產(chǎn)生控制信號(hào)的電路和方法、顯微鏡和控制其的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供產(chǎn)生控制信號(hào)的電路和方法、顯微鏡和控制其的方法。該電路被配置用于產(chǎn)生和輸出至少兩個(gè)相互相移的控制信號(hào)，其中，電路(2)具有多個(gè)發(fā)生器電路(1)，獨(dú)立發(fā)生器電路(1)被提供用于電路(2)輸出的每個(gè)控制信號(hào)(PULSE_OUT)；每個(gè)發(fā)生器電路(1)具有用于存儲(chǔ)相位值的相位值存儲(chǔ)器(4)，相位值限定相移；每個(gè)發(fā)生器電路(1)具有激活輸入端(6)，以及響應(yīng)施加在激活輸入端(6)的激活電平，啟動(dòng)以相位值限定的量相移的控制信號(hào)(PULSE_OUT)的產(chǎn)生；以及多個(gè)發(fā)生器電路(1)的激活輸入端(6)一起連接至用于同時(shí)輸出激活電平至多個(gè)發(fā)生器電路(1)的激活電路(8)。
【專利說(shuō)明】產(chǎn)生控制信號(hào)的電路和方法、顯微鏡和控制其的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生周期性控制信號(hào)的電路和方法。另外，本發(fā)明涉及一種具有多個(gè)電氣和/或電子控制部件的顯微鏡，以及一種用于控制顯微鏡的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在工程應(yīng)用領(lǐng)域頻繁地需要相互相移的控制信號(hào)。為了產(chǎn)生周期性的相互相移的控制信號(hào)，明確限定控制信號(hào)之間的相位關(guān)系是很重要的。在實(shí)際應(yīng)用中，這通常是指控制信號(hào)必須是同步的，即控制信號(hào)具有相同的周期持續(xù)時(shí)間或者至少互為整數(shù)倍的周期持續(xù)時(shí)間。
[0003]需要高精度控制信號(hào)的一個(gè)應(yīng)用是顯微鏡，特別是共聚焦顯微鏡，如STED (stimulated emission depletion,受激發(fā)射損耗)顯微鏡或者 FLIM(fluorescencelifetime imaging，熒光壽命成像)顯微鏡。在此，需要兩個(gè)或更多個(gè)相移同步控制信號(hào)控制照明激光和檢測(cè)器件(如果適用)。
[0004]STED顯微鏡達(dá)到的分辨率超過(guò)光學(xué)顯微鏡理論上可達(dá)到的極限，即有可能分辨比照明光的λ/2更小的結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，利用以與熒光波長(zhǎng)接近的波長(zhǎng)照明熒光樣品導(dǎo)致樣品從激發(fā)態(tài)變?yōu)橥思ぐl(fā)態(tài)的效應(yīng)。在STED顯微鏡中，熒光樣品最初被短波長(zhǎng)激光束激發(fā)，接著被長(zhǎng)波長(zhǎng)激光束退激發(fā)，長(zhǎng)波長(zhǎng)激光束具有在中心接近零的環(huán)狀的強(qiáng)度分布。通過(guò)這種方式，有可能實(shí)現(xiàn)降至30nm及以下的分辨率。為了實(shí)現(xiàn)如此高的分辨率，有必要盡可能精確地控制激光的同步。
[0005]這類似地適用于測(cè)量熒光分子的激發(fā)態(tài)的“壽命”的FUM顯微鏡。在具有PIE (pulse interleaved excitation,脈沖交錯(cuò)激發(fā))的FLIM顯微鏡中，樣品被具有不同波長(zhǎng)的激光交替激發(fā)。在此，必須控制激光使得它們相互具有明確限定的時(shí)間關(guān)系。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中已知的一種用于產(chǎn)生這種控制信號(hào)的電路在圖1中示意性地示出。時(shí)鐘信號(hào)CLK施加于脈沖發(fā)生器A，脈沖發(fā)生器A常常實(shí)施為加法計(jì)數(shù)器。當(dāng)達(dá)到存儲(chǔ)在寄存器C中的比較值B時(shí)，在脈沖發(fā)生器A的輸出端D提供具有時(shí)鐘信號(hào)CLK的激活電平的寬度的脈沖，該計(jì)數(shù)器被重置。將在輸出端D提供的脈沖序列和時(shí)鐘除法器從該脈沖序列產(chǎn)生的另外的信號(hào)傳輸至產(chǎn)生和輸出控制信號(hào)的電路E。電路E基本上通過(guò)多路轉(zhuǎn)換器和數(shù)字邏輯電路形成，且通過(guò)配置F在一定極限內(nèi)可調(diào)。取決于配置F，在電路E的輸出端提供控制信號(hào)PULSE_0UT1至η。通常地，僅在兩個(gè)輸出端需要相互相移的控制信號(hào)。
