專利名稱：聲光系統(tǒng)及使用該聲光系統(tǒng)的顯微鏡和方法
聲光系統(tǒng)及使用該聲光系統(tǒng)的顯微鏡和方法
背景技術(shù)：
已知聲光系統(tǒng)用于提供一種對光產(chǎn)生影響的有效方式，其濾出一個或多個特定有用波長或波帶的光、或者偏轉(zhuǎn)光、或選擇性地偏轉(zhuǎn)特定波長或波帶的光、或偏轉(zhuǎn)整個光束。聲光元件使用在各種方式中，特別地使用在顯微領(lǐng)域。例如，用在寬視場顯微鏡和激光掃描顯微鏡中，期望的是提供包括特定波長的混合的特定光作為照明待成像目標(biāo)的入射光。為增強(qiáng)成像質(zhì)量，調(diào)節(jié)入射光束中色彩的混合，即光波長的混合是有益的。在共聚焦掃描顯微術(shù)領(lǐng)域，特別感興趣的是對特定的波長調(diào)節(jié)強(qiáng)度、或打開或關(guān)閉特定的波長。特別地在既可為共聚焦顯微又可為寬視場顯微的熒光顯微術(shù)領(lǐng)域中，以特定的波長激發(fā)染料來獲得熒光發(fā)射光是重要的(所述熒光發(fā)射光被探測并用于生成待成像目標(biāo)的期望圖像)。如果目標(biāo)被具有不同發(fā)射波長的染料染色以獲得彩色圖像，則特別地需要多個波長。在多種類型的顯微術(shù)中，需要多于一種的波長，例如在受激發(fā)射損耗顯微術(shù)(STED)領(lǐng)域中，第一波長的光用于激發(fā)熒光團(tuán)，第二波長的光則用于消耗部分激發(fā)斑中熒光團(tuán)的激發(fā)態(tài)以使有效激發(fā)斑變窄從而獲得具有更高分辨率的圖像。拉曼顯微術(shù)、相干反斯托克斯拉曼顯微術(shù)(CARS)及SRS顯微術(shù)也是使用多個離散波長的光的顯微術(shù)。總之，在顯微鏡中常通過聲光元件對寬帶光或線譜光、或具有離散波長的激光實施濾光、偏轉(zhuǎn)和分束的多種功能。這種聲光兀件的例子是聲光可調(diào)濾波器(AOTF)、聲光調(diào)制器(Α0Μ)、聲光偏轉(zhuǎn)器(A0D)、聲光分束器(AOBS)以及聲光合束器(AOBM)。在顯微術(shù)領(lǐng)域中使用的所有各種聲光元件中，聲光可調(diào)濾波器(AOTF)是最常使用的，同時，包括AOTFs的聲光合束器(AOBS)也用在顯微術(shù)領(lǐng)域中。這些類型的聲光元件只對特定波長的光產(chǎn)生影響，而不像諸如A0Ms、A0Ds和移頻器對整個光產(chǎn)生影響。聲光元件的基本結(jié)構(gòu)包括晶體和連接至該晶體的換能器。換能器被配置為接收電信號，典型地接收處于30Mhz至SOOMhz射頻范圍上的電信號。隨著該電信號物理地收縮和擴(kuò)展，換能器將電信號轉(zhuǎn)換成聲信號。根據(jù)該聲信號，晶體物理地振動，因而形成了選擇性地偏轉(zhuǎn)特定波長的光的光學(xué)衍射光柵的光學(xué)等效體。特別地在AOTF中，晶體的特性使得每一聲波波長最后僅導(dǎo)致偏轉(zhuǎn)特定的光波長，或更特別地，僅偏轉(zhuǎn)某一窄帶寬的光波長，例如約3nm的帶寬，但僅關(guān)聯(lián)于相應(yīng)聲波頻率的精確波長被100%地偏轉(zhuǎn)，而在3nm窄帶內(nèi)的相鄰波長僅以諸如50%的較低的百分比來偏轉(zhuǎn)。聲光元件的典型使用涉及改變驅(qū)動換能器的電驅(qū)動信號因而改變換能器隨時間生成的聲信號，主要地，進(jìn)行振幅調(diào)制以改變隨時間的信號強(qiáng)度因而調(diào)制了各期望的特定波長的偏轉(zhuǎn)光隨時間的強(qiáng)度。為了同時對多個頻率產(chǎn)生影響，如果需要通過僅僅一個晶體和一個換能器來影響多個波長，射頻范圍上的電信號需要被合并或疊加為一個信號?，F(xiàn)有技術(shù)中，通過諸如壓控振蕩器(VCO)的振蕩電路生成各種射頻，在VCO中通過輸入電壓來控制振蕩器頻率。典型使用的其他類型的振蕩器為鎖相環(huán)振蕩器(PLL)或直接數(shù)字合成(DDS)。所有這些頻率發(fā)生器的共同點是生成如上所述隨后被典型地振幅調(diào)制的模擬信號。例如，在AOTFs中，頻率關(guān)聯(lián)于特定的波長，因此要對每一波長產(chǎn)生影響，就需要各自的頻率發(fā)生器，而且波長的最大數(shù)量由頻率發(fā)生器的數(shù)量決定。特別地在熒光顯微術(shù)領(lǐng)域中，由于擴(kuò)展了對其他激發(fā)波長的使用而需要提供相應(yīng)數(shù)量的頻率發(fā)生器，因而存在著顯著的限制。另一缺點是難以補(bǔ)償非線性效應(yīng)。如果多個射頻一而非波長被合并，特別地如果多個頻率的模擬電信號被疊加，即被合并為一個合成信號，多個合并的信號增加了最大振幅并引起了較高程度的非線性效應(yīng)。由于疊加增加了強(qiáng)度，系統(tǒng)更多地進(jìn)入非線性效應(yīng)區(qū)間。在許多情況下，這被看作為串?dāng)_，因為在用戶看來不同射頻彼此互相影響。相較于僅使用單個波長，對于各特定波長換能器生成較低的聲波信號。換句話說，疊加的不同波長的信號越多，用于單個波長的信號強(qiáng)度被降低的程度就越大，從而導(dǎo)致了系統(tǒng)的非線性響應(yīng)，即生成的聲波的強(qiáng)度并不是電信號強(qiáng)度的線性函數(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)中先由各個頻率發(fā)生器生成所有頻率，隨后由各個振幅調(diào)制器進(jìn)行振幅調(diào)制，由于需要探測關(guān)于其他頻率發(fā)生器并結(jié)合它們各個振幅調(diào)制器的信號強(qiáng)度的信息，因而補(bǔ)償這種串?dāng)_比較困難。即使探測了這種信息，還需要數(shù)據(jù)處理并將該信息反饋至各個單獨(dú)的振幅調(diào)制器，因而“實時”補(bǔ)償是不可能的，而是存在著時間延遲，時間延遲是由于根據(jù)其他頻率發(fā)生器并結(jié)合其各個振幅調(diào)制器來探測信號強(qiáng)度并且隨后對該信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理產(chǎn)生的。因而，在現(xiàn)有技術(shù)中，僅疊加強(qiáng)度相對較低的信號，且放大器和換能器的尺寸都被適當(dāng)?shù)卦O(shè)計為僅在線性區(qū)間上操作這些信號，即被設(shè)計為功率相對較高但僅運(yùn)行在其工作區(qū)間的一小部分上以處于線性區(qū)間內(nèi)。這不僅存在著顯著的成本劣勢(因為這些功率更高的元件價格更高)，而且還導(dǎo)致了其他的技術(shù)難題，例如較大的結(jié)構(gòu)尺寸、生成需被耗散的熱、高能耗，以及當(dāng)入射光偶然被過度放大時還存在著損壞甚至毀壞聲光元件的晶體的風(fēng)險。