WO2018177950A1 - Übertragung von daten in einem optischen system - Google Patents

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WO2018177950A1
WO2018177950A1 PCT/EP2018/057499 EP2018057499W WO2018177950A1 WO 2018177950 A1 WO2018177950 A1 WO 2018177950A1 EP 2018057499 W EP2018057499 W EP 2018057499W WO 2018177950 A1 WO2018177950 A1 WO 2018177950A1
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light
optical system
component
transmission unit
data
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PCT/EP2018/057499
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Alexander Gaiduk
Mirko Liedtke
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Carl Zeiss Microscopy GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Microscopy GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/24—Base structure
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/14—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses adapted to interchange lenses

Definitions

  • Various embodiments of the invention generally relate to an optical system having a fundamental component and one or more alternating components.
  • various examples of the invention relate to an optical system which is arranged to encode data into light and to transmit the light between a transmission unit attached to the at least one changeover component and another transmission unit.
  • a corresponding transmission device has a comparatively high energy requirement, so that the supply of electrical energy has to be complicated.
  • An optical system comprises a basic optical component.
  • the basic component is set up to releasably fix at least one optical alternating component.
  • the optical system also includes an optical beam path. This is set up to transmit the first light.
  • the optical system
  • Transfer unit and a second transmission unit to transfer are transferred.
  • the optical beam path could extend at least partially through the fundamental component.
  • the optical system could also include the at least one changeover component.
  • the optical beam path it would be possible for the optical beam path to extend at least partially through the at least one alternating component.
  • the data might concern the at least one switching component.
  • the optical system could, for example, form a microscope system by means of which it is possible to enlarge the images of a sample object.
  • At least one alternating component of the at least one alternating component could be designed as a sample holder, which is set up in order to fix the sample object in the beam path. Furthermore, it would be possible, for example, that at least one alternating component of the at least one
  • Alternating component is designed as a lens, which the beam path in
  • Direction of the sample object leads.
  • functionalities that may be provided by the at least one switching component include, for example: beam splitting; Color filters; Filter; Polarizing filter; aberration correction; Wavefront correction; Lighting module; Etc.
  • the basic component may provide a framework that can accommodate the at least one removable component. If several
  • the frame of the basic component can be arranged to fix them in a certain arrangement to each other releasably.
  • the basic component may also provide optical functionality, such as a lighting module, etc.
  • the data may be transmitted unidirectionally or bidirectionally between the transmission units.
  • the second light could be from the first
  • Transmission unit are transmitted to the second transmission unit and / or transmitted from the second transmission unit to the first transmission unit.
  • the transmission of light may include the transmission of light and / or the reception of light.
  • the second light can be transmitted, for example, between the basic component and at least one of the at least one alternating component. It would also be possible for the second light to be transmitted between two or more alternating components of the at least one alternating component.
  • Such techniques described herein are based on the recognition that it may be advantageous to transmit the data by means of the second light as a medium.
  • the first transmission unit it is possible for the first transmission unit to have a
  • Opto-electric energy converter such as a solar cell or a
  • the opto-electric energy converter may be configured to convert the first light and / or the second light into electrical energy and to provide the electrical energy for operating the first transmission unit.
  • the second transmission unit may comprise an optoelectrical energy converter that is set up to convert the first light and / or the second light into electrical energy and around the first
  • the optoelectronic energy converter By means of the optoelectronic energy converter, it may thus be possible to ensure a self-sufficient operation of the respective transmission unit. In particular, it may be unnecessary to supply a supply voltage by means of a trace or a cable, i. wired, to provide. This allows a particularly flexible integration of the respective transmission unit in the corresponding
  • Transmission unit can be implemented particularly space-saving.
  • the first transfer unit could include a holographic memory image attached to the at least one removable component.
  • the holographic memory image may be arranged to store the data.
  • the second transmission unit may comprise a holographic memory image attached to the corresponding component of the optical system, which is set up to store the data.
  • Transmission unit can be avoided during operation. This can be achieved be that the corresponding transmission unit can be integrated very flexible and space-saving.
  • the second transmission unit may comprise a controller, at least one laser and a detector.
  • the controller may then be arranged to drive the laser to emit the second light in the direction of the holographic memory image.
  • the detector can do this from the
  • holographic memory image detect reflected or transmitted second light.
  • the holographic memory image may also be referred to as a phase plate because it has a particular phase relationship between different regions of a
  • Wavefront of the second light can adjust. For example, so can the
  • the controller may be configured to selectively operate the at least one laser in a read mode or a write mode.
  • the at least one laser and the detector can be set up in order to read out the data from the holographic storage element in the read mode and to be able to read in the data
  • the holographic memory image may comprise, for example, reversible materials, i.
  • polymers that are suitable
  • the links can set a particular phase relationship between different regions of the wavefront. By changing the links different data can be coded.
  • Such techniques in which the data is stored by means of the holographic memory image, further have the advantage that a large
  • Counterfeit security can be guaranteed. That way it can be possible to be sensitive Store data using the holographic memory image, for example, to ensure the authenticity of components.
  • the holographic memory image may be formed by a transparent substrate.
  • the substrate may have a transparency for the first light.
  • the substrate may be arranged on an optical element of the at least one alternating component and in the beam path. As a result, a negative influence on the first light can be avoided.
  • a flexible positioning of the holographic memory image of the first transmission unit can be ensured.
  • the space provided for guiding the first light may also be used for guiding the second light. This allows a large integration of the optical system.
  • the substrate of the holographic memory image it would also be possible for the substrate of the holographic memory image to be formed outside the beam path on an optical element.
  • first light contamination of a sample object by the second light be avoided.
  • the first light and the second light could be arranged in different spectral ranges.
  • the first light and the second light could be on separately
  • Time slot method conceivable in which alternately the first light and the second light are transmitted. As a result, interactions between the first light and the second light can be avoided.
  • the optical system could include an aperture and / or a lens defining the beam path.
  • the aperture and / or the lens of the basic component or the at least one Change component are assigned. It would then be possible for the second light to be transmitted through this aperture and / or the lens. In other words, it would thus be possible for the second light to be transmitted at least partially in place space overlapping the beam path. In this way, a particularly integrated arrangement can be achieved, which does not require much space.
  • the first light and the second light could also be transmitted separately.
  • the at least one could also be transmitted separately.
  • the at least one could also be transmitted separately.
  • Change component have a frame. Within the frame, an aperture defining the beam path could be arranged. Then it would be possible for the second light to be spatially separate from the first light outside the frame
  • Such an arrangement may be desirable, in particular with regard to light-sensitive samples, which are arranged with respect to the beam path and are fixed, for example, by a sample holder. As a result, aging or light contamination of the sample object by illumination by the second light can be avoided.
  • a temporal modulation and / or a spatial modulation could be used.
  • a modulation of the phase of the second light could also take place.
  • a temporal modulation for example, a
  • Pulse width modulation done.
  • a transmission of the second light can take place temporally separated from the image acquisition.
  • the first transmission unit may comprise a transmitter and a receiver for the second light. It would be e.g. possible that the transmitter and the receiver are integrated in a common housing. This can allow a particularly space-saving arrangement. Such combined units may be referred to as transceivers or transceivers.
  • the transmitter and the receiver of the first transmission unit spatially separated from each other, for example Different sides of the beam path are arranged.
  • Such a particularly flexible arrangement can be made possible, so that a secure and strong signal transmission of the second light, even in complicated geometric
  • the first transmission unit comprises a light source which is arranged radially adjacent to a lens or at least one alternating component arranged in the beam path.
  • the light source of the first transmission unit is arranged to emit the second light in the direction of the lens.
  • the lens may then be arranged to redirect the second light by scattering.
  • the lens can thus be set up to form the beam path.
  • the lens could focus the beam path with a certain focal length.
  • the lens could include scattering centers that redirect at least some of the second light. This deflection of the second light can take place, for example, in the direction of the second transmission unit.
  • the second light could be changed before redirecting - i. between the light source and the lens - be oriented substantially perpendicular to the first light, which is guided along the beam path; after redirecting the second light could be in the
  • Be oriented substantially parallel to the first light, which is guided along the beam path.
  • Such a technique can be a particularly efficient coupling or
  • Decoupling of the second light in the beam path of the first light take place. It may u.U. no separate beam splitter, etc. may be required. As a result, in particular, the light source can be arranged to save space radially adjacent to the beam path.
  • different detectors could be used to detect the first light and the second light. This may be desirable in particular if the first light and the second light are different
  • a sensitivity of the respective detectors may be adapted to the corresponding frequencies of the light to be detected.
  • one and the same detector to detect the first light and the second light. This can in particular enable a particularly integrated implementation of the transmission units.
  • a camera could be used as the common detector.
  • the second transmission unit to have an image plane defined in relation to the sample object
  • Imaging optics of the optical system arranged multipixel detector comprises.
  • This multipixel detector may be configured to detect the second light and further to capture an image of the sample object based on the first light.
  • control unit of the optical system it would be possible for a control unit of the optical system to be set up in order to control an operating mode of the optical system based on the data and / or to trigger a user output.
  • the data could allow a type determination of the at least one changeover component used.
  • the data could enable wavefront correction of the beam path based on aberration information indexed by the data for the at least one alternating component.
  • the data could enable positioning of the at least one changeover component with respect to the beam path.
  • the data to be selected from the following group: type of the at least one change component; Serial number of the at least one changeover component; Operating mode of at least one
  • Change components are set.
  • the one or more other changeover components could optionally be in the beam path depending on the type be introduced or removed from the beam path.
  • software parameters could be adapted.
  • the data it would be possible for the data to index a recommended mode of operation of the one or more other removable components.
  • One method comprises detachably fixing at least one alternating component of an optical system by means of a fundamental component of the optical system.
  • the method also includes transmitting first light along an optical path and encoding data in second light.
  • the method further comprises transmitting the second light between a first transmission unit and a second transmission unit.
  • the first transmission unit is attached to the at least one changeover component.
  • An optical system comprises several components and one optical one
  • the optical beam path is set to first light
  • the optical system is arranged to encode data in second light and to receive the second light between a first transmission unit attached to a first component of the optical system and a second one
  • Transfer unit which is attached to a second component of the optical system to transmit.
  • FIG. 1 schematically illustrates an optical system according to various examples, which includes a fundamental component and a plurality of alternating components.
  • FIG. 2 schematically illustrates a transmission unit that may be attached to a component of the optical system according to various examples.
  • FIG. 3 schematically illustrates a transmission unit that may be attached to a component of the optical system according to various examples.
  • FIG. 4 is a flowchart of an example method of encoding data into light and transmitting the light.
