優(yōu)先權(quán)要求

本申請要求申請日為2014年11月7日、申請?zhí)枮?2/076,708的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，本公開在此引入其的全部內(nèi)容作為參考。

本發(fā)明概念一般涉及光學(xué)掃描系統(tǒng)，更特別地，涉及具有用于操縱光束以產(chǎn)生用于各種應(yīng)用的期望圖案的一個或多個鏡的光學(xué)掃描系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在光束掃描系統(tǒng)，例如光學(xué)相干斷層(oct)成像系統(tǒng)中，通常需要鏡位置、照相機(jī)曝光和其他相關(guān)設(shè)備的精確同步，以便保證樣本的準(zhǔn)確成像。鏡位置表格(以電壓的形式)存儲于存儲緩沖器中并隨時鐘同步地順序地輸出。同步時鐘來自照相機(jī)系統(tǒng)或者來自獨立的時鐘源。在一些應(yīng)用中，產(chǎn)生觸發(fā)以指示掃描圖案(pattern)的感興趣區(qū)域可能是重要的，其在掃描圖案內(nèi)可以是或可以不是連續(xù)的或周期性的。周期性觸發(fā)信號的產(chǎn)生可以由系統(tǒng)時鐘上的一個或多個時鐘分頻器完成。然而，利用時鐘分頻器，隨意觸發(fā)產(chǎn)生不是瑣碎的。

掃描圖案坐標(biāo)通常是預(yù)計算的并被存儲于系統(tǒng)隨機(jī)存取存儲器(ram)中的表格中。對于圖案，例如光柵產(chǎn)生，隨著其他維度順序地增加，在一個維度中重復(fù)位置行進(jìn)。例如，對于1000x1000光柵，由于數(shù)據(jù)在一個維度上重復(fù)1000次，這將導(dǎo)致一百萬個數(shù)據(jù)點。動態(tài)圖案修改將需要產(chǎn)生新的坐標(biāo)表格并傳送至驅(qū)動存儲器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明概念的一些實施例提供掃描光學(xué)系統(tǒng)，包括：光輻射源；光學(xué)掃描束傳遞系統(tǒng)，用于將光輻射傳遞至對象，其中光學(xué)掃描束傳遞系統(tǒng)包括多個光學(xué)元件，多個光學(xué)元件包括至少一個可操縱鏡；至少一個致動器，耦接至至少一個可操縱鏡；檢測系統(tǒng)，用于檢測從對象返回的光輻射；通信設(shè)備，包括用戶界面并用于至少部分地響應(yīng)于來自用戶界面的輸入處理一組指令；控制器，包括存儲器、微控制器和現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)，微處理器和fpga接收源于通信設(shè)備的指令；以及至少一個致動器，耦接至至少一個可操縱鏡。至少一個致動器接收來自微處理器的連續(xù)命令形式的第一指令集合，和來自fpga的并行命令形式的第二指令集。第一指令集至少部分地響應(yīng)于來自通信設(shè)備的用戶界面的輸入來建立至少一個可操縱鏡的運動圖案。第二指令集至少部分地響應(yīng)于一個或多個觸發(fā)事件來基本實時地修改至少一個可操縱鏡的運動圖案的屬性。

在進(jìn)一步的實施例中，微控制器可以是在fpga中配置的軟件處理器。

在更進(jìn)一步的實施例中，系統(tǒng)可以是光學(xué)相干斷層成像系統(tǒng)、掃描激光檢眼鏡和掃描共焦光學(xué)顯微鏡中的一個。

在一些實施例中，微控制器可以將第一指令集填充至控制器的存儲器中的表格。

在更進(jìn)一步的實施例中，fpga可以用于響應(yīng)于第二指令集執(zhí)行控制器的存儲器中的指令。

在一些實施例中，第二指令集可以直接執(zhí)行第一指令集，或者可以修改掃描比例、掃描旋轉(zhuǎn)角、掃描位置、對來自光學(xué)失真或光學(xué)系統(tǒng)機(jī)械非線性的波束位置的掃描校正、掃描起始時間、掃描結(jié)束時間和掃描速度中的一個或多個。

在進(jìn)一步的實施例中，觸發(fā)事件可以是源于主時鐘的觸發(fā)、源于光輻射的源的觸發(fā)、源于檢測系統(tǒng)的觸發(fā)、源于至少一個可操縱鏡的觸發(fā)、源于至少一個第二可操縱鏡的觸發(fā)、源于與對象相關(guān)的運動傳感器的觸發(fā)、和源于外部設(shè)備的觸發(fā)中的一個或多個。

還提供相關(guān)的控制器和方法。

附圖說明

圖1是示出包括存儲于存儲緩沖器中的電壓表格對的傳統(tǒng)光學(xué)掃描系統(tǒng)的框圖。

圖2是示出高級控制器硬件的框圖。

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明概念的一些實施例的被動故障保護(hù)的框圖。

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明概念的一些實施例的現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)的框圖。