通常，在疊加多個信號的情況下將最大振幅保持在較低水平的另一可行方案是在疊加這些信號之前控制各個信號彼此之間的相位，即優(yōu)選地具有以不同的相位合并的各信號，而不是任一或某些其他信號。由于現(xiàn)有技術(shù)中頻率發(fā)生器和其各自的振幅調(diào)制器是獨(dú)立的元件，因而這種技術(shù)需要探測各個相位并在隨后調(diào)節(jié)這些相位，因而不能實時進(jìn)行且需要造價昂貴的探測和數(shù)據(jù)處理單元?，F(xiàn)有技術(shù)中的另一難題是過量的電子元件，例如大量的頻率發(fā)生器和振幅調(diào)制器，特別是需要靈活性時(此時需增加更多的頻率以用于影響不同波長的光)的多種使用。本發(fā)明的目的之一在于減少能夠處理兩個或更多信號的聲光系統(tǒng)的成本。本發(fā)明的另一目的在于就合并為一個驅(qū)動信號的生成的信號的多個頻率提供了更多的靈活性。本發(fā)明的又一目的在于降低聲光系統(tǒng)的能耗。本發(fā)明的又一目的在于減少電子器件的總數(shù)量。本發(fā)明的又一目的在于減少電子器件的尺寸和容量，進(jìn)一步地降低成本且避免由超尺寸器件引起的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過一種聲光系統(tǒng)實現(xiàn)了本發(fā)明的上述和其它目的，該聲光系統(tǒng)包括具有至少一個換能器的至少一個聲光元件，其中換能器連接至晶體，晶體在其輸入端接收輸入光并由其輸出端傳送輸出光，換能器被配置為接收模擬電子驅(qū)動信號，生成聲波并將這些聲波傳送至晶體；驅(qū)動單元，生成至少一個模擬電子驅(qū)動信號以驅(qū)動聲光元件改變傳輸通過該聲光元件的光，所述驅(qū)動單元包括用于生成可轉(zhuǎn)換為模擬電子驅(qū)動信號的數(shù)字合成信號的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元，其中模擬電子驅(qū)動信號能夠生成換能器中兩個不同頻率的至少兩個不同的聲波；至少一個將數(shù)字合成信號轉(zhuǎn)換為初期模擬驅(qū)動信號的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器；以及用于將初期模擬驅(qū)動信號放大成為所述模擬電子驅(qū)動信號的放大器。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，通過一種聲光系統(tǒng)實現(xiàn)了本發(fā)明的上述和其他目的，該聲光系統(tǒng)包括具有至少一個換能器的至少一個聲光元件，其中換能器連接至晶體，晶體在其輸入端接收輸入光并由其輸出端傳送輸出光，換能器被配置為接收模擬電子驅(qū)動信號，生成聲波并將這些聲波傳送至晶體；驅(qū)動單元，生成至少一個模擬電子驅(qū)動信號以驅(qū)動聲光元件改變傳輸通過該聲光元件的光，所述驅(qū)動單元包括用于生成數(shù)字合成信號的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元，該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元包括用于計算并生成至少兩個初期數(shù)字信號的數(shù)字頻率計算單元，兩個初期數(shù)字信號的每一個形成由換能器生成特定聲波頻率的基礎(chǔ)；疊加單元，將至少兩個初期數(shù)字信號合并為一個數(shù)字合成信號；至少一個數(shù)-模轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字合成信號轉(zhuǎn)換為初期模擬驅(qū)動信號；以及用于將初期模擬驅(qū)動信號放大成為所述模擬電子驅(qū)動信號的放大器。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，通過共聚焦顯微鏡實現(xiàn)了上述目的，該共聚焦顯微鏡包括上述本發(fā)明的聲光系統(tǒng)，以及用于掃描光線橫穿過待成像目標(biāo)的掃描器；以及物鏡；其中掃描器提供在物鏡的上游并被配置為接收從所述至少一個聲光元件輸出的被改變的光，物鏡被提供在掃描器的下游，以及用于在疊加兩個數(shù)字信號之前改變至少一個初期數(shù)字信號的修改單元。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，通過一種運(yùn)行聲光系統(tǒng)的方法實現(xiàn)了上述目的，該聲光系統(tǒng)包括具有至少一個換能器的至少一個聲光元件，其中換能器連接至晶體，用于生成至少一個模擬電子驅(qū)動信號以驅(qū)動聲光元件改變傳輸通過該聲光元件的光的驅(qū)動單元，且包括至少一個用于生成數(shù)字合成信號的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元、至少一個將數(shù)字合成信號轉(zhuǎn)換為初期模擬驅(qū)動信號的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器、以及將初期模擬驅(qū)動信號放大成為所述模擬電子驅(qū)動信號的放大器，所述方法包括計算至少兩個初期數(shù)字信號，其由以數(shù)字格式分別表示兩個模擬信號的一串位元和字節(jié)組成；將至少兩個初期數(shù)字信號疊加為一個數(shù)字合成信號；將數(shù)字合成信號轉(zhuǎn)換為初期模擬驅(qū)動信號；將初期模擬驅(qū)動信號放大成為所述模擬電子驅(qū)動信號；以及將模擬電子驅(qū)動信號傳送至換能器以運(yùn)行換能器生成聲波。根據(jù)本發(fā)明聲光系統(tǒng)的優(yōu)選實施例，修改單元被配置為將兩個初期數(shù)字信號改變?yōu)閮蓚€改變的數(shù)字信號以形成由至少一個換能器生成不同相位的特定聲波頻率的基礎(chǔ)。特別地，當(dāng)合成多于兩個的初期數(shù)字信號時，使各個信號的相位彼此不同幫助了將最大振幅保持為較低。在分段換能器的情況下，使各個信號的相位彼此不同也是非常有益的。對于一些應(yīng)用，如果至少兩個單個信號的頻率是相同的但相位彼此不同，這可能更是有益的，例如在分段換能器的情況下。然而大部分情況下，合并為用于驅(qū)動換能器的單個信號的頻率是不同的頻率，例如以對不同波長的光產(chǎn)生影響。雖然優(yōu)選地改變單個數(shù)字信號的振幅，但從一開始使用隨時間變化的振幅(即改變的振幅)來進(jìn)行計算也是可行的。另外，能夠通過放大器來改變振幅。然而，僅通過放大器來改變振幅并不像數(shù)字地改變振幅那么有利，這是因為在信號被轉(zhuǎn)換為模擬信號之前可以實時并更快速地實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。