  • FIG. 5 schematically illustrates a geometric arrangement of a transmission system having a plurality of transmission units with respect to a changeover component and a fundamental component of the optical system according to various examples.
  • FIG. 6 schematically illustrates a geometric arrangement of a transmission system having a plurality of transmission units with respect to an AC component and a fundamental component of the optical system according to various examples.
  • FIG. 7 schematically illustrates a geometric arrangement of a transmission system having a plurality of transmission units with respect to an AC component and a fundamental component of the optical system according to various examples.
  • FIG. 8 schematically illustrates a geometric arrangement of a transmission system having a plurality of transmission units with respect to an AC component and a fundamental component of the optical system according to various examples.
  • FIG. 9 schematically illustrates a geometric arrangement of a transmission system having a plurality of transmission units with respect to an AC component and a fundamental component of the optical system according to various examples.
  • FIG. 10 schematically illustrates a geometric arrangement of a
  • FIG. 1 1 schematically illustrates a geometric arrangement of a
  • Transmission system with multiple transmission units with respect to a Change component and a basic component of the optical system according to various examples.
  • FIG. 12 schematically illustrates a geometric arrangement of a
  • FIG. 13 schematically illustrates a geometric arrangement of a
  • FIG. Figure 14 illustrates exemplary techniques for spatially separating the transmission of light to image a sample object and further light to communicate data.
  • connections and couplings between functional units and elements illustrated in the figures may also be implemented as an indirect connection or coupling.
  • a connection or coupling can be wired or be implemented wirelessly.
  • Functional units can be implemented as hardware, software or a combination of hardware and software.
  • optical systems with one or more changeover components.
  • Such optical systems are sometimes referred to as modular because individual changeover components can optionally be integrated into the system or removed from the system or interchanged.
  • the techniques described herein may also be applied to non-modular systems where the various
  • data is encoded in light and the light is subsequently transmitted between transmission units attached to different components of the optical system.
  • the light encoding the data could be transmitted between an AC component and a fundamental component or between two AC components of the optical system.
  • EMC electromagnetic interference
  • microscope systems such as
  • the application of the data may also vary.
  • an operating mode of the optical system could be controlled based on the data.
  • a user output could also be triggered, for example via a user interface of the optical system.
  • the data can indicate different information.
  • the data may include one type of the at least one changeover component.
  • the type may refer to the operation of the changeover component, such as with respect to a modification of a beam path of the optical system.
  • the data could also designate a serial number of the at least one changeover component. By means of the serial number, a unique identification of the at least one changeover component may be possible.
  • the data could comprise an operating mode of the at least one changeover component.
  • the operating mode could for example correlate with a position of the alternating component in the beam path.
  • the operating mode could designate a change in the beam path of the at least one alternating component.
  • the at least one alternating component could change the beam path differently.
  • the data comprise a compensation parameter for a compensation of aberrations of the beam path, which are caused by the at least one alternating component.
  • the compensation parameters could index coefficients for Zernike polynomial terms, denoting, for example, spherical aberration, defocus aberration, etc.
  • the compensation parameters could alternatively or additionally also include certain settings for an adaptive optical element that is set up for wavefront correction. For example, could the
  • FIG. 1 illustrates aspects relating to an exemplary optical system 100.
  • a modular optical system is shown, which is a
  • Basic component 101 comprises. This is set up to releasably fix two change components 1 1 1 -1 16. At a first position 181, one of the
  • one of the changeover components 1 14-1 16 can be releasably fixed (in the example of FIG. 1, the changeover component 1 15 is detachably fixed in the beam path 130).
  • FIG. 1 is the replacement of the change components 1 1 1 -1 16 illustrated by the vertical arrows.
  • the beam path 130 is relative to the base component 101 and the
  • Change components 1 1 1 1 -1 16 defined at the positions 181, 182.
  • a multipixel detector 131 for light which is guided along the beam path 130, to be mounted in the base component 101.
  • the change components 1 1 1 1 -1 13 for fixation at position 181 could be mounted in the base component 101.
  • the change components 1 14-1 16 for fixing at the position 182 could implement sample holders which are used to fix a sample object in the beam path 130
  • the various components 101, 11 1 -16 of the optical system 100 each also comprise a transmission unit 120
  • Transmission units 120 are configured to transmit light 132. It is possible to encode data into the light 132 and thus to exchange information between the various components 101, 11 1 -1 16 by transmitting the data based on transmission of the light 132.
  • FIG. 2 illustrates aspects relating to the transmission unit 120.
  • FIG. 2 illustrates an example implementation of the transmission unit 120 as an active electronic component.
  • the transmission unit 120 comprises a receiver 121 for the light 132, a transmitter 122 for the light 132, a power supply 123, which provides electrical energy for operating the receiver 121 and the transmitter 122, and a controller 124.
  • the receiver 121 may be a or multiple photodiodes.
  • transmitter 122 could include one or more light sources, such as one or more light emitting diodes or lasers.
  • the power supply 123 may comprise an energy store, for example a battery, a coil or a capacitor.
  • the power supply 123 may be configured to perform a voltage conversion.
  • the power supply 123 may include an opto-electric energy converter configured to convert the light 131 and / or the light 132 into electrical energy and provide the electrical energy to operate the transmission unit 120.
  • a wired power supply eg with a battery is not required.
  • the controller 124 may be configured to control the operation of the receiver 121 and / or the operation of the transmitter 122. For example, at
  • Operation of the receiver 121 and / or the transmitter 122 may be required.
  • different modes of operation may be used to transmit the light 132, for example, to selectively write information to a holographic element.
  • the controller 124 may be configured to operate a laser of the transmitter 122 at different transmit power depending on the active mode of operation.
  • FIG. 2 illustrates a scenario in which the
  • Transmission unit 120 has both a receiver 121, and a transmitter 122, it would also be possible in other examples that the transmission unit
  • the transmission unit 120 at least some components 101, 1 1 1 -1 16 either a receiver 121 or a transmitter 122 has. Depending on the equipment of the transmission unit 120, it is then possible to transmit the data unidirectionally or bidirectionally between different components 101, 11 1 -1 16, i. to transmit the light 132 unidirectionally or bidirectionally between the respective transmission units 120.
  • the controller 124 may employ different techniques to encode the data into the light 132.
  • the data may be encoded into the light 132 by temporally modulating the amplitude of the light 132.
  • FIG. FIG. 3 illustrates aspects relating to a transmission unit 120.
  • the transmission unit 120 is implemented as a passive element, which does not need a power supply for operation.
  • the transmission unit 120 includes a holographic memory image 125. This is adapted to store the data.
  • the holographic memory image 125 may be implemented by a phase plate, for example.
  • the holographic memory image 125 may comprise, for example, by embedded in a substrate polymer matrix.
  • FIG. 4 is a flowchart of an example method. First, in 1001, the encoding of data into light occurs. Then, in 1002, the light is transmitted.
  • the method according to FIG. 4 can be implemented by the optical system 100 according to the examples discussed above.
  • the light 132 can then be transmitted between the transmission units 120 of two components 101, 11 1 -16.
  • the method according to FIG. 4 furthermore comprise the detachable fixing of at least one of the alternating components 1 1 1 -1 16 by means of the basic component 101.
  • the method could further include transmitting the light 131 along the beam path 130.
  • FIG. 5 illustrates aspects relating to an exemplary implementation of the optical system 100 as a light microscope.
  • the optical system 100 comprises a basic component 101, to which an alternating component 1 12 in the form of a lens is attached.
  • the lens includes a plurality of lenses 501-503.
  • a transmission unit 120-1 of the basic component 101 comprises a receiver 121 -1 and a transmitter 122-1.
  • Alternating component 1 12 includes a receiver 121 -2 and a transmitter 122-2. From FIG. 5, it can be seen that an aperture 510 is defined with respect to the beam path 130. The light 132, which is used to transfer the data between the
  • Transmission units 120-1, 120-2 passes through the same aperture 510, which also passes through the light 131.
  • the transmitter 122-2 and the receiver 121 -2 are the same
  • Transmission unit 120-2 on different sides of the beam path 130th spatially separated from each other.
  • the receiver 121 -2 and the transmitter 122-2 of the transmission unit 120-2 can be electrically connected to each other by a corresponding wired transmission link (not shown in FIG.
  • an optoelectrical energy converter to supply energy to the transmission unit 120-2 in the area of the receiver 121-2 and / or in the area of the transmitter 122-2 (not shown in FIG.
  • FIG. FIG. 6 illustrates aspects relating to an exemplary implementation of the optical system 100.
  • the implementation according to the example of FIG. 6 basically the implementation according to the example of FIG. 5.
  • the receiver 121 -2 and the transmitter 122-2 of the transmission unit are the receiver 121 -2 and the transmitter 122-2 of the transmission unit
  • reflectors 132A are at one
  • the reflectors can be any reflectors.
  • receiver 121 -2 and transmitter 122-2 instead of a structurally separate arrangement of receiver 121 -2 and transmitter 122-2, it would be in the examples described herein, in particular the examples of FIGS. 5 and 6, also possible that the receiver 121 -2 and the transmitter 122-2 are integrated in a housing, so that only space on one side of the beam path 130 is occupied.
  • FIG. 7 illustrates aspects relating to an exemplary implementation of an optical system 100.
  • FIG. 7 implements the
  • Alternating component 1 13 a filter cube.
  • Alternating component 1 13 a filter cube.
  • recipients In the example of FIG. 7 are recipients
  • the change component 1 13 is movable (illustrated by the arrows). For example, it would be possible, based on the data transmitted between the transmission units 120-1, 120-2, to have a position of
  • Change component 1 13 to determine. For example, a rest could be detected.
  • FIG. 8 illustrates aspects relating to an exemplary implementation of the optical system 100.
  • a sample holder through the optical system 100 In the example of FIG. 8, a sample holder through the optical system 100.
  • Removable component 1 14 implemented.
  • the illuminated by the beam path 130 of the light 131 region of the sample holder 1 14 is shown in FIG. 8 hatched. From the example of FIG. 8, it can be seen that the transmission units 120-1, 120-2 are spatially separated from this illuminated area. In general, it would be possible to have interactions between the light 131 and the light 132 by a separate transmission in at least one of the location space, time period and
  • Sample object which is fixed on the sample holder to provide.
  • the overview camera can be set up to also detect the light 131.
  • FIG. 9 illustrates aspects relating to an exemplary implementation of the optical system 100.
  • the transmission unit 120-2 is implemented as a passive component by means of a holographic memory image 125. While in the example of FIG. 9, the holographic memory image 125 at a
  • Alternating component 1 12 which implements a lens mounted, it would also be possible in other examples, to attach a corresponding holographic memory image 125 to other types of change components 1 1 1 -1 16.