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明概念的一些實施例的掃描控制塊的框圖。

圖6是示出根據(jù)本發(fā)明概念的一些實施例的掃描控制塊的框圖。

圖7是示出由系統(tǒng)10mhz時鐘產(chǎn)生多達(dá)16個時鐘的時鐘產(chǎn)生塊的框圖。

圖8是示出根據(jù)本發(fā)明概念的一些實施例的各種觸發(fā)/時鐘的框圖。

圖9是示出根據(jù)本發(fā)明概念的一些實施例的掃描控制傳遞途徑的框圖。

圖10是示出根據(jù)本發(fā)明概念的一些實施例的用于一個通道的指導(dǎo)性(instructional)掃描概念的配置的框圖。

圖11是示出根據(jù)本發(fā)明概念的一些實施例的掃描指令和可能的指令操作碼表格的示意圖。

圖12a和12b分別是示出根據(jù)本發(fā)明概念的一些實施例的示例操作的表格和示意圖。

圖13是示出根據(jù)本發(fā)明概念的一些實施例的硬件模式的框圖。

具體實施方式

此后參考所附附圖更加全面地描述本發(fā)明概念，其中示出本發(fā)明概念的實施例。然而，此發(fā)明概念可以以許多可選的方式被呈現(xiàn)并不被認(rèn)為限于在此展示的實施例。

相應(yīng)地，雖然本發(fā)明概念對各種修改和可選的形式敏感，其特定實施例在附圖中以示例的方式示出且將在此更加詳細(xì)地描述。然而，應(yīng)該理解的是，這不意味著將本發(fā)明概念限制于所公開的特定方式，而相反的是，本發(fā)明概念涵蓋落入由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明概念的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同和替代。在附圖的描述中相同的附圖標(biāo)記自始至終代表相同的元件。

在此使用的術(shù)語僅用于描述特定實施例的目的且不旨在限定本發(fā)明概念。如在此使用的，單數(shù)形式“該”、“此”、“所述”旨在還包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清晰地指示。還應(yīng)該理解的是，詞語“包括”、“包含”、“含有”和/或“具有”當(dāng)在說明書中使用時，指定所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，而不排除一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組合的存在或附加。此外，當(dāng)元件被稱為“響應(yīng)于”或“連接至”另一元件時，可以是直接地響應(yīng)于或連接至其他元件，或者可以存在中間元件。相反地，當(dāng)元件被稱為“直接地響應(yīng)于”或“直接地連接至”另一元件時，不存在中間元件。如在此使用的詞語“和/或”包括相關(guān)的列出的詞語的一個或多個的任一個或所有的組合，且可以縮寫為“/”。

除非另有限定，在此使用的所有詞語(包括技術(shù)和科學(xué)詞語)具有與通常為本發(fā)明概念所屬的領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所理解的相同的意義。還應(yīng)該理解的是，在此使用的詞語應(yīng)該被解釋為具有與此說明書的上下文或相關(guān)領(lǐng)域中的意義相一致的意義，且除非在此明確地限定，將不被解釋為理想化或過于正式的意義。

應(yīng)該理解的是，盡管詞語第一、第二等可以在此使用以描述不同的元件，這些元件不應(yīng)該被這些詞語所限制。這些詞語僅用于區(qū)分元件。例如，在不脫離本公開的教導(dǎo)的情況下，第一元件可以被叫做第二元件，且相似地，第二元件可以被叫做第一元件。盡管示意圖的一些包括通信路徑上的箭頭以示出通信的主要方向，應(yīng)該理解的是通信可以以與所示出的箭頭相反的方向發(fā)生。

如上所述，本發(fā)明概念的實施例指向光學(xué)掃描系統(tǒng)。例如，一些實施例提供包括光輻射源的光學(xué)掃描系統(tǒng)，具有用于操縱光束以產(chǎn)生用于各種應(yīng)用的期望圖案的一個或多個鏡。本發(fā)明概念的一些實施例特別地涉及整體系統(tǒng)控制、掃描圖案產(chǎn)生和掃描系統(tǒng)的各種組件的同步。本發(fā)明實施例特別地與應(yīng)用于光學(xué)相干斷層(oct)成像系統(tǒng)、掃描激光檢眼鏡和掃描共焦顯微鏡的光學(xué)掃描系統(tǒng)、以及在此將相對于圖1至13進(jìn)一步討論的應(yīng)用有關(guān)。

