WO2018202613A1 - Mikroskopsystem und verfahren zur zeitsteuerung von abläufen in einem mikroskopsystem - Google Patents

Mikroskopsystem und verfahren zur zeitsteuerung von abläufen in einem mikroskopsystem Download PDF

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WO2018202613A1
WO2018202613A1 PCT/EP2018/061014 EP2018061014W WO2018202613A1 WO 2018202613 A1 WO2018202613 A1 WO 2018202613A1 EP 2018061014 W EP2018061014 W EP 2018061014W WO 2018202613 A1 WO2018202613 A1 WO 2018202613A1
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WO
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clock
microscope
module
modules
clock signal
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Application number
PCT/EP2018/061014
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English (en)
French (fr)
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Mirko Liedtke
Andreas Kühm
Original Assignee
Carl Zeiss Microscopy Gmbh
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Publication date
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
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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 method for controlling the timing in a microscope system according to the preamble of claim 1.
  • the invention relates to a microscope system according to the preamble of claim 12.
  • a generic method for time control of processes in a microscope system comprises a plurality of microscope modules, which are set up to carry out various processes.
  • a generic microscope system comprises a plurality of microscope modules, which are set up to carry out various processes.
  • 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.
  • the individual modules have their own clock. This works independently of the clocks of other modules.
  • a synchronization signal is used for communication between the modules. If the modules receive the synchronization signal, then this time is excellent and can For example, a module can send data as soon as it receives a synchronization signal. However, when a synchronization signal arrives, it can not be reasonably predicted by a module. Therefore, the module must prepare data to be sent and then wait for a synchronization signal to be received. This results in longer unused periods.
  • 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. It can be regarded as an object of the invention to specify a microscope system and a method for operating a microscope system, which coordinate processes to be executed by microscope modules of the microscope system in a particularly efficient manner and enable efficient communication between the microscope modules. This object is achieved by the method having the features of claim 1 and by the microscope system having the features of claim 12.
  • Advantageous variants of the microscope system according to the invention and of the method according to the invention are the subject matter of the dependent claims and are also explained in the following description.
  • a clock is given to all the microscope modules by a central clock.
  • the clock signal Before the clock signal is sent to the microscope modules, it is modulated with a clock modulation circuit to generate a defined number of clocks. That is, the clock signal has a fundamental frequency indicating a clock of constant frequency, and in addition, a clock number information is modulated.
  • a clock number information is modulated.
  • the microscope modules can not only detect the timing of a beat; rather, the microscope modules also know which beat is involved.
  • the microscope modules now define a start time for executing a process by the number of cycles and execute the process as soon as the number of cycles is reached.
  • the microscope system of the abovementioned type additionally comprises a central clock generator, which is set up to output a clock signal to the microscope modules.
  • the microscope system also includes a clock modulation circuit configured to modulate the clock signal to generate a defined number of clocks.
  • the microscope modules are configured to define a start time for executing a process by the number of cycles and to execute the process once the number of cycles has been reached.
  • a future end time for such a process may be defined when the expected duration of execution of the process by the module and an associated line delay to or from the module are known. The knowledge of the future end time may then be used to schedule or execute other processes depending on it.
  • the microscope modules can define a starting time for future processes, the time ratio between processes of different microscope modules being known.
  • a central clock is required for this, because otherwise each module would have its own local clock whose relationships would be unknown to one another.
  • the different modules do not run synchronously and only at a time when a synchronization signal is received by the modules, the various local clocks would be matched briefly.
  • the central clock run in the invention by the central clock, the various modules always synchronously in a known relationship to each other.
  • the clock signal may be a digital signal having a high signal level and a low signal level alternately.
  • the fundamental frequency of the clock signal can be determined by the time interval between rising edges (ie the transition from the low to the high signal level).
  • a clock number information can now be modulated into the clock signal by varying the times of the falling edges.
  • the times from a rising edge to a falling edge may be a variable percentage of the total duration between two consecutive rising edges, for example 10%, 20%, 30%, etc.
  • Such variable times may always be after a certain number of fixed duration beats be used between rising and falling edge, for example, for every fifth falling edge.
  • the clock modulation circuit is configured to modulate a clock signal by varying a spacing between rising clock edges while leaving a gap 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 / c
  • Fundamental frequency are 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 cycle 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.
  • the clock signal of the central clock except for the transmission of a uniform clock and a clock number information is also used to transmit further information.
  • the clock modulation circuit is adapted to modulate a clock signal from the clock to encode additional information.
  • the clock and the clock modulation circuit may also be formed by a common electronic circuit.