  • FIG. 9 is a technique shown to extract data from the
  • a transmitter 121-1 of the transmission unit 120-1 is set up to emit laser light 132 onto the holographic memory image 125.
  • the reflected laser light 132 is then received by a receiver 121-1 of the transmission unit 120-1.
  • the data stored in the holographic memory image 125 can be read out by the transmission unit 120-1.
  • holographic memory image does not change or does not change significantly.
  • the transmission unit 120-2 could also be referred to as a memory unit.
  • Such an operation corresponds to a read mode.
  • the transmission power of the laser 122-1 could be increased, so that the data is stored in the holographic memory image 125 of the
  • Transmission unit 120-2 are written.
  • the holographic memory image 125 is attached to a frame of the switching component 1 12.
  • the light 131 along the beam path 130 does not have to pass through a corresponding substrate of the holographic memory image 125.
  • FIG. 10 illustrates aspects relating to an exemplary implementation of the optical system 100.
  • the example of FIG. 10 implements the
  • Alternating component 1 13 a filter.
  • the transmission unit 120-2 includes a holographic memory image 125 which is located on a surface of the
  • FIG. 1 1 illustrates aspects relating to an exemplary implementation of the optical system 100.
  • the example of FIG. 1 1 basically corresponds to the example of FIG. 9.
  • the holographic memory image 125 comprises a transparent substrate, which is arranged on a lens 501 of the alternating component 1 12 within the beam path 130.
  • the substrate may also be referred to as a structure become.
  • the substrate could be lithographically applied.
  • the light 131 can pass through the transparent substrate largely unchanged.
  • FIG. 12 illustrates an exemplary implementation of the optical system 100.
  • the changer component 12 provides lens functionality.
  • the changing component 1 12 comprises an inner frame 51 1 and an outer frame 513.
  • the lenses 501, 502 of the lens functionality are arranged within the inner frame 51 1, the lenses 501, 502 of the lens functionality are arranged.
  • the beam path 130 of the light 131 passes through these lenses 501, 502. Spatially separated from the lenses 501, 502 in one
  • the transmitter 122 of the transmission unit 120 of the exchange component 1 12 is arranged.
  • the light source 122 emits the light 132 in the radial direction toward a central ray of the ray path 130 or in the direction of the lens 501.
  • the lens 501 is arranged to deflect the light 132 by scattering, and also parallel to the beam path 130. As a result, a deflection of the light in the direction of
  • the redirection may be primarily at the point of coupling the light 132 into the lens 501 (lower inset in FIG 12) or evenly across the lens 502 (upper inset of FIG 12). Such a guidance of the light 132 could also take place in the opposite direction to a detector of the transmission unit 120.
  • FIG. 13 illustrates aspects relating to an exemplary implementation of the optical system 100.
  • the implementation according to the example of FIG. 13 basically corresponds to the implementation according to the example of FIG. 12th
  • the light source 122 of the transfer unit 120 is disposed in the space between the inner frame 51 1 and the outer frame 513 of the changeover component 1 12.
  • the light source 122 is arranged to transmit the light 132 parallel to the central ray of the ray path 130 within the gap between the frames 51 1, 513. It is thereby achieved that the light 132 is transmitted spatially separated from the light 131, outside the frame 51 1.
  • FIG. Figure 14 illustrates aspects relating to separation of the light 131, 132. It may sometimes be desirable to achieve partial spatial separation of the light 131 from the light 132. A separation may then be effected by means of a frequency-dependent beam splitter 132B, as shown in FIG. 14 is shown.
  • the beam splitter 132B it would be possible to separate the light 131 from the light 132 to use separate detectors.
  • a corresponding transmission unit can be retrofitted to existing components or can be permanently integrated into these components. It may be possible in various examples that a corresponding transfer unit is mounted within a frame defining an optical housing. In other examples, it may be possible for the beam path of the light used to inspect a sample object to be spatially separate from the light for transmitting the data.
  • a power supply to the transmission unit may be implemented by wire, wireless, or optical.
  • Examples of electrical consumers include a controller, a detector and a light source of the transmission unit.
  • the guidance of the light for transmitting the data may include dedicated optical elements such as reflectors.
  • existing optical elements that are set up to guide the light for inspection of a sample object along a corresponding beam path can also be used to guide the light for transmitting the data.
  • lenses with scattering centers could be used to redirect the light to transmit data.
  • scattering centers can be implemented, for example, by non-polished surfaces, edges, etc. Alternatively or additionally, such
  • Scattering centers are implemented by specially designed surfaces with tailored scattering or reflection properties, such as thick Layers, masks, micromirrors, stripes or scratches etc. Also mechanical
  • Special detectors could be used to detect the light used to transmit the data. It would alternatively also be possible to use an already available camera, the light along the beam path for imaging a
  • the various techniques may also be used for systems having multiple fixed components - i. no change components - have.

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Abstract

Ein optisches System (100) umfasst eine Grundkomponente (101), die eingerichtet ist, um mindestens eine Wechselkomponente (111-116) lösbar zu fixieren. Das optische System (100) umfasst auch einen optischen Strahlengang (130), der eingerichtet ist, um erstes Licht (131) zu übertragen. Das optische System (100) ist eingerichtet, um Daten in zweites Licht (132) zu codieren und um das zweite Licht (132) zwischen eine an der mindestens einen Wechselkomponente (111-116) angebrachten ersten Übertragungseinheit (120) und einer zweiten Übertragungseinheit (120) zu übertragen.

Description

Beschreibung Übertragung von Daten in einem optischen System
TECHNISCHES GEBIET
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung betreffen im Allgemeinen ein optisches System mit einer Grundkomponente und ein oder mehreren Wechselkomponenten. Verschiedene Beispiele der Erfindung betreffen insbesondere ein optisches System, welches eingerichtet ist, um Daten in Licht zu codieren und das Licht zwischen einer an der mindestens einen Wechselkomponente angebrachten Übertragungseinheit und einer weiteren Übertragungseinheit zu übertragen.
HINTERGRUND
Beim Wechsel von Komponenten eines Mikroskopsystems kann es oftmals
erstrebenswert sein, Wissen über den aktuellen Betriebszustand des Mikroskopsystems zu erhalten. Oftmals ist es für den korrekten Betrieb des optischen Systems
erstrebenswert, Informationen betreffend die gewechselten Komponenten zu erhalten. Beispiele für solche Informationen, die für den Betrieb des Mikroskopsystems hilfreich sein können, umfassen beispielsweise die verfügbare Vergrößerung, das
Transmissionsverhalten oder Toleranzen.
Dabei sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Lösungen bekannt, um Daten in einem optischen System mit Wechselkomponenten zu übertragen. Beispielsweise kann eine solche Übertragung mittels drahtloser Transponder erfolgen, siehe DE 10 2005 010 479 A1 . Eine weitere Übertragungstechnik verwendet Magnetismus bzw. Kapazitäten, siehe DE 102 45 170 A1 . Eine weitere Übertragungstechnik verwendet Schleifkontakte. Solche vorbekannten Techniken weisen aber bestimmte Einschränkungen und
Nachteile auf. Beispielsweise kann es vergleichsweise aufwändig sein, eine
entsprechende Übertragungsvorrichtung zu implementieren. Außerdem kann es möglich sein, dass eine entsprechende Übertragungsvorrichtung einen vergleichsweise hohen Energiebedarf hat, so dass die Versorgung mit elektrischer Energie aufwändig gestaltet werden muss.
KURZE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN Deshalb besteht ein Bedarf für verbesserte Techniken, um Daten in einem optischen System mit mindestens einer Wechselkomponente zu übertragen. Insbesondere besteht ein Bedarf für solche Techniken, die zumindest einige der oben genannten Einschränkungen und Nachteile beheben oder lindern. Diese Aufgabe wird von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die Merkmale der abhängigen Patentansprüche definieren Ausführungsformen.
Ein optisches System umfasst eine optische Grundkomponente. Die Grundkomponente ist eingerichtet, um mindestens eine optische Wechselkomponente lösbar zu fixieren. Das optische System umfasst auch einen optischen Strahlengang. Dieser ist eingerichtet, um erstes Licht zu übertragen. Zudem ist das optische System
eingerichtet, um Daten in zweites Licht zu codieren und um das zweite Licht zwischen einer an der mindestens einen Wechselkomponente angebrachten ersten
Übertragungseinheit und einer zweiten Übertragungseinheit zu übertragen.
Beispielsweise wäre es möglich, dass sich der optische Strahlengang zumindest teilweise durch die Grundkomponente erstreckt. In manchen Beispielen könnte das optische System auch die mindestens eine Wechsel komponente umfassen.
Beispielsweise wäre es möglich, dass sich der optische Strahlengang zumindest teilweise durch die mindestens eine Wechselkomponente erstreckt. In manchen
Beispielen wäre es möglich, dass die Daten die mindestens eine Wechselkomponente betreffen. Das optische System könnte beispielsweise ein Mikroskopsystem ausbilden, mittels welchem es möglich ist, Bilder eines Probenobjekts vergrößert zu erfassen.
Beispielsweise könnte zumindest eine Wechselkomponente der mindestens einen Wechselkomponente als Probenhalter ausgebildet sein, der eingerichtet ist, um das Probenobjekt in dem Strahlengang zu fixieren. Weiterhin wäre es beispielsweise möglich, dass zumindest eine Wechselkomponente der mindestens einen
Wechselkomponente als Objektiv ausgebildet ist, welches den Strahlengang in
Richtung des Probenobjekts führt. Weitere Beispiele für Funktionalitäten, die durch die mindestens eine Wechselkomponente bereitgestellt werden können, umfassen beispielsweise: Strahlteilung; Farbfilter; Filter; Polarisationsfilter; Aberrationskorrektur; Wellenfront-Korrektur; Beleuchtungsmodul; etc.
Die Grundkomponente kann beispielsweise einen Rahmen bereitstellen, der die mindestens eine Wechselkomponente aufnehmen kann. Wenn mehrere
Wechsel komponenten vorhanden sind, kann der Rahmen der Grundkomponente eingerichtet sein, um diese in einer bestimmten Anordnung zueinander lösbar zu fixieren. Die Grundkomponente kann auch eine optische Funktionalität bereitstellen, beispielsweise ein Beleuchtungsmodul, etc.. Die Daten können unidirektional oder bidirektional zwischen den Übertragungseinheiten übermittelt werden. Beispielsweise könnte das zweite Licht von der ersten
Übertragungseinheit zu der zweiten Übertragungseinheit übertragen werden und/oder von der zweiten Übertragungseinheit zu der ersten Übertragungseinheit übertragen werden. Das Übertragen von Licht kann dabei das Senden von Licht und/oder das Empfangen von Licht umfassen. Das zweite Licht kann dabei beispielsweise zwischen der Grundkomponente und zumindest einer der mindestens einen Wechselkomponente übertragen werden. Es wäre auch möglich, dass das zweite Licht zwischen zwei oder mehr Wechselkomponenten der mindestens einen Wechselkomponente übertragen wird.