[0007]為了便于理解基本原理，圖2示出不同脈沖序列的大大簡(jiǎn)化的示例。圖2Α示出脈沖發(fā)生器A在輸出端D輸出的脈沖序列。為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)，假設(shè)脈沖序列與所施加的時(shí)鐘信號(hào)CLK相同。這可以通過(guò)在寄存器C中存儲(chǔ)等于I的比較值實(shí)現(xiàn)。因此，在每個(gè)時(shí)鐘邊緣，計(jì)數(shù)器達(dá)到比較值，基于該比較值產(chǎn)生脈沖及重置計(jì)數(shù)器。脈沖序列具有周期持續(xù)時(shí)間Τ，且每個(gè)脈沖序列的激活電平具有寬度tA。
[0008]電路E從該脈沖序列產(chǎn)生的脈沖序列如圖2B和圖2C所示，圖2C的脈沖序列被相對(duì)于圖2B所示的脈沖序列相移180°。[0009]該現(xiàn)有技術(shù)的電路具有提供甚少的靈活性的缺點(diǎn)。除了一些較小的配置選擇，電路E的限定確定電路的輸出信號(hào)。除了以這種方式確定的輸出信號(hào)，不可能產(chǎn)生其他輸出信號(hào)。任何超出可獲得的配置選擇的改變均要求顯著地改進(jìn)電路E。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此本發(fā)明的目的是改進(jìn)上述類型的電路和方法使得可以以靈活的方式產(chǎn)生至少兩個(gè)相互相移的控制信號(hào)。另一個(gè)目的是公開(kāi)一種相應(yīng)的方法。再一個(gè)目的是提供一種顯微鏡和一種用于控制顯微鏡的方法，該顯微鏡和方法將允許相互相移的控制信號(hào)的靈活設(shè)置。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于產(chǎn)生周期性控制信號(hào)的電路，特別地用于顯微鏡，所述電路被配置用于產(chǎn)生和輸出至少兩個(gè)相互相移的控制信號(hào)，其中，所述電路具有多個(gè)發(fā)生器電路，獨(dú)立發(fā)生器電路提供用于所述電路輸出的每個(gè)控制信號(hào)；每個(gè)發(fā)生器電路具有用于存儲(chǔ)相位值的相位值存儲(chǔ)器，所述相位值限定相移；每個(gè)發(fā)生器電路具有激活輸入端，以及響應(yīng)施加在激活輸入端的激活電平，啟動(dòng)以所述相位值限定的量相移的控制信號(hào)的產(chǎn)生；以及所述多個(gè)發(fā)生器電路的激活輸入端一起連接至用于同時(shí)輸出激活電平至所述多個(gè)發(fā)生器電路的激活電路。
[0012]本發(fā)明還提供了一種使用具有多個(gè)發(fā)生器電路的電路產(chǎn)生周期性控制信號(hào)的方法，每個(gè)發(fā)生器電路產(chǎn)生和輸出一個(gè)控制信號(hào)，所述電路特別地為根據(jù)本發(fā)明的電路，所述方法包括以下步驟:對(duì)所述發(fā)生器電路的激活輸入端施加激活電平以激活所述發(fā)生器電路；將相位值從相位值存儲(chǔ)器加載至所述發(fā)生器電路；以及產(chǎn)生以所述相位值限定的量相移的控制信號(hào)。
[0013]本發(fā)明還提供了一種具有多個(gè)電氣和/或電子控制部件的顯微鏡，其中，所述顯微鏡包括根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生周期性控制信號(hào)的電路，所述控制信號(hào)用于控制所述部件。
[0014]本發(fā)明還提供了一種使用周期性控制信號(hào)控制具有多個(gè)電氣和/或電子控制部件的顯微鏡的方法，其中，所述周期性控制信號(hào)使用根據(jù)本發(fā)明的方法產(chǎn)生。
[0015]根據(jù)本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，首先，為了得到輸出的各個(gè)控制信號(hào)之間的明確限定的相位關(guān)系，各個(gè)控制信號(hào)不需要通過(guò)公用時(shí)序邏輯電路產(chǎn)生。更確切地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明，該電路具有多個(gè)獨(dú)立發(fā)生器電路，每個(gè)發(fā)生器電路產(chǎn)生相互相移的控制信號(hào)中的一個(gè)。多個(gè)發(fā)生器電路可以配置為相互獨(dú)立，這顯著提高配置的自由度。
[0016]為了限定各個(gè)控制信號(hào)的相位角，每個(gè)發(fā)生器電路具有存儲(chǔ)相位值的相位值存儲(chǔ)器。該相位值限定各個(gè)發(fā)生器電路產(chǎn)生的控制信號(hào)的相移。通過(guò)對(duì)每個(gè)發(fā)生器電路使用相位值存儲(chǔ)器，可以對(duì)所有的發(fā)生器電路限定相對(duì)于時(shí)間上的公共點(diǎn)的相移。雖然原則上有可能省略其中一個(gè)發(fā)生器電路中的相位值存儲(chǔ)器且使用該發(fā)生器電路作為“參照”，但是這將降低電路的靈活性。