另一方面，如果從數(shù)-模轉(zhuǎn)換器中輸出的信號足夠強(qiáng)或者數(shù)-模轉(zhuǎn)換器包括內(nèi)嵌的放大器，則系統(tǒng)無需獨(dú)立的放大器也能運(yùn)行，否則就在數(shù)-模轉(zhuǎn)換器的下游提供獨(dú)立的放大器。根據(jù)本發(fā)明聲光系統(tǒng)的優(yōu)選實施例，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元進(jìn)一步地包括補(bǔ)償單元，用于改變信號以補(bǔ)償基于模擬電子驅(qū)動信號的聲波響應(yīng)中的非線性效應(yīng)。非線性效應(yīng)可發(fā)生在從數(shù)-模轉(zhuǎn)換器、，調(diào)節(jié)阻抗的印刷電路板、放大器、換能器直至晶體的整個信號串中發(fā)生。由于在將信號轉(zhuǎn)換成模擬信號之前數(shù)字地進(jìn)行補(bǔ)償，因而可以實時地實施這種補(bǔ)償。系統(tǒng)非線性響應(yīng)的一個主要原因是疊加多個頻率的多個信號，這一定程度上降低了用于每一單個頻率的信號強(qiáng)度。還可以在數(shù)-模轉(zhuǎn)換器之后、甚至在饋入換能器前的電路板之后對模擬電子驅(qū)動信號提供補(bǔ)償。補(bǔ)償?shù)淖罱K目的是產(chǎn)生期望的聲波響應(yīng)，即提供其強(qiáng)度對光產(chǎn)生期望水平的影響的聲波，例如使特定的波長或波帶寬偏轉(zhuǎn)作為有用光束。根據(jù)本發(fā)明聲光系統(tǒng)的優(yōu)選實施例，該系統(tǒng)進(jìn)一步地包括溫度傳感器，其測量數(shù)-模轉(zhuǎn)換器、放大器、AO晶體和換能器中至少之一的溫度，并向補(bǔ)償單元提供基于溫度的控制信號以補(bǔ)償模擬電子驅(qū)動信號中基于溫度的偏差?？稍诳朔舻难a(bǔ)償之外進(jìn)行這種對溫度偏差的補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明聲光系統(tǒng)的優(yōu)選實施例，該系統(tǒng)包括均連接至僅有一個聲光兀件的晶體的至少一個第一和第二換能器，其中第一換能器被配置為向聲光元件的晶體傳輸?shù)谝活l率的第一聲波信號，第二換能器被配置為向該聲光元件的晶體傳輸?shù)诙l率的第二聲波信號?？梢员化B加并被傳輸至第一和第二換能器的信號的數(shù)量基本上是無限制的，但實際上由于非線性效應(yīng)可能存在著一些限制。在同一晶體上提供兩個不同的換能器可在上述的補(bǔ)償以外避免這一問題。根據(jù)本發(fā)明聲光系統(tǒng)的優(yōu)選實施例，該聲光系統(tǒng)包括至少一個第一和第二聲光兀件，每一聲光元件都具有晶體和連接至該晶體的換能器，其中第一聲光元件的換能器被配置為將第一頻率的第一聲波信號傳輸至第一聲光元件的晶體，第二聲光元件的換能器被配置為將第二頻率的第二聲波信號傳輸至第二聲光元件的晶體。例如，如果需要彼此獨(dú)立地驅(qū)動兩個聲光兀件，這種系統(tǒng)是有益的。因此，根據(jù)本發(fā)明聲光系統(tǒng)的優(yōu)選實施例，第一聲光兀件不同于第二聲光兀件。根據(jù)本發(fā)明聲光系統(tǒng)的優(yōu)選實施例，至少一個聲光兀件選自下述器件組成的組A0TF、A0M、A0D、A0BS、A0BM以及移頻器。特別地，根據(jù)本發(fā)明聲光系統(tǒng)的實施例，第一聲光元件是A0TF，第二聲光元件是A0BS。根據(jù)本發(fā)明聲光系統(tǒng)的優(yōu)選實施例，被聲光元件改變的光是由寬帶光源生成的，該寬帶光源生成寬帶連續(xù)波長譜。優(yōu)選地，寬帶光源是由下述器件組成的組中之一超連續(xù)光源、短脈沖激光器、超發(fā)光光源以及LED光源。同樣，可被“捆”為一束高強(qiáng)度光束的日光也是一種選擇。為濾出一定帶寬的光，根據(jù)優(yōu)選實施例，模擬電子驅(qū)動信號被啁啾以對一定帶寬的光產(chǎn)生影響。根據(jù)本發(fā)明聲光系統(tǒng)的優(yōu)選實施例，被聲光元件改變的光是由線譜光源生成的，該光源生成一個或更多特定波長的光或一個或更多波長窄帶的光中的至少一個。
在根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡的優(yōu)選實施例中，該顯微鏡包括作為聲光可調(diào)濾波器(AOTF)的第一聲光元件，以及提供在自AOTF下游的入射光的方向上、且從AOTF上游的成像目標(biāo)發(fā)射或反射的光的方向上的作為聲光分束器(AOBS)的第二聲光兀件,其中AOBS將目標(biāo)發(fā)射或反射的光分為被傳輸至探測器以生成成像目標(biāo)的圖像的第一有用光束，以及被丟棄的第二多余光束。例如，這種顯微鏡為掃描顯微鏡，特別地為熒光掃描顯微鏡，但這種優(yōu)選實施例也可應(yīng)用于寬視場顯微鏡或諸如STED顯微鏡的特別的高分辨率顯微鏡。所生成的用于驅(qū)動換能器的模擬電子信號典型地是諧波，但也可以為其他形狀，例如矩形信號。矩形信號的優(yōu)點在于能夠以全部強(qiáng)度濾出特定的波長帶寬，例如3nm，而不是以全部強(qiáng)度僅濾出一個特定波長，同時以例如僅50%的較低的強(qiáng)度濾出窄波帶內(nèi)的波長。對窄帶寬內(nèi)的所有波長接收其全部強(qiáng)度是有利的，如果特定的應(yīng)用使得某一帶寬基本上全部都有期望的效果，例如用于激發(fā)特定的染料。如果是這種情況，優(yōu)選地100%地接收整個帶寬，因其增加了有用光的總強(qiáng)度。用于數(shù)-模轉(zhuǎn)換器的時鐘頻率需要大于奈奎斯特頻率。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元優(yōu)選實施為一整組單元，包括數(shù)字頻率計算單元、數(shù)字修改單元、疊加單元以及可選的補(bǔ)償單元，其可被配置為并行調(diào)度計算時鐘頻率。換能器典型地在50-150MHZ之間的頻率上運(yùn)行，但也可以擴(kuò)寬至IOMHz至2GHz。整組單元的數(shù)字頻率計算單元、數(shù)字修改單元、疊加單元以及可選的補(bǔ)償單元并不是必須提供在同一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元中，但用于降低電子元件的數(shù)量和并行化計算時鐘頻率時是特別優(yōu)選的實施例。在根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡的優(yōu)選實施例中，探測器連接至生成待成像目標(biāo)的圖像的計算機(jī)。在根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡的優(yōu)選實施例中，計算機(jī)生成傳輸至掃描器的反饋信號。