  • Clock input circuit of each microscope module may be configured to read an encoded in the clock signal information.
  • This information may be to act any data stream, for example, a 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 act.
  • data can thus be transmitted in the clock signal without the data lines having to be used for this purpose.
  • Information for a synchronization can also be coded and transmitted in the clock signal.
  • 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 may 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 often makes sense to provide inexpensive components, e.g. FPGA, operate at 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. These different clocks are the same in phase, although they differ in frequency. This is a decisive difference compared to conventional microscope systems.
  • a microscope module does not have to use a single, uniform clock frequency for its processes. Rather, it is possible that at least one of the microscope modules derives different clock regimes from the local module clock, which differ in their clock frequency.
  • the corresponding microscope module now executes various processes with the different clock regimes. That is, a first process is performed with a first clock regime and a second process with a second clock regime.
  • a clock regime is to be understood as a specific clock.
  • the clock regimes differ by their fundamental frequency.
  • the module can thus specify a suitable clocking regime.
  • the various microscope modules can work with different local module clocks, but derive from the different local module clocks a same clock regime, with which they each perform one or more processes. As a result, processes of different modules can easily interact with each other, without the modules otherwise needing the same local module clock.
  • all clock regimes can be derived directly from the local module clock.
  • at least one of the microscope modules can also derive from its local module clock at least one clock regime with which it carries out a process and derive from the clock regime a clock sub-regime with which it carries out a further process.
  • the clock sub-regime is thus formed from a clock regime and is about it but also in precise relation to the local module clock and the clock signal of the central clock.
  • At least one of the microscope modules can be set up to synchronize one of its clock subregions after a certain delay to one of its clock regimes.
  • the synchronization thus takes place directly to a clock regime and not to the local module clock or the clock signal of the central clock.
  • the complexity for carrying out a process can thereby advantageously be reduced.
  • a clock regime can be synchronized with the local module clock, without having to change subregimes dependent on this clock regime.
  • At least one microscope module can also be set up to specify times with the aid of the cycle number contained in the clock signal, to which different ones
  • the clock regimes may overlap in time and may have different start times and have stop times.
  • Each clocking regime can receive an identifier, ie an identification, which is released again after execution of this clocking regime (ie when the stop time has been reached or, if no stop time has been predetermined, at the end of the processes belonging to the clocking regime) a new clock regime can be used.
  • a first and a second microscope module of the plurality of microscope modules are connected in series.
  • the central clock sends the clock signal to the first 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).
  • 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.
  • 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 perform a particular process at a particular number of cycles, advantageously the number of cycles is correct for all concerned Modules match. If, for example, a module sends a control command at the 50th number of cycles to another module, then the 50th number of cycles in both modules corresponds to the same point in time.
  • 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. In particular, then not supplied by the central clock each microscope module directly with the clock signal. Rather, the clock signal is passed from one microscope module to the next. To pass on the clock signal, at least some of the microscope modules can have a clock input circuit and a clock input 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 via the
  • Output clock output circuit For processing, for example, amplifiers and / or filters can be used.
  • the clock input circuit or a circuit following this can expediently be set up to extract a carrier frequency of the clock signal, in particular by a phase-locked loop (PLL).
  • PLL phase-locked loop
  • 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 internal clock, for example to a quarter of that frequency.
  • 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 comprise a screen.
  • any electronic circuit can be considered, which generates a vibration with a certain, usually constant, frequency.
  • the modulation circuit and the clock can by a common electronic circuit or spatially separated from each other.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a delay-affected one.
  • Fig. 2 is a schematic representation of an inventive
  • Microscope system 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, in which way
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the manner in which the clock regime and clock subregimes are switched on and off by a microscope module
  • Fig. 6 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 and the module 30 may be a Be light source unit, which includes, for example, a plurality of lasers and their control.
  • 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, scanning mirrors of one module and a light source of another module should be 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. Via an amplifier circuit 22, which can also be regarded as part of the clock input circuit 21, 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 detection 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 can derive another clock from the carrier frequency of the clock signal 1 1, for example, a clock at half frequency of the carrier frequency of the clock signal 1 first
  • 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, the frequency of which corresponds to the frequency of the clock signal 11. This may, for example, correspond to the duration for the image acquisition of a pixel.
  • the signal 14 of the next row has a frequency smaller by a factor of 128 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.
  • the signal 15 of the bottom row of FIG. 3, however, is intended to represent the duration of the image acquisition of an entire image (English: frame) and may for example be 65536 beats. Again, because it is only relevant whether there is a rising edge, and the duration of a high level is not relevant, again only a short pulse is used in the illustrated example.
