WO2018202607A1 - Mikroskopsystem und verfahren zum betreiben eines mikroskopsystems - Google Patents

Mikroskopsystem und verfahren zum betreiben eines mikroskopsystems Download PDF

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WO2018202607A1
WO2018202607A1 PCT/EP2018/061008 EP2018061008W WO2018202607A1 WO 2018202607 A1 WO2018202607 A1 WO 2018202607A1 EP 2018061008 W EP2018061008 W EP 2018061008W WO 2018202607 A1 WO2018202607 A1 WO 2018202607A1
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WO
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clock
microscope
clock signal
module
modules
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PCT/EP2018/061008
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French (fr)
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Mirko Liedtke
Andreas Kühm
Burkhard ROSCHER
Nico Presser
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Carl Zeiss Microscopy GmbH
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Carl Zeiss Microscopy GmbH
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    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
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    • G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
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    • G—PHYSICS
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    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/04—Generating or distributing clock signals or signals derived directly therefrom
    • G06F1/10—Distribution of clock signals, e.g. skew

Definitions

  • the present invention relates in a first aspect to a microscope system according to the preamble of claim 1.
  • the invention in a second aspect, relates to a method for operating a microscope system according to the preamble of claim 15.
  • a generic microscope system comprises a plurality of microscope modules, which are interconnected for data transmission.
  • the microscope system comprises a plurality of microscope modules which transmit data with one another.
  • Microscope systems such as laser scanning microscopes, are distributed systems that include multiple modules (hereafter, microscope modules). There are high demands on the data transmission between the modules. In particular, a bandwidth of the transmission should be as high as possible, the transmission quality should be as good as possible and a latency of the transmission should be as low as possible.
  • FIG. 1 shows the duration 1 along the horizontal time axis t, which denotes a pixel duration 1 (English: pixel length).
  • the pixel duration 1 may represent a duration within which the microscope system is to record a sample point (one pixel).
  • the scanning mirrors must be set to the sample point.
  • the drive signals must be transmitted to the scanning mirror within the pixel duration.
  • the start time 0, from which the pixel duration begins, can be predetermined by a synchronization signal. From this point, ideally, the corresponding microscope modules should generate the control signals for the scanning mirrors and forward them to them. But this creates transmission delays and calculation times, which cause a delay 2. Only the part of the pixel duration 1 remaining after the delay 2 can be used for the signals 3.
  • the pixel duration 1 should be as short as possible. However, very short pixel lengths 1 are not yet possible due to the delay 2.
  • a conventional microscope system is described for example in DE 10 201 1055 639 B4.
  • a synchronizer is used that synchronizes the data of the various modules, as set out in particular in paragraph [0087] of this document.
  • a particular problem is a latency between a transmitted date and a synchronous clock, since a simultaneous effect or an effect can not be guaranteed at a certain time.
  • As an object of the invention can be considered to provide a microscope system and a method for operating a microscope system, which allow for the highest possible quality and high transmission rates with regard to the data transmission between components of the microscope system.
  • a central clock is present, the clock signal is given to all microscope modules.
  • the microscope modules are adapted to use this clock signal or a clock derived therefrom as an internal clock.
  • a central clock sends a clock signal to all the microscope modules.
  • the microscope modules then use the clock signal or a clock derived therefrom as an internal clock.
  • all microscope modules can therefore be synchronized except for a single oscillation period. High data transmissions with good signal quality are thus possible.
  • the microscope modules may be configured to calculate data based on the internal clock and to transfer calculated data to another of the microscope modules based on the clock signal. Data communication between the modules is therefore based on a common clock, which is distributed to these modules.
  • a microscope module comprises electronic components which execute calculations or data processing on the basis of a clock (in particular the internal clock of the respective microscope module). In this case, data is output, some of which are to be transmitted to other microscope modules, wherein this data transmission is carried out with the common clock signal supplied to all the microscope modules, or with a clock derived therefrom.
  • each microscope module also includes optical elements that differ depending on the module.
  • optical elements that differ depending on the module.
  • the electronic components of the scanner module for example, continuously process information about current scan mirror positions, in particular, motion data can be detected with each vibration of the scanning mirror, processed and output to another microscope module.
  • the scanner module therefore does not simply output a frequency with which the scanning mirrors are driven, but more precise data about the oscillation profile and furthermore continuously updated data, since successive oscillations of scanning mirrors are generally not exactly uniform.
  • This position data can for example be continuously transmitted by the scanner module during a measurement operation to an image acquisition module.
  • the image acquisition module can include, inter alia, an analog-to-digital converter for converting recorded image data into digital data and a computing unit for processing the digital data.
  • Scan mirrors deflect an illumination light beam in a loop motion, whereby a speed of the scan motion in the loop area is reduced and is greater on a straight line. In known methods, this threatens distortions in the recorded image, since analog-to-digital converters of an image acquisition module usually have to work with a fixed sampling frequency. Typically, therefore, only the linear area (the straight-line) of the scan motion is used, while in the loop areas no image capture or captured image data is disregarded. at
  • the illumination is switched on and image data recorded only over the straight path of the scanning movement.
  • continuously updated position data for the scanning mirror movement can be detected by the data transmission according to the invention and transmitted to the image acquisition module, whereby a substantially larger proportion of the total loop movement can be used for image acquisition.
  • the image acquisition module uses the obtained position data, for example, as follows: The A / D converter converts recorded data c
  • Image information with a (in particular high and constant) sampling frequency in digital data is obtained by the arithmetic unit of the image acquisition module combines digital data from a variable number of sampling points of the A / D converter.
  • the variable number is continuously updated and changed during scan operation based on the received position data from the scanner module. This avoids image distortions.
  • image processing becomes possible only through synchronization and transmission of larger amounts of data, for which purpose a common clock signal is used and continuously updated motion data is transmitted during the scanning process.
  • Another example of advantageous data transmission between microscope modules based on the common clock signal will be described below with respect to an image capture module and a light source module or laser module.
  • the light intensity can be increased, with a drive should be as linear as possible, that is, the light intensity should increase as evenly as possible when a drive signal is increased.
  • the laser brightness is not uniform, which is why it may be advantageous to carry out a calibration of the laser control.
  • a light brightness is measured with the image acquisition module while the laser driver ramps up the laser intensity. The data thus obtained are used to adapt the laser control.
  • the image acquisition module already transfers data (for example brightness data) recorded during the calibration measurements to the laser module and the laser module comprises a control circuit which uses the received data to generate the current data adjust output laser intensity.
  • a control loop is generated by which a laser intensity is set to a desired value / setpoint. Then further illumination brightnesses can be set by means of the control loop for the calibration.
  • This calibration can generally be carried out for any light source modules, which need not necessarily be designed as a laser module. Advantages of the invention will be described below in comparison to FIG. In the conventional transmission according to FIG. 1, it is necessary to wait for a synchronization signal which arrives at a time unknown for a microscope module.
  • Fig. 1 Only from this point in time can transmissions and possibly calculations be made, which results in a delay which can not be used for the actual data transmission, as in the example of FIG. 1, the data for scan mirror control, which must arrive within the pixel duration 1.
  • the delay of Fig. 1 is also subject to a disturbing jitter (that is, a fluctuation or a frequency jitter).
  • Unused delays can be avoided in the invention by the common clock for all microscope modules: As a result, future times can be predicted and processes to be performed suitably.
  • calculation periods and transmission delays can be taken into account so that a microscope module, for example, sends the control data for the scanning mirror sufficiently early, so that they arrive at the module of the scanning mirror at the beginning of the pixel duration 1, and not only after the delay 2.
  • the central clock of the invention allows for faster and more efficient communication between the microscope modules.
  • microscope modules can be arranged behind one another on a bus.
  • each microscope module directly with the clock signal. Rather, the clock signal is passed from one microscope module to the next.
  • the microscope modules may comprise a clock input circuit and a clock output circuit.
  • the clock signal can be received via the clock input circuit, and the clock signal, in particular in processed form, can be output to another of the microscope modules via the clock output circuit.
  • the clock input circuit may be configured to process the received clock signal and only then output via the clock output circuit.
  • amplifiers and / or filters can be used.
  • a decoupling to the microscope modules can each have a Directional coupler or a power divider done. On a last module can be provided in this embodiment, a line termination; a directional coupler is therefore only optionally available in a last microscope module.
  • the microscope modules each comprise a coupling circuit, in particular a directional coupler, in order to couple a signal component of the clock signal into the respective microscope module.
  • the coupled-in signal component can then be amplified and, as described for the other embodiments, evaluated with respect to its carrier frequency or encoded data and used for an internal clock.
  • a remaining portion of the clock signal, which is not coupled via the directional coupler in the microscope module is passed to the other microscope modules, without passing through the microscope module.
  • a directional coupler is passively traversed by the clock signal, whereby line delays are particularly low.
  • the clock input circuit or another circuit of a microscope module can expediently be set up to extract a carrier frequency of the clock signal, in particular by a phase-locked loop (PLL).
  • the carrier frequency can be determined via the rising edges alone or the falling edges of the clock signal alone.
  • a microscope module uses the clock signal as an internal clock can be understood to mean that the internal clock is adjusted in its frequency and phase so that it coincides with the carrier frequency of the clock signal.
  • the feature that the microscope module uses a clock derived from the clock signal as an internal clock can be understood to mean that the internal clock is adjusted to a particular frequency ratio and in particular a certain phase relative to the clock signal, for example to a quarter of this frequency.