本發(fā)明概念的一些實施例提供具體地設(shè)計用于光束掃描系統(tǒng)的掃描控制器平臺，光束掃描系統(tǒng)額外地包括用于檢測與對象交互或從對象返回的光輻射的檢測系統(tǒng)，例如光學(xué)相干斷層掃描(oct)系統(tǒng)、掃描激光檢眼鏡、或掃描共焦顯微鏡和其他這樣的光學(xué)系統(tǒng)。如將在此所討論的，在一些實施例中，控制器由包括硬件平臺、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)配置和固件的三個設(shè)計層組成。在硬件級上，在一些實施例中，設(shè)計包括多通道檢流計驅(qū)動系統(tǒng)、外部觸發(fā)、掃描故障保護(hù)電路、光學(xué)掃描元件致動器電機(jī)驅(qū)動、遠(yuǎn)程從動控制器和本地用戶界面。

在fpga級上，在一些實施例中，設(shè)計包括軟件處理器、各種外圍塊、掃描控制器塊和用戶界面塊。本發(fā)明概念的掃描控制器塊由至少兩個不同的特征組成。一個特征可以是計算傳遞途徑以實時更改表格規(guī)定的掃描圖案，另一個特征可以是基于指令的實時掃描定義架構(gòu)。

在固件級上，在一些實施例中，設(shè)計由多線程嵌入環(huán)境組成，其能夠監(jiān)測系統(tǒng)的狀態(tài)、處理來自主機(jī)個人電腦(pc)的命令、接受來自本地用戶界面(ui)的命令、監(jiān)控并控制遠(yuǎn)程從動控制器、產(chǎn)生故障警報和對主機(jī)pc的狀態(tài)更新、保持本地和遠(yuǎn)程控制設(shè)置同步等。

現(xiàn)在參考圖1，如所示出，在傳統(tǒng)光學(xué)掃描系統(tǒng)中產(chǎn)生一對電壓表格(x檢流計和y檢流計)并將其分別存儲至存儲緩沖器10和11中。時鐘源19觸發(fā)先進(jìn)先出(fifo)緩沖器12以更新x和y數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)電壓寄存器15并更新dac17，其反過來驅(qū)動鏡定位檢流計。在下一時鐘，fifo12發(fā)出序列中的下一個值直到表格已經(jīng)到達(dá)末尾，且表格從開始重加載。例如，此可能使用pc或定制的檢流計驅(qū)動dac中的通用數(shù)據(jù)采集卡完成。

本發(fā)明概念的實施例包括具有致動器驅(qū)動的完全集成的光學(xué)掃描驅(qū)動系統(tǒng)以控制光學(xué)元件以及多個檢流計驅(qū)動通道。致動器以及檢流計驅(qū)動都由中心fpga片上系統(tǒng)架構(gòu)控制，允許許多系統(tǒng)組件之間的緊密耦接的配置和控制。fpga提供精確的定時和高效的計算傳遞途徑，而微控制器允許對外部主機(jī)pc的輕松編程和擴(kuò)展的命令界面。

參考圖2，將討論高級控制器硬件塊?？刂破鞯闹行氖莗fga模塊(其可以是現(xiàn)貨供應(yīng)的)，其與所有支持組件一起用作具有許多i/o線的微控制器用于自定義應(yīng)用。

fpga模塊

在一些實施例中，fpga模塊100接入至由專用功能塊組成的母板118。這些功能塊包括但不限于：數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)、故障保護(hù)電路、通用串行總線(usb)主機(jī)控制器、usb設(shè)備控制器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動、用戶界面端口、外部觸發(fā)i/o等。

如上所討論，系統(tǒng)可以包括一個或多個致動器。一個或多個致動器可以用于接收分別來自微控制器和fpga的第一和第二指令集。在一些實施例中，第一指令集可以至少部分地響應(yīng)于來自通信設(shè)備的用戶界面的輸入來建立至少一個可操縱鏡的運動圖案。第二指令集可以至少部分地響應(yīng)于一個或多個觸發(fā)事件來基本實時地修改至少一個可操縱鏡的運動圖案的屬性。如在此所使用的，“觸發(fā)事件”指的是源于主時鐘的觸發(fā)、源于光輻射源的觸發(fā)、源于檢測系統(tǒng)的觸發(fā)、源于至少一個可操縱鏡的觸發(fā)、源于至少一個第二可操縱鏡的觸發(fā)、源于與對象相關(guān)的運動傳感器的觸發(fā)、源于外部設(shè)備的觸發(fā)中的一個或多個。

在一些實施例中，主時鐘可以包括控制器的主時鐘，且源于主時鐘的觸發(fā)可以是在時鐘分頻器中產(chǎn)生的一系列時鐘。

在一些實施例中，源于光輻射源的觸發(fā)可以是響應(yīng)于光源的調(diào)制信號、光源的故障狀況、或光源的高或低功率條件的觸發(fā)。產(chǎn)生觸發(fā)的光源可以是光學(xué)系統(tǒng)的光輻射的成像源、或在一些實施例中，觸發(fā)可以源于光輻射的不同源。在后者情況中，產(chǎn)生觸發(fā)的光輻射的源可以是指向?qū)ο蟮墓廨椛涞牡诙矗矣|發(fā)條件可以包括此光輻射的第二源的高功率條件或可以包括來自光輻射的第二源和掃描束源的光輻射的功率的總和。