在根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡的優(yōu)選實施例中，計算機(jī)連接至數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元并被配置為將控制信號傳輸至數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元。本發(fā)明運(yùn)行聲光系統(tǒng)優(yōu)選的方法包括計算兩個信號之間的相位差從而將數(shù)字合成信號中的最大振幅降低至最小，以及相應(yīng)地在將至少兩個初期數(shù)字信號疊加為合成信號之前改變這些信號之間的相對相位。本發(fā)明運(yùn)行聲光系統(tǒng)優(yōu)選的方法包括在將數(shù)字合成信號轉(zhuǎn)換成模擬信號之前增大數(shù)字合成信號以補(bǔ)償換能器中的非線性效應(yīng)。本發(fā)明運(yùn)行聲光系統(tǒng)優(yōu)選的方法包括測量數(shù)-模轉(zhuǎn)換器、放大器、換能器和晶體中至少之一的溫度，并在將數(shù)字合成信號轉(zhuǎn)換為模擬信號之前增大數(shù)字合成信號以補(bǔ)償溫度的影響。本發(fā)明運(yùn)行聲光系統(tǒng)優(yōu)選的方法包括對模擬驅(qū)動信號進(jìn)行啁啾以對一定帶寬的光產(chǎn)生影響。


圖1示出本發(fā)明第一實施例的框圖。圖2示出本發(fā)明第二實施例的框圖，其另外地包括數(shù)字修改單元。圖3示出本發(fā)明第三實施例的框圖，其另外地包括數(shù)字修改單元和數(shù)字補(bǔ)償單
J Li ο
圖4示出演示了電子和/或聲波系統(tǒng)隨模擬電子信號的強(qiáng)度的非線性響應(yīng)的圖。圖5以實線示出控制換能器的模擬電子信號的圖，以及被根據(jù)圖3示出的實施例的補(bǔ)償單元補(bǔ)償了的模擬電子信號的圖。圖6示出本發(fā)明可選的第三實施例的框圖。圖7示出本發(fā)明可選的第四實施例的框圖。圖8示出根據(jù)本發(fā)明實施共聚焦掃描顯微鏡中的第四實施例的顯微鏡。圖9示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的第一聲光元件的示意透視圖。圖10示出圖9中示出的聲光元件的示意側(cè)視圖。圖11示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)包括分段換能器的第二聲光元件的示意透視圖。圖12示出圖11中示出的聲光元件的示意側(cè)視圖。圖13示出演示了使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的聲光元件的共聚焦顯微鏡的結(jié)構(gòu)的圖；以及圖14示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的聲光系統(tǒng)。
具體實施例方式圖9示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的第一聲光元件I的示意透視圖。聲光元件I包括連接至晶體3的換能器2。如箭頭4所示意性演示的光線傳輸入晶體3，并以兩個分離的光束從晶體射出。聲光系統(tǒng)可為任一類型，下文中在優(yōu)選實施例中特別地描述A0TF,其為一種重要類型的聲光元件、尤其廣泛使用在顯微鏡中。在AOTF中，生成特定波長或諸如3nm帶寬的波長窄帶的有用光束5，而多余光束6無偏轉(zhuǎn)地從晶體射出。電子信號通過同軸電纜7傳輸至包括多個電子器件9的電子電路板8。在電子電路板8中，在將電子信號傳輸入換能器2之前進(jìn)行阻抗的調(diào)節(jié)，其中換能器2包括不同于同軸電纜7的阻抗。第一接合線11連接至換能器2的負(fù)電極，第二接合線連12接至換能器2的正電極。在該實施例中，接合線11和12通過包括電子器件的中間電路板連接至同軸電纜7，特別地，第一接合線11連接至同軸電纜的外側(cè)導(dǎo)線，第二接合線12連接至同軸電纜7的內(nèi)側(cè)導(dǎo)線。根據(jù)傳輸至換能器的模擬電子信號，聲波傳輸至晶體3，使得晶體振蕩從而在晶體內(nèi)有效地生成光學(xué)光柵，在晶體3內(nèi)使關(guān)聯(lián)于特定聲波的特定波長的光發(fā)生偏轉(zhuǎn)并將該光作為有用光束輸出，如箭頭5所
/Jn ο圖10示出聲光元件I的側(cè)視圖，特別是晶體3和連接至晶體3的換能器2。換能器2大體上包括三層，即直接連接至晶體3的金屬層形式的換能器2的負(fù)電極13、最遠(yuǎn)離晶體3的另一金屬層形式的正電極14以及夾在負(fù)電極13和正電極14之間的壓電層15。如參考圖9所描述的，接合線11結(jié)合至負(fù)電極13，接合線12結(jié)合至正電極14。壓電層15的壓電材料例如可以是鈮酸鋰，而晶體可由二氧化碲材料制成。圖11示出圖9中示出的實施例的變型，即其中換能器是分段的，在該實施例中其包括由2a、2b、2c、2d和2e示出的5個換能器段。因而，提供多個同軸電纜7和接合線11、
12。使用分段換能器對于驅(qū)動換能器提供了更多的靈活性，例如以不同相位的信號驅(qū)動各段。圖12示出與圖10相似的側(cè)視圖，但為圖11中示出的分段聲光元件的側(cè)視圖。如圖所示，兩個層，即負(fù)電極13a、13b、13c、13d、13e和正電極14a、14b、14c、14d、14e是分段的，夾在分段電極之間的壓電層15不是分段的。應(yīng)注意，為提供分段換能器，僅需負(fù)電極13和正電極14中的一個是分段的。但也可如圖12所示兩者皆分段。分段換能器例如描述在已公開的美國專利申請中，公開號為US2010/0053725，該申請與本發(fā)明有一個相同的申請人，該美國專利申請的內(nèi)容通過引用合并入本發(fā)明。圖13示意性地繪出使用至少一個聲光可調(diào)濾波器(AOTF)和聲光分束器(AOBS)的共聚焦顯微鏡的結(jié)構(gòu)?？刂茊卧?6生成控制信號，從而控制頻率發(fā)生器17。激光光源18輸出激光至A0TF19，該A0TF19截出期望作為混合通過共聚焦顯微鏡的光學(xué)器件、通過物鏡20到達(dá)目標(biāo)21的入射光的某波長的光。目標(biāo)21反射或發(fā)射的光返回通過物鏡20至A0BS，其中有用光束抵達(dá)探測用于對目標(biāo)成像的期望光的探測器22。圖14示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的聲光系統(tǒng)，特別地示出現(xiàn)有技術(shù)中生成用于驅(qū)動聲光元件的模擬電子信號的驅(qū)動單元的結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)有技術(shù)的示例中，提供8個頻率發(fā)生器FG1-FG8，提供被8個振幅調(diào)制器AM1-AM8振幅調(diào)制的信號，由23共同示出的模擬乘法器將來自8個頻率發(fā)生器FG1-FG8和8個振幅調(diào)制器AM1-AM8的信號相乘。模擬乘法器輸出的信號在疊加單元24中合并為一個合成信號，該合成信號傳輸至放大器25，放大器將該合成信號傳輸至聲光元件，例如如圖9-12所詳細(xì)描述的。上文描述了圖9-12中聲光元件的基本特性和結(jié)構(gòu)、圖13中共聚焦顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)以及圖14中提供用于驅(qū)動聲光元件的模擬電子信號的現(xiàn)有技術(shù)驅(qū)動器的設(shè)計和功能，下文將描述