  • the microscope modules may have their own clocks whose frequency and in particular their phase are set to the frequency and phase of the clock signal or a clock derived therefrom.
  • the clock signal of the central clock is not only used for the transmission of a uniform clock for the communication between the modules. Rather, information can also be modulated / encoded into the clock signal.
  • a clock modulation circuit is provided and adapted to modulate a clock signal from the central clock to encode information.
  • the clock signal of the clock is thus modulated before being sent to the various microscope modules.
  • the clock and the clock modulation circuit may also be formed by a common electronic circuit.
  • the clock input circuit or another circuit of the microscope module can now be configured to read an information encoded in the clock signal.
  • This information may be any data stream, such as control information for the microscope modules, such as a reset command or a global asynchronous reset command, a handshake signal, an alarm, or start and end points of a module operation.
  • data can thus be transmitted in the clock signal without the data lines having to be used for this purpose.
  • Information for an out-of-sync can also be coded and transmitted in the clock signal.
  • the modulation of the clock signal can be effected by an amplitude modulation. While this is easy to do, it may affect quality.
  • the clock modulation circuit is adapted to modulate a clock signal by the clock modulation circuit modulates a distance between rising clock edges, while leaving a distance between falling clock edges constant.
  • the clock modulation circuit modulates a gap between falling clock edges while leaving a gap between rising clock edges constant. From the edges with a constant distance then the clock frequency can be extracted, while the variable edge separation encodes information. This information transfer does not affect the quality of the clock. In particular, there is little or no jitter (frequency jitter) and noise of the clock signal is unaffected.
  • the central clock for communication between the microscope modules is uniform, a different clock frequency can be used within a microscope module.
  • the internal clock frequency of a microscope module be different than the internal clock frequency of another microscope module.
  • at least one of the microscope modules can be set up to form a clock with a different frequency from the received clock signal and to use this clock as a local module clock, that is, as an internal clock frequency.
  • the received clock signal can be shared to a lower frequency, which is then used as a local module clock. This is often useful, for example, to operate low-cost components, such as FPGA, with lower frequency.
  • the modules can work with different greatly reduced clock frequencies.
  • a higher local module clock can be generated, which can also be higher than the central clock.
  • different microscope modules can be set up to form different clocks from the respectively received clock signal and to use them as the respective local module clock. This is a decisive difference compared to conventional microscope systems.
  • the clock modulation circuit is adapted to code in the clock signal a clock number information.
  • a clock is awarded, from which the subsequent clocks can be counted.
  • the clock number information can be a 1. Mark the clock.
  • the modules count all subsequent cycles. This makes it possible for a module to start a process scheduled for the future in good time. For example, if a module sends a control command to the 20th clock and requires the module for the calculation of the control command 12 clocks, the module begins the calculation process at the 8th clock. This achieves important time advantages. This is an essential difference from prior art synchronization: there, a module can not predict when it will receive a synchronization signal and therefore can not pre-determine when to begin the computation.
  • a synchronization signal does not make sense the ability to start a calculation after, for example, 8 clocks and then send out a control command that would receive another module at a defined clock time.
  • several microscope modules can be connected in series.
  • the central clock sends the clock signal to the first microscope module. This passes the clock signal to the second microscope module.
  • the first and the second microscope module do not receive the clock signal simultaneously, but successively with a time offset.
  • a time offset is problematic for the embodiment described above, in which a clock number information is transmitted, by which all modules should be able to recognize a specific time (that is, the same number of cycles). For example, a time offset between the first and second modules may be about three clocks. If the second module now contains the bar number information corresponding to the 1. Indicates that the first module has already counted three bars further.
  • the first and / or second microscope module may include a data memory storing a predetermined time offset value which serves as a measure of the time offset
  • the first and / or second microscope module can now be set up to change a clock number corresponding to the clock number information by the time offset value (or a variable derived therefrom)
  • the first module would reduce the number of clocks corresponding to the number of clocks by three, and thus, on receipt of the number of clocks indicating the 1st rate, it would deduce that there is the -2rd clock two modules one, the first and second Modul count thus at any time the same number of cycles.
  • a module is to execute a particular process at a particular number of cycles, advantageously the number of cycles is the same for all modules concerned. If, for example, a module sends a control command at the 50th number of cycles to another module, then the 50th number of cycles corresponds to both
  • the clock modulation circuit may be configured to encode a reset command in the clock signal.
  • the clock input circuits or other circuits the microscope modules are adapted to recognize such a coded in the clock signal reset command and then reset a clock counter state or a state machine (finite state machine, English: state machine or finite state machine) of this module.
  • the clock at which the reset command is received can thus be set to a specific number of cycles, such as a 0 or 1. Clock, be reset.
  • the microscope module may be in one of several states, with the reset command, in particular independent of the current state or of past states, setting a specific state or original state. Regardless, other commands with additional functions may be coded into the clock signal.
  • the microscope modules can be any components of a microscope with electronic components or any electronic components that interact with a microscope. At least some of the microscope modules can be chosen, for example, from the following group of microscope modules: a laser scanning module, a spectrometer module, a multiphoton examination module, a filter control module, which for example brings or removes light filters into a beam path Image acquisition module, which may comprise, for example, one or more cameras or light detectors, a light source module for emitting light or a visualization module, which may in particular comprise a screen.
  • the central clock may also be configured to synchronize its own clock signal with a foreign clock. This can be useful for that
  • the central clock comprises an input for receiving a foreign clock.
  • the central clock generator comprises a control loop, in particular a phase-locked loop (PLL), which adjusts the clock signal to the external clock, that is, changes in frequency and / or phase. Only then is the clock signal sent to the microscope modules.
  • PLL phase-locked loop
  • the clock signal does not have to be at the same frequency as the external clock can be set, but can also be an integer multiple of the external clock.
  • Many gauges use a 10 MHz clock.
  • the central clock may preferably be arranged to generate a clock signal having a frequency which is 10 MHz or an integer multiple thereof. Due to the control loop, the phase of the clock signal is now adapted to that of the 10 MHz external clock and the frequency of the clock signal is slightly changed so that it coincides with the external clock or an integral multiple of the external clock.
  • the central clock generator Even with versions without synchronization to a foreign clock, it may be advantageous if the central clock generator generates a clock signal with 10 MHz or with an integer multiple, which is then divided down to 10 MHz.
  • the microscope system can also work synchronously with any other devices which have a clock input terminal.
  • the central clock may comprise at least one output for connecting a device and be adapted to output the clock signal or a clock derived therefrom at the output.
  • the output may be, for example, an interface for connecting a cable.
  • the central clock may be configured to output a 10 MHz clock at the output. If the clock signal has a higher frequency (in particular an integer multiple of 10 MHz), the central clock comprises a circuit with which a clock of 10 MHz is formed from the clock signal and output at the output.
  • any electronic circuit can be considered, which oscillates with a certain, usually constant, frequency generated.
  • the modulation circuit and the clock can be formed by a common electronic circuit or spatially separated from each other.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a delayed
  • Fig. 2 is a schematic representation of an inventive
  • FIG. 3 shows a schematic representation of clock signals between and within the microscope modules of the microscope system from FIG. 2;
  • Fig. 4 is a schematic representation of another microscope system according to the invention.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a microscope system 100 according to the invention. This comprises as essential components a plurality of microscope modules 20, 30 and a central clock generator 10.
  • the microscope modules 20, 30 can in principle be any components of a light microscope, which comprise electronic components.
  • the module 20 may be a laser scanning unit
  • the module 30 may be a light source unit including, for example, a plurality of lasers and their drive.
  • the modules 20, 30 communicate with each other and / or with a central processing unit (not shown). Times of data communication must be coordinated. For example, scan mirrors of a module and a light source of another module are timed to each other.
  • modules operate with independent, asynchronous, clock frequencies. Future processes can therefore be difficult to coordinate with each other over time.
  • synchronization signals are used, which are sent to the modules.
  • a synchronization signal may be a rising edge in a signal. If the modules receive a synchronization signal, they can identify the time of reception as a common time. Processes can now be executed simultaneously. However, processes lying in the future can not be planned precisely because, as soon as the synchronization signal is received, the various modules continue to run independently of each other, asynchronously.
  • a uniform clock is used, which is generated by the central clock 10. This outputs a clock signal 1 1, which is passed to all microscope modules 20, 30.
  • the clock 10 sends the clock signal 1 1 to the first module 20, which forwards the clock signal to the second module 30.
  • the module 20 comprises a clock input circuit 21, with which an incoming clock signal 1 1 is received.
  • the clock signal 1 1 is amplified and output via a clock output circuit 23 on a line 28 to the next module 30. From the clock input circuit 21, the clock signal 1 1 is also connected to a
  • Frequency determination circuit 24 given, for example, a phase locked loop 24, which determines a carrier frequency of the clock signal 1 1.
  • the frequency detection circuit 24 may also be considered part of the clock input circuit 21.
  • the module 20 further comprises a clock division circuit 25, which consists of the
  • Carrier frequency of the clock signal 1 1 can derive a different clock, for example a clock with half the frequency of the carrier frequency of the clock signal 1. 1
  • This derived clock is used as internal clock 26 or module clock 26 for components 27 of the module 20.
  • the components 27 may include, for example, FPGA.
  • the clock division circuit 25 is designed so that its output clock 26 is suitable for the FPGA of this module.
  • the module 30 is formed in the same way as the module 20 and differs therefrom in the design of the components 27.