  • 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 clock signal 1 1 of the central clock by the individual modules will now be described in more detail with reference to FIG. 4.
  • the clock signal 1 1 of 480 MHz is given to microscope modules 20, 30, 40 and 50.
  • the microscope module 20 forms thereof a local module clock 16.
  • the local module clock 16 may have a different fundamental frequency than the clock signal 1 1; in the example shown, the local module clock 16 has the same frequency as the clock signal 1 1.
  • the microscope modules 40 and 50 form local module clocks 18 and 19 with different frequencies, in the illustrated example they are 120 MHz and 60 MHz.
  • Such different local module clocks 16-19 make sense if, for example, qualitatively different components are used in the modules 16-19, which operate best at different frequencies.
  • the clock regime A has a certain fundamental frequency, in the example 4 MHz, and is used by the modules 20, 30, 40, 50 despite their different formed local module clocks.
  • the clock regime A corresponds to 120 beats of the local module clock 16.
  • the clock regime A corresponds to 60 beats of the local module clock 17.
  • the clock regime C has a different clock frequency than the clock regime A, 100kHz in the example shown. Again indicated in Fig.
  • the division of the clock signal 1 1 in the local module clocks 16-19 such that the clock signal 1 1 is an integer multiple of each of the local module clocks 16-19.
  • the division of the local module clocks 16-19 into the clock regimes is done such that the respective local module clock 16-19 is an integer multiple of each of the clock regimes. This ensures that beats of all clock regimes always coincide with a beat of the clock signal and the respective local module clock, thus a communication and synchronization are easily possible.
  • the two clock regimes A and C can each be derived from the respective local module clock 16-19. Alternatively, however, only the clock regime A can be derived directly from the respective local module clock 16-19, while the clock regime C is derived from the clock regime A. This will be described in more detail with reference to FIG. 5. There, a time axis t is plotted in the horizontal direction, whose unit is indicated in beats of a local module clock. At a certain time, in the example clock 0, the clock regimes A and C of a Module started. These two clock regimes A and C differ in their clock frequency. Processes are executed in all clock regimes, in particular calculations, data processing or communications, such as the issuing of control commands.
  • a clock regime B is started. This is derived from a beat of the clock regime A and in turn has a different clock frequency than the other clock regimes.
  • the clock regime C is re-synchronized, to which a beat of the clock mode B is used.
  • the clock regime C is terminated after a certain number of clocks, in the example at the 202nd clock. This may be the case when a process is completed or may be set in advance with the start of clock regime C.
  • the termination of the clock mode C starts at the same time as its last beat a new clock regime D, which in turn may have a different frequency than the other clock regimes. This runs in the example shown to 321. Clock, while the clock regime A continues to run until the 444th beat.
  • the clock of the different clock regimes may be lower or higher than the local module clock.
  • FIG. 6 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 embodiment of FIG.
  • 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, of which in each case one
  • Decoupling to the various microscope modules 20, 30 takes place.
  • the decoupling from the line into a microscope module 20 can be effected by a directional coupler 21 A of the respective microscope module 20.
  • the directional coupler 21 A directs a signal component of the clock signal 1 1 in the respective microscope module 20, while the uncoupled residual signal component of the clock signal 1 1 continues to the next microscope module 30 without passing through the microscope module 20. As a result, time delays through the line of the clock signal 1 1 are lower.
  • a signal amplification of the portion of the module coupled into the module 20 Clock signal takes place here by the amplifier circuit 22 only for the clock signal used internally in the microscope module 20 and not for the guided to the next microscope module 30 portion of the clock signal 1 first
  • 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.
  • a module in the form of the clocking regime can define suitable clock frequencies for its different components. By referencing the clock regime with each other synchronizations are possible in a simple manner and it is ensured that there is a previously known temporal relation between the processes of different clocking regime.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Zeitsteuerung von Abläufen in einem Mikroskopsystem, welches mehrere Mikroskopmodule umfasst, die zum Ausführen verschiedener Prozesse eingerichtet sind, ist vorgesehen, dass von einem zentralen Taktgeber ein Taktsignal an alle Mikroskopmodule gegeben wird und dass das Taktsignal mit einer Taktmodulationsschaltung moduliert wird zum Erzeugen einer definierten Taktzahl. Die Mikroskopmodule definieren einen Startzeitpunkt zum Ausführen eines Prozesses durch die Taktzahl führen den Prozess aus, sobald die Taktzahl erreicht ist. Zudem wird ein entsprechendes Mikroskopsystem beschrieben.