具體實施例方式圖1示出本發(fā)明的第一實施例。數(shù)據(jù)處理單元35內(nèi)的數(shù)字頻率計算單元26計算第一數(shù)字信號27和第二數(shù)字信號28。這兩個數(shù)字信號由一串表示特定頻率、振幅和相位的模擬信號的數(shù)字形式的位元和字節(jié)表示，模擬信號特別地是諧波振蕩但并不必須為此。還可能的是，數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)計算的初期數(shù)字信號具有不同的相位和振幅。此外，可以理解，兩個不同的信號27和28僅是用來表示多個信號，可為基于特殊應(yīng)用(例如用于特殊類型的顯微鏡)需要的任一數(shù)量的信號，例如3、4或5個不同的信號。該至少兩個信號在疊加單元30中疊加。通過相加兩個數(shù)字信號的位元和字節(jié)串來數(shù)字地執(zhí)行疊加。有疊加單元生成的數(shù)字信號表示疊加的模擬信號31。然而，即使數(shù)字地表示該疊加的模擬信號31，應(yīng)注意從數(shù)字疊加單元輸出的仍是數(shù)字位元和字節(jié)串，僅在數(shù)-模轉(zhuǎn)換器32中處理后才成為疊加的數(shù)字信號31。放大器33對疊加的模擬信號31進(jìn)行放大。放大的信號通過電路板8傳輸至聲光元件15的換能器2。聲光元件的結(jié)構(gòu)已詳細(xì)地描述在圖9-12中。比較圖1中示出的實施例和圖14所描述的現(xiàn)有技術(shù)，顯然本發(fā)明提供了多個優(yōu)點首先，由數(shù)據(jù)處理單元26生成并被疊加單元30疊加的不同波長和頻率的信號的數(shù)目基本上是不受限的，僅受數(shù)-模轉(zhuǎn)換器32的動態(tài)范圍限制，或受要疊加成為一個信號的各不同頻率的計算信號之間期望的串音限制的限制。圖3示出的本發(fā)明的實施例將解決視為串音的非線性效應(yīng)的難題。另外，由于表示不同頻率的數(shù)字信號是計算出來的，因而可以隨意地選擇頻率，即不受圖14中示出的僅生成某特定頻率的各頻率發(fā)生器FG1-FG8限制。對于熒光顯微鏡，可隨意地選擇頻率是特別期望的，例如使用不同的染料或在制造特定顯微鏡時本不會考慮到的新發(fā)明的染料。除了更高的靈活性，顯然電子器件的數(shù)目被顯著地降低，即替換了例如根據(jù)圖14的現(xiàn)有技術(shù)示例中示出的8個頻率發(fā)生器FG1-FG8、8個振幅調(diào)制器AM1-AM8，8個模擬乘法器23和I個疊加單元，本發(fā)明僅包括一個其中實施有I個數(shù)字頻率計算單元、I個數(shù)字疊加單元以及I個數(shù)-模轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)處理單元。電子器件數(shù)目顯著地降低不僅節(jié)省了用于這些器件的成本，還降低了整個驅(qū)動單元的能耗及其整體復(fù)雜性。作為數(shù)據(jù)處理單元，優(yōu)選地使用包含可編程邏輯的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)。這種情況下，通過在FPGA單元中實施加法器、乘法器以及查詢表，能夠容易地在同一 FPGA單元中實施數(shù)字頻率計算單元、修改單元和疊加單元，以及可能具有的如下文參考圖3示出的實施例所詳細(xì)描述的補(bǔ)償單元，借由這種組合進(jìn)一步地減少了電子器件的數(shù)目。在可選實施例中，還可以使用諸如DSP單元或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)的不同的電子器件。在圖2示出的本發(fā)明實施例中，另外地，在數(shù)字頻率計算單元26和數(shù)字疊加單元30之間提供數(shù)字修改單元29。在生成兩個初期數(shù)字信號之后，這些信號被傳輸至修改單元29，在該單元中初期數(shù)字信號中一個或兩者的振幅、相位或振幅和相位被改變。如圖1示出的實施例，這種修改單元29并不是絕對需要的，例如數(shù)字頻率計算單元計算不同的信號并對其進(jìn)行改變，但根據(jù)優(yōu)選實施例，在修改單元中改變振幅能夠特別地對電子模擬信號產(chǎn)生影響，并最終對所生成的聲波信號的強(qiáng)度產(chǎn)生影響，因而對是否輸出或輸出多強(qiáng)的特定波長的光產(chǎn)生影響。改變相位主要是影響疊加的信號的最大振幅。改變相位的另一優(yōu)勢在于對于如圖11和12所示的分段換能器，可確保以相同的相位來驅(qū)動所有的段。應(yīng)注意，仍然是數(shù)字地執(zhí)行改變，即產(chǎn)生一串位元或字節(jié)，而不是最終需要的用于驅(qū)動聲光元件的換能器的模擬信號。實時地執(zhí)行改變，即按計算單元所允許最快速度且在驅(qū)動換能器之前執(zhí)行改變，也即不存在由任何閉環(huán)控制所導(dǎo)致的時間延遲。圖3示出的實施例與圖1和2示出的實施例不同在于，還提供了補(bǔ)償單元34。與圖1示出的實施例相比，所有其他器件都是相同的。進(jìn)一步地，由修改單元得到的信號27、28示出為已被改變了相位和振幅的一個信號，為示意的目的，兩個信號的相位都被偏置180度，但兩個信號27、28的振幅和頻率是相同的。可以理解，信號是數(shù)字的，即具有數(shù)字串的形式，但圖中為示意的目的示出的信號為由該數(shù)字串表示的模擬信號。補(bǔ)償單元的目的在于避免或至少減少各個器件中高強(qiáng)度信號所產(chǎn)生的非線性效應(yīng)，比如在數(shù)-模轉(zhuǎn)換器DAC、放大器、換能器2以及晶體中的非線性效應(yīng)，同時還需考慮產(chǎn)生非線性效應(yīng)的其他原因，比如聲光元件的晶體中溫度的變化或數(shù)-模轉(zhuǎn)換器和放大器的溫度的變化。溫度主要影響需要的射頻，但也還影響需要的信號強(qiáng)度。圖4中示出的圖演示了非線性效應(yīng)。理想狀況下，換能器中生成的聲波信號是在數(shù)-模轉(zhuǎn)換器32中生成并被放大器33放大的模擬信號的線性函數(shù)。然而，特別地如果數(shù)個信號疊加，或者如果單個信號疊加時并不受控而不能使最大振幅較低，則換能器生成強(qiáng)度比期望值的或理論預(yù)期值低的信號。