在一些實施例中，源于檢測系統(tǒng)的觸發(fā)可以包括檢測系統(tǒng)的同步主時鐘或響應(yīng)于檢測系統(tǒng)的檢測或故障狀況傳遞的異步信號。

在一些實施例中，觸發(fā)可以源于操縱鏡本身，例如從可操縱鏡或其致動器返回的故障狀況或限制條件。

在一些實施例中，觸發(fā)可以源于第二操縱鏡，例如從第二可操縱鏡或其致動器返回的故障狀況或限制條件。在一些實施例中，響應(yīng)于觸發(fā)而移動的第一可操縱鏡將是“慢”鏡，且第二鏡將是在其掃描范圍的極限或由其掃描限定的一些其他條件下提供觸發(fā)的“快”鏡。

在一些實施例中，觸發(fā)將源于與對象相關(guān)的運動傳感器。運動傳感器可以是加速度計，且觸發(fā)可以指示對象的運動的運動程度，且傳達(dá)給致動器的響應(yīng)可以指導(dǎo)可操縱鏡以保持光輻射源瞄準(zhǔn)在相對于對象的基本固定的位置。

在一些實施例中，觸發(fā)將源于可以包括對儀器或外來物體的檢測以及對可操縱鏡設(shè)置的用于追蹤或避開儀器或外來物體的指令的外部信號。

在一些實施例中，觸發(fā)將源于用戶界面并包括通過fpga的并行指令集的來自用戶對系統(tǒng)的實時反饋。

在一些實施例中，來自fpga的第二指令集可以用于直接地執(zhí)行來自微控制器的第一指令集。在進(jìn)一步的實施例中，第二指令集可以用于修改掃描比例、掃描旋轉(zhuǎn)角、掃描位置、對來自光學(xué)失真或光學(xué)系統(tǒng)機(jī)械非線性的波束位置的掃描校正、掃描起始時間、掃描停止時間和掃描速度中的一個或多個。

數(shù)模轉(zhuǎn)換器

在一些實施例中，dac塊103由多達(dá)12個模擬輸出通道(布置為每個塊中4個通道的組)組成。這些可以是具有采樣率高達(dá)500ks/秒的能力的16位dac。fpga用于更新與內(nèi)部或外部觸發(fā)源同步的dac設(shè)備。12個通道的前兩個通道的輸出包括模擬信號加法器102以便允許外部波束操縱信號。此特征使外部控制系統(tǒng)(例如儀器追蹤)能夠?qū)⒉ㄊ倏v至期望的坐標(biāo)。

通道8至11用于壓電驅(qū)動和相位步進(jìn)應(yīng)用。此dac堆的四個通道的兩個配備有能夠直接驅(qū)動壓電設(shè)備的功率放大器104驅(qū)動器。在一些實施例中，可以增加子卡以提供電壓升壓電路以允許壓電放大器在較高電壓下操作。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器

模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)塊113包括多達(dá)4個用于監(jiān)測檢流計真實位置反饋的模擬輸出。來自adc設(shè)備的串聯(lián)輸出數(shù)據(jù)是可被fpga直接地訪問的，fpga可以根據(jù)需要監(jiān)控串聯(lián)輸出數(shù)據(jù)并將其存儲至存儲器。

故障保護(hù)系統(tǒng)

作為波束掃描系統(tǒng)的眼科應(yīng)用的部分(例如oct)，故障保護(hù)電路保證掃描束功率首先是在安全極限內(nèi)的，且第二是不允許光束靜止在一個點以導(dǎo)致對組織的意外曝光的。在此描述的控制器包括獨立于fpga工作但包括通過固件調(diào)整限制閾值的功能的被動故障保護(hù)115。如圖3所示，故障保護(hù)電路工作通過檢測x和y檢流計位置信號并保證運動在設(shè)置閾值之上而操作。來自檢流計驅(qū)動放大器的位置反饋由具有dc附近的截止頻率的低通濾波器處理(154)。此特征減少或可能消除依賴于絕對檢流計位置的故障保護(hù)，并對相關(guān)的檢流計運動做出反應(yīng)，其是預(yù)期的功能。在四個象限中的一個中操縱小的掃描的場景中，遠(yuǎn)離原點，故障保護(hù)功能僅是相同的。

