Korrekturterms mittels einer IQ-Modulation aus einem Soll-I-Anteil und einem Soll-Q-Anteil erzeugt und zu dem Ansteuersignal verstärkt, wobei der Soll-I-Anteil und/oder der Soll-Q-Anteil mittels des wenigstens einen Korrekturterms korrigiert werden, wobei der wenigstens eine Korrekturterm aus einer Analyse des Ansteuersignals erhalten wird. Denkbar ist ebenso, das Rohsignal mittels mehrerer IQ-Modulationen aus jeweils einem Soll-I-Anteil und einem Soll-Q-Anteil und einer Trägerfrequenz zu erzeugen und die Ergebnisse - insbesondere additiv - zum Rohsignal zusammenzuführen. Dieser Erfindungsaspekt entspricht im Wesentlichen einer Regelung der Signalform des Ansteuersignals während der Ansteuerung, so dass hierdurch sehr gute Ergebnisse erzielt werden. Die Nichtlinearitäten der Übertragungsfunktion der Verstärkung werden dabei durch Korrektur des Rohsignals ausgeregelt. Insbesondere werden hierbei auch Veränderungen der Übertragungsfunktion während des Betriebs, beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen o.ä., berücksichtigt und ausgeregelt.
  • Die Erzeugung des Rohsignals mittels der IQ-Modulation weist fernerhin den Vorteil auf, dass das Ansteuersignal für das akustooptische Element mit einem gewünschten Frequenzspektrum dadurch erzeugt werden kann, dass das Frequenzspektrum zunächst mittels einer inversen Fouriertransformation in ein Signal im Zeitbereich transformiert wird, welches anschließend mittels der IQ-Modulation auf ein Trägersignal mit einer Trägerfrequenz moduliert wird. Der Realteil dieses modulierten Signals ist dann das Rohsignal mit dem gewünschten Frequenzspektrum um die Trägerfrequenz herum. Alternativ können auch mehrere Frequenzspektren zu mehreren Signalen im Zeitbereich transformiert werden, aus denen dann wiederum mehrere modulierte Signale erhalten werden, deren Realteile zu dem Rohsignal zusammengeführt werden.
  • Insbesondere in den Fällen, in denen das Ansteuersignal mehrere, d.h. wenigstens zwei, Frequenzen aufweisen soll, werden lediglich ein Frequenzspektrum, das sich aus wenigstens zwei Frequenzen zusammensetzt, oder mehrere Frequenzspektren, die zusammen die wenigstens zwei Frequenzen aufweisen, und eine oder mehrere Einseitenbandmodulatoren benötigt, um auf einfache Weise das gewünschte Ansteuersignal für das akustooptische Element zu erhalten.
  • Bei der IQ-Modulation werden bekanntermaßen zwei Basisbandsignale (I und Q) mittels Mischung auf das Trägersignal aufmoduliert. Eines der zwei Basisbandsignale (Q) wird dabei aus dem Sendesignal unter Verwendung einer Hilbert-Transformation gewonnen. Hinsichtlich näherer Details sei auf einschlägige Fachliteratur verwiesen.
  • Die Erfindung bedient sich nun dieser einfachen Erzeugung eines Ansteuersignals für das akustooptische Element, um eine Kompensation der nichtlinearen Verstärkung im Hochfrequenzverstärker durchzuführen.
  • Vorzugsweise umfasst die Analyse des Ansteuersignals eine IQ-Demodulation zum Erhalten eines Ist-I-Anteils und eines Ist-Q-Anteils, wobei der wenigstens eine Korrekturterm aus einem Vergleich des Ist-I-Anteils mit dem Soll-I-Anteil und/oder aus einem Vergleich des Ist-Q-Anteils mit dem Soll-Q-Anteil bestimmt wird. Diese Form der Signalanalyse ist für das vorgeschlagene Verfahren besonders zweckmäßig, da es direkte Vergleichsgrößen für die Regelung liefert.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die IQ-Demodulation durch Umwandlung des Ausgangssignals des Verstärkers in ein digitales Signal, eine komplexe Fourier-Transformation und eine Koordinatentransformation durchgeführt. Durch die Umwandlung in ein digitales Signal können die weiteren Verfahrensschritte rechnerisch durchgeführt werden. Mittels der Fourier-Transformation können die einzelnen Frequenzkomponenten bestimmt werden, wodurch nach Umwandlung in kartesische Koordinaten die Basisbandsignale (IstWerte) erhalten werden, aus denen man insbesondere durch Differenzbildung mit den ursprünglichen Basisbandsignalen (Soll-Werten) dann Korrekturwerte erhält, die man zu den ursprünglichen Basisbandsignalen summieren kann, um korrigierte Basisbandsignale und damit ein korrigiertes Rohsignal zu erhalten.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das akustooptische Element ausgewählt aus einem akustooptisch abstimmbaren Filter, einem akustooptischen Modulator, einem akustooptischen Deflektor, einem akustooptischen Strahlteiler und einem akustooptischen Strahlvereiniger.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine Anordnung aus einem Signalgenerator und einem akustooptischen Element gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
    • 2 zeigt schaltplanartig eine solche Anordnung aus 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
    • 3 zeigt schaltplanartig eine solche Anordnung aus 1 gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform.