Solche hierin beschriebenen Techniken beruhen auf der Erkenntnis, dass es vorteilhaft sein kann, die Daten mittels des zweiten Lichts als Medium zu übermitteln.
Insbesondere kann derart eine besonders energieeffiziente Übermittlung der Daten erreicht werden. Außerdem kann es möglich sein, die Übertragungseinheiten besonders platzsparend zu implementieren.
In einem Beispiel ist es möglich, dass die erste Übertragungseinheit einen
optoelektrischen Energiewandler, wie beispielsweise eine Solarzelle oder eine
Photodiode, umfasst. Der optoelektrische Energiewandler kann eingerichtet sein, um das erste Licht und/oder das zweite Licht in elektrische Energie zu wandeln und um die elektrische Energie zum Betreiben der ersten Übertragungseinheit bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich wäre es auch möglich, dass die zweite Übertragungseinheit einen optoelektrischen Energiewandler umfassen, der eingerichtet ist, um das erste Licht und/oder das zweite Licht in elektrische Energie zu wandeln und um die
elektrische Energie zum Betreiben der zweiten Übertragungseinheit bereitzustellen. Mittels des optoelektronischen Energiewandlers kann es also möglich sein, einen autarken Betrieb der jeweiligen Übertragungseinheit zu gewährleisten. Insbesondere kann es entbehrlich sein, eine Versorgungsspannung mittels einer Leiterbahn oder einem Kabel, d.h. drahtgebunden, bereitzustellen. Dadurch kann eine besonders flexible Integration der jeweiligen Übertragungseinheit in die entsprechende
Komponente des optischen Systems erfolgen. Außerdem kann die jeweilige
Übertragungseinheit besonders platzsparend implementiert werden.
In manchen Beispielen könnte die erste Übertragungseinheit ein an der mindestens einen Wechselkomponente angebrachtes holografisches Speicherbild umfassen. Das holografische Speicherbild kann eingerichtet sein, um die Daten zu speichern.
Alternativ oder zusätzlich wäre es auch möglich, dass die zweite Übertragungseinheit ein an der entsprechenden Komponente des optischen Systems angebrachtes holografisches Speicherbild umfasst, welches eingerichtet ist, um die Daten zu speichern.
Durch solche Techniken kann eine Energieaufnahme der entsprechenden
Übertragungseinheit während des Betriebs vermieden werden. Dadurch kann erreicht werden, dass die entsprechende Übertragungseinheit besonders flexibel und platzsparend integriert werden kann.
Insbesondere kann es durch Beleuchtung mit zweitem Licht, welches eine große Kohärenz aufweist, beispielsweise weil es durch einen Laser ausgesendet wird, möglich sein, die Daten aus dem holografischen Speicherbild der ersten Übertragungseinheit auszulesen. Entsprechend wäre es möglich, dass die zweite Übertragungseinheit eine Steuerung, mindestens einen Laser und einen Detektor umfasst. Die Steuerung kann dann eingerichtet sein, um den Laser zum Aussenden des zweiten Lichts in Richtung des holografischen Speicherbilds anzusteuern. Der Detektor kann das vom
holografischen Speicherbild reflektierte oder transmittierte zweite Licht detektieren.
Das holografische Speicherbild kann auch als Phasenplatte bezeichnet werden, weil es eine bestimmte Phasenbeziehung zwischen unterschiedlichen Bereichen einer
Wellenfront des zweiten Lichts einstellen kann. Beispielsweise kann also der
mindestens eine Laser das entsprechende Hologramm des holografischen
Speicherbilds auf den Detektor projizieren.
Die Steuerung kann eingerichtet sein, um den mindestens einen Laser wahlweise in einem Lesemodus oder einem Schreibmodus zu betreiben. Dabei können der mindestens eine Laser und der Detektor eingerichtet sein, um in dem Lesemodus die Daten aus dem holografischen Speicherelement auszulesen und um in dem
Schreibmodus die Daten in das holografische Speicherbild zu schreiben. In einem solchen Zusammenhang kann das holografische Speicherbild beispielsweise reversible Materialien umfassen, d.h. beispielsweise Polymere, die sich bei geeigneter
Beleuchtung mittels des zweiten Lichts wahlweise umordnen bzw. neu verketten können. Die Verkettungen können eine bestimmte Phasenbeziehung zwischen unterschiedlichen Bereichen der Wellenfront einstellen. Durch die Veränderung der Verkettungen können unterschiedliche Daten codiert werden.
Solche Techniken, bei denen die Daten mittels des holografischen Speicherbilds gespeichert werden, weisen weiterhin den Vorteil auf, dass eine große
Fälschungssicherheit gewährleistet werden kann. Derart kann es möglich sein, sensible Daten mittels des holografischen Speicherbilds zu speichern, beispielsweise um die Echtheit von Komponenten sicherzustellen.
Das holografische Speicherbild kann durch ein transparentes Substrat ausgebildet sein. Insbesondere kann das Substrat eine Transparenz für das erste Licht aufweisen. Das Substrat kann auf einem optischen Element der mindestens einen Wechselkomponente und im Strahlengang angeordnet sein. Dadurch kann eine negative Beeinflussung des ersten Lichts vermieden werden. Gleichzeitig kann eine flexible Positionierung des holografischen Speicherbilds der ersten Übertragungseinheit gewährleistet werden. Zum Beispiel kann der Bauraum, der zur Führung des ersten Lichts vorgesehen ist, auch für die Führung des zweiten Lichts verwendet werden. Das ermöglicht eine große Integration des optischen Systems.
In anderen Beispielen wäre es auch möglich, dass das Substrat des holografischen Speicherbilds außerhalb des Strahlengangs auf einem optischen Element ausgebildet ist. Derart kann eine räumliche Trennung des ersten Lichts und der ersten
Übertragungseinheit erfolgen. Dadurch können Wechselwirkungen - z.B. eine
Lichtkontamination eines Probenobjekts durch das zweite Licht - vermieden werden. In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen ist es grundsätzlich möglich, Wechselwirkungen zwischen dem ersten Licht und dem zweiten Licht durch eine getrennte Übertragung des ersten Lichts und des zweiten Lichts in zumindest einem von Ortsraum, Zeitraum und Frequenzraum zu gewährleisten. Beispielsweise könnten das erste Licht und das zweite Licht in unterschiedlichen Spektralbereichen angeordnet sein. Beispielsweise könnten das erste Licht und das zweite Licht getrennt an
unterschiedlichen Positionen im Ortsraum übertragen werden. Es wäre auch ein
Zeitschlitzverfahren denkbar, bei dem abwechselnd das erste Licht und das zweite Licht übertragen werden. Dadurch können Wechselwirkungen zwischen dem ersten Licht und dem zweiten Licht vermieden werden.
Zum Beispiel könnte das optische System eine Apertur und/oder eine Linse umfassen, die den Strahlengang definieren. Beispielsweise wäre es möglich, dass die Apertur und/oder die Linse der Grundkomponente oder der mindestens einen Wechselkomponente zugeordnet sind. Es wäre dann möglich, dass das zweite Licht durch diese Apertur und/oder die Linse übertragen wird. In anderen Worten wäre es also möglich, dass das zweite Licht zumindest teilweise im Ortsraum überlappend mit dem Strahlengang übertragen wird. Derart kann eine besonders integrierte Anordnung erreicht werden, die nicht viel Platz benötigt.
In anderen Beispielen könnte das erste Licht und das zweite Licht aber auch getrennt voneinander übertragen werden. Beispielsweise könnte die mindestens eine
Wechselkomponente einen Rahmen aufweisen. Innerhalb des Rahmens könnte eine Apertur, die den Strahlengang definiert, angeordnet sein. Dann wäre es möglich, dass das zweite Licht räumlich getrennt vom ersten Licht außerhalb des Rahmens
übertragen wird. Eine solche Anordnung kann insbesondere in Bezug auf lichtsensitive Proben, die in Bezug auf den Strahlengang angeordnet sind und beispielsweise durch einen Probenhalter fixiert werden, erstrebenswert sein. Dadurch kann eine Alterung bzw. Lichtkontamination des Probenobjekts durch Beleuchtung durch das zweite Licht vermieden werden.
Zur Codierung der Daten in das zweite Licht können unterschiedliche Techniken eingesetzt werden. Beispielsweise könnte eine zeitliche Modulation und/oder eine räumliche Modulation verwendet werden. Im Zusammenhang mit dem holografischen Speicherbild könnte auch eine Modulation der Phase des zweiten Lichts erfolgen. Im Zusammenhang mit der zeitlichen Modulation könnte beispielsweise eine
Pulsbreitenmodulation erfolgen. Eine Übertragung des zweiten Lichts kann zeitlich getrennt von der Bildaufnahme erfolgen.
Die erste Übertragungseinheit kann einen Sender und einen Empfänger für das zweite Licht umfassen. Dabei wäre es z.B. möglich, dass der Sender und der Empfänger in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind. Dies kann eine besonders platzsparende Anordnung ermöglichen. Solche kombinierten Einheiten können als Transceiver bezeichnet werden bzw. als Sende-Empfänger.
In anderen Beispielen wäre es aber auch möglich, dass der Sender und der Empfänger der ersten Übertragungseinheit räumlich getrennt voneinander, beispielsweise auf unterschiedlichen Seiten des Strahlengangs angeordnet sind. Derart kann eine besonders flexible Anordnung ermöglicht werden, sodass eine sichere und signalstarke Übertragung des zweiten Lichts auch bei komplizierten geometrischen
Randbedingungen gewährleistet werden kann.
In einem Beispiel umfasst die erste Übertragungseinheit eine Lichtquelle, die radial angrenzend an eine im Strahlengang angeordnete Linse oder mindestens einer Wechselkomponente angeordnet ist. Die Lichtquelle der ersten Übertragungseinheit ist eingerichtet, um das zweite Licht in Richtung der Linse auszusenden. Die Linse kann dann eingerichtet sein, um das zweite Licht durch Streuung umzulenken.
Die Linse kann also eingerichtet sein, um den Strahlengang zu formen. Beispielsweise könnte die Linse den Strahlengang mit einer gewissen Brennweite fokussieren.