來自dc減法放大的輸出被整流(156)以將兩極信號轉(zhuǎn)換為僅正信號。表示檢流計運動的正信號與預(yù)設(shè)閾值155比較(157)以產(chǎn)生邏輯信號。對第二通道產(chǎn)生相同的信號且信號被饋入至邏輯或設(shè)備158。此布置允許x或y通道活動以減少靜止波束禁用計時器153超時的可能性，或者可防止靜止波束禁用計時器153超時，并且禁用光源。

故障保護(hù)電路還包括sld/激光光源功率監(jiān)控功能，其中光電二極管159采集掃描束的部分并在放大150之后，使用比較器，與安全極限參考電壓相比較。在不太可能的情況下，功率超過設(shè)置閾值，設(shè)置過量功率閂鎖160，激活靜止波束禁用計時器。

步進(jìn)器驅(qū)動電路

控制器配備有全部經(jīng)由來自fpga的串行通信通道控制的7個步進(jìn)器驅(qū)動電路109。步進(jìn)器驅(qū)動旨在驅(qū)動掃描系統(tǒng)的光學(xué)組件，例如參考臂、偏振、參考臂衰減、聚焦、對齊等。有多達(dá)8個開關(guān)輸入以檢測致動器位置極限作為初始化并安置(home)致動器的手段。通過控制器上提供的任一個串聯(lián)通信通道的絕對位置檢測的其他方法也是可能的。

本地控制臺用戶界面(ui)

控制器與外部低分辨率、單色顯示器101交互以允許系統(tǒng)致動器和設(shè)備的本地控制和監(jiān)控。用戶界面101包括用于用戶輸入的旋轉(zhuǎn)編碼器。

外部觸發(fā)器

與外部設(shè)備的同步可以經(jīng)由16通道觸發(fā)i/o接口117實現(xiàn)。觸發(fā)信號方向是軟件可配置的，允許系統(tǒng)配置排列的陣列。

診斷端口

本地診斷110端口提供經(jīng)由固件命令對系統(tǒng)的容易的訪問。

usb2.0接口

usb設(shè)備端口112控制器和主機(jī)pc之間的控制和通信的主要手段。usb2.0設(shè)備接口通過16位并行總線與fpga交互，允許控制器和pc之間的快速數(shù)據(jù)交換。此外，在實際中，usb2.0控制器允許fpga位流和固件更新。

遠(yuǎn)程從動控制器

在許多應(yīng)用中，掃描頭與掃描引擎不是共本地的。在這樣的實施例中存在有源組件，例如將需要由主機(jī)pc或掃描控制器控制的致動器或本地光源。一些實施例包括容納遠(yuǎn)程從動控制器107的接口。遠(yuǎn)程從動控制器可以由用于調(diào)整波束在樣品上的聚焦和數(shù)值孔徑的兩個基于步進(jìn)器電機(jī)的致動器組成。遠(yuǎn)程從動控制器還包括具有兩個旋轉(zhuǎn)編碼器以允許致動器的本地調(diào)整的控制面板108。

usb主機(jī)控制器

掃描控制器設(shè)計包括具有兩個端口以為多達(dá)兩個遠(yuǎn)程從動控制器和掃描控制器提供通信通道的usb主機(jī)控制器105。usb總線的選擇允許遠(yuǎn)程從動控制器獨立于pc使用(如果期望)。為了擴(kuò)展usb最大可允許線纜長度的范圍，包含usb上cat5裝置。

板載閃存

除了在pfga模塊上可獲得的用于固件和fpga位流的16mb閃存，在一些實施例中，板包括母板106上的128kbeeprom和8mb閃存。這些存儲器設(shè)備允許系統(tǒng)設(shè)置和標(biāo)定數(shù)據(jù)的存儲(如果需要)。

fpga配置

現(xiàn)在相對于圖4討論根據(jù)本發(fā)明概念的一些實施例的fpga內(nèi)部功能塊。fpga被內(nèi)部地配置為包括軟件處理器400作為用于固件開發(fā)的微控制器平臺。存在一系列與外部設(shè)備通信的通用外設(shè)ip模塊。例如，這些可以包括串行通信模塊401、402、403和404。模塊405是開發(fā)的自定義塊(控制臺用戶界面(ui)驅(qū)動)以與顯示設(shè)備和濾波正交解碼器通信以濾波噪聲并將編碼信號轉(zhuǎn)換為用于固件的用戶輸入。根據(jù)本發(fā)明概念的一些實施例，軟件處理器400進(jìn)一步與通用串行總線(usb)設(shè)備接口406、掃描控制模塊407和ddr2存儲器408通信。

掃描控制塊

參考圖5，掃描控制塊451可以允許有多達(dá)16個觸發(fā)輸入/輸出452并可以驅(qū)動三個dac堆453(每堆具有四個輸出通道)。其還可以同時從四個adc裝置454(adc1、adc2、adc3和adc4)讀取。掃描控制塊451包括直接存儲器455存取機(jī)制以允許數(shù)據(jù)的低延遲訪問并能夠獨立于fw將數(shù)據(jù)寫回至存儲器。固件450具有對掃描控制塊的寄存器訪問，允許其配置塊參數(shù)并讀回模塊的狀態(tài)。