[0017]每個(gè)發(fā)生器電路進(jìn)一步具有激活輸入端，通過(guò)激活輸入端可以將發(fā)生器電路設(shè)置為限定的初始狀態(tài)。當(dāng)激活電平存在于激活輸入端時(shí)，各個(gè)發(fā)生器電路啟動(dòng)以相位值限定的量相移的控制信號(hào)的產(chǎn)生。因此，不管施加激活信號(hào)之前的發(fā)生器電路的狀態(tài)如何，產(chǎn)生具有限定相位角的限定的輸出信號(hào)。[0018]激活輸入端的激活電平可以激活發(fā)生器電路以及僅由此啟動(dòng)控制信號(hào)的輸出?？蛇x地，發(fā)生器電路可以已經(jīng)輸出控制信號(hào)。對(duì)激活輸入端施加激活信號(hào)導(dǎo)致發(fā)生器電路被設(shè)置(或重置)為限定的初始狀態(tài)。這可以用于，例如，對(duì)工作中的電路進(jìn)行再同步。
[0019]需指出的是激活電平不需要永久存在于激活輸入端。更確切地說(shuō)，在限定的事件(如上升的時(shí)鐘邊緣)施加激活電平就足夠了。原則上，也可能在激活輸入端使用上升邊緣設(shè)置(或重置)發(fā)生器電路為初始狀態(tài)。
[0020]另外，根據(jù)本發(fā)明，各個(gè)發(fā)生器電路的激活輸入端與激活電路連接。激活電路將激活電平同時(shí)饋送至多個(gè)發(fā)生器電路，多個(gè)發(fā)生器電路基于激活電平同時(shí)啟動(dòng)控制信號(hào)的產(chǎn)生。由于這些測(cè)量，發(fā)生器電路產(chǎn)生及輸出具有限定的相互相位關(guān)系的控制信號(hào)。同時(shí)，提供可以被靈活地設(shè)置和使用的電路。特別地，電路可任意程度擴(kuò)展。通過(guò)對(duì)電路增加另外的發(fā)生器電路，有可能產(chǎn)生另外的控制信號(hào)。由于另外的發(fā)生器電路也與激活電路連接，且因此與其他的發(fā)生器電路同時(shí)接收激活電平，故在不需要進(jìn)一步的測(cè)量的情況下另外的控制信號(hào)將是同步的。通過(guò)這種方式，實(shí)現(xiàn)高度可擴(kuò)展的整個(gè)電路。
[0021]為了進(jìn)一步改進(jìn)各個(gè)控制信號(hào)的同步性，發(fā)生器電路可以通過(guò)公用時(shí)鐘信號(hào)同步。因此，發(fā)生器電路一直以限定的方式產(chǎn)生控制信號(hào)，該控制信號(hào)不僅同時(shí)啟動(dòng)而且基于公用的基本時(shí)鐘信號(hào)。此外，如果各個(gè)發(fā)生器電路的設(shè)計(jì)相同，則可以進(jìn)一步提高整個(gè)電路的性能特征。優(yōu)選地，時(shí)鐘信號(hào)為周期性方波信號(hào)。
[0022]原則上，可以產(chǎn)生各種不同的周期性信號(hào)序列作為控制信號(hào)。決定性的是可以產(chǎn)生限定的相位角。但是，在電路的優(yōu)選實(shí)施例中，輸出的控制信號(hào)為周期性脈沖序列。優(yōu)選地，脈沖序列的每個(gè)脈沖具有時(shí)鐘信號(hào)的激活電平的寬度。在周期的剩余持續(xù)時(shí)間，控制信號(hào)可以采用低電平。
[0023]使用本發(fā)明的電路，原則上可能產(chǎn)生具有各種不同周期持續(xù)時(shí)間的控制信號(hào)。當(dāng)輸出多個(gè)控制信號(hào)時(shí)，也可以產(chǎn)生具有不同周期持續(xù)時(shí)間的控制信號(hào)。由于本發(fā)明的電路的模塊化設(shè)計(jì)，對(duì)于每個(gè)發(fā)生器電路，可以單獨(dú)地控制周期持續(xù)時(shí)間。但是，優(yōu)選地，本發(fā)明的電路輸出具有相同周期持續(xù)時(shí)間或其周期持續(xù)時(shí)間互為整數(shù)倍的控制信號(hào)。
[0024]在發(fā)生器電路的優(yōu)選的實(shí)施例中，發(fā)生器電路具有計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值在時(shí)鐘信號(hào)的邊緣改變，且當(dāng)達(dá)到預(yù)定計(jì)數(shù)值時(shí)計(jì)數(shù)器輸出脈沖。為了這個(gè)目的，加法計(jì)數(shù)器和減法計(jì)數(shù)器均可以使用。計(jì)數(shù)器也可以響應(yīng)于上升邊緣和/或下降邊緣改變其計(jì)數(shù)值。