圖4中以虛線示出期望的線性曲線，然而實際生成的聲波信號僅在低強(qiáng)度的較短范圍上與期望的線性曲線吻合。補(bǔ)償單元34能夠補(bǔ)償這種非線性效應(yīng)，增大數(shù)-模轉(zhuǎn)換器的輸出信號，如圖5中虛線示出的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器隨時間的輸出。圖5中的實線示出未進(jìn)行補(bǔ)償時的輸出。從圖5中能明顯看出，特別在振幅較高時進(jìn)行補(bǔ)償，因此聲波信號強(qiáng)度在圖4中虛線示出的理想線性曲線的下方。在數(shù)字補(bǔ)償單元的優(yōu)選實施例中，使用基于非線性效應(yīng)知識的校正表(見圖4)以用于進(jìn)行校正，當(dāng)然也可使用基于校正方法的校正。在數(shù)-模轉(zhuǎn)換器將信號轉(zhuǎn)換為初期模擬驅(qū)動信號之前，補(bǔ)償單元數(shù)字地補(bǔ)償信號，這樣能夠避免超尺寸的換能器和超尺寸的放大器。避免使用超尺寸器件允許了使用更小、因而成本更低的聲光元件以及使用較小的放大器和數(shù)-模轉(zhuǎn)換器，因而進(jìn)一步地降低了成本，除了顯著地節(jié)省了電子器件，還降低了這些器件的能耗。除了這些優(yōu)點，較小的放大器的另一優(yōu)點在于更加安全，因其避免了在設(shè)置系統(tǒng)用于特定應(yīng)用而調(diào)節(jié)放大器時由偶然的高放大對聲光元件的晶體造成的損害。同樣地，電子器件的結(jié)構(gòu)尺寸較小，由于使用較小的放大器特別地提供了機(jī)械設(shè)計的優(yōu)勢。同樣地，通過減少器件簡化了設(shè)計而獲得了較好的散熱效果。圖6中示出本發(fā)明的可選實施例。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元包括所有的功能性元件，即數(shù)字頻率計算單元26、修改單元29、數(shù)字疊加單元30以及補(bǔ)償單元34 (如果提供的話)。與圖1-3中示出的實施例相比，根據(jù)圖6聲光元件中使用的晶體3包括三個換能器2a，2b,和2c，且傳輸至每一換能器2a，2b,和2c的信號被各單獨(dú)數(shù)-模轉(zhuǎn)換器DAC32a、32b和32c和各單獨(dú)放大器33a、33b和33c轉(zhuǎn)換。傳輸至提供在同一晶體3上的單獨(dú)換能器2a、2b和2c的信號可以為疊加的信號或單一信號。圖7中示出本發(fā)明的另一實施例。與圖6示出的實施例相比，并非在一個晶體提供三個換能器，而是提供三個不同的聲光元件la、Ib和lc，每一晶體被各獨(dú)立的DAC32a、32b和32c和放大器33a、33b和33c驅(qū)動。圖8示出整個顯微鏡的示意圖，這里特別地為共聚焦顯微鏡。線譜光源18生成入射光，被聲光可調(diào)濾波器AOTF形式的聲光兀件過濾。隨后通過掃描器36和物鏡20將期望波長或期望波長帶寬的有用光束傳輸至目標(biāo)21。對于突光掃描顯微鏡，目標(biāo)21發(fā)射出突光，該熒光混合后通過物鏡返回至聲光分束器，聲光分束器使有用光束偏轉(zhuǎn)以生成圖像并將該有用光束傳輸至探測器37。探測器37連接至計算機(jī)38，計算機(jī)一方面通過線39將控制信號傳輸返回至掃描器36，另一方面將指示期望的波長和強(qiáng)度的信號傳輸至數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元35。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元35的工作方式如參考圖1-3示出的實施例所詳細(xì)描述的。由于聲光分束器包括兩個聲光可調(diào)濾波器A0TF，因而在該實施例中提供兩個數(shù)-模轉(zhuǎn)換器及其放大器的組合40b、40c，例如也可如圖7示出的實施例中所描述的。提供數(shù)-模轉(zhuǎn)換器及其放大器的另一組合40a以向過濾入射光的AOTF提供模擬電子驅(qū)動信號。在該實施例中提供多個傳感器，通過各自的數(shù)據(jù)線41、42、43向數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元35提供信號以執(zhí)行另外用于溫度變化的補(bǔ)償。數(shù)據(jù)線41傳輸來自光源18的溫度信號，數(shù)據(jù)線42傳輸來自過濾入射光的AOTF的溫度信號，數(shù)據(jù)線43傳輸來自數(shù)-模轉(zhuǎn)換器及其放大器的組合40a的溫度信號，這些溫度信號被傳輸至數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元35。對圖8中示出的顯微鏡進(jìn)行變型是可行的，例如，如果用于寬視場顯微鏡或?qū)捯晥鰺晒怙@微鏡，則去掉掃描器。在共聚焦掃描顯微鏡中，AOBS可被二向色或中性濾波器替換，可同時使用多個AOTFs/AOMs以用于不同的激光/激光線。可以理解，所描述的實施例僅用于示意的目的。在不背離本發(fā)明范圍的情況下，可進(jìn)行多種改變和變型。
權(quán)利要求
1.一種聲光系統(tǒng)，包括:至少一個聲光元件(1)，所述聲光元件(I)具有至少一個換能器(2)，其中所述至少一個換能器(2)連接至晶體(3)，所述晶體(3)在其輸入端接收輸入光并由其輸出端傳送輸出光，換能器(2)被配置為接收模擬電子驅(qū)動信號、生成聲波并將這些聲波傳送至晶體(3)；驅(qū)動單元，用于生成至少一個模擬電子驅(qū)動信號以驅(qū)動聲光元件(I)改變傳輸通過該聲光元件(I)的光，所述驅(qū)動單元包括: 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元(35 )，用于生成數(shù)字合成信號，所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元(35 )包括:數(shù)字頻率計算單元(26)，用于計算并生成至少兩個初期數(shù)字信號，每一初期數(shù)字信號形成用于由換能器(2)生成特定聲波頻率的基礎(chǔ)； 疊加單元(30)，將至少兩個初期數(shù)字信號合成為一個數(shù)字合成信號(31); 至少一個數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(32)，將數(shù)字合成信號轉(zhuǎn)換為初期模擬驅(qū)動信號；以及 