  • the clock dividing circuit of the module 30 may be formed differently than the clock dividing circuit of the module 20, so that the modules 20, 30 different internal clocks spend.
  • these internal clocks are in a known relationship to each other, because both are derived from the same clock signal 1 1 of the central clock generator 10.
  • the clock signal 1 1 is also used for data transmission.
  • a data stream is modulated in the clock signal 1 1.
  • Fig. 3 shows the clock signal 1 1 in the top row.
  • the second row shows a modulated clock signal 12.
  • the timing of the falling edges of the clock signal are modulated to transmit information. Shown is a case in which the falling edge of the first beat on the left side of the figure is delayed to 90% of the time between two rising edges.
  • the time of the falling edge is interpreted by a module 20, 30 as information. At least in such information is a number of clock information contained, whereby different beats are distinguishable from each other.
  • additional information may be communicated by the falling edge times, such as control commands, for example, as a reset command or as a reset of the clock count to, for example, zero.
  • the rising edges have a constant time interval in the modulated clock signal 12, so that the carrier frequency or fundamental frequency can be determined therefrom.
  • the signal 13 of the third row of FIG. 3 indicates a clock derived from the clock signal 11 or 12, whose frequency corresponds to the frequency of the clock signal
  • Clock signal 1 1 corresponds. This may, for example, correspond to the duration for the image acquisition of a pixel.
  • Signal 14 of the next row has a factor of one 128 smaller frequency than the clock signal 1 1. Because only the timing of a rising edge is evaluated for the illustrated example (and thus the duration of the high or low level is not relevant), the high level of the signal 14 is not kept about 128 times longer; however, the next point in time at which there is either a rising edge or no rising edge for the information coding follows only after 128 beats (ie after 128 rising edges of the clock signal 1 1).
  • the signal 14 may, for example, correspond to the duration of the image acquisition of a line.
  • a future process can be precisely timed.
  • light source change commands can always be sent to the module of the light source after 65536 beats.
  • the invention therefore allows a particularly precise and efficient data communication between different modules of a microscope system.
  • FIG. 4 An alternative embodiment of a microscope system 100 according to the invention is shown in FIG. The embodiment is similar to the microscope system 100 shown in FIG. 2, wherein components of the same function have matching reference numerals and the explanation given in FIG. 2 for this also applies to the exemplary embodiment of FIG. 4.
  • a clock signal 11 is not passed through a microscope module 20 in order to be forwarded to a next microscope module 30. Rather, a line for the clock signal 1 1 is provided, from which in each case a decoupling to the various microscope modules 20, 30 takes place.
  • the decoupling from the line into a microscope module 20 can by a
  • Directional coupler 21 A of the respective microscope module 20 done.
  • the directional coupler 21 A passes a signal component of the clock signal 1 1 in the respective microscope module 20, while the uncoupled residual signal portion of the clock signal 1 1 continues to the next microscope module 30 without passing through the microscope module 20.
  • time delays through the line of the clock signal 1 1 are lower.
  • Signal amplification of the portion of the clock signal coupled into the module 20 is effected here by the amplifier circuit 22 only for the clock signal used internally in the microscope module 20 and not for the portion of the clock signal 11 leading to the next microscope module 30.
  • the module 20 thus does not comprise a clock input and clock output circuit, but otherwise may be designed as described with reference to FIG. 2, in particular it may comprise a frequency detection circuit and the other components described therein.
  • the line for the clock signal 1 1 is terminated in this embodiment by a line termination 40.
  • a multidrop bus or a multidrop topology for routing the clock signal 11 may also be used.
  • the clock signal 11 is sent out by the central clock 10 and sent to several / all microscope modules 20, 30, 40, 50.
  • the clock signal 1 1 is an addressing coded, which denotes a particular microscope module 20.
  • data associated with the addressing is encoded.
  • the microscope modules 20, 30, 40, 50 receive the clock signal 1 1 and read the addressing, wherein only the addressed microscope module 20 processes the encoded data. In this way, a specific microscope module 20, 30, 40, 50 can be targeted via the clock signal 1 1.

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Abstract

Ein Mikroskopsystem umfasst mehrere Mikroskopmodule, welche zur Datenübertragung miteinander verbunden sind. Das Mikroskopsystem ist gekennzeichnet durch einen zentralen Taktgeber, dessen Taktsignal an alle Mikroskopmodule gegeben wird. Die Mikroskopmodule sind dazu eingerichtet, das Taktsignal oder einen hieraus abgeleiteten Takt als internen Takt zu verwenden. Zudem wird ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines solchen Mikroskopsystems beschrieben.

Description

Mikroskopsystem und Verfahren zum Betreiben eines Mikroskopsystems
Die vorliegende Erfindung bezieht sich in einem ersten Aspekt auf ein Mikroskopsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
In einem zweiten Gesichtspunkt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Mikroskopsystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 15. Ein gattungsgemäßes Mikroskopsystem umfasst mehrere Mikroskopmodule, welche zur Datenübertragung miteinander verbunden sind.
In entsprechender Weise ist bei einem Verfahren zum Betreiben eines Mikroskopsystems vorgesehen, dass das Mikroskopsystem mehrere Mikroskopmodule umfasst, welche untereinander Daten übertragen. Mikroskopsysteme, beispielsweise Laser-Scanning-Mikroskope, sind verteilte Systeme, die mehrere Module (nachstehend Mikroskopmodule) umfassen. Es werden hohe Anforderungen an die Datenübertragung zwischen den Modulen gestellt. Insbesondere soll eine Bandbreite der Übertragung möglichst hoch sein, die Übertragungsqualität soll möglichst gut sein und eine Latenz der Übertragung soll möglichst gering sein.
Bekannte Mikroskopsysteme können die immer weiter steigenden Anforderungen an die Übertragungsrate und die zeitliche Genauigkeit nicht zufriedenstellend erfüllen, insbesondere wenn die verwendbaren Pixeltakte besonders kurz sind.
Üblicherweise haben die einzelnen Module einen eigenen Taktgeber. Dieser arbeitet unabhängig von den Taktgebern anderer Module. Für eine Kommunikation zwischen den Modulen wird in der Regel ein Synchronisationssignal genutzt. Empfangen die Module das Synchronisationssignal, so ist dieser Zeitpunkt ausgezeichnet und kann für einen synchronen Ablauf genutzt werden: Beispielsweise kann ein Modul Daten senden, sobald es ein Synchronisationssignal empfängt. Wann ein Synchronisationssignal eintrifft, kann von einem Modul jedoch nicht vernünftig vorhergesagt werden. Deshalb muss das Modul zu sendende Daten vorbereiten und sodann abwarten, bis ein Synchronisationssignal empfangen wird. Hierdurch entstehen längere ungenutzte Zeiträume. Diese Probleme des Stands der Technik werden mit Bezug auf Fig. 1 näher erläutert. Fig. 1 zeigt entlang der horizontalen Zeitachse t die Dauer 1 , welche eine Pixeldauer 1 (englisch: pixel length) kennzeichnet. Die Pixeldauer 1 kann eine Dauer darstellen, innerhalb der das Mikroskopsystem einen Probenpunkt (einen Pixel) aufnehmen soll. Bei einem Scanmikroskop müssen hierfür die Scanspiegel auf den Probenpunkt eingestellt werden. Dazu müssen innerhalb der Pixeldauer die Ansteuerungssignale an den Scanspiegel übertragen werden. Der Startzeitpunkt 0, ab welchem die Pixeldauer beginnt, kann durch ein Synchronisationssignal vorgegeben werden. Ab diesem Zeitpunkt sollten idealerweise die entsprechenden Mikroskopmodule die Ansteuerungssignale für die Scanspiegel erzeugen und an diese weiterleiten. Hierbei entstehen aber Übertragungsverzögerungen und Rechendauern, welche eine Verzögerung 2 bewirken. Nur der nach der Verzögerung 2 verbleibende Teil der Pixeldauer 1 kann für die Signale 3 genutzt werden. Um möglichst schnelle Bildaufnahmen zu erzeugen, sollte die Pixeldauer 1 möglichst kurz sein. Sehr kurze Pixeldauern 1 sind jedoch bisher durch die Verzögerung 2 nicht möglich. Ein herkömmliches Mikroskopsystem wird beispielsweise in DE 10 201 1 055 639 B4 beschrieben. Hier wird ein Synchronisator genutzt, der die Daten der verschiedenen Module synchronisiert, wie insbesondere in Absatz [0087] dieser Schrift dargelegt.
Standardschnittstellen zur Datenübertragung werden bei Mikroskopen in der Regel nur bei Einsteigermodellen verwendet. Aber auch herkömmliche, für bestimmte Anwendungen speziell entwickelte Systeme können den immer weiter steigenden
Anforderungen nicht gerecht werden. Problematisch ist insbesondere eine Latenz zwischen einem übertragenen Datum und einem Synchrontakt, da eine gleichzeitige Wirkung oder eine Wirkung zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht gewährleistet werden kann. Als eine A u f g a b e der Erfindung kann angesehen werden, ein Mikroskopsystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Mikroskopsystems anzugeben, welche hinsichtlich der Datenübertragung zwischen Komponenten des Mikroskopsystems eine möglichst hohe Qualität und hohe Übertragungsraten ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch das Mikroskopsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Varianten des erfindungsgemäßen Mikroskopsystems und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden außerdem in der folgenden Beschreibung erläutert.