[0025]但是，優(yōu)選地使用減法計(jì)數(shù)器，減法計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值在時(shí)鐘信號(hào)的每個(gè)上升邊緣減小。在這種情況下，值O作為“預(yù)定計(jì)數(shù)值”使用。這種設(shè)計(jì)允許發(fā)生器電路易于建立且具有極小的電路復(fù)雜性。
[0026]如果發(fā)生器電路配置為具有減法計(jì)數(shù)器，發(fā)生器電路可以另外地具有存儲(chǔ)開(kāi)始值的開(kāi)始值存儲(chǔ)器。在工作過(guò)程中，計(jì)數(shù)器例如在時(shí)鐘信號(hào)的每個(gè)上升邊緣減小，且當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到O時(shí)，從開(kāi)始值存儲(chǔ)器加載開(kāi)始值。在時(shí)鐘信號(hào)的下一個(gè)上升邊緣，計(jì)數(shù)器將從開(kāi)始值開(kāi)始進(jìn)一步減小。通過(guò)這種方式，有可能產(chǎn)生具有恒定周期持續(xù)時(shí)間的脈沖序列。
[0027]為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)控制信號(hào)的限定的相位關(guān)系，發(fā)生器電路可以配置為使得當(dāng)激活電平存在于激活輸入端時(shí)，相位值從各個(gè)相位值存儲(chǔ)器被加載至計(jì)數(shù)器。因此，取決于相位值，計(jì)數(shù)器或多或少地“接近”預(yù)定計(jì)數(shù)值，在預(yù)定計(jì)數(shù)值觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生。通過(guò)這種方式，可以以簡(jiǎn)單的方式限定各個(gè)控制信號(hào)的相位關(guān)系。[0028]在激活電路的特別簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，激活電路可以使用或門評(píng)估對(duì)發(fā)生器電路的開(kāi)始值存儲(chǔ)器和/或相位值存儲(chǔ)器的寫訪問(wèn)。通過(guò)這種方式，開(kāi)始值和/或相位值的任何變化將重置發(fā)生器電路以及根據(jù)存儲(chǔ)的相位值賦予各個(gè)發(fā)生器電路限定的初始狀態(tài)。
[0029]另外地或者可選地，激活電路可以評(píng)估外部事件，且基于此為發(fā)生器電路產(chǎn)生激活信號(hào)。這可以使用各種不同的明確限定的事件實(shí)現(xiàn)。在將本發(fā)明的電路優(yōu)選地用于掃描顯微鏡的情況下，外部事件可以通過(guò)掃描方法引起。在掃描顯微鏡中，樣品一般通過(guò)照明激光束以迂回的方式掃描?？赡芤鸺せ铍娖降妮敵龅耐獠渴录囊粋€(gè)不例是在從一條掃描線轉(zhuǎn)向下一條掃描線期間轉(zhuǎn)折點(diǎn)的到達(dá)。外部事件的另一個(gè)示例是當(dāng)圖像的掃描完成時(shí)，照明激光移回至初始位置。在該返回運(yùn)動(dòng)期間，可以通過(guò)產(chǎn)生激活信號(hào)重置發(fā)生器電路。
[0030]優(yōu)選地，本發(fā)明的電路在共聚焦顯微鏡中使用，特別是在FUM或STED顯微鏡中使用?？刂菩盘?hào)用于控制顯微鏡的激光束。FUM和STED顯微鏡特定地設(shè)計(jì)為共聚焦顯微鏡，其中，待檢查樣品通過(guò)激光束掃描。但是，控制信號(hào)也可以用于控制外圍設(shè)備。
[0031]優(yōu)選地，開(kāi)始值存儲(chǔ)器和/或相位值存儲(chǔ)器均為寄存器的形式。這使得有可能確保在存儲(chǔ)器中存在限定的數(shù)目。另一方面，假設(shè)激活電路的適當(dāng)設(shè)計(jì)，寫訪問(wèn)所需要的寫電平可以通過(guò)激活電路直接被評(píng)估，通過(guò)這種方式，可以產(chǎn)生唯一的激活信號(hào)。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡包括多個(gè)電氣和/或電子控制部件。使用能夠輸出周期性控制信號(hào)至各個(gè)部件的根據(jù)本發(fā)明的電路實(shí)現(xiàn)部件的控制。在這種情況下，電路可以調(diào)節(jié)各個(gè)控制信號(hào)之間的相位關(guān)系。