Beispielsweise könnte die Linse Streuzentren beinhalten, die zumindest einen gewissen Anteil des zweiten Lichts umlenken. Diese Umlenkung des zweiten Lichts kann beispielsweise in Richtung der zweiten Übertragungseinheit erfolgen. Beispielsweise könnte das zweite Licht vor dem Umlenken - d.h. zwischen der Lichtquelle und der Linse - im Wesentlichen senkrecht zum ersten Licht, das entlang des Strahlengangs geleitet wird, orientiert sein; nach dem Umlenken könnte das zweite Licht im
Wesentlichen parallel zu dem ersten Licht, welches entlang des Strahlengangs geleitet wird, orientiert sein.
Durch eine solche Technik kann eine besonders effiziente Einkopplung bzw.
Auskopplung des zweiten Lichts in den Strahlengang des ersten Lichts erfolgen. Dabei kann u.U. kein separater Strahlteiler etc. erforderlich sein. Dadurch kann insbesondere die Lichtquelle platzsparend radial angrenzend an den Strahlengang angeordnet werden.
In manchen Beispielen könnten unterschiedliche Detektoren zur Detektion des ersten Lichts und des zweiten Lichts verwendet werden. Dies kann insbesondere dann erstrebenswert sein, wenn das erste Licht und das zweite Licht unterschiedliche
Frequenzen aufweisen; dann kann eine Sensitivität der entsprechenden Detektoren angepasst sein an die entsprechenden Frequenzen des zu detektierenden Lichts. In anderen Beispielen wäre es aber auch möglich, dass ein und derselbe Detektor zur Detektion des ersten Lichts und des zweiten Lichts verwendet wird. Dies kann insbesondere eine besonders integrierte Implementierung der Übertragungseinheiten ermöglichen. Beispielsweise könnte als gemeinsamer Detektor eine Kamera verwendet werden. Beispielsweise wäre es also möglich, dass die zweite Übertragungseinheit einen in einer in Bezug auf das Probenobjekt definierten Bildebene einer
Abbildungsoptik des optischen Systems angeordneten Multipixel-Detektor umfasst. Dieser Multipixel-Detektor kann eingerichtet sein, um das zweite Licht zu erfassen und um weiterhin basierend auf dem ersten Licht ein Abbild des Probenobjekts zu erfassen.
Mittels der Übertragung der Daten können unterschiedliche Anwendungen
implementiert werden. Beispielsweise wäre es möglich, dass eine Steuereinheit des optischen Systems eingerichtet ist, um basierend auf den Daten einen Betriebsmodus des optischen Systems zu steuern und/oder eine Benutzerausgabe auszulösen.
Beispielsweise könnten die Daten eine Typenbestimmung der verwendeten mindestens einer Wechselkomponente ermöglichen. In weiteren Beispielen könnten die Daten eine Wellenfront-Korrektur des Strahlengangs auf Grundlage von durch die Daten indizierten Aberrations-Informationen für die mindestens eine Wechselkomponente ermöglichen. In weiteren Beispielen könnten die Daten eine Positionierung der mindestens einen Wechselkomponente in Bezug auf den Strahlengang ermöglichen.
Entsprechend wäre es beispielsweise möglich, dass die Daten aus folgender Gruppe ausgewählt sind: Typ der mindestens einen Wechselkomponente; Seriennummer der mindestens einen Wechselkomponente; Betriebsmodus der mindestens einen
Wechselkomponente; und Kompensationsparameter für eine Kompensation von Aberrationen des Strahlengangs des ersten Lichts, wobei die Aberrationen durch die zumindest eine Wechselkomponente bewirkt werden. Beispielsweise könnte basierend auf dem Typ der mindestens einen
Wechselkomponente der Betriebsmodus von ein oder mehreren weiteren
Wechselkomponenten eingestellt werden. Z.B. könnten die ein oder mehreren weiteren Wechselkomponenten in Abhängigkeit von dem Typ wahlweise in den Strahlengang eingebracht werden oder aus dem Strahlengang entfernt werden. Alternativ oder zusätzlich könnten Softwareparameter angepasst werden. In manchen Beispielen wäre es möglich, dass die Daten einen empfohlenen Betriebsmodus der ein oder mehreren weiteren Wechselkomponenten indizieren.
Ein Verfahren umfasst das lösbare Fixieren mindestens einer Wechselkomponente eines optischen Systems mittels einer Grundkomponente des optischen Systems. Das Verfahren umfasst auch das Übertragen von erstem Licht entlang eines optischen Strahlengangs und das Codieren von Daten in zweites Licht. Das Verfahren umfasst ferner das Übertragen des zweiten Lichts zwischen einer ersten Übertragungseinheit und einer zweiten Übertragungseinheit. Die erste Übertragungseinheit ist an der mindestens einen Wechselkomponente angebracht.
Ein optisches System umfasst mehrere Komponenten und einen optischen
Strahlengang. Der optische Strahlengang ist eingerichtet, um erstes Licht zu
übertragen. Das optische System ist eingerichtet, um Daten in zweites Licht zu codieren und um das zweite Licht zwischen einer ersten Übertragungseinheit, die an einer ersten Komponente des optischen Systems angebracht ist, und einer zweiten
Übertragungseinheit, die an einer zweiten Komponente des optischen Systems angebracht ist, zu übertragen.
Die oben dargelegten Merkmale und Merkmale, die nachfolgend beschrieben werden, können nicht nur in den entsprechenden explizit dargelegten Kombinationen verwendet werden, sondern auch in weiteren Kombinationen oder isoliert, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
FIG. 1 illustriert schematisch ein optisches System gemäß verschiedener Beispiele, welches eine Grundkomponente und mehrere Wechselkomponenten umfasst.
FIG. 2 illustriert schematisch eine Übertragungseinheit, die gemäß verschiedener Beispiele an einer Komponente des optischen Systems angebracht sein kann. FIG. 3 illustriert schematisch eine Übertragungseinheit, die gemäß verschiedener Beispiele an einer Komponente des optischen Systems angebracht sein kann.
FIG. 4 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Codieren von Daten in Licht und zum Übertragen des Lichts.
FIG. 5 illustriert schematisch eine geometrische Anordnung eines Übertragungssystems mit mehreren Übertragungseinheiten in Bezug auf eine Wechsel komponente und eine Grundkomponente des optischen Systems gemäß verschiedener Beispiele.
FIG. 6 illustriert schematisch eine geometrische Anordnung eines Übertragungssystems mit mehreren Übertragungseinheiten in Bezug auf eine Wechselkomponente und eine Grundkomponente des optischen Systems gemäß verschiedener Beispiele. FIG. 7 illustriert schematisch eine geometrische Anordnung eines Übertragungssystems mit mehreren Übertragungseinheiten in Bezug auf eine Wechselkomponente und eine Grundkomponente des optischen Systems gemäß verschiedener Beispiele.
FIG. 8 illustriert schematisch eine geometrische Anordnung eines Übertragungssystems mit mehreren Übertragungseinheiten in Bezug auf eine Wechselkomponente und eine Grundkomponente des optischen Systems gemäß verschiedener Beispiele.
FIG. 9 illustriert schematisch eine geometrische Anordnung eines Übertragungssystems mit mehreren Übertragungseinheiten in Bezug auf eine Wechselkomponente und eine Grundkomponente des optischen Systems gemäß verschiedener Beispiele.
FIG. 10 illustriert schematisch eine geometrische Anordnung eines
Übertragungssystems mit mehreren Übertragungseinheiten in Bezug auf eine
Wechsel komponente und eine Grundkomponente des optischen Systems gemäß verschiedener Beispiele.
FIG. 1 1 illustriert schematisch eine geometrische Anordnung eines
Übertragungssystems mit mehreren Übertragungseinheiten in Bezug auf eine Wechsel komponente und eine Grundkomponente des optischen Systems gemäß verschiedener Beispiele.
FIG. 12 illustriert schematisch eine geometrische Anordnung eines
Übertragungssystems mit mehreren Übertragungseinheiten in Bezug auf eine
Wechsel komponente und eine Grundkomponente des optischen Systems gemäß verschiedener Beispiele.
FIG. 13 illustriert schematisch eine geometrische Anordnung eines
Übertragungssystems mit mehreren Übertragungseinheiten in Bezug auf eine
Wechsel komponente und eine Grundkomponente des optischen Systems gemäß verschiedener Beispiele.
FIG. 14 illustriert beispielhafte Techniken, um die Übertragung von Licht zur Abbildung eines Probenobjekts und weiterem Licht zur Übermittlung von Daten räumlich zu trennen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente. Die Figuren sind schematische Repräsentationen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt.
Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich wird. In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Eine Verbindung oder Kopplung kann drahtgebunden oder drahtlos implementiert sein. Funktionale Einheiten können als Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden.
Nachfolgend werden verschiedene Techniken zum Übermitteln von Daten zwischen zwei Komponenten eines optischen Systems beschrieben. Die hierin beschriebenen Techniken können insbesondere Anwendung bei optischen Systemen mit ein oder mehreren Wechsel komponenten finden. Solche optischen Systeme werden manchmal als modular bezeichnet, weil einzelne Wechselkomponenten wahlweise in das System integriert werden oder aus dem System entfernt werden können oder gegeneinander ausgetauscht werden können. Die hierin beschriebenen Techniken können aber auch auf nicht-modulare Systeme angewendet werden, bei denen die verschiedenen
Komponenten fest fixiert sind.
In verschiedenen hierin beschriebenen Techniken werden Daten in Licht codiert und das Licht anschließend zwischen Übertragungseinheiten, die an unterschiedlichen Komponenten des optischen Systems angebracht sind, übertragen. Beispielsweise könnte das die Daten codierende Licht zwischen einer Wechselkomponente und einer Grundkomponente oder zwischen zwei Wechselkomponenten des optischen Systems übertragen werden.
Durch die Verwendung von Licht zur Übermittlung der Daten können entsprechende Übertragungseinheiten besonders einfach und platzsparend implementiert werden. Insbesondere kann es entbehrlich sein, Kabelverbindungen oder aufwändige
Funkprotokolle zu verwenden. Außerdem kann die elektromagnetische Störstrahlung (EMV) reduziert bzw. beseitigt werden.