現(xiàn)在參考圖6，掃描控制塊由dma邏輯塊604組成以從給定存儲器指針位置讀取數(shù)據(jù)并傳遞至dac輸出定序器605。每個dac通道可以以不同的觸發(fā)或時鐘速率獨立地運行。定序器塊605對每個通道保持觸發(fā)信號的追蹤，且一旦其輸出當(dāng)前緩存數(shù)據(jù)，從dma塊請求下一數(shù)據(jù)。一旦被處理，每個通道的數(shù)據(jù)被饋入至各自的傳遞途徑且被傳遞至dac地址多路復(fù)用器塊608。dac地址多路復(fù)用器塊形成用于外部dac芯片的命令并發(fā)送數(shù)據(jù)至串行總線驅(qū)動器。輸出樣品速率是大約100khz，遠(yuǎn)低于100mhz或更高的fpga系統(tǒng)時鐘。典型的dma訪問和傳遞途徑處理延遲遠(yuǎn)小于dac采樣速率且不引起dac輸出的任何不需要的延遲。數(shù)據(jù)多路復(fù)用器612允許通過存儲器映射寄存器613對dac的直接fw訪問。此特征可以用于初始化并配置dac，且還可以用于基于固件的樣本輸出(如果需要)。

時鐘產(chǎn)生塊607接收選通輸入(gatinginput)，如圖6所示。時鐘產(chǎn)生塊607可以被實施為由系統(tǒng)100mhz時鐘產(chǎn)生多達(dá)16個時鐘，如圖7所示。每個時鐘占空比可以被單獨地配置。觸發(fā)和時鐘路由器塊611(圖6)允許軟件可配置的觸發(fā)和時鐘路由至掃描控制塊的不同部分。外部輸入觸發(fā)可以被路由以驅(qū)動dac、初始化adc采樣或選通內(nèi)部時鐘。內(nèi)部觸發(fā)或時鐘可以被路由至外部設(shè)備的觸發(fā)線的任一個，如圖8所示。

adc可以與dac并行操作，當(dāng)被采樣時鐘603觸發(fā)時，使用adc串行總線驅(qū)動器602采集檢流計位置數(shù)據(jù)。然后，來自adc的數(shù)據(jù)可以由dma寫入塊601直接地寫入至系統(tǒng)存儲器。

如圖9所示，在一些實施例中，掃描控制傳遞途徑由通過固件設(shè)置至x或y比例值寄存器202的比例操作201值組成?？梢允褂米鴺?biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算機(jī)(cordic)模塊203旋轉(zhuǎn)掃描坐標(biāo)位置。旋轉(zhuǎn)角可以通過固件訪問設(shè)置到旋轉(zhuǎn)角寄存器204中。通過對x/y偏移寄存器206的固件訪問，掃描坐標(biāo)可以在偏移階段205在x或y方向上平移。

掃描操作傳遞途徑還包括允許校正源于光學(xué)失真或掃描系統(tǒng)機(jī)械非線性的波束位置的掃描位置校正塊208。此校正可以是計算性的或基于表查找的?？梢越?jīng)由對校正參數(shù)(params)寄存器207的固件訪問設(shè)置校正參數(shù)。如圖9所示，位置校正信息208可以被提供至分別與x和y檢流計放大器耦接的dac209、210。

為增強(qiáng)掃描控制塊的功能和靈活性，根據(jù)本發(fā)明概念的一些實施例可以提供與檢流計電壓表格平行的次級表格。次級表格由預(yù)定義的掃描修改器指令組成，其可以包括掃描操作傳遞途徑參數(shù)更新或掃描表格序列修改器指令。此特征非常像微處理器指令集，提供更新特定寄存器、循環(huán)等的手段。主要需求是跟上掃描dac更新時鐘。

現(xiàn)在參考圖10，將討論用于一個通道(也可以擴(kuò)展為包括其他)的指導(dǎo)性掃描概念的配置。應(yīng)該理解的是，僅用于示例性目的示出圖10的配置且本發(fā)明概念的實施例不限制于此配置。如圖10所示，掃描指令表格300存儲在系統(tǒng)存儲器中并由數(shù)據(jù)字段和指令字段組成。dma讀取塊306從存儲器指針寄存器303提供的存儲器位置取得指令和對應(yīng)的數(shù)據(jù)字段并將值饋入至掃描控制指令解碼器301。指令解碼器301評估指令字段并確定數(shù)據(jù)字段是否是dac下一電壓值，當(dāng)數(shù)據(jù)字段是dac下一電壓值時更新掃描電壓寄存器302。如果指令指示傳遞途徑參數(shù)修改(例如縮放201、旋轉(zhuǎn)203或偏移205)，解碼器分別更新對應(yīng)的比例寄存器202、角寄存器204和偏移寄存器206。