[0033]顯微鏡的部件可以為多個(gè)部件。通常地，部件將包括一個(gè)或多個(gè)激光光源和檢測(cè)器件(如果適用)。部件可以進(jìn)一步包括設(shè)置在顯微鏡中或顯微鏡處的致動(dòng)器。這些致動(dòng)器可以用于，例如，移動(dòng)顯微鏡的掃描器件或例如通過(guò)移動(dòng)樣品臺(tái)來(lái)移動(dòng)樣品。另外，部件可以包括寄存器或存儲(chǔ)器，對(duì)寄存器或存儲(chǔ)器的寫或讀訪問(wèn)通過(guò)控制信號(hào)控制。因此，一個(gè)控制信號(hào)可以例如引起值被加載至寄存器。另一個(gè)控制信號(hào)可以使對(duì)例如檢測(cè)器件的圖像存儲(chǔ)器的訪問(wèn)或者對(duì)處理單元的塊訪問(wèn)成為可能。顯微鏡的其他部件可以是處理單元，特別是微處理器。在這種情況下，控制信號(hào)可以啟動(dòng)數(shù)據(jù)的處理或分析，或觸發(fā)數(shù)據(jù)傳輸至內(nèi)部或外部顯示器件。該列表已經(jīng)表明有可能控制本領(lǐng)域已知的多個(gè)另外的顯微鏡部件。
[0034]需要特別地再次指出的是，并非強(qiáng)制要求電路產(chǎn)生的所有控制信號(hào)應(yīng)當(dāng)是相同的僅僅有相位移動(dòng)的脈沖序列。更確切地說(shuō)，發(fā)生器電路可以靈活地改造使得輸出各種不同的但相互同步的信號(hào)。因此，例如，當(dāng)使用具有PIE的FUM顯微鏡時(shí)，一個(gè)控制信號(hào)可以用于產(chǎn)生具有第一波長(zhǎng)的激光束，相對(duì)于上述控制信號(hào)相移的第二控制信號(hào)可以用于激活具有第二波長(zhǎng)的第二激光束。第三控制信號(hào)可以用于使掃描器件前進(jìn)一個(gè)圖像點(diǎn)。另一控制信號(hào)可以激活對(duì)電路的各個(gè)寄存器的寫訪問(wèn)，而另外的控制信號(hào)控制從檢測(cè)器件的圖像存儲(chǔ)器的讀取。這種相對(duì)簡(jiǎn)單的枚舉明確說(shuō)明了可以如何靈活地使用本發(fā)明的電路。
[0035]本發(fā)明的教導(dǎo)可以以各種方式有利地具體化和改進(jìn)。在這點(diǎn)上，一方面參考權(quán)利要求，另一方面參考結(jié)合附圖的本發(fā)明的優(yōu)選的示例性實(shí)施例的描述。結(jié)合參考附圖的本發(fā)明的優(yōu)選的示例性實(shí)施例的說(shuō)明，將對(duì)一般優(yōu)選的實(shí)施例和教導(dǎo)的進(jìn)一步改進(jìn)給出說(shuō)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0036]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中用于產(chǎn)生控制信號(hào)的電路；
[0037]圖2示出控制信號(hào)的示例性波形；
[0038]圖3說(shuō)明用在根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生控制信號(hào)的電路中的發(fā)生器電路的示例性實(shí)施例:
[0039]圖4描述根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生多個(gè)控制信號(hào)的電路的示例性實(shí)施例，該電路使用根據(jù)圖3的發(fā)生器電路；以及
[0040]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡的框圖，該顯微鏡使用根據(jù)圖4的電路。
[0041]部件列表
[0042]A脈沖發(fā)生器
[0043]B比較值
[0044]C (用于比較值的)寄存器
[0045]D (脈沖發(fā)生器的)輸出端
[0046]E 電路
[0047]F (用于電路E的)配置
[0048]CLK時(shí)鐘信號(hào)
[0049]PULSE_0UT 控制信號(hào)
[0050]ACT激活信號(hào)
[0051]I發(fā)生器電路
[0052]2 電路
[0053]3計(jì)數(shù)器
[0054]4相位值存儲(chǔ)器
[0055]5開(kāi)始值存儲(chǔ)器
[0056]6激活輸入端
[0057]7時(shí)鐘發(fā)生器
[0058]8激活電路
[0059]9激光光源
[0060]10 樣品
[0061]11用于在X方向移動(dòng)樣品的致動(dòng)器
[0062]12用于在y方向移動(dòng)樣品的致動(dòng)器
[0063]13檢測(cè)器件
[0064]14圖像存儲(chǔ)器
[0065]15用于顯示器件的控制器
[0066]16外部顯不器件
【具體實(shí)施方式】
[0067]圖3示出配置用于產(chǎn)生和輸出控制信號(hào)的發(fā)生器電路I的示例性實(shí)施例。取決于待輸出的控制信號(hào)的數(shù)量，提供η個(gè)發(fā)生器電路I。所有η個(gè)發(fā)生器電路一起形成根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生控制信號(hào)的電路。