放大器(25，33)，用于將初期模擬驅(qū)動信號放大成為所述模擬電子驅(qū)動信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的聲光系統(tǒng)，進(jìn)一步包括數(shù)字修改單元(29)，其配置成將兩個初期數(shù)字信號的至少一個改變?yōu)橹辽僖粋€改變的數(shù)字信號，形成用于生成特定聲波頻率的基礎(chǔ)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的聲光系統(tǒng)，其中修改單元(29)被配置為將兩個初期數(shù)字信號改變?yōu)閮蓚€改變的數(shù)字信號，以形成通過至少一個換能器(2)生成不同相位的特定聲波頻率的基礎(chǔ)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一的聲光系統(tǒng)，其中數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元(35)進(jìn)一步地包括補(bǔ)償單元(34)，用于改變信號以補(bǔ)償基于所述模擬電子驅(qū)動信號的聲波響應(yīng)中的非線性效應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一的聲光系統(tǒng)，進(jìn)一步地包括溫度傳感器，所述溫度傳感器測量所述數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(32)、所述放大器(25，33)、所述換能器(2)和所述晶體(3)組成的組中一個器件的至少一個溫度，并向所述補(bǔ)償單元(34)提供基于溫度的控制信號，以補(bǔ)償所述模擬電子驅(qū)動信號中基于溫度的偏差。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一的聲光系統(tǒng)，包括至少一個第一和第二換能器(2)，其均連接至僅一個聲光元件(I)的晶體(3)，其中所述第一換能器(2)被配置為向聲光元件(I)的晶體(3)傳輸由第一模擬電子驅(qū)動信號生成的第一聲波信號，所述第二換能器(2)被配置為向聲光兀件(I)的晶體(3)傳輸由第二模擬電子驅(qū)動信號生成的第二聲波信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一的聲光系統(tǒng),包括至少第一和第二聲光兀件(I),每一聲光元件都具有晶體(3)和連接至所述晶體(3)的換能器(2)，其中第一聲光元件(I)的換能器(2)被配置為將第一頻率的第一聲波信號傳輸至第一聲光元件(I)的晶體(3)，第二聲光元件(I)的換能器(2)被配置為將第二頻率的第二聲波信號傳輸至第二聲光元件(I)的晶體(3),所述第一和第二頻率為相同或彼此不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的聲光系統(tǒng),其中所述第一聲光兀件(I)不同于所述第二聲光兀件(I)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一的聲光系統(tǒng),其中至少一個聲光兀件(I)選自下述器件組成的組:聲光可調(diào)濾波器AOTF(19),聲光調(diào)制器Α0Μ、聲光偏轉(zhuǎn)器AOD、聲光分束器AOBS、聲光合束器AOBM以及移頻器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的聲光系統(tǒng),其中所述第一聲光兀件(I)是聲光可調(diào)濾波器AOTF(19),所述第二聲光兀件(I)是聲光分束器AOBS。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10之一的聲光系統(tǒng)，其中被所述聲光元件(I)改變的光是由連續(xù)波(CW)激光器(18 )或脈沖激光器(18 )生成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11之一的聲光系統(tǒng)，其中被聲光兀件(I)改變的光是由生成寬帶連續(xù)波長譜的寬帶光源(18)生成的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的聲光系統(tǒng)，其中所述寬帶光源(18)是由下述器件組成的組中之一:超連續(xù)光源、超發(fā)光光源以及LED光源。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的聲光系統(tǒng)，其中所述模擬電子驅(qū)動信號被啁啾以對一定帶寬的光產(chǎn)生影響。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14之一的聲光系統(tǒng)，其中被所述聲光元件(I)改變的光是由線譜光源(18)生成的，該線譜光源生成具有一個或多個特定波長、或一個或多個窄波帶中的至少一個的光。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15之一的聲光系統(tǒng),其中所述模擬電子驅(qū)動信號包括至少兩個疊加的諧波信號。
17.—種顯微鏡,包括: 具有至少一個換能器(2)的至少一個聲光元件(1)，其中該至少一個換能器(2)連接至晶體(3)，所述晶體(3)在其輸入端接收輸入信號并由其輸出端傳送輸出信號，所述換能器(2)被配置為接收模擬電子驅(qū)動信號、生成聲波并將這些聲波傳送至所述晶體(3)； 光源(18)，生成包括至少兩個不同波長的輸入光； 驅(qū)動單元，用于生成至少一個模擬電子驅(qū)動信號以驅(qū)動所述聲光元件(I)改變傳輸通過所述聲光元件(I)的光，所述驅(qū)動單元包括: 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元(35)，用于生成數(shù)字合成信號，該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元(35)包括:數(shù)字頻率計算單元(26)，用于計算并生成至少兩個初期數(shù)字信號，所述兩個初期數(shù)字信號(27、28)的每一個形成用于由換能器(2)生成特定聲波頻率的基礎(chǔ)； 數(shù)字修改單元(29 )，被配置成將所述兩個初期數(shù)字信號(27、28 )中的至少一個改變?yōu)橹辽僖粋€改變的數(shù)字信號，形成用于生成特定聲波頻率的基礎(chǔ)；以及 疊加單兀(24、30),將所述至少一個改變的數(shù)字信號及一個初期數(shù)字信號或另一改變的數(shù)字信號合成為單個的數(shù)字合成信號； 至少一個數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(32)，將數(shù)字合成信號轉(zhuǎn)換為初期模擬驅(qū)動信號的；以及 至少一個放大器(25、33)，用于將初期模擬驅(qū)動信號放大成為所述模擬電子驅(qū)動信號; 入耦合元件，用于將被聲光系統(tǒng)被改變的光耦合入光軸；以及 物鏡(20)； 其中所述入耦合元件被提供在所述物鏡(20)的上游，并被配置為接收從所述至少一個聲光元件(I)輸出的被改變的光，以及物鏡(20)被提供在所述入耦合元件的下游。