    • 4 zeigt eine Übersicht über die typischen Elemente eines konfokalen Mikroskops in schematischer Ansicht.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt schematisch eine Anordnung 100 mit einem Signalgenerator 101 und einem akustooptischen Element 200 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
  • Der Signalgenerator 101 dient zur Ansteuerung des akustooptischen Elements 200, welches einen akustooptischen Kristall 202 und einen piezoelektrischen Wandler 201 zur Versetzung des Kristalls 202 in mechanische Schwingungen aufweist. Das akustooptische Element dient zur Beeinflussung von Licht in einer gewünschten Art und Weise, z.B. als Frequenzselektor.
  • 2 zeigt in einer funktionsorientierten Darstellung einen Signalgenerator 101 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Der Signalgenerator 101 weist im gezeigten Beispiel eine Funktionseinheit 102 für die Signalerzeugung auf, die beispielsweise als FPGA ausgeführt sein kann. Die Funktionseinheit 102 ist dazu eingerichtet, eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung durchzuführen und ein (digitales) Rohsignal zu erzeugen. Weiterhin weist der Signalgenerator 101 einen Digital-Analog-Wandler 103, um das digitale Rohsignal in ein analoges Rohsignal zu wandeln, und einen Verstärker 104 zum Verstärken des analogen Rohsignals in das Ansteuersignal auf. Das Ansteuersignal wird an das akustooptische Element 105 als Last angelegt.
  • Wie einleitend erwähnt, weisen Verstärker, wie auch der Verstärker 104, keine über den gesamten Frequenzbereich lineare Übertragungsfunktion auf, so dass es durch die Verstärkung auch zu Verzerrungen kommt und die Form des Ansteuersignals von der Form des Rohsignals abweicht. Der Signalgenerator 101 ist somit gemäß der gezeigten Ausführungsform der Erfindung dazu eingerichtet, das Rohsignal so vorzuverzerren (bzw. zu korrigieren), dass diese Nichtlinearitäten kompensiert werden.
  • Im gezeigten Beispiel wird das digitale Rohsignal aus drei mittels IQ-Modulation erzeugten Sendesignalen s1(t), s2(t) und s3(t) zusammengesetzt. Die Sendesignale s1, s2 und s3 werden jeweils aus zwei Basisbandsignalen I und Q zusammengesetzt. Beide Anteile I, Q werden in einem I/Q-Modulator 1025 mit einem Sinus- bzw. Kosinus-Anteil eines Trägersignals mit einer Frequenz ωi (j= 1, 2, 3) gemischt (d.h. frequenzverschoben) und zusammengeführt, um ein moduliertes Signal zu erhalten, dessen Realteil schließlich als Ausgangssignal si(t) (j= 1, 2, 3) ausgegeben wird.
  • Das Rohsignal wird schließlich als Zusammenführung (d.h. Summe) 1026 der Realteile der mehreren modulierten Signale s1(t), s2(t) und s3(t) gewonnen. Dieses in der Funktionseinheit 102 erzeugte Digitalsignal mit einem Amplitudenspektrum 1027 und einem Phasenspektrum 1028 kann dort noch in einem Glied 1031 mit einem Verstärkungsfaktor bzw. Gewichtungsfaktor „gain“ multipliziert werden und wird dann als digitales Rohsignal ausgegeben.
  • Das Amplitudenspektrum 1027 und das Phasenspektrum 1028 des auf diese Weise erzeugten Rohsignals sind in der 2 ebenfalls dargestellt.
  • Anschließend wird es im Digital-Analog-Wandler 103 in ein analoges Rohsignal umgewandelt und im Verstärker 104 verstärkt, bevor es als Ansteuersignal mit einem Amplitudenspektrum 1051 und einem Phasenspektrum 1052 auf die Last 105 ausgegeben wird, bevorzugt ein akustooptisches Element.