Description

Mikroskopsystem und Verfahren zur Zeitsteuerung von Abläufen in einem Mikroskopsystem
Die vorliegende Erfindung bezieht sich in einem ersten Aspekt auf ein Verfahren zur Zeitsteuerung von Abläufen in einem Mikroskopsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . In einem zweiten Gesichtspunkt betrifft die Erfindung ein Mikroskopsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Bei einem gattungsgemäßen Verfahren zur Zeitsteuerung von Abläufen in einem Mikroskopsystem umfasst dieses mehrere Mikroskopmodule, welche zum Ausführen verschiedener Prozesse eingerichtet sind. In entsprechender Weise umfasst ein gattungsgemäßes Mikroskopsystem mehrere Mikroskopmodule, welche zum Ausführen verschiedener Prozesse eingerichtet sind.
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. 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 auszuführende Prozesse von Mikroskopmodulen des Mikroskopsystems besonders effizient koordinieren und eine effiziente Kommunikation zwischen den Mikroskopmodulen ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch das Mikroskopsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 12 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 oben genannten Verfahren wird von einem zentralen Taktgeber ein Taktsignal an alle Mikroskopmodule gegeben. Bevor das Taktsignal an die Mikroskopmodule gesendet wird, wird es mit einer Taktmodulationsschaltung moduliert zum Erzeugen einer definierten Taktzahl. Das heißt, das Taktsignal hat eine Grundfrequenz, welche einen Takt konstanter Frequenz angibt, und zusätzlich ist eine Taktzahlinformation einmoduliert. Durch diese Taktzahlinformation sind nacheinander gesendete Takte / Taktschläge unterscheidbar. Somit können die Mikroskopmodule nicht nur den Zeitpunkt eines Taktschlags feststellen; vielmehr wissen die Mikroskopmodule auch, um welchen Taktschlag es sich dabei handelt. Die Mikroskopmodule definieren nun einen Startzeitpunkt zum Ausführen eines Prozesses durch die Taktzahl und führen den Prozess aus, sobald die Taktzahl erreicht ist.
In entsprechender Weise umfasst das Mikroskopsystem der oben genannten Art zusätzlich einen zentralen Taktgeber, welcher dazu eingerichtet ist, ein Taktsignal an die Mikroskopmodule auszugeben. Das Mikroskopsystem umfasst auch eine Taktmodulationsschaltung, welche dazu eingerichtet ist, das Taktsignal zum Erzeugen einer definierten Taktzahl zu modulieren. Die Mikroskopmodule sind dazu eingerichtet, einen Startzeitpunkt zum Ausführen eines Prozesses durch die Taktzahl zu definieren und den Prozess auszuführen, sobald die Taktzahl erreicht ist.
Ein zukünftiger Endzeitpunkt für einen solchen Prozess kann definiert werden, wenn die voraussichtliche Dauer der Ausführung des Prozesses durch das Modul und eine zugehörige Leitungsverzögerung zu oder von dem Modul bekannt sind. Die Kenntnis des zukünftigen Endzeitpunkts kann sodann verwendet werden, um abhängig davon andere Prozesse zu planen oder auszuführen.
Vorteilhafterweise können die Mikroskopmodule einen Startzeitpunkt für zukünftige Prozesse festlegen, wobei das Zeitverhältnis zwischen Prozessen verschiedener Mikroskopmodule bekannt ist. Ein zentraler Taktgeber ist hierfür erforderlich, weil ansonsten jedes Modul einen eigenen lokalen Takt hätte, deren Verhältnisse zueinander unbekannt wären. In diesem Fall des Stands der Technik würden die verschiedenen Module nicht synchron laufen und nur zu einem Zeitpunkt, zu dem ein Synchronisationssignal von den Modulen empfangen wird, würden kurzzeitig die verschiedenen lokalen Takte aufeinander abgestimmt. Hingegen laufen bei der Erfindung durch den zentralen Taktgeber die verschiedenen Module stets synchron in einem bekannten Verhältnis zueinander. In diesem Zusammenhang ist es weiterhin wichtig, dass die Module verschiedene Taktschläge des Taktsignals unterscheiden können. Es müssen nicht sämtliche Taktschläge voneinander unterscheidbar sein, vielmehr reicht es, wenn nach einer bestimmten Anzahl an Taktschlägen ein ausgezeichneter Taktschlag erfolgt, wobei die ausgezeichneten Taktschläge sich voneinander unterscheiden.