Die hierin beschriebenen Techniken können für unterschiedlichste Typen von optischen Systemen verwendet werden. Beispiele umfassen Mikroskopsysteme wie
beispielsweise Lichtmikroskope oder Laser-Scanning-Mikroskope. Zum Beispiel je nach optischem System kann auch die Anwendung der Daten variieren Beispielsweise könnte ein Betriebsmodus des optischen Systems basierend auf den Daten gesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich könnte auch eine Benutzerausgabe ausgelöst werden, beispielsweise über eine Benutzerschnittstelle des optischen Systems. Dabei können je nach Anwendungsfall die Daten unterschiedliche Informationen indizieren. Beispielsweise können die Daten einen Typ der mindestens einen Wechsel komponente umfassen. Der Typ kann beispielsweise die Funktionsweise der Wechselkomponente bezeichnen, etwa in Bezug auf eine Modifikation eines Strahlengangs des optischen Systems. Alternativ oder zusätzlich könnten die Daten auch eine Seriennummer der mindestens einen Wechselkomponente bezeichnen. Mittels der Seriennummer kann eine eindeutige Identifikation der mindestens einen Wechselkomponente möglich sein. Es wäre alternativ oder zusätzlich auch möglich, dass die Daten einen Betriebsmodus der mindestens einen Wechselkomponente umfassen. Der Betriebsmodus könnte beispielsweise mit einer Position der Wechselkomponente im Strahlengang korrelieren. Der Betriebsmodus könnte eine Veränderung des Strahlengangs der mindestens einen Wechselkomponente bezeichnen. Je nach Betriebsmodus könnte die mindestens eine Wechselkomponente den Strahlengang unterschiedlich verändern. In manchen
Beispielen wäre es alternativ oder zusätzlich auch möglich, dass die Daten einen Kompensationsparameter für eine Kompensation von Aberrationen des Strahlengangs, die durch die mindestens eine Wechselkomponente bewirkt werden, umfassen.
Beispielsweise könnten die Kompensationsparameter Koeffizienten für Zernike- Polynomialterme, die beispielsweise eine sphärische Aberration, eine Defokus- Aberration, etc. bezeichnen, indizieren. Die Kompensationsparameter könnten alternativ oder zusätzlich auch bestimmte Einstellungen für ein adaptives optisches Element, das zur Wellenfront-Korrektur eingerichtet ist, umfassen. Z.B. könnten die
Kompensationsparameter auch mit einer zeitlichen Abhängigkeit, z.B. in Abhängigkeit der Betriebsdauer, durch die Daten indiziert werden. FIG. 1 illustriert Aspekte in Bezug auf ein beispielhaftes optisches System 100. In dem Beispiel der FIG. 1 ist ein modulares optisches System dargestellt, welches eine
Grundkomponente 101 umfasst. Diese ist eingerichtet, um zwei Wechselkomponenten 1 1 1 -1 16 lösbar zu fixieren. An einer ersten Position 181 kann eine der
Wechselkomponenten 1 1 1 -1 13 lösbar fixiert werden (in FIG. 1 ist die
Wechselkomponente 1 12 im Strahlengang 130 angeordnet). An einer zweiten Position 182 kann eine der Wechselkomponenten 1 14-1 16 lösbar fixiert werden (in dem Beispiel der FIG. 1 ist die Wechselkomponente 1 15 lösbar im Strahlengang 130 fixiert). In FIG. 1 ist der Austausch der Wechselkomponenten 1 1 1 -1 16 durch die vertikalen Pfeile illustriert.
Der Strahlengang 130 ist in Bezug auf die Grundkomponente 101 und die
Wechselkomponenten 1 1 1 -1 16 an den Positionen 181 , 182 definiert. Beispielsweise wäre es möglich, dass ein Multipixel-Detektor für Licht 131 , welches entlang des Strahlengangs 130 geführt wird, in der Grundkomponente 101 angebracht ist. Die Wechselkomponenten 1 1 1 -1 13 zur Fixierung an der Position 181 könnten
unterschiedliche Objektive implementieren, die den Strahlengang 130 verändern. Die Wechselkomponenten 1 14-1 16 zur Fixierung an der Position 182 könnten Probenhalter implementieren, die zur Fixierung eines Probenobjekts im Strahlengang 130
ausgebildet sind. Dann wäre es möglich, dass das Licht 131 entlang des Strahlengangs 130 von dem Probenobjekt zu dem Detektor in der Grundkomponente 101 übertragen wird. Eine solche Konfiguration ist rein beispielhaft und es wären auch andere
Implementierungen des optischen Systems 100 möglich.
In dem Beispiel der FIG. 1 umfassen die verschiedenen Komponenten 101 , 1 1 1 -1 16 des optischen Systems 100 jeweils auch eine Übertragungseinheit 120. Die
Übertragungseinheiten 120 sind eingerichtet, um Licht 132 zu übertragen. Es ist möglich, Daten in das Licht 132 zu codieren und derart Informationen zwischen den verschiedenen Komponenten 101 , 1 1 1 -1 16 durch Übermittlung der Daten anhand von Übertragung des Lichts 132 auszutauschen.
FIG. 2 illustriert Aspekte in Bezug auf die Übertragungseinheit 120. FIG. 2 illustriert eine beispielhafte Implementierung der Übertragungseinheit 120 als aktives elektronisches Bauteil. Dabei umfasst die Übertragungseinheit 120 einen Empfänger 121 für das Licht 132, einen Sender 122 für das Licht 132, eine Spannungsversorgung 123, die elektrische Energie zum Betreiben des Empfängers 121 und des Senders 122 bereitstellt, sowie eine Steuerung 124. Beispielsweise könnte der Empfänger 121 ein oder mehrere Fotodioden umfassen. Beispielsweise könnte der Sender 122 ein oder mehrere Lichtquellen, beispielsweise ein oder mehrere Leuchtdioden oder Laser, umfassen. Das Netzteil 123 kann einen Energiespeicher aufweisen, beispielsweise eine Batterie, eine Spule oder einen Kondensator. Das Netzteil 123 kann eingerichtet sein, um eine Spannungswandlung durchzuführen. In manchen Beispielen wäre es möglich, dass das Netzteil 123 einen optoelektrischen Energiewandler umfasst, die eingerichtet ist, um das Licht 131 und/oder das Licht 132 in elektrische Energie zu wandeln und um die elektrische Energie zum Betreiben der Übertragungseinheit 120 bereitzustellen. Ein kabelgebundenes Netzteil z.B. mit einer Batterie ist dann nicht erforderlich.
Die Steuerung 124 kann eingerichtet sein, um den Betrieb des Empfängers 121 und/oder den Betrieb des Senders 122 zu steuern. Beispielsweise könnte bei
Verwendung eines Zeitschlitzverfahrens, bei dem abwechselnd das Licht 131 und das Licht 132 übertragen werden, eine entsprechende zeitliche Synchronisation des
Betriebs des Empfängers 121 und/oder des Senders 122 erforderlich sein. In anderen Beispielen können unterschiedliche Betriebsmodi für das Übertragen des Lichts 132 verwendet werden, beispielsweise um wahlweise Informationen in ein holografisches Element zu schreiben. Dann kann die Steuerung 124 eingerichtet sein, um einen Laser des Senders 122 je nach aktivem Betriebsmodus mit unterschiedlicher Sendeleistung zu betreiben.
Während in dem Beispiel der FIG. 2 ein Szenario illustriert ist, bei dem die
Übertragungseinheit 120 sowohl einen Empfänger 121 , als auch einen Sender 122 aufweist, wäre es in anderen Beispielen auch möglich, dass die Übertragungseinheit
120 zumindest einiger Komponenten 101 , 1 1 1 -1 16 entweder einen Empfänger 121 oder einen Sender 122 aufweist. Je nach Ausstattung der Übertragungseinheit 120 ist es dann möglich, die Daten unidirektional oder bidirektional zwischen unterschiedlichen Komponenten 101 , 1 1 1 -1 16 zu übermitteln, d.h. das Licht 132 unidirektional oder bidirektional zwischen den entsprechenden Übertragungseinheiten 120 zu übertragen.
Zur Codierung der Daten in das Licht 132 können unterschiedliche Techniken von der Steuerung 124 eingesetzt werden. Beispielsweise können die Daten in das Licht 132 mittels zeitlicher Modulation der Amplitude des Lichts 132 codiert werden. Eine
Alternative wäre räumliche Modulation, beispielsweise einer Phasenlage des Lichts 132, etwa im Zusammenhang mit holografischen Speicherbildern. FIG. 3 illustnert Aspekte in Bezug auf eine Übertragungseinheit 120. In dem Beispiel der FIG. 3 ist die Übertragungseinheit 120 als passives Element implementiert, welches keine Energieversorgung zum Betrieb braucht. Die Übertragungseinheit 120 umfasst ein holografisches Speicherbild 125. Dieses ist eingerichtet, um die Daten zu speichern. Das holografische Speicherbild 125 kann beispielsweise durch eine Phasenplatte implementiert werden. Das holografische Speicherbild 125 kann beispielsweise durch in einem Substrat eingebettete Polymermatrix aufweisen.
FIG. 4 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens. Zunächst erfolgt in 1001 das Codieren von Daten in Licht. Dann erfolgt in 1002 das Übertragen des Lichts.
Beispielsweise könnte das Verfahren gemäß FIG. 4 von dem optischen System 100 gemäß der voranstehend diskutierten Beispiele implementiert werden. Das Licht 132 kann dann zwischen den Übertragungseinheiten 120 zweier Komponenten 101 , 1 1 1 - 1 16 übertragen werden. Beispielsweise könnte das Verfahren gemäß FIG. 4 weiterhin das lösbare Fixieren mindestens einer der Wechselkomponenten 1 1 1 -1 16 mittels der Grundkomponente 101 umfassen. Das Verfahren könnte weiterhin das Übertragen des Lichts 131 entlang des Strahlengangs 130 umfassen. FIG. 5 illustriert Aspekte in Bezug auf eine beispielhafte Implementierung des optischen Systems 100 als Lichtmikroskop. In dem Beispiel der FIG. 5 umfasst das optische System 100 eine Grundkomponente 101 , an welche eine Wechselkomponente 1 12 in Form eines Objektivs angebracht ist. Das Objektiv umfasst mehrere Linsen 501 -503. Eine Übertragungseinheit 120-1 der Grundkomponente 101 umfasst einen Empfänger 121 -1 und einen Sender 122-1 . Eine Übertragungseinheit 120-2 der
Wechselkomponente 1 12 umfasst einen Empfänger 121 -2 sowie einen Sender 122-2. Aus FIG. 5 ist ersichtlich, dass eine Apertur 510 in Bezug auf den Strahlengang 130 definiert ist. Das Licht 132, das zur Übermittlung der Daten zwischen den
Übertragungseinheiten 120-1 , 120-2 genutzt wird, durchläuft dieselbe Apertur 510, die auch das Licht 131 durchläuft.