Bei dem Mikroskopsystem der oben genannten Art ist ein zentraler Taktgeber vorhanden, dessen Taktsignal an alle Mikroskopmodule gegeben wird. Die Mikroskopmodule sind dazu eingerichtet, dieses Taktsignal oder einen hieraus abgeleiteten Takt als internen Takt zu verwenden.
Bei dem oben genannten Verfahren sendet erfindungsgemäß ein zentraler Taktgeber ein Taktsignal an alle Mikroskopmodule. Die Mikroskopmodule verwenden sodann das Taktsignal oder einen hieraus abgeleiteten Takt als internen Takt. Vorteilhafterweise können somit alle Mikroskopmodule bis auf eine einzelne Schwingungsperiode synchron sein. Hohe Datenübertragungen bei guter Signalqualität werden somit möglich.
Die Mikroskopmodule können dazu eingerichtet sein, auf Basis des internen Takts Daten zu berechnen und berechnete Daten an ein anderes der Mikroskopmodule auf Basis des Taktsignals zu übertragen. Eine Datenkommunikation zwischen den Modulen erfolgt demnach auf Basis eines gemeinsamen Takts, der an diese Module verteilt wird. Ein Mikroskopmodul umfasst elektronische Bauteile, welche auf Basis eines Takts (insbesondere des internen Takts des jeweiligen Mikroskopmoduls) Berechnungen oder Datenverarbeitungen ausführen. Hierbei werden Daten ausgegeben, von denen einige an andere Mikroskopmodule übertragen werden sollen, wobei diese Datenübertragung mit dem gemeinsamen Taktsignal, mit dem alle Mikroskopmodule versorgt werden, oder mit einem hieraus abgeleiteten Takt erfolgt.
Neben elektronischen Bauteilen umfasst jedes Mikroskopmodul auch optische Elemente, die sich je nach Modul unterscheiden. Beispielsweise können bei einem Laser-Scanning-Modul oder Scanner-Modul die optischen Elemente Scanspiegel umfassen, die über insbesondere Galvanometer bewegt werden. Die elektronischen Bauteile des Scanner-Moduls können beispielsweise fortlaufend Informationen über aktuelle Scanspiegelpositionen verarbeiten, insbesondere können Bewegungsdaten mit jeder Schwingung der Scanspiegel erfasst, verarbeitet und an ein anderes Mikroskopmodul ausgegeben werden. Das Scanner-Modul gibt demnach nicht einfach eine Frequenz aus, mit welcher die Scanspiegel angesteuert werden, sondern präzisere Daten über den Schwingungsverlauf und darüber hinaus fortlaufend aktualisierte Daten, da aufeinanderfolgende Schwingungen von Scanspiegeln in der Regel nicht exakt gleichmäßig sind. Diese Positionsdaten können beispielsweise vom Scanner-Modul fortlaufend während eines Messbetriebs an ein Bildaufnahme-Modul übertragen werden. Dieses kann als optische Elemente zum Beispiel einen oder mehrere Lichtdetektoren oder Kamera(s) mit zugehörigen Linsen oder anderen Elementen umfassen. Als elektronische Bauteile kann das Bildaufnahme-Modul unter anderem einen Analog-Digital-Wandler zum Umwandeln aufgenommener Bilddaten in Digitaldaten sowie eine Recheneinheit zum Verarbeiten der Digitaldaten umfassen.
Scanspiegel lenken einen Beleuchtungslichtstrahl in einer Schleifenbewegung ab, wobei eine Geschwindigkeit der Scanbewegung im Schleifenbereich reduziert ist und auf gerader Strecke größer ist. Bei bekannten Verfahren drohen hieraus Verzerrungen im aufgenommenen Bild, da Analog-Digital-Wandler eines Bildaufnahme-Moduls in der Regel mit fester Abtastfrequenz arbeiten müssen. Typischerweise wird daher nur der lineare Bereich (die gerade Strecke) der Scanbewegung genutzt, während in den Schleifenbereichen keine Bildaufnahme erfolgt oder aufgenommene Bilddaten unberücksichtigt bleiben. Bei
US 20150241681 A1 werden beispielsweise nur über die gerade Strecke der Scanbewegung die Beleuchtung eingeschaltet und Bilddaten aufgenommen. Hingegen können durch die erfindungsgemäße Datenübertragung fortlaufend aktualisierte Positionsdaten zur Scanspiegelbewegung erfasst und an das Bildaufnahme-Modul übertragen werden, womit ein wesentlich größerer Anteil der gesamten Schleifenbewegung zur Bildaufnahme genutzt werden kann. Um Bildverzerrungen zu vermeiden, nutzt das Bildaufnahme-Modul die erhaltenen Positionsdaten beispielsweise wie folgt: Der A/D-Wandler wandelt aufgenommene c
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Bildinformationen mit einer (insbesondere hohen und konstanten) Abtastfrequenz in Digitaldaten um. Anschließend fasst die Recheneinheit des Bildaufnahme-Moduls Digitaldaten von einer variablen Anzahl an Abtastpunkten des A/D-Wandlers zusammen. Die variable Anzahl wird während des Scanbetriebs fortlaufend aktualisiert und verändert, basierend auf den empfangenen Positionsdaten vom Scanner-Modul. Hierdurch werden Bildverzerrungen vermieden. Eine solche Bildverarbeitung wird erst durch eine Synchronisation und eine Übertragung größerer Datenmengen möglich, wozu ein gemeinsames Taktsignal genutzt und während des Scanvorgangs ständig aktualisierte Bewegungsdaten übertragen werden. Ein weiteres Beispiel einer vorteilhaften Datenübertragung zwischen Mikroskopmodulen auf Basis des gemeinsamen Taktsignals wird nachstehend in Bezug auf ein Bildaufnahme-Modul und ein Lichtquellen-Modul oder Laser-Modul beschrieben. In einer Lasersteuerung kann die Lichtintensität hochgefahren werden, wobei eine Ansteuerung möglichst linear sein sollte, das heißt, die Lichtintensität sollte sich möglichst gleichmäßig erhöhen, wenn ein Ansteuerungssignal erhöht wird. Typischerweise verläuft die Laserhelligkeit hierbei jedoch nicht gleichmäßig, weshalb es vorteilhaft sein kann, eine Kalibrierung der Laseransteuerung durchzuführen. Hierbei wird mit dem Bildaufnahme-Modul eine Lichthelligkeit gemessen, während die Laseransteuerung die Laserintensität hochfährt. Die so gewonnenen Daten werden genutzt, um die Laseransteuerung anzupassen. Für eine (insbesondere automatische) Laserkalibrierung kann vorgesehen sein, dass das Bildaufnahme- Modul bereits während den Kalibriermessungen aufgenommene Daten (beispielsweise Helligkeitsdaten) an das Laser-Modul überträgt und das Laser-Modul eine Regelungsschaltung umfasst, welche die empfangenen Daten nutzt, um die momentan ausgegebene Laserintensität anzupassen. So wird eine Regelschleife erzeugt, durch die eine Laserintensität auf einen gewünschten Wert / Sollwert eingestellt wird. Sodann können für die Kalibrierung weitere Beleuchtungshelligkeiten mittels der Regelschleife eingestellt werden. Damit eine solche Regelung in kurzer Zeit erfolgen kann, ist es wiederum wichtig, dass eine Datenübertragung auf Basis eines gemeinsamen Takts zwischen den Modulen erfolgt. Diese Kalibrierung kann allgemeiner für beliebige Lichtquellen-Module erfolgen, welche nicht zwingend als Laser-Modul gestaltet sein müssen. Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Vergleich zu Fig. 1 beschrieben. Bei der herkömmlichen Übertragung gemäß Fig. 1 muss auf ein Synchronisationssignal gewartet werden, welches zu einem für ein Mikroskopmodul unbekannten Zeitpunkt eintrifft. Erst ab diesem Zeitpunkt können Übertragungen und eventuell Berechnungen vorgenommen werden, wodurch eine Verzögerung entsteht, die nicht für die eigentliche Datenübertragung genutzt werden kann, wie im Beispiel von Fig. 1 die Daten zur Scanspiegelansteuerung, die innerhalb der Pixeldauer 1 eintreffen müssen. Die Verzögerung aus Fig. 1 ist zudem mit einem störenden Jitter (das heißt einer Schwankung oder einem Frequenzzittern) behaftet. Ungenutzte Verzögerungen können bei der Erfindung durch den gemeinsamen Takt für alle Mikroskopmodule vermieden werden: Hierdurch können in der Zukunft liegende Zeitpunkte vorhergesagt werden und Abläufe dazu passend durchgeführt werden. So können Berechnungsdauern und Übertragungsverzögerungen berücksichtigt werden, so dass ein Mikroskopmodul beispielsweise die Ansteuerungsdaten für die Scanspiegel hinreichend früh absendet, so dass diese zu Beginn der Pixeldauer 1 , und nicht erst nach der Verzögerung 2, am Modul der Scanspiegel eintreffen. Somit erlaubt der zentrale Taktgeber der Erfindung eine schnellere und effizientere Kommunikation zwischen den Mikroskopmodulen.