18.根據(jù)權(quán)利要 求17的顯微鏡,包括第一聲光兀件(I)和第二聲光兀件(I),其中所述第一聲光兀件為聲光可調(diào)濾波器AOTF (19),所述第二聲光兀件為聲光分束器A0BS,其被提供在入射光的方向上AOTF (19)的下游、且在成像目標(biāo)發(fā)射或反射的光的方向上在所述AOTF (19)的上游，其中所述AOBS將目標(biāo)(21)發(fā)射或反射的光分為被傳輸至探測器(22)以生成所述成像目標(biāo)(21)的圖像的第一有用光束(5)，以及被丟棄的第二多余光束(6)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的顯微鏡，其中所述探測器(22)連接至生成所述成像目標(biāo)(21)的圖像的計算機(jī)(38)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的顯微鏡，其中所述計算機(jī)(38)生成傳輸至所述掃描器(36)的反饋信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20的顯微鏡，其中所述計算機(jī)(38)連接至所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元(35 )，并被配置為將控制信號傳輸至所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元(35 )。
22.—種運(yùn)行聲光系統(tǒng)的方法,所述聲光系統(tǒng)包括具有至少一個連接至晶體(3)的換能器(2)的至少一個聲光元件(1)，用于生成至少一個模擬電子驅(qū)動信號以驅(qū)動聲光元件(I)改變傳輸通過所述聲光元件(I)的光的驅(qū)動單元，且包括至少一個用于生成數(shù)字合成信號的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元(35)、至少一個將數(shù)字合成信號轉(zhuǎn)換為初期模擬驅(qū)動信號的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(32)以及將初期模擬驅(qū)動信號放大成為所述模擬電子驅(qū)動信號的放大器(25，33)，所述方法包括: 計算至少兩個初期數(shù)字信號，其由以數(shù)字格式表示兩個相應(yīng)模擬信號的一串位元和字節(jié)組成； 將至少兩個初期數(shù)字信號疊加為一個數(shù)字合成信號； 將數(shù)字合成信號轉(zhuǎn)換為 初期模擬驅(qū)動信號； 將初期模擬驅(qū)動信號放大成為所述模擬電子驅(qū)動信號；以及 將模擬電子驅(qū)動信號傳送至所述換能器(2)以運(yùn)行所述換能器(2)生成聲波。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，進(jìn)一步地包括在將兩個初期數(shù)字信號合并成一個數(shù)字合成信號之前改變所述兩個初期數(shù)字信號的至少一個信號。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，進(jìn)一步包括計算所述兩個信號之間的相位差從而將數(shù)字合成信號中的最大振幅降低至最小，以及相應(yīng)地在將至少兩個初期數(shù)字信號疊加為所述合成信號之前改變這些信號之間的相對相位。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24的方法，進(jìn)一步包括在將所述數(shù)字合成信號轉(zhuǎn)換成模擬信號之前，改變所述數(shù)字合成信號以補(bǔ)償所述電子或聲光設(shè)置中的非線性效應(yīng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求23-25之一的方法，進(jìn)一步包括測量由所述數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(32)、所述放大器(25)、所述換能器(2)和所述晶體(3)組成的組中至少一個器件的溫度，并在將所述數(shù)字合成信號轉(zhuǎn)換為模擬信號之前，改變所述數(shù)字合成信號以補(bǔ)償溫度的影響。
27.根據(jù)權(quán)利要求23-26之一的方法，進(jìn)一步包括對所述模擬驅(qū)動信號進(jìn)行啁啾以對一定帶寬的光產(chǎn)生影響。
28.—種聲光系統(tǒng),包括: 具有至少一個換能器(2)的至少一個聲光元件(I )，其中所述至少一個換能器(2)連接至晶體(3)，所述晶體(3)在其輸入端接收輸入信號并由其輸出端傳送輸出信號，所述換能器(2)被配置為接收模擬電子驅(qū)動信號、生成聲波并將這些聲波傳送至所述晶體(3)； 驅(qū)動單元，用于生成至少一個模擬電子驅(qū)動信號以驅(qū)動聲光元件(I)改變傳輸通過所述聲光元件(I)的光，所述驅(qū)動單元包括: 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元(29)，用于生成可轉(zhuǎn)換為模擬電子驅(qū)動信號的數(shù)字合成信號，其中模擬所述電子驅(qū)動信號能夠生成所述換能器(2)中兩個不同頻率的至少兩個不同的聲波；至少一個數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(32)，將所述數(shù)字合成信號轉(zhuǎn)換為初期模擬驅(qū)動信號的；以及 放大器(25、33 )，用于將初期模擬驅(qū)動信號放大成為所述模擬電子驅(qū)動信號。
全文摘要
一種聲光系統(tǒng)，被描述為包括至少一個具有至少一個連接至晶體的換能器的聲光元件，用于生成至少一個聲信號以驅(qū)動聲光元件改變傳輸通過該聲光元件的光的驅(qū)動單元，且包括至少一個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理單元、至少一個將數(shù)字合成信號轉(zhuǎn)換為初期模擬驅(qū)動信號的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器以及將初期模擬驅(qū)動信號放大成為所述模擬電子驅(qū)動信號的放大器。進(jìn)一步地，描述了操作該聲光元件的顯微鏡和方法。可實現(xiàn)諸如靈活性、實時補(bǔ)償非線性效應(yīng)、以及減少電子器件的數(shù)目、尺寸、成本及能耗的多種目的。
文檔編號G02B21/00GK103080820SQ201180039149
公開日2013年5月1日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者B·威茲高斯基, H·比爾克, V·塞弗里德 申請人:徠卡顯微系統(tǒng)復(fù)合顯微鏡有限公司