In dem Beispiel der FIG. 5 sind der Sender 122-2 und der Empfänger 121 -2 der
Übertragungseinheit 120-2 auf unterschiedlichen Seiten des Strahlengangs 130 räumlich getrennt voneinander angeordnet. Dabei können der Empfänger 121 -2 und der Sender 122-2 der Übertragungseinheit 120-2 elektrisch miteinander durch eine entsprechende drahtgebundene Übertragungsstrecke miteinander verbunden sein (in FIG. 5 nicht dargestellt). Beispielsweise wäre es möglich, dass ein optoelektrischer Energiewandler zur Versorgung der Übertragungseinheit 120-2 mit Energie im Bereich des Empfängers 121 -2 und/oder im Bereich des Senders 122-2 angeordnet ist (in FIG. 5 nicht dargestellt).
FIG. 6 illustriert Aspekte in Bezug auf eine beispielhafte Implementierung des optischen Systems 100. Dabei entspricht die Implementierung gemäß dem Beispiel der FIG. 6 grundsätzlich der Implementierung gemäß dem Beispiel der FIG. 5. In dem Beispiel der FIG. 6 sind jedoch der Empfänger 121 -2 und der Sender 122-2 der Übertragungseinheit
120- 2 tiefer im Objektiv 1 12, d.h. weiter entfernt von der Grundkomponente 101 , angeordnet. Dies bedeutet, dass das Licht 132 auf eine Linse 501 des Objektivs 1 12, die zur Modifikation des Strahlengangs 130 des Lichts 131 eingerichtet ist, durchläuft. Um die Propagation des Lichts 132 zu fördern, sind Reflektoren 132A an einem
Rahmen der Wechselkomponente 1 12 vorgesehen. Die Reflektoren können
insbesondere eine selektiv hohe Reflexion in dem Frequenzbereich des Lichts 132 aufweisen. Dies könnte durch eine geeignete Beschichtung, beispielsweise mit einem Mehrschichtsystem, gewährleistet werden.
Anstatt einer baulich getrennten Anordnung von Empfänger 121 -2 und Sender 122-2 wäre es in den hierin beschriebenen Beispielen, insbesondere auch den Beispielen der FIGs. 5 und 6, auch möglich, dass der Empfänger 121 -2 und der Sender 122-2 in einem Gehäuse integriert sind, so dass lediglich Bauraum auf einer Seite des Strahlengangs 130 besetzt wird.
FIG. 7 illustriert Aspekte in Bezug auf eine beispielhafte Implementierung eines optischen Systems 100. In dem Beispiel der FIG. 7 implementiert die
Wechselkomponente 1 13 einen Filterwürfel. In dem Beispiel der FIG. 7 sind Empfänger
121 - 1 und Sender 122-1 der Übertragungseinheit 120-2 in einem Gehäuse integriert. Entsprechend sind auch Sender 122-2 und Empfänger 121 -2 der Übertragungseinheit 120-2 in einem Gehäuse integriert. In dem Beispiel der FIG. 7 ist die Wechsel komponente 1 13 bewegbar (durch die Pfeile illustriert). Beispielsweise wäre es möglich, basierend auf den Daten, die zwischen den Übertragungseinheiten 120-1 , 120-2 übermittelt werden, eine Position der
Wechselkomponente 1 13 zu bestimmen. Beispielsweise könnte eine Rast erkannt werden.
FIG. 8 illustriert Aspekte in Bezug auf eine beispielhafte Implementierung des optischen Systems 100. In dem Beispiel der FIG. 8 wird ein Probenhalter durch die
Wechselkomponente 1 14 implementiert. Der durch den Strahlengang 130 des Lichts 131 beleuchtete Bereich des Probenhalters 1 14 ist in FIG. 8 schraffiert dargestellt. Aus dem Beispiel der FIG. 8 ist ersichtlich, dass die Übertragungseinheiten 120-1 , 120-2 räumlich getrennt von diesem beleuchteten Bereich angeordnet sind. Im Allgemeinen wäre es möglich, Wechselwirkungen zwischen dem Licht 131 und dem Licht 132 durch eine getrennte Übertragung in zumindest einem von Ortsraum, Zeitraum und
Frequenzraum zu gewährleisten.
Insbesondere in Bezug auf eine Übermittlung von Daten zu einer Wechselkomponente, die einen Probenhalter implementiert, kann es möglich sein, dass eine
Übersichtskamera als Multipixel-Detektor als Empfänger 121 -1 der Übertragungseinheit 120-1 , die an der Grundkomponente 101 befestigt ist, verwendet wird. Die
Übersichtskamera kann nämlich eingerichtet sein, ein Übersichtsbild des
Probenobjekts, das auf dem Probenhalter fixiert ist, bereitzustellen. Dazu kann die Übersichtskamera eingerichtet sein, auch das Licht 131 zu detektieren.
FIG. 9 illustriert Aspekte in Bezug auf eine beispielhafte Implementierung des optischen Systems 100. In dem Beispiel der FIG. 9 ist die Übertragungseinheit 120-2 als passive Komponente mittels eines holografischen Speicherbilds 125 implementiert. Während in dem Beispiel der FIG. 9 das holografische Speicherbild 125 an einer
Wechselkomponente 1 12, die ein Objektiv implementiert, angebracht ist, wäre es in anderen Beispielen auch möglich, ein entsprechendes holografisches Speicherbild 125 an anderen Typen von Wechselkomponenten 1 1 1 -1 16 anzubringen. In dem Beispiel der FIG. 9 ist eine Technik gezeigt, um Daten von der
Übertragungseinheit 120-2 an die Übertragungseinheit 120-1 zu übermitteln. Dazu ist ein Sender 121 -1 der Übertragungseinheit 120-1 eingerichtet, um Laserlicht 132 auf das holografische Speicherbild 125 auszusenden. Das reflektierte Laserlicht 132 wird dann von einem Empfänger 121 -1 der Übertragungseinheit 120-1 empfangen. Dadurch können die Daten, die in dem holografischen Speicherbild 125 abgespeichert sind, durch die Übertragungseinheit 120-1 ausgelesen werden. Dabei wird das
holographische Speicherbild nicht oder nicht signifikant verändert. In diesem
Zusammenhang könnte die Übertragungseinheit 120-2 auch als Speichereinheit bezeichnet werden.
Ein solcher Betrieb entspricht einem Lesemodus. In anderen Beispielen wäre es auch möglich, alternativ oder zusätzlich zu dem Lesemodus einen Schreibmodus zu implementieren. Dabei könnte beispielsweise die Sendeleistung des Lasers 122-1 erhöht werden, so dass die Daten in das holografische Speicherbild 125 der
Übertragungseinheit 120-2 geschrieben werden.
In dem Beispiel der FIG. 9 ist das holografische Speicherbild 125 an einem Rahmen der Wechselkomponente 1 12 angebracht. Insbesondere muss das Licht 131 entlang des Strahlengangs 130 nicht ein entsprechendes Substrat des holografischen Speicherbilds 125 durchlaufen.
FIG. 10 illustriert Aspekte in Bezug auf eine beispielhafte Implementierung des optischen Systems 100. In dem Beispiel der FIG. 10 implementiert die
Wechselkomponente 1 13 einen Filter. Wiederum umfasst die Übertragungseinheit 120- 2 ein holografisches Speicherbild 125, welches auf einer Oberfläche des
entsprechenden Gehäuses der Wechselkomponente 1 13 angebracht ist.
FIG. 1 1 illustriert Aspekte in Bezug auf eine beispielhafte Implementierung des optischen Systems 100. Das Beispiel der FIG. 1 1 entspricht grundsätzlich dem Beispiel der FIG. 9. Dabei umfasst das holografische Speicherbild 125 aber ein transparentes Substrat, welches auf einer Linse 501 der Wechselkomponente 1 12 innerhalb des Strahlengangs 130 angeordnet ist. Das Substrat kann auch als Struktur bezeichnet werden. Das Substrat könnte beispielsweise lithographisch aufgetragen werden. Das Licht 131 kann das transparente Substrat jedoch weitgehend unverändert durchlaufen.
FIG. 12 illustriert eine beispielhafte Implementierung des optischen Systems 100. In der FIG. 12 stellt die Wechselkomponente 1 12 eine Objektiv-Funktionalität bereit. Die Wechselkomponente 1 12 umfasst einen inneren Rahmen 51 1 und einen äußeren Rahmen 513. Innerhalb des inneren Rahmens 51 1 sind die Linsen 501 , 502 der Objektiv-Funktionalität angeordnet. Der Strahlengang 130 des Lichts 131 durchläuft diese Linsen 501 , 502. Räumlich getrennt von den Linsen 501 , 502 in einem
Zwischenraum zwischen dem inneren Rahmen 51 1 und dem äußeren Rahmen 513 ist der Sender 122 der Übertragungseinheit 120 der Wechsel komponente 1 12 angeordnet. Die Lichtquelle 122 sendet das Licht 132 in radialer Richtung hin zu einem Zentralstrahl des Strahlengangs 130 bzw. in Richtung der Linse 501 aus. Die Linse 501 ist eingerichtet, um das Licht 132 durch Streuung umzulenken, und zwar auch parallel zum Strahlengang 130. Dadurch kann eine Umlenkung des Lichts in Richtung der
Grundkomponente 101 erfolgen. Das Umlenken kann beispielsweise primär am Punkt der Einkopplung des Lichts 132 in die Linse 501 erfolgen (unteres Inset in FIG. 12) oder gleichmäßig über die Linse 502 (oberes Inset der FIG. 12). Eine solche Führung des Lichts 132 könnte auch in umgekehrter Richtung zu einem Detektor der Übertragungseinheit 120 erfolgen.
FIG. 13 illustriert Aspekte in Bezug auf eine beispielhafte Implementierung des optischen Systems 100. Die Implementierung gemäß dem Beispiel der FIG. 13 entspricht grundsätzlich der Implementierung gemäß dem Beispiel der FIG. 12.
Insbesondere ist auch in der Implementierung gemäß FIG. 13 die Lichtquelle 122 der Übertragungseinheit 120 in dem Zwischenraum zwischen dem inneren Rahmen 51 1 und dem äußeren Rahmen 513 der Wechselkomponente 1 12 angeordnet. Dabei ist die Lichtquelle 122 jedoch eingerichtet, um das Licht 132 parallel zum Zentralstrahl des Strahlengangs 130 innerhalb des Zwischenraums zwischen den Rahmen 51 1 , 513 zu übertragen. Dadurch wird erreicht, dass das Licht 132 räumlich getrennt von dem Licht 131 übertragen wird, außerhalb des Rahmens 51 1 . FIG. 14 illustriert Aspekte in Bezug auf eine Trennung des Lichts 131 , 132. Manchmal kann es erstrebenswert sein, eine teilweise räumliche Trennung des Lichts 131 von dem Licht 132 zu erzielen. Eine Trennung bzw. Vereinigung kann dann mittels eines frequenzabhängigen Strahlteilers 132B erfolgen, wie in FIG. 14 dargestellt.
