DE10032067A1 - Scanner - Google Patents

Scanner

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DE10032067A1
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scanner
electromagnetic radiation
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radiation
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DE10032067A
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English (en)
Inventor
Christian Hauger
Werner Poeltinger
Wilhelm Ulrich
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Carl Zeiss Surgical GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss AG
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/108—Scanning systems having one or more prisms as scanning elements

Abstract

Ein Scanner (1) für die optische Kohärenztomographie zur linienhaften Abtastung eines Objekts (5) mit elektromagnetischer Strahlung, bei dem die Abtastrichtung quer zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung verläuft, umfaßt ein um eine Drehachse (11) drehbares Umlenkelement (13), welches die entlang einer Einfallsrichtung einfallende elektromagnetische Strahlung zum Objekt (5) umlenkt und durch seine Drehung die linienhafte Abtastung des Objekts (5) bewirkt, und eine Strahlformungsoptik (23), welche objektseitig des drehbaren Umlenkelements (13) angeordnet ist und die vom Umlenkelement (13) kommende Strahlung zum Objekt (5) hin konzentriert. Dabei ist die Drehachse (11) des drehbaren Umlenkelements (13) parallel zur Einfallsrichtung der elektromagnetischen Strahlung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Scanner nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine derartiger Scanner ist z. B. aus der EP 0 581 871 B1, insbesondere aus den Fig. 3B, 3C, 3D und 6, und aus dem U. S. Patent 5,537,162, insbesondere aus Fig. 1, bekannt.
Dieser gattungsgemäße Scanner umfaßt ein um eine Drehachse drehbares Umlenkelement, welches von einer Strahlungsquelle kommende Strahlung zum Untersuchungsobjekt umlenkt und durch seine Drehung eine linienhafte Abtastung des Untersuchungsobjekts bewirkt. Zwischen diesem Umlenkelement und dem Untersuchungsobjekt ist eine Strahlformungsoptik angeordnet, welche die vom Umlenkelement kommende Strahlung zum Objekt hin konzentriert.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Scanner noch weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale in Anspruch 1 gelöst. Denn durch die zur Einfallsrichtung der Strahlung parallele Drehachse des drehbaren Umlenkelements ist der erfindungsgemäße Scanner mechanisch in einfacher Weise aufgebaut und kann besonders kompakt sein. Aus der Erfindung ergeben sich darüber hinaus erweiterte Einsatzmöglichkeiten. Der erfindungsgemäße Scanner kann z. B. so kompakt sein, daß er insbesondere als handgeführter Scanner ausgebildet werden kann.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfaßt die Strahlformungsoptik ein telezentrisches Scanobjektiv, wodurch der genaue Fokussierungszustand der Scanstrahlung keinen Einfluß auf die Lage der Scanlinie im Objekt hat.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist auf der objektabgewandten Seite des drehbaren Umlenkelements ein Kollimator für die einfallende Strahlung angeordnet ist. Dadurch kann die Scanstrahlung im Hinblick auf die Strahlformungsoptik optimiert werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn objektseitig des telezentrischen Scanobjektivs ein Strahlenteiler angeordnet ist. Auf diese Weise kann der abgescannte Bereich des Untersuchungsobjekts für eine Bedienperson sichtbar sein. Dies ist insbesondere für die Steuerung bzw. Führung eines als Handstück ausgebildeten Scanners vorteilhaft.
Wenn dabei der Strahlenteiler dichroitisch ist, kann außerhalb des sichtbaren Wellenlängenbereichs, z. B. im Infraroten liegende Scanstrahlung effizient auf das Objekt konzentriert werden und gleichzeitig die Scanlinie optimal beobachtet werden.
Mit einer auf der objektabgewandten Seite des Strahlenteilers angeordneten Vergrößerungsoptik lassen sich die Beobachtungsbedingungen für eine Bedienperson noch weiter optimieren. Eine besonders zuverlässige Überwachung der Scanlinie kann durch ein objektseitiges Abschlußfenster mit einer Markierung der Scan- bzw. Abtastlinie erreicht werden.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Figur, in der ein erfindungsgemäßer Scanner 1 in einer schematischen Schnittdarstellung dargestellt ist, beispielhaft erläutert.
Mit dem Scanner 1 wird elektromagnetische Strahlung entlang eines Strahlengangs 3 auf ein zu untersuchendes Objekt 5 gelenkt, wobei eine als Strahlungsquelle wirkende Endfläche 7 einer Lichtleitfaser 9 auf das Objekt 5 abgebildet wird. Dieses Bild der Strahlungsquelle wird in einer sich quer zur Zeichenebene der Figur erstreckenden Scanlinie, also quer zur Ausbreitungsrichtung der Strahlung, über das Objekt 5 bewegt.
Dazu lenkt ein sich um eine Drehachse 11 drehendes Umlenkelement 13 den Strahlengang 3 abhängig von seiner Drehstellung in unterschiedliche Richtungen und bewirkt dadurch im Zusammenwirken mit den nachfolgenden, scannerfesten optischen Elementen des Scanners 1 die linienhafte Abtastung des Objekts 5.
Die Drehachse 11 ist parallel und kollinear zu dem zwischen Endfläche 7 und Umlenkelement 13 liegenden Abschnitt des Strahlengangs 3, d. h. parallel zur Einfallsrichtung der Strahlung. Das den Strahlengang 3 um 90° umlenkende Umlenkelement 13 weist eine unter 45° zur Einfallsrichtung der Strahlung orientierte plane Umlenkfläche auf und wird von einem Drehmotor 15 um die Drehachse 11 gedreht.
Die von der Lichtleitfaser 9 kommende Strahlung wird vor ihrer Umlenkung durch das drehbare Umlenkelement 13 von einem Kollimatorlinsenelement 17 kollimiert. Nach dem drehbaren Umlenkelement 13 wird das einfallende Strahlungsbüschel durch einen scannerfesten Umlenkspiegel 18 mit einer sich orthogonal zur Zeichenebene der Figur erstreckenden, planen Reflexionsfläche ein weiteres Mal umgelenkt. Darauf wird das Strahlungsbüschel von einer Linsen 19 und 21 umfassenden und als telezentrisches Scanobjektiv ausgebildeten, scannerfesten Strahlformungsoptik 23 zum Objekt 5 hin konzentriert. Ein zwischen der Strahlformungsoptik 23 und dem Objekt 5 angeordneter Strahlenteiler 25 reflektiert die Scanstrahlung durch ein Abschlußfenster 27, welches eine Markierung der Scanlinie aufweist, auf das Objekt 5.
Der Strahlenteiler 25 ist für die von der Lichtleitfaser 9 kommende Scanstrahlung reflektierend und im sichtbaren Wellenlängenbereich transparent. Dadurch kann der gescannte Bereich des Untersuchungsobjekts 5 durch eine Lupe 29 beobacht- und überwachbar sein. Eine innerhalb des Scanners 1 angeordnete Quelle 31 für sichtbare elektromagnetische Strahlung sorgt dabei für besonders günstige Beobachtungsbedingungen.