[0068]發(fā)生器電路I包括計(jì)數(shù)器3，在本示例性實(shí)施例中，計(jì)數(shù)器3配置為減法計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器3通過(guò)時(shí)鐘信號(hào)CLK同步，時(shí)鐘信號(hào)CLK將計(jì)數(shù)器3在每個(gè)上升邊緣減小，即，在時(shí)鐘信號(hào)CLK的每個(gè)上升邊緣計(jì)數(shù)值減少I。與計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的是用作相位值存儲(chǔ)器4和開(kāi)始值存儲(chǔ)器5的兩個(gè)寄存器。相位值存儲(chǔ)器4存儲(chǔ)相位值，開(kāi)始值存儲(chǔ)器包含開(kāi)始值。
[0069]計(jì)數(shù)器進(jìn)一步包括激活輸入端6，激活信號(hào)ACT通過(guò)激活輸入端6可以饋送至計(jì)數(shù)器3。一旦激活電平存在于激活輸入端6，計(jì)數(shù)器3即啟動(dòng)。為此，最初，相位值作為計(jì)數(shù)值從相位值存儲(chǔ)器4被加載至計(jì)數(shù)器。在下一個(gè)時(shí)鐘上升邊緣，該計(jì)數(shù)值減小。一旦達(dá)到預(yù)定計(jì)數(shù)值(在本示例性實(shí)施例中為計(jì)數(shù)值O)，計(jì)數(shù)器產(chǎn)生輸出作為控制信號(hào)TOLSE_0UT的脈沖。該輸出脈沖具有時(shí)鐘信號(hào)的激活電平的寬度。在圖2A中，時(shí)鐘信號(hào)的激活電平的寬度以tA表示。除了產(chǎn)生脈沖，存儲(chǔ)在開(kāi)始值存儲(chǔ)器5的開(kāi)始值作為新的計(jì)數(shù)值被加載至計(jì)數(shù)器3，之后計(jì)數(shù)值在下一個(gè)上升邊緣再次減小。通過(guò)這種方式，產(chǎn)生脈沖序列，該脈沖序列的周期持續(xù)時(shí)間T可以通過(guò)開(kāi)始值存儲(chǔ)器5中的開(kāi)始值控制，以及該脈沖序列的相位角可以通過(guò)相位值存儲(chǔ)器中的相位值控制。
[0070]發(fā)生器電路的分辨率主要取決于時(shí)鐘信號(hào)CLK的頻率以及計(jì)數(shù)器、相位值存儲(chǔ)器和開(kāi)始值存儲(chǔ)器的寬度。它們的位寬越大，可以被計(jì)數(shù)的時(shí)鐘信號(hào)的上升邊緣越多。
[0071]可以容易地看出，時(shí)鐘信號(hào)CLK可以基本上持續(xù)運(yùn)行，使得不需要提供另外的開(kāi)關(guān)手段用于激活和去活時(shí)鐘。激活信號(hào)ACT用于控制計(jì)數(shù)器3以及將各個(gè)發(fā)生器電路I相互同步。不需要使電路更復(fù)雜的另外的手段。
[0072]圖4以示例的方式示出用于產(chǎn)生4個(gè)控制信號(hào)PULSE_0UT1至PULSE_0UT4的電路
2。為此，提供以1.1、1.2、1.3和1.4標(biāo)出的4個(gè)發(fā)生器電路，每個(gè)發(fā)生器電路產(chǎn)生和輸出控制信號(hào)PULSE_0UT1至PULSE_0UT4中的一個(gè)。發(fā)生器電路1.1、1.2,1.3和1.4根據(jù)圖3配置。
[0073]發(fā)生器電路1.1、1.2、1.3和1.4通過(guò)由時(shí)鐘發(fā)生器7產(chǎn)生的公用時(shí)鐘信號(hào)CLK同步。應(yīng)當(dāng)清楚的是，時(shí)鐘發(fā)生器僅僅是用于發(fā)生器電路而不是必須提供的。更確切地說(shuō)，時(shí)鐘發(fā)生器也可以用于另外的電路元件或電路，或者時(shí)鐘發(fā)生器用于更大系統(tǒng)的其他部件。
[0074]為了產(chǎn)生激活信號(hào)ACT，電路2包括激活電路8，激活電路8對(duì)根據(jù)本發(fā)明的電路2的所有的發(fā)生器電路I同時(shí)產(chǎn)生激活電平。這在圖4中通過(guò)連接至所有發(fā)生器電路I的公用線表示。但是，激活電路還可以包括用于每個(gè)發(fā)生器電路的獨(dú)立激勵(lì)級(jí)，使得每個(gè)發(fā)生器電路通過(guò)獨(dú)立線控制。然而，各個(gè)激勵(lì)級(jí)一起接收激活電平。
[0075]激活電路8用于將各個(gè)發(fā)生器電路I相互同步。在一個(gè)優(yōu)選的示例性實(shí)施例中，激活電路8評(píng)估對(duì)發(fā)生器電路I的相位值存儲(chǔ)器4和/或開(kāi)始值存儲(chǔ)器5的寫訪問(wèn)。在如圖4所示的示例中，8個(gè)邏輯電平將通過(guò)或門被邏輯組合。一旦對(duì)其中一個(gè)寄存器進(jìn)行寫訪問(wèn)，則產(chǎn)生激活電平，以及發(fā)生器電路被重置為初始狀態(tài)。