此方案還可以包括與dac電壓輸出同步的任意數(shù)字信號產(chǎn)生器。指令字段可以包括命令以更新可以被路由至內(nèi)部或外部觸發(fā)線的任一個的觸發(fā)脈沖寄存器307。

指令碼還可以包括一個或多個輔助數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)寄存器，例如308和309。例如，這些寄存器可以用于驅(qū)動附接至光源功率控制、光學(xué)元件致動器、x-y階段等的另一dac。

光學(xué)掃描方案，例如輻射狀、光柵或環(huán)狀圖案通常由伴隨有一些參數(shù)的增加的序列的重復(fù)組成。例如，在對于給定y坐標(biāo)的光柵圖案中，通過從起始值至終止值的n步序列推進(jìn)x通道，其可以包括期望的回掃(fly-back)軌跡。隨著y值從初始值增加至某個最大值然后回到起始值，再次重復(fù)此圖案。相似的行為應(yīng)用至輻射狀掃描，在此情況中設(shè)置x和y值以產(chǎn)生伴隨有期望的回掃軌跡的作為圓的直徑的線，然后隨著線的角增加特定值來重復(fù)圖案。在極坐標(biāo)中，半徑保持不變，僅是角θ的增加。輻射狀掃描也具有相似的行為，這次是半徑的增加。

使用在此討論的實施例，伴隨有指針修改指令的簡單傳遞途徑參數(shù)修改指令可以極大地減少存儲用于體積掃描的數(shù)據(jù)所需要的內(nèi)存(在oct系統(tǒng)的情況中)。此還可以減少下載系統(tǒng)存儲器中的指令和將指令存儲至系統(tǒng)存儲器所必須的時間。光柵掃描僅僅是傳遞途徑偏移增加指令，輻射狀掃描是旋轉(zhuǎn)角增加，環(huán)狀掃描是比例增加。

在一些實施例中，參數(shù)增加指令可以包括指定起始值、終止值和增加步值的方式。這些值可以被指定為表格中的連續(xù)指令。典型的系統(tǒng)時鐘遠(yuǎn)高于鏡位置更新速率，幾個指令可以從存儲器中取得并隊列行進(jìn)至在dac樣本更新之間。

現(xiàn)在參考圖11，將討論示出示例掃描指令和可能的指令操作碼表格的示意圖，盡管對指令僅分配一比特，圖11中允許多達(dá)256個可能的指令碼，本發(fā)明概念的實施例不限于此配置。對于每表格條目的32位數(shù)據(jù)和指令字段，16位的數(shù)據(jù)字段對于dac電壓、比例、偏移和角說明是足夠的。指令碼可以被布置于32位字段的最高有效位(msb)中。對于較大數(shù)據(jù)字段，可以使用指令字段之后的三個msb或者可以采用連續(xù)存儲器存取。

現(xiàn)在參考圖12，將討論示例場景。為了產(chǎn)生輻射狀體積圖案，伴隨初始角值、增加步和最大角值，產(chǎn)生對于一個角的掃描進(jìn)程。在表格的末尾，布置指針減量指令以返回至表格的開始。隨著圖10中的dac掃描時鐘305觸發(fā)dac輸出塊209且輸出電壓，下一電壓從指令表格中取得。一旦圖10的解碼器塊301遇到角操作指令，比較當(dāng)前旋轉(zhuǎn)角寄存器204和指令中的最大允許值，如果沒有超過，角寄存器以增量增加。指針修改器分支返回至表格的開始、并重復(fù)過程，產(chǎn)生輻射狀體積掃描。這對計算機(jī)編程語言中的專門的while循環(huán)是重要的，特別是對掃描控制。

因此，對于1000x1000矩形掃描，這可以充分地減小表格數(shù)據(jù)傳送時間和內(nèi)存使用。對于16位dac系統(tǒng)，這將導(dǎo)致4百萬字節(jié)的數(shù)據(jù)。而使用在此展示的方案，數(shù)據(jù)使用下降至略多于4千比特數(shù)據(jù)。

隨機(jī)/硬件圖案產(chǎn)生器

現(xiàn)在參考圖13，將討論用于驅(qū)動鏡位置的隨機(jī)/偽隨機(jī)800或結(jié)構(gòu)硬件圖案產(chǎn)生器fpga塊的框圖。為將鏡位置提供給圖像處理軟件，可以配置如圖13所示的dma寫入塊601。隨著每個dac被更新新值，值被捕獲并被輸入至控制器存儲器600。關(guān)于塊201、202、203、204、205、206、208、209和305的細(xì)節(jié)已經(jīng)在上述討論，為簡潔將不在此重復(fù)。然后，部分或全部表格值可以由圖像處理軟件檢索以將照相機(jī)圖像與檢流計鏡位置相關(guān)聯(lián)。