Mehrere Mikroskopmodule können hintereinander an einem Bus angeordnet sein. Insbesondere dann wird nicht vom zentralen Taktgeber jedes Mikroskopmodul direkt mit dem Taktsignal versorgt. Vielmehr wird das Taktsignal von einem Mikroskopmodul zum nächsten weitergegeben. Zum Weitergeben des Taktsignals können zumindest einige der Mikroskopmodule eine Takteingangsschaltung und eine Taktausgangsschaltung aufweisen. Über die Takteingangsschaltung ist das Taktsignal empfangbar und über die Taktausgangsschaltung ist das Taktsignal, insbesondere in aufbereiteter Form, an ein anderes der Mikroskopmodule ausgebbar. Hierzu kann die Takteingangsschaltung dazu eingerichtet sein, das empfangene Taktsignal aufzubereiten und erst dann über die Taktausgangsschaltung auszugeben. Zur Aufbereitung können beispielsweise Verstärker und/oder Filter eingesetzt werden .
Es kann alternativ aber auch vorteilhaft sein, wenn ein Taktsignal ohne eine solche Aufbereitung durchgeleitet wird. Dadurch wird eine Durchlaufzeit des Taktsignals reduziert. Ein Auskoppeln zu den Mikroskopmodulen kann jeweils über einen Richtkoppler oder einen Leistungsteiler erfolgen. An einem letzten Modul kann bei dieser Ausführung ein Leitungsabschluss vorgesehen sein; ein Richtkoppler ist daher bei einem letzten Mikroskopmodul nur fakultativ vorhanden.
Demgemäß kann vorgesehen sein, dass zumindest einige der Mikroskopmodule jeweils eine Kopplungsschaltung umfassen, insbesondere einen Richtkoppler, um einen Signalanteil des Taktsignals in das jeweilige Mikroskopmodul einzukoppeln. Der eingekoppelte Signalanteil kann sodann verstärkt werden und, wie zu den übrigen Ausführungen beschrieben, hinsichtlich seiner Trägerfrequenz oder eincodierter Daten ausgewertet und für einen internen Takt verwendet werden. Ein übriger Anteil des Taktsignals, welcher nicht über den Richtkoppler in das Mikroskopmodul eingekoppelt wird, wird zu den übrigen Mikroskopmodulen geleitet, ohne das Mikroskopmodul zu durchlaufen. Ein Richtkoppler wird vom Taktsignal passiv durchlaufen, womit Leitungsverzögerungen besonders gering sind. Indem ein Verstärker eines Mikroskopmoduls auch nur für die Nutzung intern im Modul verwendet wird und nicht zur Weitergabe an andere Module, sind Verzögerungen in der Leitung des Taktsignals besonders gering.
Die Takteingangsschaltung oder eine andere Schaltung eines Mikroskopmoduls kann zweckmäßigerweise dazu eingerichtet sein, eine Trägerfrequenz des Taktsignals zu extrahieren, insbesondere durch eine Phasenregelschleife (englisch: phase-locked loop, PLL). Beispielsweise kann die Trägerfrequenz über allein die steigenden Flanken oder allein die fallenden Flanken des Taktsignals ermittelt werden.
Das Merkmal, dass ein Mikroskopmodul das Taktsignal als internen Takt verwendet, kann dahin gehend verstanden werden, dass der interne Takt in seiner Frequenz und Phasenlage so angepasst wird, dass er mit der Trägerfrequenz des Taktsignals übereinstimmt. Das Merkmal, dass das Mikroskopmodul einen aus dem Taktsignal abgeleiteten Takt als internen Takt verwendet, kann so verstanden werden, dass der interne Takt auf ein bestimmtes Frequenzverhältnis und insbesondere eine bestimmte Phasenlage relativ zum Taktsignal angepasst wird, beispielsweise auf ein Viertel dieser Frequenz. Die Mikroskopmodule können eigene Taktgeber aufweisen, deren Frequenz und insbesondere auch deren Phase auf die Frequenz und Phase des Taktsignals oder eines hieraus abgeleiteten Takts eingestellt werden. Vorzugsweise wird das Taktsignal des zentralen Taktgebers nicht nur zur Übermittlung eines einheitlichen Takts für die Kommunikation zwischen den Modulen genutzt. Vielmehr können in das Taktsignal auch Informationen moduliert / eincodiert werden. So ist vorzugsweise eine Taktmodulationsschaltung vorhanden und dazu eingerichtet, ein Taktsignal vom zentralen Taktgeber zu modulieren, um eine Information einzucodieren. Das Taktsignal des Taktgebers wird somit moduliert, bevor es an die verschiedenen Mikroskopmodule gesendet wird. Der Taktgeber und die Taktmodulationsschaltung können auch durch eine gemeinsame elektronische Schaltung gebildet sein. Die Takteingangsschaltung oder eine andere Schaltung des Mikroskopmoduls kann nun dazu eingerichtet sein, eine im Taktsignal eincodierte Information zu lesen. Bei dieser Information kann es sich um einen beliebigen Datenstrom handeln, z.B. um eine Steuerinformationen für die Mikroskopmodule, etwa einen Reset-Befehl oder einen globalen asynchronen Reset-Befehl, ein Handshake-Signal, einen Alarm oder Start- und Endpunkte eines Modulbetriebs handeln. Vorteilhafterweise können hiermit Daten im Taktsignal übertragen werden, ohne dass die Datenleitungen dazu benutzt werden müssten. Auch Informationen für ein Aussynchronisieren können im Taktsignal kodiert und übertragen werden.
Prinzipiell kann die Modulation des Taktsignals durch eine Amplitudenmodulation erfolgen. Während dies leicht umsetzbar ist, kann dies unter Umständen aber die Qualität beeinflussen. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Taktmodulationsschaltung dazu eingerichtet, ein Taktsignal zu modulieren, indem die Taktmodulationsschaltung einen Abstand zwischen steigenden Taktflanken moduliert, während sie einen Abstand zwischen fallenden Taktflanken konstant lässt. Alternativ moduliert die Taktmodulationsschaltung einen Abstand zwischen fallenden Taktflanken, während sie einen Abstand zwischen steigenden Taktflanken konstant lässt. Aus den Flanken mit konstantem Abstand kann sodann die Taktfrequenz extrahiert werden, während der variable Flankenabstand eine Information kodiert. Diese Informationsübertragung beeinflusst nicht die Qualität des Takts. Insbesondere kommt es nicht oder kaum zu einem Jitter (einem Frequenzzittern) und ein Rauschen des Taktsignals bleibt unbeeinflusst.
Während der zentrale Takt zur Kommunikation zwischen den Mikroskopmodulen einheitlich ist, kann innerhalb eines Mikroskopmoduls eine andere Taktfrequenz genutzt werden. Insbesondere kann die interne Taktfrequenz eines Mikroskopmoduls anders sein als die interne Taktfrequenz eines anderen Mikroskopmoduls. Hierzu kann zumindest eines der Mikroskopmodule dazu eingerichtet sein, aus dem empfangenen Taktsignal einen Takt mit anderer Frequenz zu bilden und diesen Takt als lokalen Modultakt, das heißt als interne Taktfrequenz, zu verwenden. So kann das empfangene Taktsignal auf eine niedrigere Frequenz geteilt werden, welche dann als lokaler Modultakt verwendet wird. Dies ist beispielsweise häufig sinnvoll, um preiswerte Komponenten, z.B. FPGA, mit niedrigerer Frequenz zu betreiben. Je nach Art der verwendeten FPGA können die Module mit verschieden stark erniedrigten Taktfrequenzen arbeiten. Für Mikroskopmodule mit Hochleistungskomponenten kann hingegen ein höherer lokaler Modultakt erzeugt werden, welcher auch höher sein kann als der zentrale Takt. In anderen Worten können verschiedene Mikroskopmodule dazu eingerichtet sein, aus dem jeweils empfangenen Taktsignal unterschiedliche Takte zu bilden und als jeweiligen lokalen Modultakt zu verwenden. Hierin liegt ein entscheidender Unterschied gegenüber herkömmlichen Mikroskopsystemen.