Beispielsweise kann das Taktsignal ein digitales Signal mit abwechselnd einem hohen Signalpegel und einem niedrigen Signalpegel sein. Die Grundfrequenz des Taktsignals kann durch den Zeitabstand zwischen steigenden Flanken (also dem Übergang vom niedrigen zum hohen Signalpegel) bestimmt sein. Eine Taktzahlinformation kann nun in das Taktsignal moduliert werden, indem die Zeitpunkte der fallenden Flanken variiert werden. So können die Zeitpunkte ab einer steigenden Flanke bis zu einer fallenden Flanke einen variablen Prozentwert der Gesamtdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden steigenden Flanken betragen, beispielsweise 10%, 20%, 30% usw. Solche variablen Zeitpunkte können stets nach einer bestimmten Anzahl an Taktschlägen mit fester Dauer zwischen steigender und fallender Flanke genutzt werden, beispielsweise für jede fünfte fallende Flanke. Selbstverständlich ist es auch möglich, für die Grundfrequenz des Taktsignals die fallenden Flanken zu nutzen und die Zeitpunkte für die steigenden Flanken zu variieren. Alternativ kann die Modulation des Taktsignals auch durch eine
Amplitudenmodulation erfolgen. Während dies leicht umsetzbar ist, kann dies unter Umständen aber die Qualität beeinflussen. Bevorzugt ist daher, wie oben beschrieben, die Taktmodulationsschaltung dazu eingerichtet, ein Taktsignal zu modulieren, indem ein Abstand zwischen steigenden Taktflanken variiert wird, 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 / c
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Grundfrequenz 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. Die Taktzahlinformation kann beispielsweise 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.
Herkömmliche Systeme mit gemeinsamem Takt verwenden dieses Signal nur zum Synchronisieren ihrer Prozesse. Zum Arbeiten, Berechnen oder Takten ihrer Prozesse verwenden sie jeweils einen eigenen, schnelleren Takt. Diese beiden Taktdomänen, das heißt der schnellere Takt und der gemeinsame Takt, sind die meiste Zeit asynchron zueinander und werden nur gelegentlich abgeglichen, wobei ein nachteiliger Jitter auftritt. Vorzugsweise wird das Taktsignal des zentralen Taktgebers außer zur Übermittlung eines einheitlichen Takts und einer Taktzahlinformation auch zur Übermittlung weiterer Informationen genutzt. So ist vorzugsweise die Taktmodulationsschaltung dazu eingerichtet, ein Taktsignal vom Taktgeber zu modulieren, um eine zusätzliche Information einzucodieren. Der Taktgeber und die Taktmodulationsschaltung können auch durch eine gemeinsame elektronische Schaltung gebildet sein. Eine
Takteingangsschaltung von jedem Mikroskopmodul kann 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 Steuehnformationen 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 Aufsynchronisieren können im Taktsignal kodiert und übertragen werden.
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. Diese unterschiedlichen Takte sind in ihrer Phase gleich, auch wenn sie sich in der Frequenz unterscheiden. Hierin liegt ein entscheidender Unterschied gegenüber herkömmlichen Mikroskopsystemen. Indem Mikroskopmodule dazu eingerichtet sind, das Taktsignal des zentralen Taktgebers oder einen hieraus abgeleiteten Takt als internen Takt zu verwenden, können vorteilhafterweise alle Mikroskopmodule bis auf eine einzelne Schwingungsperiode synchron sein. Hohe Datenübertragungen bei guter Signalqualität werden somit möglich.
Ein Mikroskopmodul muss für seine Prozesse nicht eine einzige, einheitliche Taktfrequenz benutzten. Vielmehr ist es möglich, dass zumindest eines der Mikroskopmodule aus dem lokalen Modultakt verschiedene Taktregime ableitet, welche sich in ihrer Taktfrequenz unterscheiden. Das entsprechende Mikroskopmodul führt nun verschiedene Prozesse mit den verschiedenen Taktregimen aus. Das heißt ein erster Prozess wird mit einem ersten Taktregime und ein zweiter Prozess mit einem zweiten Taktregime ausgeführt. Unter einem Taktregime soll ein bestimmter Takt verstanden werden. Die Taktregime unterscheiden sich durch ihre Grundfrequenz. Je nach elektronischer Schaltung kann somit das Modul ein geeignetes Taktregime vorgeben.