如上參考方法、設(shè)備、系統(tǒng)和/或計算機(jī)程序產(chǎn)品的框圖和/或流程圖表述討論示例實施例。應(yīng)該理解的是，框圖和/或流程圖表述的塊、以及框圖和/或流程圖表述中的塊的組合可以由計算機(jī)編程指令實施。這些計算機(jī)編程指令可以被提供至通用目的計算機(jī)、專用目的計算機(jī)和/或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生機(jī)器(machine)，以便經(jīng)由計算機(jī)和/或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實施框圖和/或流程圖塊(或多個塊)中指定的功能/行為的方法(功能)和/或結(jié)構(gòu)。

這些計算機(jī)程序指令還可以被存儲在可以以特定方式將計算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置指向功能的計算機(jī)可讀存儲器中，以便存儲在計算機(jī)可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括實施框圖和/或流程圖塊(或多個塊)中指定的功能/行為的指令的制品。

計算機(jī)程序指令還可以被加載至計算器或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置以產(chǎn)生一系列待在計算機(jī)或其它可編程裝置上執(zhí)行的一系列操作步驟，以產(chǎn)生計算機(jī)實施過程，以便在計算機(jī)或其它可編程裝置上執(zhí)行的指令提供用于實施框圖和/或流程圖塊(或多個塊)中指定的功能/行為的步驟。

相應(yīng)地，示例實施例可以以硬件和/或軟件(包括固件、常駐軟件、微代碼等)實施。此外，示例實施例可以采用計算機(jī)可用或計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上的計算機(jī)程序產(chǎn)品的形成，具有嵌入在介質(zhì)中的計算機(jī)可用或計算機(jī)可讀程序代碼，以供指令執(zhí)行系統(tǒng)使用或與指令執(zhí)行系統(tǒng)組合。在本文件的上下文中，計算機(jī)可用或計算機(jī)可讀介質(zhì)可以是可以包含、存儲、通信、傳播或傳輸程序以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用或與指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備組合的任意介質(zhì)。

計算機(jī)可用或計算機(jī)可讀介質(zhì)可以是，例如但不限于，電、磁、光、電磁、紅外或半導(dǎo)體系統(tǒng)、裝置、設(shè)備或傳播介質(zhì)。計算機(jī)可讀介質(zhì)的更具體的示例(非窮舉列表)可以包括以下：具有一個或多個線的電連接、便攜式計算機(jī)軟盤、隨機(jī)存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、可擦可編程只讀存儲器(eprom或閃存)、光纖、和便攜式光盤只讀存儲器(cdrom)。注意：由于程序可以經(jīng)由例如紙或其他介質(zhì)的光學(xué)掃描而被電捕獲，然后被編譯、解釋或以適合的方式的其他處理(如果必要)，然后存儲至計算機(jī)存儲器，計算機(jī)可用或計算機(jī)可讀介質(zhì)甚至可以是程序打印在其上的紙或其他適合的介質(zhì)。

用于執(zhí)行在此討論的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的操作的計算機(jī)程序碼可以寫成高級編程語言(例如java、ajax(asynchronousjavascript)、c和/或c++)，用于開發(fā)方便。此外，用于執(zhí)行示例實施例的操作的計算機(jī)程序碼還可以寫成其他編程語言，例如但不限于，解釋語言。一些模塊和程序可以寫成匯編語言或甚至微代碼以增強(qiáng)性能和/或內(nèi)存使用。然而，實施例不限于特定編程語言。將進(jìn)一步意識到，任一個或全部的程序模塊的功能還可以使用分離的硬件組件、一個或多個專用集成電路(asic)或現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)或編程的數(shù)字信號處理器、編程的邏輯控制器(plc)或微控制器實施。

還應(yīng)該注意的是，在一些可選的實施中，在塊中提到的功能/行為可以不以流程圖中提到的順序發(fā)生。例如，連續(xù)的示出的兩個塊可能實際上是基本同時地被執(zhí)行的，或者塊可以有時以相反的順序被執(zhí)行，取決于所涉及的功能/行為。另外，流程圖和/或框圖的給定的塊的功能可以被分離成多個塊，和/或流程圖和/或框圖的兩個或更多個塊的功能可以至少部分地集成。

在附圖和說明書中，已經(jīng)公開了本發(fā)明概念的示例性實施例。然而，在基本不脫離本發(fā)明概念的原理的情況下，可以對這些實施例做出許多改變和修改。相應(yīng)地，盡管使用特定術(shù)語，其僅用于通用的和描述性的意義而不用于限制的目的，本發(fā)明概念的范圍由下述權(quán)利要求所限定。