[0076]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡的框圖，該顯微鏡使用如圖4所示的根據(jù)本發(fā)明的電路。電路2產(chǎn)生6個(gè)不同的控制信號(hào)，可以使用上述方法對(duì)所有的控制信號(hào)的周期持續(xù)時(shí)間和相位角進(jìn)行調(diào)節(jié)。控制信號(hào)控制根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡的部件。在描述的示例性實(shí)施例中，這些部件包括:激光光源9，用于移動(dòng)樣品的致動(dòng)器11和12，檢測(cè)器件13，圖像存儲(chǔ)器14和用于外部顯示器件16的控制器15。
[0077]在顯微鏡的工作過(guò)程中，由電路2輸出的控制信號(hào)控制激光光源9。該控制特別地包括改變強(qiáng)度。激光光源產(chǎn)生掃描樣品10的照明束。樣品通過(guò)致動(dòng)器11和12在X和y方向移動(dòng)。為此，電路2產(chǎn)生與用于控制激光光源的控制信號(hào)具有固定相位關(guān)系的控制信號(hào)。來(lái)自樣品的通過(guò)照明束的反射或者通過(guò)樣品的熒光產(chǎn)生的檢測(cè)光穿過(guò)檢測(cè)器件13，檢測(cè)器件13被控制作為激光光源的函數(shù)。通過(guò)檢測(cè)器件13得到的圖像信息被存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器中，由電路2產(chǎn)生的另一個(gè)控制信號(hào)控制對(duì)圖像存儲(chǔ)器的訪問(wèn)。存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器中的信息可以通過(guò)用于顯示器件16的控制器15被讀取出來(lái)以及被適當(dāng)?shù)靥幚硪燥@示。由電路產(chǎn)生的另一個(gè)控制信號(hào)控制該處理。
[0078]為避免重復(fù)，關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的電路和方法的另外的有利的實(shí)施例，請(qǐng)參考上述描述。
[0079]最后，需特別指出的是，以上描述的根據(jù)本發(fā)明的電路的示例性實(shí)施例僅僅用于說(shuō)明所請(qǐng)求保護(hù)的權(quán)利要求，但并不將其限于這些實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種用于產(chǎn)生周期性控制信號(hào)的電路，特別地用于顯微鏡，所述電路被配置用于產(chǎn)生和輸出至少兩個(gè)相互相移的控制信號(hào)，其中， 所述電路(2)具有多個(gè)發(fā)生器電路(I)，獨(dú)立發(fā)生器電路(I)提供用于所述電路(2)輸出的每個(gè)控制信號(hào)(PULSE_OUT)； 每個(gè)發(fā)生器電路(I)具有用于存儲(chǔ)相位值的相位值存儲(chǔ)器(4)，所述相位值限定相移； 每個(gè)發(fā)生器電路(I)具有激活輸入端￠)，以及響應(yīng)施加在激活輸入端￠)的激活電平，啟動(dòng)以所述相位值限定的量相移的控制信號(hào)(PULSE_OUT)的產(chǎn)生；以及 所述多個(gè)發(fā)生器電路(I)的激活輸入端(6) —起連接至用于同時(shí)輸出激活電平至所述多個(gè)發(fā)生器電路(I)的激活電路(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述多個(gè)發(fā)生器電路(I)通過(guò)時(shí)鐘信號(hào)(CLK)被一起同步。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中，輸出的所述控制信號(hào)(PULSE_OUT)為周期性脈沖序列，所述脈沖序列的每個(gè)脈沖優(yōu)選地具有所述時(shí)鐘信號(hào)(CLK)的激活電平的寬度(tA)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電路，其中，每個(gè)發(fā)生器電路(I)具有計(jì)數(shù)器(3)，所述計(jì)數(shù)器(3)的計(jì)數(shù)值在所述時(shí)鐘信號(hào)(CLK)的邊緣改變，且當(dāng)達(dá)到預(yù)定計(jì)數(shù)值時(shí)所述計(jì)數(shù)器⑶輸出脈沖。