Die verschiedenen Mikroskopmodule können mit unterschiedlichen lokalen Modultakten arbeiten, aber aus den unterschiedlichen lokalen Modultakten ein gleiches Taktregime ableiten, mit welchem sie jeweils einen oder mehrere Prozesse ausführen. Hierdurch können Prozesse verschiedener Module einfach miteinander wechselwirken, ohne dass die Module im Übrigen denselben lokalen Modultakt benötigen.
Prinzipiell können sämtliche Taktregime direkt aus dem lokalen Modultakt abgeleitet sein. Alternativ kann aber auch zumindest eines der Mikroskopmodule aus seinem lokalen Modultakt zumindest ein Taktregime ableiten, mit dem es einen Prozess ausführt, und aus dem Taktregime ein Takt-Unterregime ableiten, mit dem es einen weiteren Prozess ausführt. Das Takt-Unterregime wird somit aus einem Taktregime gebildet und steht darüber aber auch in präzisem Verhältnis zum lokalen Modultakt und zum Taktsignal des zentralen Taktgebers.
Zumindest eines der Mikroskopmodule kann dazu eingerichtet sein, eines seiner Takt-Unterregime nach einer bestimmten Laufzeit zu einem seiner Taktregime zu synchronisieren. Die Synchronisation erfolgt also direkt zu einem Taktregime und nicht zum lokalen Modultakt oder dem Taktsignal des zentralen Taktgebers. Die Komplexität zum Ausführen eines Prozesses kann dadurch vorteilhaft reduziert werden. Ebenso kann vorteilhafterweise ein Taktregime zum lokalen Modultakt synchronisiert werden, ohne dass dabei von diesem Taktregime abhängige Unterregime verändert werden müssten.
Zumindest ein Mikroskopmodul kann auch dazu eingerichtet sein, mit Hilfe der im Taktsignal enthaltenen Taktzahl Zeitpunkte festzulegen, zu welchen verschiedene
Taktregime eingeschaltet und ausgeschaltet werden. Die Taktregime können sich dabei zeitlich überlappen und können voneinander verschiedene Start-Zeitpunkte und Stopp-Zeitpunkte haben. Jedes Taktregime kann einen Identifier, das heißt eine Identifizierung, erhalten, welche nach Abarbeitung dieses Taktregimes (also bei Erreichen des Stopp-Zeitpunkts oder, wenn kein Stopp-Zeitpunkt vorab festgelegt ist, bei Beendigung der zum Taktregime gehörenden Prozesse) wieder freigegeben wird und für ein neues Taktregime verwendet werden kann.
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.
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. 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. Die Takteingangsschaltung oder eine auf diese folgende Schaltung 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 internen Takt angepasst wird, beispielsweise auf ein Viertel dieser Frequenz.
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 einen Bildschirm umfassen kann.
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, in welcher Weise
Mikroskopmodule aus dem Taktsignal unterschiedliche lokale Modultakte und Taktregime ableiten;
Fig. 5 eine schematische Darstellung, in welcher Weise Taktregime und Takt-Unterregime von einem Mikroskopmodul ein- und ausgeschaltet werden;
Fig. 6 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 Nutzung des Taktsignals 1 1 des zentralen Taktgebers durch die einzelnen Module wird nun näher mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben. Das Taktsignal 1 1 von beispielsweise 480MHz wird an Mikroskopmodule 20, 30, 40 und 50 gegeben. Das Mikroskopmodul 20 bildet hieraus einen lokalen Modultakt 16. Der lokale Modultakt 16 kann eine andere Grundfrequenz aufweisen als das Taktsignal 1 1 ; im dargestellten Beispiel hat der lokale Modultakt 16 die gleiche Frequenz wie das Taktsignal 1 1 . Das Mikroskopmodul 30 bildet hingegen aus dem Taktsignal 1 1 einen lokalen Modultakt 17, dessen Frequenz sich vom Taktsignal 1 1 unterscheidet und beispielsweise 240MHz betragen kann. In entsprechender Weise bilden die Mikroskopmodule 40 und 50 lokale Modultakte 18 und 19 mit verschiedenen Frequenzen, im dargestellten Beispiel betragen diese 120MHz und 60MHz. Solche unterschiedlichen lokalen Modultakte 16-19 sind sinnvoll, wenn beispielsweise qualitativ unterschiedliche Komponenten in den Modulen 16-19 verwendet werden, welche mit unterschiedlichen Frequenzen am besten arbeiten.