  • Das Amplitudenspektrum 1051 und das Phasenspektrum 1052 des Ansteuersignals sind in der 2 auch dargestellt Es ist zu sehen, dass die Amplituden der Frequenzen ω1, ω2 und ω3 unterschiedlich stark verstärkt worden sind. Außerdem ist im Phasenspektrum 1052 sichtbar, dass eine frequenzabhängige Phasenverschiebung stattgefunden hat.
  • Um die Nichtlinearität des Verstärkers 104 zu kompensieren, wird nun das Ausgangssignal des Verstärkers 104 in einem Analog-Digital-Wandler 106 in ein digitales Signal umgewandelt und zur Analyse an die Funktionseinheit 102 zurückgegeben. Dort werden zunächst aus diesem Signal in einem I/Q-Demodulator 1032 die Ist-Anteile I_1_rec und Q_1_rec für die Trägerfrequenz ω1, die eines Ist-Anteile I_2_rec und Q_2_rec für die Trägerfrequenz ω2 und die eines Ist-Anteile I_3_rec und Q_3_rec für die Trägerfrequenz ω3 bestimmt.
  • Dies geschieht beispielsweise durch eine komplexe schnelle Fourier-Transformation und eine Koordinatentransformation. Die Umrechnungsgleichungen für die Koordinatentransformation sind in Block 1033 dargestellt.
  • In einem Vergleicher bzw. Differenzrechner 1034 werden dann die Differenzen ΔI_1, ΔQ_1, ΔI_2, ΔQ_2, ΔI_3 und ΔQ_3 zwischen den Soll-Anteilen I_1, I_2, I_3, Q_1, Q_2 und Q_3 und den Ist-Anteilen I_1_rec, Q_1_rec, I_2_rec, Q_2_rec, I_3_rec und Q_3_rec bestimmt. Block 1035 zeigt die prinzipielle Differenzrechnung in der komplexen Ebene. Die errechneten Differenzen ΔI_1, ΔQ_1, ΔI_2, ΔQ_2, ΔI_3 und ΔQ_3 bilden die Korrekturterme für die Soll-Anteile in den I/Q-Modulatoren 1025. In 2 ist dabei beispielsweise gezeigt, dass aus den Basisbandsignalen I_1+ΔI_1 und Q_1+ΔQ_1 das Sendesignal s1(t) mit Frequenz ω1, aus den Basisbandsignalen I_2+ΔI_2 und Q_2+ΔQ_2 das Sendesignal s2(t) mit Frequenz ω2 und aus den Basisbandsignalen I_3+ΔI_3 und Q_3+ΔQ_3 das Sendesignal s3(t) mit Frequenz ω3 erzeugt wird.
  • 3 zeigt ebenfalls in einer funktionsorientierten Darstellung einen Signalgenerator 101' gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform, der aus einer Funktionseinheit 102', dem Digital-Analog-Wandler 103, dem Verstärker 104 und dem Analog-Digital-Wandler 106 zusammengesetzt ist.
  • Die Funktionseinheit 102' ist dazu eingerichtet, eine ein (digitales) Rohsignal zu erzeugen.
  • Auch hier wird wie in 2 das Rohsignal, welches hier mit x bezeichnet ist, aus drei mittels IQ-Modulation 1025 erzeugten Sendesignalen s1(t), s2(t) und s3(t) zusammengesetzt.
  • Im Unterschied zu der 2 wird hier jedoch eine Korrektur bzw. Vorverzerrung nicht durch Änderung der Basisbandsignale I_1, I_2, 1_3, Q_1, Q_2 und Q_3 durchgeführt, sondern in einem Korrektor 1040 durch eine Änderung des Rohsignals x zu y. Diese Methode basiert auf der Ermittlung der Übertragungsfunktion des Verstärkers 104 und dem Vorverzerren des Rohsignals im Korrektor mit dem Inversen der Übertragungsfunktion.
  • Die Übertragungsfunktion des Verstärkers 104 wird im vorliegenden Beispiel durch ein Polynom dritten Grades y=αx+βx2+γx3 approximiert, so dass beispielhaft zur Korrektur dieses nichtlinearen Verhaltens das Rohsignal x im Korrektor 1040 mit dem Inversen y=(αx+βx2+γx3)-1 der Übertragungsfunktion vorverzerrt wird. Die Koeffizienten α, β und γ des Polynoms werden vor der eigentlichen Ansteuerung beispielhaft durch Verwendung eines Referenzsignals mit einem bekannten Frequenzspektrum 1029 ermittelt. Dieses Referenzsignal besteht beispielsweise aus der Summe zweier Kosinusfunktionen x=Acosω1t*Bcosω2t mit unterschiedlichen Frequenzen ω1 und ω2. Bei der Verstärkung dieses Rohsignals im Verstärker 104 ergibt sich ein Frequenzspektrum 1051, das ebenfalls in der Figur dargestellt ist. Durch die Nichtlinearität des Verstärkers 104 ergeben sich zusätzlich zu den beiden Frequenzen ω1 und ω2 Oberschwingungen 2ω1, 2ω2, 3ω1 und 3ω2 sowie Mischfrequenzen 2ω1-ω2 und 2ω2-ω1. Es existieren weitere Oberschwingungen und Mischterme, die aber für die weitere Berechnung an dieser Stelle vernachlässigt werden.