Claims (7)

1. Scanner (1) für die optische Kohärenztomographie zur linienhaften Abtastung eines Objekts (5) mit elektromagnetischer Strahlung, wobei die Abtastrichtung quer zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung verläuft,
mit einem um eine Drehachse (11) drehbaren Umlenkelement (13), welches die entlang einer Einfallsrichtung einfallende elektromagnetische Strahlung zum Objekt (5) umlenkt und durch seine Drehung die linienhafte Abtastung des Objekts (5) bewirkt,
und mit einer Strahlformungsoptik (23), welche objektseitig des drehbaren Umlenkelements (13) angeordnet ist und die vom Umlenkelement (13) kommende elektromagnetische Strahlung zum Objekt (5) hin konzentriert,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Drehachse (11) des drehbaren Umlenkelements (13) parallel zur Einfallsrichtung der elektromagnetischen Strahlung ist.
2. Scanner (1) nach Anspruch 1, wobei die Strahlformungsoptik (23) ein telezentrisches Scanobjektiv umfaßt.
3. Scanner (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei auf der objektabgewandten Seite des drehbaren Umlenkelements (13) ein Kollimator (17) für die einfallende Strahlung angeordnet ist.
4. Scanner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei objektseitig des telezentrischen Scanobjektivs (23) ein Strahlenteiler (25) angeordnet ist.
5. Scanner (1) nach Anspruch 4, wobei der Strahlenteiler (25) dichroitisch ist.
6. Scanner (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei auf der objektabgewandten Seite des Strahlenteilers (25) eine Vergrößerungsoptik (29) angeordnet ist.
7. Scanner (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei ein objektseitiges Abschlußfenster (27) eine Markierung der Abtastlinie aufweist.
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