Aus dem lokalen Modultakt bilden die Module 20, 30, 40, 50 unterschiedliche Taktregime. Im dargestellten Beispiel bilden mehrere der Module 20, 30, 40, 50 jeweils ein Taktregime A und ein Taktregime C. Das Taktregime A hat eine bestimmte Grundfrequenz, im Beispiel 4MHz, und wird von den Modulen 20, 30, 40, 50 trotz ihrer unterschiedlichen lokalen Modultakte gebildet. Dazu entsprechen, wie in Fig. 4 angegeben, beim Modul 20 dem Taktregime A 120 Taktschläge des lokalen Modultakts 16. Hingegen entsprechen beim Modul 30 dem Taktregime A 60 Taktschläge des lokalen Modultakts 17. Das Taktregime C hat eine andere Taktfrequenz als das Taktregime A, im dargestellten Beispiel 100kHz. Wiederum angegeben sind in Fig. 4, wie viele Taktschläge des lokalen Modultakts 16-19 einem Taktschlag des Taktregimes C entsprechen. Vorzugsweise erfolgt die Teilung des Taktsignals 1 1 in die lokalen Modultakte 16-19 derart, dass das Taktsignal 1 1 jeweils ein ganzzahliges Vielfaches von jedem der lokalen Modultakte 16-19 ist. Gleichermaßen erfolgt die Teilung der lokalen Modultakte 16-19 in die Taktregime derart, dass der jeweilige lokale Modultakt 16-19 jeweils ein ganzzahliges Vielfaches von jedem der Taktregime ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass Taktschläge aller Taktregime stets mit einem Taktschlag des Taktsignals und des jeweiligen lokalen Modultakts übereinstimmen, womit eine Kommunikation und Synchronisationen leicht möglich sind.
Die beiden Taktregime A und C können jeweils aus dem jeweiligen lokalen Modultakt 16-19 abgeleitet sein. Alternativ kann aber auch nur das Taktregime A direkt aus dem jeweiligen lokalen Modultakt 16-19 abgeleitet sein, während das Taktregime C aus dem Taktregime A abgeleitet wird. Dies wird näher mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben. Dort ist in horizontaler Richtung eine Zeitachse t aufgetragen, deren Einheit in Taktschlägen eines lokalen Modultakts angegeben ist. Zu einem bestimmten Zeitpunkt, im Beispiel Takt 0, werden die Taktregime A und C von einem Modul gestartet. Diese beiden Taktregime A und C unterscheiden sich in ihrer Taktfrequenz. In allen Taktregimen werden Prozesse ausgeführt, insbesondere Berechnungen, Datenverarbeitungen oder Kommunikationen, wie die Ausgabe von Steuerbefehlen. Nach einer bestimmten Anzahl an Taktschlägen, im Beispiel 22 Taktschlägen, wird ein Taktregime B gestartet. Dieses leitet sich aus einem Taktschlag des Taktregimes A ab und hat wiederum eine andere Taktfrequenz als die übrigen Taktregime. Nach einer bestimmten Anzahl an Takten, im Beispiel nach 123 Takten, wird das Taktregime C neu synchronisiert, wozu ein Taktschlag des Taktregimes B verwendet wird. Das Taktregime C wird nach einer gewissen Anzahl an Takten, im Beispiel beim 202. Takt, beendet. Dies kann der Fall sein, wenn ein Prozess abgearbeitet ist oder kann vorab mit dem Start des Taktregimes C festgelegt sein. Das Beenden des Taktregimes C startet gleichzeitig mit dessen letztem Taktschlag ein neues Taktregime D, welches wiederum eine andere Frequenz als die übrigen Taktregime haben kann. Dieses läuft im dargestellten Beispiel bis zum 321 . Takt, während das Taktregime A weiter läuft bis zum 444. Taktschlag. Der Takt der unterschiedlichen Taktregime kann niedriger oder auch höher als der lokale Modultakt sein.
Eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroskopsystems 100 ist in Fig. 6 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. 6 gilt. Als wesentlicher Unterschied gegenüber Fig. 2 wird bei Fig. 6 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. Vorteilhafterweise kann ein Modul in Form der Taktregime geeignete Taktfrequenzen für seine unterschiedlichen Komponenten festlegen. Durch die Referenzierung der Taktregime untereinander sind Synchronisationen in einfacher Weise möglich und es wird sichergestellt, dass ein vorab bekannter zeitlicher Bezug zwischen den Prozessen verschiedener Taktregime besteht.