  • Das Ausgangssignal des Verstärkers 104 wird im Analog-Digital-Wandler 106 in ein Digitalsignal umgewandelt und zur Analyse an die Funktionseinheit 102 zurückgegeben. Hier wird nun zunächst eine komplexe Fourier-Transformation 1037 durchgeführt, um das Frequenzspektrum zu ermitteln. In einem Amplitudenbestimmer 1038 werden die Amplituden bei den interessierenden Frequenzen ω1, 2ω1 und 3ω1 bestimmt. Die Amplitude bei ω1 ergibt sich aus dem I- und dem Q-Anteil bei Frequenz ω1 zu (I_ω1)2+(Q_ω1)2. Die Amplitude bei 2ω1 ergibt sich aus dem I- und dem Q-Anteil bei Frequenz 2ω1 zu (I_2ω1)2+(Q_2ω1)2 und die Amplitude bei 3ω1 ergibt sich aus dem I- und dem Q-Anteil bei Frequenz 3ω1 zu (I­_3ω1)2+((Q_3ω1)2.
  • In einem Koeffizientenbestimmer 1039 werden dann aus den Amplituden die Koeffizienten des Polynoms bestimmt Die Amplitude bei ω1 entspricht αA. Die Amplitude bei 2ω1 entspricht ½ βA2. Die Amplitude bei 3ω1 entspricht ¼ γA3. Da A aus dem Testsignal bekannt ist, können somit die Koeffizienten des Polynoms bestimmt werden.Auf diese Weise kann das digitale Rohsignal x unter Einsatz einer Korrekturfunktion in dem Korrektor 1040 wie gewünscht vorverzerrt werden.
  • 4 zeigt schematisch ein Konfokalmikroskop mit typischen Komponenten. 500 bezeichnet das Gesamtsystem. Die konfokale Raster- und Detektionseinheit ist mit 505 bezeichnet. Die dazugehörige Beleuchtungseinrichtung ist mit 506 bezeichnet. In der Beleuchtungseinrichtung ist eine Anordnung gemäß 1 vorgesehen.
  • Bei 508 handelt es sich um eine Laserlichtquelle, die über eine Beleuchtungsfaser 507 mit der Beleuchtungseinrichtung 506 verbunden ist. Das Laserlicht wird in der Beleuchtungseinrichtung 506 gewünschtenfalls mittels eines akustooptischen Elements beeinflusst.
  • 504 bezeichnet einen optischen Adapter für die konfokale Raster- und Detektionseinheit 505 am Mikroskopstativ 501. Innerhalb des Stativs 501 befindet sich der Objekttisch 502 mit einer zu untersuchenden Probe 503. Eine Steuereinheit 509 steht über entsprechende Verbindungsleitungen mit den einzelnen Komponenten 508, 506, 505 und 501 in Verbindung. Ein Rechner mit Steuer- und Darstellungsprogrammen ist mit 510 bezeichnet; auch er steht mit der Steuereinheit 509 in Verbindung.
  • Innerhalb der konfokalen Raster- und Detektionseinheit 505 ist in einer ersten Variante ein klassischer konfokaler Strahlengang angeordnet, der in bekannter Weise mit einem einzelnen Pinhole und einem Strahlscanner, beispielsweise einem Spiegelscanner, aufgebaut ist.
  • In einer zweiten Variante befindet sich innerhalb der konfokalen Raster- und Detektionseinheit 505 ein Strahlengang, bei dem die Probe gleichzeitig mit einem oder mehreren oder in einer Richtung ausgedehnten Beleuchtungspunkten beleuchtet wird. Entsprechend werden die zu detektierenden Photonen beispielsweise mit einer geometrischen Anordnung von Lochblenden (Pinholes) selektiert.