Es ist besonderes bevorzugt, dass die Taktmodulationsschaltung dazu eingerichtet ist, in das Taktsignal eine Taktzahlinformation zu codieren. Durch die Taktzahlinformation wird ein Takt ausgezeichnet, ab dem die darauffolgenden Takte gezählt werden können. Beispielsweise kann die Taktzahlinformation einen 1 . Takt kennzeichnen. Die Module zählen alle hierauf folgenden Takte. Dadurch ist es möglich, dass ein Modul einen für die Zukunft geplanten Vorgang rechtzeitig starten kann. Soll beispielsweise ein Modul einen Steuerbefehl zum 20. Takt absenden und benötigt das Modul für die Berechnung des Steuerbefehls 12 Takte, so beginnt das Modul mit dem Rechenvorgang beim 8. Takt. Dadurch werden wichtige Zeitvorteile erreicht. Hierin liegt ein wesentlicher Unterschied zu einem Synchronisieren gemäß dem Stand der Technik: Dort kann ein Modul nicht vorhersagen, wann es ein Synchronisationssignal empfangen wird und kann daher nicht vorab ermitteln, wann es mit dem Rechenvorgang beginnen soll. Ab einem Synchronisationssignal arbeiten beim Stand der Technik die Module unabhängig weiter, das heißt asynchron; dadurch bietet ein Synchronisationssignal nicht sinnvoll die Möglichkeit, nach beispielsweise 8 Takten einen Rechenvorgang zu starten und dann einen Steuerbefehl auszusenden, den ein anderes Modul zu einem definierten Taktzeitpunkt empfangen würde. Insbesondere für eine einfache Verkabelung können mehrere Mikroskopmodule in Reihe geschaltet sein. Zum einfacheren Verständnis wird nachstehend ein Beispiel beschrieben, bei dem zumindest ein erstes und ein zweites Mikroskopmodul der mehreren Mikroskopmodule in Reihe verbunden sind. Der zentrale Taktgeber sendet das Taktsignal an das erste Mikroskopmodul. Dieses reicht das Taktsignal an das zweite Mikroskopmodul durch. Dadurch empfangen das erste und das zweite Mikroskopmodul das Taktsignal nicht gleichzeitig, sondern nacheinander mit einem Zeitversatz. Ein solcher Zeitversatz ist für die oben beschriebene Ausführung problematisch, bei der eine Taktzahlinformation übertragen wird, durch welche alle Module einen bestimmten Zeitpunkt (das heißt dieselbe Taktzahl) erkennen können sollen. Beispielsweise kann ein Zeitversatz zwischen dem ersten und zweiten Modul etwa drei Takte betragen. Wenn das zweite Modul nun die Taktzahlinformation, die den 1 . Takt angibt, empfängt, hat das erste Modul bereits drei Takte weiter gezählt. Um einen solchen Zeitversatz zu berücksichtigen, können das erste und/oder zweite Mikroskopmodul (einen Datenspeicher umfassen, in dem ein vorbestimmter Zeitversatzwert gespeichert ist, welcher als Maß für den Zeitversatz dient. Der Zeitversatzwert kann vorab berechnet oder gemessen worden sein und ist fest in einem der Module gespeichert. Zur Berücksichtigung des Zeitversatzes können nun das erste und/oder zweite Mikroskopmodul dazu eingerichtet sein, eine der Taktzahlinformation entsprechende Taktzahl um den Zeitversatzwert (oder eine hieraus abgeleitete Größe) zu ändern. In dem oben genannten Beispiel mit einem Zeitversatzwert, der drei Takten entspricht, würde das erste Modul die der Taktzahlinformation entsprechende Taktzahl um drei verringern. Konkret würde sie also beim Empfang der Taktzahlinformation, welche den 1 . Takt angibt, hieraus ableiten, dass der -2. Takt vorliegt. Drei Taktschläge später beträgt die Taktzahl bei beiden Modulen eins. Das erste und zweite Modul zählen somit zu jedem Zeitpunkt dieselbe Taktzahl. Wenn ein Modul einen bestimmten Prozess zu einer bestimmten Taktzahl ausführen soll, stimmt vorteilhafterweise die Taktzahl bei allen betroffenen Modulen überein. Soll beispielweise ein Modul einen Steuerbefehl bei der 50. Taktzahl an ein anderes Modul senden, so entspricht die 50. Taktzahl bei beiden
Modulen demselben Zeitpunkt.
Die Taktmodulationsschaltung kann dazu eingerichtet sein, in das Taktsignal einen Reset-Befehl zu codieren. Die Takteingangsschaltungen oder andere Schaltungen der Mikroskopmodule sind dazu eingerichtet, einen solchen in das Taktsignal codierten Reset-Befehl zu erkennen und daraufhin einen Taktzählerstand oder einen Zustandsautomaten (finiter Zustandsautomat, englisch: State machine oder finite State machine) von diesem Modul zurückzusetzen. Der Takt, zu dem der Reset- Befehl empfangen wird, kann somit auf eine bestimmte Taktzahl, etwa einen 0. oder 1 . Takt, zurückgesetzt werden. Vorteilhafterweise kann somit ein gemeinsamer Taktzählerstand für die verschiedenen Mikroskopmodule gewährleistet werden. Bei einem Zustandsautomaten kann sich das Mikroskopmodul in einem von mehreren Zuständen befinden, wobei durch den Reset-Befehl, insbesondere unabhängig vom aktuellen oder von vergangenen Zuständen, ein bestimmter Zustand oder Ursprungszustand eingestellt wird. Ungeachtet dessen können auch andere Befehle mit weiteren Funktionen in das Taktsignal codiert werden.
Bei den Mikroskopmodulen kann es sich prinzipiell um beliebige Komponenten eines Mikroskops mit elektronischen Bauteilen oder um beliebige elektronische Komponenten, die mit einem Mikroskop zusammenwirken, handeln. Zumindest einige der Mikroskopmodule können beispielhaft aus folgender Gruppe an Mikroskopmodulen gewählt sein: ein Laser-Scanning-Modul, ein Spektrometer- Modul, ein Mehrphotonen-Untersuchungsmodul, ein Filtersteuer-Modul, welches zum Beispiel Lichtfilter in einen Strahlengang bringt oder aus diesem entfernt, ein Bildaufnahme-Modul, welches zum Beispiel eine oder mehrere Kameras oder Lichtdetektoren umfassen kann, ein Lichtquellen-Modul zum Aussenden von Licht oder ein Visualisierungsmodul, welches insbesondere einen Bildschirm umfassen kann.
Der zentrale Taktgeber kann auch dazu eingerichtet sein, sein eigenes Taktsignal mit einem Fremdtakt zu synchronisieren. Dies kann nützlich sein, damit das
Mikroskopsystem der Erfindung mit anderen Elektronikgeräten synchron zusammenarbeiten kann, welche nicht über das gemeinsame Taktsignal versorgt werden. Hierzu umfasst der zentrale Taktgeber einen Eingang zum Empfangen eines Fremdtakts. Zudem umfasst der zentrale Taktgeber eine Regelschleife, insbesondere eine Phasenregelschleife (englisch: phase-locked loop, PLL), welche das Taktsignal zu dem Fremdtakt anpasst, das heißt in Frequenz und/oder Phase ändert. Erst anschließend wird das Taktsignal an die Mikroskopmodule gesendet. Hierbei muss das Taktsignal nicht auf dieselbe Frequenz wie der Fremdtakt eingestellt werden, sondern kann auch ein ganzzahliges Vielfaches des Fremdtakts betragen. Viele Messgeräte verwenden einen 10 MHz-Takt. Damit der zentrale Taktgeber zu einem solchen Fremdtakt synchron arbeiten kann, kann er bevorzugt dazu eingerichtet sein, ein Taktsignal mit einer Frequenz zu erzeugen, die 10 MHz oder ein ganzzahliges Vielfaches hiervon beträgt. Durch die Regelschleife wird nun die Phase des Taktsignals an die des 10 MHz-Fremdtakts angepasst und die Frequenz des Taktsignals wird leicht verändert, so dass diese mit dem Fremdtakt oder einem ganzzahligen Vielfachen des Fremdtakts übereinstimmt.
Auch bei Ausführungen ohne Synchronisation zu einem Fremdtakt kann es vorteilhaft sein, wenn der zentrale Taktgeber ein Taktsignal mit 10 MHz erzeugt oder mit einem ganzzahligen Vielfachen, welches sodann auf 10 MHz herunter geteilt wird.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Mikroskopsystem auch mit beliebigen anderen Geräten synchron zusammenarbeiten kann, welche über einen Takteingangsanschluss verfügen. Hierzu kann der zentrale Taktgeber mindestens einen Ausgang zum Anschließen eines Geräts umfassen und dazu eingerichtet sein, das Taktsignal oder einen hieraus abgeleiteten Takt am Ausgang auszugeben. Der Ausgang kann beispielsweise eine Schnittstelle zum Anschließen eines Kabels sein. So können beliebige Mikroskopmodule und andere Geräte variabel angeschlossen werden und von einer synchronen Datenübertragung profitieren. Da zahlreiche Geräte mit einem 10 MHz-Takt arbeiten, kann der zentrale Taktgeber dazu eingerichtet sein, am Ausgang einen 10 MHz-Takt auszugeben. Sofern das Taktsignal eine höhere Frequenz hat (insbesondere ein ganzzahliges Vielfaches von 10 MHz), umfasst der zentrale Taktgeber eine Schaltung, mit der aus dem Taktsignal ein Takt mit 10 MHz gebildet und am Ausgang ausgegeben wird.
Die als zusätzliche Vorrichtungsmerkmale beschriebenen Eigenschaften der Erfindung sind auch als Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens aufzufassen, und umgekehrt. Insbesondere ergeben sich Verfahrensvarianten durch den bestimmungsgemäßen Gebrauch der beschriebenen Eigenschaften des Mikroskopsystems.
Als Taktgeber kann eine prinzipiell beliebige elektronische Schaltung angesehen werden, welche eine Schwingung mit bestimmter, in der Regel konstanter, Frequenz erzeugt. Die Modulationsschaltung und der Taktgeber können durch eine gemeinsame elektronische Schaltung oder auch räumlich voneinander getrennt gebildet sein.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügten schematischen Figuren beschrieben. Hierin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer verzögerungsbehafteten
Datenübertragung zwischen Modulen eines Mikroskops des Stands der Technik;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Mikroskopsystems;
Fig. 3 eine schematische Darstellung von Taktsignalen zwischen und innerhalb der Mikroskopmodule des Mikroskopsystems aus Fig. 2;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Mikroskopsystems.
Gleiche und gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren in der Regel mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mikroskopsystems 100. Dieses umfasst als wesentliche Komponenten mehrere Mikroskopmodule 20, 30 sowie einen zentralen Taktgeber 10.
Die Mikroskopmodule 20, 30 können prinzipiell beliebige Bestandteile eines Lichtmikroskops sein, welche elektronische Bauteile umfassen. Beispielsweise kann das Modul 20 eine Laser-Scanning-Einheit sein und das Modul 30 kann eine Lichtquellen-Einheit sein, welche zum Beispiel mehrere Laser und deren Ansteuerung umfasst.