Beispielsweise könnte es mittels des Strahlteilers 132B eine Trennung des Lichts 131 von dem Licht 132 zur Verwendung separater Detektoren ermöglicht werden.
Zusammenfassend wurden voranstehend verschiedene Techniken beschrieben, um die Übermittlung von Daten mittels Licht bei einem optischen System mit mehreren
Komponenten zu ermöglichen. Eine entsprechende Übertragungseinheit kann nachträglich an existierende Komponenten angebracht werden oder kann fest in diese Komponenten integriert sein. Dabei kann es in verschiedenen Beispielen möglich sein, dass eine entsprechende Übertragungseinheit innerhalb eines ein optisches Gehäuse definierenden Rahmens angebracht ist. In anderen Beispielen kann es möglich sein, dass der Strahlengang des zur Inspektion eines Probenobjekts verwendeten Lichts räumlich getrennt ist von dem Licht zur Übermittlung der Daten.
In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen kann eine Spannungsversorgung der Übertragungseinheit drahtgebunden, drahtlos oder optisch implementiert werden. Beispiele für elektrische Verbraucher umfassen eine Steuerung, einen Detektor und eine Lichtquelle der Übertragungseinheit.
Die Führung des Lichts zur Übermittlung der Daten kann dedizierte optische Elemente wie beispielsweise Reflektoren umfassen. Alternativ oder zusätzlich können bestehende optische Elemente, die zur Führung des Lichts zur Inspektion eines Probenobjekts entlang eines entsprechenden Strahlengangs eingerichtet sind, auch zur Führung des Lichts zur Übermittlung der Daten verwendet werden. Beispielsweise könnten Linsen mit Streuzentren zur Umlenkung des Lichts zur Übermittlung von Daten verwendet werden. Solche Streuzentren können beispielsweise durch nicht-polierte Oberflächen, Kanten, etc. implementiert werden. Alternativ oder zusätzlich können solche
Streuzentren durch speziell ausgebildete Oberflächen mit maßgeschneiderten Streuoder Reflexionseigenschaften implementiert werden, wie beispielsweise dicke Schichten, Masken, Mikrospiegel, Streifen oder Kratzer etc. Auch mechanische
Schnittstellen wären denkbar.
Zur Detektion des Lichts, welches zur Übermittlung der Daten eingesetzt wird, könnten spezielle Detektoren verwendet werden. Es wäre alternativ auch möglich, eine ohnehin verfügbare Kamera, die Licht entlang des Strahlengangs zur Abbildung eines
Probenobjekts detektiert, zu verwenden.
Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können die hierin beschriebenen Techniken zur Übermittlung von Daten zwischen unterschiedlichsten Komponenten eines optischen Systems verwendet werden, beispielsweise Filter, Polarisatoren, Modulatoren, Objektiven, Probenhalter etc.
Beispielsweise können die verschiedenen Techniken auch für Systeme verwendet werden, die mehrere fest fixierte Komponenten - d.h. keine Wechselkomponenten - aufweisen.

Claims

Patentansprüche
1 . Optisches System (100), das umfasst:
- eine Grundkomponente (101 ), die eingerichtet ist, um mindestens eine
Wechselkomponente (1 1 1 -1 16) lösbar zu fixieren, und
- einen optischen Strahlengang (130), der eingerichtet ist, um erstes Licht (131 ) zu übertragen,
wobei das optische System (100) eingerichtet ist, um Daten in zweites Licht (132) zu codieren und um das zweite Licht (132) zwischen einer an der mindestens einen Wechselkomponente (1 1 1 -1 16) angebrachten ersten Übertragungseinheit (120, 120-1 , 120-2) und einer zweiten Übertragungseinheit (120, 120-1 , 120-2) zu übertragen.
2. Optisches System (100) nach Anspruch 1 ,
wobei die erste Übertragungseinheit (120, 120-1 , 120-2) einen optoelektrischen
Energiewandler (123) umfasst,
wobei der optoelektrische Energiewandler (123) eingerichtet ist, um das erste
Licht (131 ) und/oder das zweite Licht (132) in elektrische Energie zu wandeln und um die elektrische Energie zum Betreiben der ersten Übertragungseinheit (120, 120-1 , 120- 2) bereit zu stellen.
3. Optisches System (100) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die erste Übertragungseinheit (120, 120-1 , 120-2) ein an der mindestens einen Wechselkomponente (1 1 1 -1 16) angebrachtes holographisches Speicherbild (125) umfasst, das eingerichtet ist, um die Daten zu speichern.
4. Optisches System (100) nach Anspruch 3,
wobei die zweite Übertragungseinheit (120, 120-1 , 120-2) eine Steuerung (124), mindestens einen Laser und einen Detektor umfasst,
wobei die Steuerung (124) eingerichtet ist, um den mindestens einen Laser wahlweise in einem Lesemodus oder einem Schreibmodus zu betrieben,
wobei der mindestens eine Laser und der Detektor eingerichtet sind, um in dem Lesemodus die Daten aus dem holographischen Speicherbild (125) auszulesen,
wobei der mindestens eine Laser eingerichtet ist, um in dem Schreibmodus die Daten in das holographische Speicherbild (125) zu schreiben.
5. Optisches System (100) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das holographische Speicherbild (125) durch ein transparentes Substrat ausgebildet ist, welches auf einem optischen Element (501 -503) der mindestens einen Wechselkomponente (1 1 1 -1 16) und im Strahlengang (130) angeordnet ist und/oder auf das optische Element (501 -503) strukturiert ist.
6. Optisches System (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei das erste Licht (131 ) und das zweite Licht (132) in zumindest einem von Ortsraum, Zeitraum und Frequenzraum getrennt übertragen werden. 7. Optisches System (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, das weiterhin umfasst:
- eine Apertur (510) und/oder eine Linse (501 -503), die den Strahlengang (130) definieren,
wobei das zweite Licht (132) zwischen der ersten Übertragungseinheit (120, 120- 1 , 120-2) und der zweiten Übertragungseinheit (120, 120-1 , 120-2) durch die Apertur (510) und/oder die Linse (501 -503) übertragen wird.
8. Optisches System (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, das weiterhin umfasst:
- die mindestens eine Wechselkomponente (1 1 1 -1 16) mit einem Rahmen (51 1 ),
- eine innerhalb des Rahmens (51 1 ) angeordnete Apertur (510), die den
Strahlengang (130) definiert,
wobei das zweite Licht (132) räumlich getrennt vom ersten Licht außerhalb des Rahmens (51 1 ) übertragen wird.
9. Optisches System (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei das optische System (100) eingerichtet ist, um die Daten in das zweite
Licht (132) mittels zeitlicher Modulation und/oder mittels räumlicher Modulation zu codieren.
10. Optisches System (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei das optische System (100) eingerichtet ist, um das zweite Licht (132) bidirektional zwischen der ersten Übertragungseinheit (120, 120-1 , 120-2) und der zweiten Übertragungseinheit (120, 120-1 , 120-2) zu übertragen.
1 1 . Optisches System (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die erste Übertragungseinheit (120, 120-1 , 120-2) einen Sender (122-2) und einen Empfänger (121 -2) umfasst, die räumlich getrennt voneinander auf unterschiedlichen Seiten des Strahlengangs (130) angeordnet sind. 12. Optisches System (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei die erste Übertragungseinheit (120, 120-1 , 120-2) eine Lichtquelle (122) umfasst, die radial angrenzend an eine im Strahlengang (130) angeordnete Linse (501 - 503) der mindestens einen Wechselkomponente (1 1 1 -1 16) angeordnet ist und die eingerichtet ist, um das zweite Licht (132) in Richtung der Linse (501 -503)
auszusenden,
wobei die Linse (501 -503) eingerichtet ist, um das zweite Licht (132) durch Streuung umzulenken.
13. Optisches System (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei die mindestens eine Wechsel komponente (1 1 1 -1 16) aus der Gruppe ausgewählt ist, die umfasst: Objektiv; Filter; und Probenhalter.
14. Optisches System (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, das weiterhin umfasst:
- einen Probenhalter, der eingerichtet ist, um ein Probenobjekt im Strahlengang
(130) zu fixieren,
wobei die zweite Übertragungseinheit (120, 120-1 , 120-2) einen in einer in Bezug auf aus Probenobjekt definierten Bildebene einer Abbildungsoptik des optischen Systems angeordneten Multipixel-Detektor umfasst, der eingerichtet ist, um das zweite Licht (132) zu erfassen und um weiterhin basierend auf dem ersten Licht ein Abbild des Probenobjekts zu erfassen.
15. Optisches System (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, das weiterhin umfasst:
- eine Steuereinheit (150), die eingerichtet ist, um basierend auf den Daten einen
Betriebsmodus des optischen Systems zu steuern und/oder eine Benutzerausgabe auszulösen.
Optisches System (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei die Daten aus folgender Gruppe ausgewählt sind:
- Typ der mindestens einen Wechselkomponente (1 1 1 -1 16);
- Seriennummer der mindestens einen Wechselkomponente (1 1 1 -1 16);
- Betriebsmodus der mindestens einen Wechselkomponente (1 1 1 -1 16); - empfohlener Betriebsmodus mindestens einer weiteren Wechsel komponente (1 1 1 -1 16); und
- Kompensationsparameter für eine Kompensation von Aberrationen des
Strahlengangs (130), die durch die mindestens eine Wechsel komponente (1 1 1 -1 16) bewirkt werden.
17. Verfahren, das umfasst:
- lösbares Fixieren mindestens einer Wechselkomponente (1 1 1 -1 16) eines optischen Systems mittels einer Grundkomponente (101 ) des optischen Systems (100), - Übertragen von erstem Licht (131 ) entlang eines optischen Strahlengangs
(130),
- Codieren von Daten in zweites Licht (132), und
- Übertragen des zweiten Lichts zwischen einer ersten Übertragungseinheit (120, 120-1 , 120-2), die an der mindestens einen Wechselkomponente (1 1 1 -1 16) angebracht ist, und einer zweiten Übertragungseinheit (120, 120-1 , 120-2).
18. Optisches System (100), das umfasst:
- mehrere Komponenten, und
- einen optischen Strahlengang (130), der eingerichtet ist, um erstes Licht (131 ) zu übertragen,
wobei das optische System (100) eingerichtet ist, um Daten in zweites Licht (132) zu codieren und um das zweite Licht (132) zwischen einer ersten Übertragungseinheit (120, 120-1 , 120-2), die an einer ersten Komponente des optischen Systems
angebracht ist, und einer zweiten Übertragungseinheit (120, 120-1 , 120-2), die an einer zweiten Komponente des optischen Systems angebracht ist, zu übertragen.
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