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其中，所述計(jì)數(shù)器(3)配置作為減法計(jì)數(shù)器，所述減法計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值在所述時(shí)鐘信號(hào)(CLK)的每個(gè)上升邊緣減小。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所.述的電路，其中，每個(gè)發(fā)生器電路(I)具有用于存儲(chǔ)開(kāi)始值的開(kāi)始值存儲(chǔ)器(5)，當(dāng)達(dá)到所述預(yù)定計(jì)數(shù)值時(shí)所述計(jì)數(shù)器(3)加載所述開(kāi)始值。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述的電路，其中，配置所述發(fā)生器電路(I)使得當(dāng)激活電平存在于所述激活輸入端￠)時(shí)，所述相位值從所述相位值存儲(chǔ)器(4)被加載至所述計(jì)數(shù)器⑶。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的電路，其中，所述激活電路(8)使用或門評(píng)估對(duì)所述發(fā)生器電路(I)的所述開(kāi)始值存儲(chǔ)器(5)和/或所述相位值存儲(chǔ)器(4)的寫訪問(wèn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的電路，其中，所述電路產(chǎn)生用于共聚焦顯微鏡的控制信號(hào)，特別是用于熒光壽命成像顯微鏡或者受激發(fā)射損耗顯微鏡的控制信號(hào)，所述控制信號(hào)尤其控制所述顯微鏡的激光束。
10.一種使用具有多個(gè)發(fā)生器電路(I)的電路產(chǎn)生周期性控制信號(hào)的方法，每個(gè)發(fā)生器電路⑴產(chǎn)生和輸出一個(gè)控制信號(hào)(PULSE_OUT)，所述電路特別地為根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的電路，所述方法包括以下步驟: 對(duì)所述發(fā)生器電路(I)的激活輸入端(6)施加激活電平以激活所述發(fā)生器電路(I)； 將相位值從相位值存儲(chǔ)器(4)加載至所述發(fā)生器電路(I);以及 產(chǎn)生以所述相位值限定的量相移的控制信號(hào)(PULSE_OUT)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，在加載所述相位值的步驟中，所述相位值作為開(kāi)始值加載至所述發(fā)生器電路(I)的計(jì)數(shù)器(3)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中，在產(chǎn)生所述控制信號(hào)的步驟中，所述計(jì)數(shù)器(3)在時(shí)鐘信號(hào)(CLK)的每個(gè)上升邊緣減小或增大，以及當(dāng)達(dá)到預(yù)定計(jì)數(shù)值時(shí)，產(chǎn)生脈沖且將所述脈沖作為控制信號(hào)(PULSE_OUT)輸出。
13.—種具有多個(gè)電氣和/或電子控制部件的顯微鏡，其中，所述顯微鏡包括根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的用于產(chǎn)生周期性控制信號(hào)的電路(2)，所述控制信號(hào)用于控制所述部件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯微鏡，其中，所述顯微鏡的所述部件包括激光光源(9)，用于移動(dòng)所述顯微鏡的掃描器件的致動(dòng)器，檢測(cè)器件(13)，用于移動(dòng)樣品(10)的致動(dòng)器(11，12)，控制器中的寄存器，所述檢測(cè)器件的圖像存儲(chǔ)器(14)，用于傳輸數(shù)據(jù)的控制器和/或用于分析數(shù)據(jù)的處理單元。
15.一種使用周期性控制信號(hào)控制具有多個(gè)電氣和/或電子控制部件的顯微鏡的方法，其中，所述周期性控 制信號(hào)使用根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)所述的方法產(chǎn)生。
【文檔編號(hào)】H03K3/017GK103427792SQ201310183393
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月18日
【發(fā)明者】索爾斯騰·科斯特 申請(qǐng)人:萊卡微系統(tǒng)Cms有限責(zé)任公司