  • Die zu untersuchende Probe 503 wird über eine Mikroskopoptik beleuchtet, sowie über dieselbe Mikroskopoptik insbesondere auf eine Sensoranordnung 511 abgebildet, die je nach Ausführungsform der konfokalen Raster- und Detektionseinheit 505 aus einem Photomultiplier oder einem Array von Photomultipliern besteht. Die Funktionsweise eines in 4 dargestellten Systems 500 ist an sich hinlänglich bekannt und soll daher vorliegend nicht erläutert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Anordnung
    101, 101'
    Signalgenerator
    102, 102'
    Funktionseinheit
    103
    Digital-Analog-Wandler
    104
    Verstärker
    105
    Last
    106
    Analog-Digital-Wandler
    1025
    I/Q-Modulator
    1026
    Summierer
    1027, 1028, 1029
    Spektrum
    1051, 1052
    Spektrum
    1031
    (digitaler) Verstärker
    1032
    I/Q-Demodulator
    1033
    Koordinatentransformation
    1034
    Differenzrechner
    1035
    Differenz in komplexer Ebene
    1037
    Fourier-Transformator
    1038
    Amplitudenbestimmer
    1039
    Koeffizientenbestimmer
    1040
    Korrektor
    200
    akustooptisches Element
    201
    piezoelektrischer Wandler
    202
    akustooptischer Kristall
    500
    Mikroskopsystem
    501
    Mikroskopstativ mit Mikroskopoptik
    502
    Objekttisch
    503
    Probe
    504
    optischer Adapter
    505
    konfokale Raster- und Detektionseinheit
    506
    Beleuchtungseinrichtung
    507
    Beleuchtungsfaser
    508
    Laserlichtquelle
    509
    Steuereinheit
    510
    Rechner mit Steuer- und Darstellungsprogrammen
    511
    Sensoranordnung

Claims (8)

  1. Verfahren zum Erzeugen eines Ansteuersignals für ein akustooptisches Element (105; 200), wobei ein Rohsignal unter Verwendung wenigstens eines Korrekturterms (ΔI_1, ΔI_2 ΔI_3, ΔQ_1, ΔQ_2, ΔQ_3) mittels einer IQ-Modulation (1025) aus einem Soll-I-Anteil (I_1, I_2, I_3) und einem Soll-Q-Anteil (Q_1, Q_2, Q_3) erzeugt und zu dem Ansteuersignal verstärkt (104) wird, wobei der Soll-I-Anteil (I_1, I_2, I_3) und/oder der Soll-Q-Anteil (Q_1, Q_2, Q_3) mittels des wenigstens einen Korrekturterms (ΔI_1, ΔI_2, ΔI_3, ΔQ_1, ΔQ_2, ΔQ_3) korrigiert werden, wobei der wenigstens eine Korrekturterm (ΔI_1, ΔI_2, ΔI_3, ΔQ_1, ΔQ_2, ΔQ_3) aus einer Analyse (1032, 1034) des Ansteuersignals erhalten wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Analyse des Ansteuersignals eine IQ-Demodulation (1032) zum Erhalten eines Ist-I-Anteils (I_1_rec, I_2_rec, I_3_rec) und eines Ist-Q-Anteils (Q_1_rec, Q_2_rec, Q_3_rec) umfasst, wobei der wenigstens eine Korrekturterm (ΔI_1, ΔI_2, ΔI_3, ΔQ_1, ΔQ_2, ΔQ_3) aus einem Vergleich (1034) des Ist-I-Anteils (I_1_rec, I_2_rec, I_3_rec) mit dem Soll-I-Anteil (I_1, I_2, I_3) und/oder aus einem Vergleich des Ist-Q-Anteils (Q_1_rec, Q_2_rec, Q_3_rec) mit dem Soll-Q-Anteil (Q_1, Q_2, Q_3) bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die IQ-Demodulation (1032) eine komplexe Fourier-Transformation und eine Koordinatentransformation umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein akustooptisches Element (200) mit dem Ansteuersignal angesteuert wird.
  5. Signalgenerator (101, 101') zum Ansteuern eines akustooptischen Elements (105; 200), der dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  6. Anordnung (100, 100') aus wenigstens einem Signalgenerator (101, 101') nach Anspruch 5 und einem akustooptischen Element (105; 200).
  7. Anordnung (100, 100') nach Anspruch 6, wobei das akustooptische Element (105; 200) ausgewählt ist aus einem akustooptisch abstimmbaren Filter, einem akustooptischen Modulator, einem akustooptischen Deflektor, einem akustooptischen Strahlteiler und einem akustooptischen Strahlvereiniger.
  8. Mikroskop (500) mit einer Anordnung (100, 100') nach Anspruch 6 oder 7.
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