Die Module 20, 30 kommunizieren untereinander und/oder mit einer zentralen Recheneinheit (nicht dargestellt). Zeitpunkte der Datenkommunikation müssen aufeinander abgestimmt sein. Beispielsweise sollten Scanspiegel eines Moduls und eine Lichtquelle eines anderen Moduls zeitlich aufeinander abgestimmt angesteuert werden.
Beim Stand der Technik arbeiten diese Module mit voneinander unabhängigen, asynchronen, Taktfrequenzen. In der Zukunft liegende Prozesse können daher zeitlich schwer aufeinander abgestimmt werden. Häufig werden Synchronisationssignale genutzt, die an die Module gesendet werden. Ein Synchronisationssignal kann beispielsweise eine steigende Flanke in einem Signal sein. Empfangen die Module ein Synchronisationssignal, können sie den Zeitpunkt des Empfangs als einen gemeinsam bekannten Zeitpunkt identifizieren. Prozesse können nun gleichzeitig ausgeführt werden. Allerdings können in der Zukunft liegende Prozesse nicht präzise geplant werden, weil ab Empfang des Synchronisationssignals die verschiedenen Module wieder unabhängig voneinander, asynchron, weiterlaufen.
Dies wird bei den Modulen 20, 30 des erfindungsgemäßen Mikroskopsystems 100 vermieden. Dazu wird ein einheitlicher Takt genutzt, der vom zentralen Taktgeber 10 erzeugt wird. Dieser gibt ein Taktsignal 1 1 aus, welches an alle Mikroskopmodule 20, 30 geleitet wird.
Im dargestellten Beispiel sendet der Taktgeber 10 das Taktsignal 1 1 an das erste Modul 20, welches das Taktsignal an das zweite Modul 30 weitergibt. Das Modul 20 umfasst eine Takteingangsschaltung 21 , mit welcher ein eingehendes Taktsignal 1 1 empfangen wird. Über eine Verstärkerschaltung 22, welche auch als Teil der Takteingangsschaltung 21 angesehen werden kann, wird das Taktsignal 1 1 verstärkt und über eine Taktausgangsschaltung 23 auf eine Leitung 28 zum nächsten Modul 30 ausgegeben. Von der Takteingangsschaltung 21 wird das Taktsignal 1 1 zudem an eine
Frequenzermittlungsschaltung 24 gegeben, beispielsweise eine Phasenregelschleife 24, welche eine Trägerfrequenz des Taktsignals 1 1 bestimmt. Die Frequenzermittlungsschaltung 24 kann auch als Teil der Takteingangsschaltung 21 angesehen werden. Das Modul 20 umfasst weiterhin eine Taktteilungsschaltung 25, welche aus der
Trägerfrequenz des Taktsignals 1 1 einen anderen Takt ableiten kann, beispielsweise einen Takt mit halber Frequenz der Trägerfrequenz des Taktsignals 1 1 . Dieser abgeleitete Takt wird als interner Takt 26 oder Modultakt 26 für Komponenten 27 des Moduls 20 verwendet. Die Komponenten 27 können beispielsweise FPGA umfassen. Die Taktteilungsschaltung 25 ist so gestaltet, dass ihr ausgegebener Takt 26 für die FPGA dieses Moduls geeignet ist.
Das Modul 30 ist in gleicher Weise wie das Modul 20 gebildet und unterscheidet sich von diesem in der Gestaltung der Komponenten 27. Je nach Art der Komponenten 27 kann die Taktteilungsschaltung des Moduls 30 anders gebildet sein als die Taktteilungsschaltung des Moduls 20, so dass die Module 20, 30 verschiedene interne Takte ausgeben. Diese internen Takte stehen aber in einem bekannten Verhältnis zueinander, weil beide aus demselben Taktsignal 1 1 des zentralen Taktgebers 10 abgeleitet sind.
Das Taktsignal 1 1 wird auch zur Datenübertragung genutzt. Dazu ist in das Taktsignal 1 1 ein Datenstrom moduliert. Dies wird näher mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben, welche in der obersten Reihe das Taktsignal 1 1 zeigt. Die zweite Reihe zeigt ein moduliertes Taktsignal 12. Hierbei sind die Zeitpunkte der fallenden Flanken des Taktsignals moduliert, um Informationen zu übertragen. Dargestellt ist ein Fall, in dem die fallende Flanke des ersten Taktschlags auf der linken Figurenseite auf 90% der Zeitdauer zwischen zwei steigenden Flanken verzögert wird. Den Zeitpunkt der fallenden Flanke interpretiert ein Modul 20, 30 als eine Information. Zumindest ist in solchen Informationen eine Taktzahl Information enthalten, wodurch verschiedene Taktschläge voneinander unterscheidbar sind. Außerdem können durch die Zeitpunkte der fallenden Flanken zusätzliche Information übermittelt werden, etwa Steuerbefehle, beispielsweise als ein Reset-Befehl oder als ein Zurücksetzen des Taktzählerstands auf beispielsweise null .
Die steigenden Flanken haben hingegen im modulierten Taktsignal 12 einen konstanten Zeitabstand, so dass hieraus die Trägerfrequenz oder Grundfrequenz ermittelt werden kann.
Das Signal 13 der dritten Reihe aus Fig. 3 gibt einen aus dem Taktsignal 1 1 beziehungsweise 12 abgeleiteten Takt an, dessen Frequenz der Frequenz des
Taktsignals 1 1 entspricht. Dies kann beispielsweise der Dauer für die Bildaufnahme eines Pixels entsprechen. Das Signal 14 der nächsten Reihe hat eine um den Faktor 128 kleinere Frequenz als das Taktsignal 1 1 . Weil für das dargestellte Beispiel allein der Zeitpunkt einer steigenden Flanke ausgewertet wird (und somit die Dauer des hohen oder niedrigen Pegels nicht relevant ist), wird der hohe Pegel des Signals 14 nicht etwa um den Faktor 128 länger gehalten; allerdings folgt der nächste Zeitpunkt, zu dem zur Informationskodierung entweder eine steigende Flanke oder keine steigende Flanke vorliegt, erst nach 128 Taktschlägen (also nach 128 steigenden Flanken des Taktsignals 1 1 ). Das Signal 14 kann beispielsweise die Dauer der Bildaufnahme einer Linie entsprechen. Das Signal 15 der untersten Reihe aus Fig. 3 soll hingegen die Dauer der Bildaufnahme eines gesamten Bildes (englisch: frame) darstellen und kann beispielsweise 65536 Taktschläge betragen. Weil wiederum nur relevant ist, ob eine steigende Flanke vorliegt, und die Dauer eines hohen Pegels nicht relevant ist, wird im dargestellten Beispiel wiederum nur ein kurzer Puls verwendet.
Indem die Zeitdauer eines Prozesses in Takten gezählt werden kann (beispielsweise 65536 Taktschläge für eine Bildaufnahme), kann ein zukünftiger Prozess zeitlich präzise gesteuert werden. Beispielsweise können Änderungsbefehle für die Lichtquelle stets nach 65536 Taktschlägen an das Modul der Lichtquelle abgesandt werden.
Die Erfindung erlaubt daher eine besonders präzise und effiziente Datenkommunikation zwischen verschiedenen Modulen eines Mikroskopsystems.
Eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroskopsystems 100 ist in Fig. 4 gezeigt. Die Ausführung ähnelt dem in Fig. 2 dargestellten Mikroskopsystem 100, wobei Komponenten gleicher Funktion übereinstimmende Bezugszeichen haben und die Erläuterung, die bei Fig. 2 hierzu gegeben wurde, auch für das Ausführungsbeispiel von Fig. 4 gilt. Als wesentlicher Unterschied gegenüber Fig. 2 wird bei Fig. 4 ein Taktsignal 1 1 nicht durch ein Mikroskopmodul 20 hindurch geleitet, um an ein nächstes Mikroskopmodul 30 weitergegeben zu werden. Vielmehr ist eine Leitung für das Taktsignal 1 1 vorgesehen, von welcher jeweils eine Auskopplung zu den verschiedenen Mikroskopmodulen 20, 30 erfolgt. Die Auskopplung von der Leitung in ein Mikroskopmodul 20 kann durch einen
Richtkoppler 21 A des jeweiligen Mikroskopmoduls 20 erfolgen. Der Richtkoppler 21 A leitet einen Signalanteil des Taktsignals 1 1 in das jeweilige Mikroskopmodul 20, während der nicht eingekoppelte restliche Signalanteil des Taktsignals 1 1 zum nächsten Mikroskopmodul 30 weiterläuft, ohne durch das Mikroskopmodul 20 zu verlaufen. Hierdurch sind Zeitverzögerungen durch die Leitung des Taktsignals 1 1 geringer. Eine Signalverstärkung des in das Modul 20 gekoppelten Anteils des Taktsignals erfolgt hier durch die Verstärkerschaltung 22 nur für das intern im Mikroskopmodul 20 verwendete Taktsignal und nicht für den zum nächsten Mikroskopmodul 30 geführten Anteil des Taktsignals 1 1 . Das Modul 20 umfasst demnach keine Takteingangs- und Taktausgangsschaltung, kann jedoch ansonsten wie zu Fig. 2 beschrieben gestaltet sein, insbesondere kann es eine Frequenzermittlungsschaltung und die übrigen dort beschriebenen Komponenten umfassen.
Die Leitung für das Taktsignal 1 1 wird bei dieser Ausführung durch einen Leitungsabschluss 40 terminiert.