Bezugszeichenliste
10 Taktgeber
1 1 Taktsignal
12 moduliertes Taktsignal „„
18
13 abgeleiteter Takt
14, 15 Signal
16 - 19 lokale Modultakte
20 Mikroskopmodul
21 Takteingangsschaltung
21 A Richtkoppler
22 Verstärkerschaltung
23 Taktausgangsschaltung
24 Frequenzermittlungsschaltung 25 Taktteilungsschaltung
26 lokaler Modultakt
27 Komponenten des Moduls 30, 40, 50 Mikroskopmodule
100 Mikroskopsystem A, B, C, D Taktregime

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Zeitsteuerung von Abläufen in einem Mikroskopsystem,
wobei das Mikroskopsystem mehrere Mikroskopmodule (20, 30) umfasst, welche zum Ausführen verschiedener Prozesse eingerichtet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass von einem zentralen Taktgeber (10) ein Taktsignal (11) an alle Mikroskopmodule (20, 30) gegeben wird,
dass das Taktsignal (11) mit einer Taktmodulationsschaltung moduliert wird zum Erzeugen einer definierten Taktzahl,
dass die Mikroskopmodule (20, 30) einen Startzeitpunkt zum Ausführen eines Prozesses durch die Taktzahl definieren und den Prozess ausführen, sobald die Taktzahl erreicht ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
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.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass verschiedene Mikroskopmodule (20, 30, 40, 50) dazu eingerichtet sind, aus dem jeweils empfangenen Taktsignal unterschiedliche Takte zu bilden und als jeweiligen lokalen Modultakt (16, 17, 18, 19) zu verwenden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eines der Mikroskopmodule (20, 30) aus dem lokalen Modultakt verschiedene Taktregime (A, C) ableitet, welche sich in ihrer Taktfrequenz unterscheiden, und dass das entsprechende Mikroskopmodul (20, 30) verschiedene Prozesse mit den verschiedenen Taktregimen (A, C) ausführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass verschiedene Mikroskopmodule (20, 30) mit unterschiedlichen lokalen Modultakten (16, 17) arbeiten, aber aus den unterschiedlichen lokalen Modultakten ein gleiches Taktregime (A) ableiten, mit welchem sie jeweils einen oder mehrere Prozesse ausführen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eines der Mikroskopmodule (20, 30) aus seinem lokalen Modultakt (26) zumindest ein Taktregime (A) ableitet, mit dem es einen Prozess ausführt, und
dass dieses Mikroskopmodul (20, 30) aus dem Taktregime (A) ein Takt- Unterregime (B) ableitet, mit dem es einen weiteren Prozess ausführt.
Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eines der Mikroskopmodule (20, 30) eines seiner Takt- Unterregime nach einer bestimmten Laufzeit synchronisiert zu einem seiner Taktregime.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zumindest eine Mikroskopmodul (20, 30) mit Hilfe der im Taktsignal (11) enthaltenen Taktzahl Zeitpunkte festlegt, zu welchen verschiedene Taktregime (A, B, C, D) eingeschaltet und ausgeschaltet werden
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Taktmodulationsschaltung ein Taktsignal (11) moduliert, 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.
0. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Taktmodulationsschaltung ein Taktsignal (11) moduliert, um eine zusätzliche Information einzucodieren,
dass die Mikroskopmodule (20, 30), insbesondere eine Takteingangsschaltung (21) eines jeweiligen Mikroskopmoduls (20, 30), eine im Taktsignal eincodierte zusätzliche Information lesen.
1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
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) die über das Taktsignal empfangene Taktzahl um den Zeitversatzwert zu ändern.
2. Mikroskopsystem
mit mehreren Mikroskopmodulen (20, 30), welche zum Ausführen verschiedener Prozesse eingerichtet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroskopsystem einen zentralen Taktgeber (10) umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, ein Taktsignal (1 1 ) an die Mikroskopmodule (20, 30) auszugeben,
dass das Mikroskopsystem eine Taktmodulationsschaltung umfasst, welche dazu eingerichtet ist, das Taktsignal (1 1 ) zum Erzeugen einer definierten Taktzahl zu modulieren,
dass die Mikroskopmodule (20, 30) dazu eingerichtet sind, einen Startzeitpunkt zum Ausführen eines Prozesses durch die Taktzahl zu definieren und den Prozess auszuführen, sobald die Taktzahl erreicht ist.
Mikroskopsystem nach Anspruch 12,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t,
dass zumindest einige der Mikroskopmodule (20, 30) aus folgender Gruppe Mikroskopmodulen gewählt sind:
- ein Laser-Scanning-Modul,
- ein Spektrometer-Modul,
- ein Mehrphotonen-Untersuchungsmodul,
- ein Filtersteuer-Modul,
- ein Bildaufnahme-Modul,
- ein Lichtquellen-Modul,
- ein Visualisierungsmodul.
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