Anstelle eines Richtkopplers 21A kann auch ein Multidrop-Bus oder eine Multidrop- Topologie zum Leiten des Taktsignals 1 1 verwendet werden: Das Taktsignal 1 1 wird vom zentralen Taktgeber 10 ausgesendet und an mehrere / alle Mikroskopmodule 20, 30, 40, 50 gesendet. In das Taktsignal 1 1 ist eine Adressierung eincodiert, welche ein bestimmtes Mikroskopmodul 20 bezeichnet. Zudem sind mit der Adressierung verknüpfte Daten eincodiert. Die Mikroskopmodule 20, 30, 40, 50 empfangen das Taktsignal 1 1 und lesen die Adressierung, wobei nur das adressierte Mikroskopmodul 20 die eincodierten Daten verarbeitet. In dieser Weise kann über das Taktsignal 1 1 gezielt ein bestimmtes Mikroskopmodul 20, 30, 40, 50 angesteuert werden.
Bezugszeichenliste
10 Taktgeber
1 1 Taktsignal
12 moduliertes Taktsignal
13 abgeleiteter Takt _
14, 15 Signal
20 Mikroskopmodul
21 Takteingangsschaltung
21A Kopplungseinhchtung, Richtkoppler 22 Verstärkerschaltung
23 Taktausgangsschaltung
24 Frequenzermittlungsschaltung
25 Taktteilungsschaltung
26 lokaler Modultakt
27 Komponenten des Moduls
30, 40, 50 Mikroskopmodule
100 Mikroskopsystem

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Mikroskopsystem
mit mehreren Mikroskopmodulen (20, 30), welche zur Datenübertragung miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein zentraler Taktgeber (10) vorhanden ist, dessen Taktsignal (11) an alle Mikroskopmodule (20, 30) gegeben wird, und
dass die Mikroskopmodule (20, 30) dazu eingerichtet sind,
- das Taktsignal oder einen hieraus abgeleiteten Takt als internen Takt (26) zu verwenden,
- auf Basis des internen Takts (26) Daten zu berechnen und
- berechnete Daten an ein anderes der Mikroskopmodule (20, 30) auf Basis des Taktsignals (11 ) zu übertragen.
2. Mikroskopsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Weitergeben des Taktsignals (11) zumindest einige der Mikroskopmodule (20, 30) eine Takteingangsschaltung (21) und eine Taktausgangsschaltung (23) aufweisen, wobei über die Takteingangsschaltung (21) das Taktsignal (11) empfangbar ist und über die Taktausgangsschaltung (23) das Taktsignal (11) an ein anderes der Mikroskopmodule (20, 30) ausgebbar ist, oder
dass zumindest einige der Mikroskopmodule (20, 30) jeweils eine Kopplungseinrichtung (21 A) umfassen, insbesondere einen Richtkoppler (21 A), um einen Signalanteil des Taktsignals (11) in das jeweilige Mikroskopmodul (20) einzukoppeln, wobei ein übriger Signalanteil des Taktsignals (11 ) nicht durch das Mikroskopmodul (20) sondern zu den übrigen Mikroskopmodulen (30) geleitet wird.
3. Mikroskopsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Takteingangsschaltung (21) oder eine andere Schaltung eines Mikroskopmoduls (20, 30) dazu eingerichtet ist,
- das empfangene Taktsignal aufzubereiten und erst dann über die Taktausgangsschaltung (23) auszugeben, und / oder
- eine Trägerfrequenz des Taktsignals (11) zu extrahieren, insbesondere durch eine Phasenregelschleife (24).
Mikroskopsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Taktmodulationsschaltung vorhanden und dazu eingerichtet ist, ein Taktsignal zu modulieren, um eine Information einzucodieren,
dass die Takteingangsschaltung (21) oder eine andere Schaltung des Mikroskopmoduls (20, 30) dazu eingerichtet ist, eine im Taktsignal (11) eincodierte Information zu lesen.
Mikroskopsystem nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Taktmodulationsschaltung dazu eingerichtet ist, ein Taktsignal zu modulieren, indem
- die Taktmodulationsschaltung einen Abstand zwischen steigenden Taktflanken moduliert, während sie einen Abstand zwischen fallenden Taktflanken konstant lässt, oder
- die Taktmodulationsschaltung einen Abstand zwischen fallenden Taktflanken moduliert, während sie einen Abstand zwischen steigenden Taktflanken konstant lässt.
Mikroskopsystem nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Taktmodulationsschaltung dazu eingerichtet ist, in das Taktsignal eine Taktzahlinformation zu codieren.
Mikroskopsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Taktmodulationsschaltung dazu eingerichtet ist, in das Taktsignal einen Reset- Befehl zu codieren, und
dass die Takteingangsschaltungen (21) oder andere Schaltungen der Mikroskopmodule (20, 30) dazu eingerichtet sind, einen in das Taktsignal codierten Reset-Befehl zu erkennen und daraufhin einen Taktzählerstand oder einen Zustandsautomaten zurückzusetzen.
Mikroskopsystem nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein erstes und ein zweites Mikroskopmodul (20, 30) der mehreren Mikroskopmodule (20, 30) in Reihe verbunden sind, so dass der zentrale Taktgeber (10) das Taktsignal an das erste Mikroskopmodul (20) sendet und dieses das Taktsignal an das zweite Mikroskopmodul (30) durchreicht, wodurch das erste und zweite Mikroskopmodule (20, 30) das Taktsignal mit einem Zeitversatz empfangen,
dass das erste und/oder zweite Mikroskopmodul (20, 30) einen Datenspeicher umfasst, in dem ein vorbestimmter Zeitversatzwert gespeichert ist, welcher als Maß für den Zeitversatz dient,
dass zur Berücksichtigung des Zeitversatzes das erste und/oder zweite Mikroskopmodul (20, 30) dazu eingerichtet ist, eine der Taktzahlinformation entsprechende Taktzahl um den Zeitversatzwert zu ändern.
Mikroskopsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eines der Mikroskopmodule (20, 30) dazu eingerichtet ist, aus dem empfangenen Taktsignal (11) einen Takt mit anderer Frequenz zu bilden und diesen Takt als lokalen Modultakt (26) zu verwenden.
0. Mikroskopsystem nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass verschiedene Mikroskopmodule (20, 30) dazu eingerichtet sind, aus dem jeweils empfangenen Taktsignal (11) unterschiedliche Takte zu bilden und als jeweiligen lokalen Modultakt zu verwenden.
11. Mikroskopsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mikroskopmodule (20, 30) zumindest ein Scanner-Modul und ein Bildaufnahme-Modul umfassen,
dass das Scanner-Modul mindestens einen Scanspiegel umfasst und dazu eingerichtet ist, Positionsdaten über den Scanspiegel fortlaufend während eines Messbetriebs an das Bildaufnahme-Modul zu übertragen, wobei die Übertragung auf Basis des Taktsignals (11 ) erfolgt,
dass das Bildaufnahme-Modul dazu eingerichtet ist, eine Bilddatenverarbeitung während des Messbetriebs in Abhängigkeit der empfangenen Positionsdaten variabel anzupassen.
Mikroskopsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mikroskopmodule (20, 30) zumindest ein Bildaufnahme-Modul und ein Lichtquellen-Modul umfassen, welche zum Ausführen eines Lichtquellen- Kalibriervorgangs eingerichtet sind, in welchem:
- eine Beleuchtungsintensität des Lichtquellen-Moduls variiert wird,
- das Bildaufnahme-Modul eine Bildhelligkeit misst und an das Lichtquellen- Modul überträgt, wobei die Übertragung auf Basis des Taktsignals (11) erfolgt,
- das Lichtquellen-Modul in einer Regelung unter Berücksichtigung der empfangenen Bildhelligkeit die ausgegebene Beleuchtungsintensität anpasst, bis ein Sollwert erreicht ist,
dass im Kalibriervorgang durch die Regelung gewonnene Einstellungen des Lichtquellen-Moduls für spätere Messungen genutzt werden.
Mikroskopsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zentrale Taktgeber (10) einen Eingang zum Empfangen eines Fremdtakts umfasst,
dass der zentrale Taktgeber (10) eine Regelschleife umfasst, mit welcher das Taktsignal (11) an den Fremdtakt angepasst wird, ehe es an die Mikroskopmodule (20, 30) gesendet wird. Mikroskopsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zentrale Taktgeber (10) einen Ausgang zum Anschließen eines Geräts umfasst und dazu eingerichtet ist, das Taktsignal (11) oder einen hieraus abgeleiteten Takt am Ausgang auszugeben,
wobei der zentrale Taktgeber (10) insbesondere dazu eingerichtet ist, ein Taktsignal (11) zu erzeugen, dessen Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches von 10 MHz beträgt, und eine Schaltung umfasst, mit welcher aus dem Taktsignal ein 10 MHz-Takt gebildet und an den Ausgang ausgegeben wird.
Verfahren zum Betreiben eines Mikroskopsystems
mit mehreren Mikroskopmodulen (20, 30), welche untereinander Daten übertragen,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein zentraler Taktgeber (10) ein Taktsignal (11) an alle Mikroskopmodule (20, 30) sendet,
dass die Mikroskopmodule (20, 30)
- das Taktsignal (11) oder einen hieraus abgeleiteten Takt als internen Takt (26) verwenden,
- auf Basis des internen Takts (26) Daten berechnen und
- berechnete Daten an ein anderes der Mikroskopmodule (20, 30) auf Basis des Taktsignals (11 ) übertragen.
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