WO2017008780A1 - Two-dimensional scanning method and corresponding scanning device - Google Patents

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WO2017008780A1
WO2017008780A1 PCT/DE2016/100206 DE2016100206W WO2017008780A1 WO 2017008780 A1 WO2017008780 A1 WO 2017008780A1 DE 2016100206 W DE2016100206 W DE 2016100206W WO 2017008780 A1 WO2017008780 A1 WO 2017008780A1
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scanning method
diffraction grating
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Gerit DRÖGE
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Heidelberg Engineering Gmbh
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/1025—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for confocal scanning
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
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    • G02B21/002—Scanning microscopes
    • G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0036—Scanning details, e.g. scanning stages
    • G—PHYSICS
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    • 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
    • G02B26/106—Scanning systems having diffraction gratings as scanning elements, e.g. holographic scanners

Definitions

  • the invention is based on a scanning method in which a coherent light beam, in particular a laser beam, is deflected two-dimensionally, wherein the light beam is guided in a first deflection direction by a pivotable reflecting element.
  • a scanning method and a corresponding scanning device are in WO
  • optical mirrors are used both for the deflection of the light beam in a first deflection direction and in a second deflection direction different from the first deflection device, which mirrors are correspondingly adjusted by means of mechanical angle scanners , For example, galvanometer scanners, MEMS scanners or
  • the light beam is deflected across the diffraction grating in a second deflection direction different from the first one by varying the wavelength of the light beam in a wavelength range.
  • the deflection angle is varied by changing the wavelength of the light.
  • a tunable light source with a high sweep rate of, for example, 50 kHz-150 kHz can be used.
  • the sweep rate of the tunable light source precisely the frequency of the beam deflection, such as
  • Line frequency determined.
  • the maximum line frequency of the beam deflection is thus well above the frequencies that can be achieved by means of mechanically moving elements, such as mirrors or the like, which usually allow line frequencies of less than 10 kHz.
  • the diffraction grating may be the specular element, so that the diffraction grating and the specular element are formed as the same component.
  • the angle of scan deflection in the second deflection direction is only dependent on the wavelength of the incident light. Thus, if this wavelength is known or is measured during the sweep, the deflection angle can be determined unambiguously.
  • the instantaneous wavelength of the sweep can be continuously measured, for example, using a K-Clock, in conjunction with a Fiber Bragg grating as the wavelength reference.
  • the diffraction grating is the specular element
  • the diffraction grating may be mounted on a galvanometer scanner at 45 ° to the axis of rotation of the scanner. Then, the deflection direction of the grating due to optical diffraction is orthogonal to
  • the light beam can be provided, for example, by a light source, in particular a laser, with a tunable wavelength.
  • the deflection frequency of the light beam in the second deflection direction may correspond to a sweep rate of the tunable light source.
  • the sweep rate of the light source is, for example, between 50 kHz and 150 kHz.
  • the wavelength of the tunable light source can be, for example, in the VIS and / or in the NIR range, wherein it can be, for example, between 800 nm and 1400 nm.
  • the lattice constant of the diffraction grating 1 can be, for example, 1,200 lines / mm, and in principle also gratings with a lattice constant of 100 to 2,000 lines / mm depending on the light used are conceivable.
  • the wavelength of the light beam is measured during a scanning operation and the deflection angle in the second deflection direction is determined therefrom. This can be done, for example, such that the wavelengths are continuously measured using a K-Clock, in conjunction with a fiber Bragg grating as the wavelength reference. It is furthermore conceivable to perform an alienation of the different scan lines on the basis of determined values of the deflection angles of different scan lines. Furthermore, based on determined values of the deflection angle, an image width can be determined.
  • a first wavelength reference value can be determined as scan start and a second wavelength reference value as scan stop.
  • the diffraction grating may be mounted at an angle of 30 ° to 60 °, preferably 40 ° to 50 ° and in particular approximately 45 ° inclined to the rotationally adjustable axis of an angle scanner, preferably a galvanometer scanner.
  • the diffraction grating is mounted so that upon variation of the wavelength of the light beam, the light beam is deflected by the diffraction grating orthogonal to the deflection by the rotation of the angle scanner.
  • the invention relates to a scanning device for carrying out a scanning method of the type described above.
  • the scanning device has an angle scanner with a rotationally adjustable axis.
  • the scanning device further comprises a diffraction grating mounted on the rotationally adjustable axis, so that the
  • the Diffraction grating can be pivoted about the angle scanner in a first spatial direction.
  • the scanning device further comprises a light source for generating a coherent light beam with tunable wavelength, wherein the light beam to the
  • Diffraction grating is directed so that the light beam is deflected at a variation of the wavelength of the light beam in a second, different from the first spatial direction.
  • the angle scanner can be a galvanometer scanner, on whose axis of rotation the
  • the scanning device may comprise a K-clock and a fiber Bragg grating.
  • FIG. 1 schematically shows an embodiment of the scanning device according to the invention
  • FIG. 2 is a block diagram of a second embodiment of the invention.
  • Scan device essentially from an angle scanner 5, which may be formed for example as a galvanometer scanner and has a rotation axis z, to which a specular element 1, in particular a diffraction grating is mounted.
  • the rotation axis z of the angle scanner 5 is a coherent light beam L, for example, provided by a laser light source, directed to the diffraction grating, wherein between the normal of the angle scanner 5
  • Diffraction grating 1 and the direction of incidence of the light beam L is an angle of
  • the diffraction grating is mounted so that the two deflection directions x, y, which arise once by pivoting the diffraction grating 1 about the axis of rotation z and once by the wavelength variation of the incident light beam L, by 90 ° to each other. Consequently, with the aid of the diffraction grating 1, a line deflection in the y direction can thus be achieved by varying the wavelength of the incident light beam L, which is orthogonal to the column deflection in the x direction
  • Pivoting the diffraction grating 1 by means of the angle scanner 5 is aligned.
  • the tuning of the light source thus leads to a motionless, horizontal beam deflection.
  • the horizontal scanning position, the deflection angle is therefore only dependent on the wavelength of the incident light.
  • the instantaneous wavelength of the tunable light source can be measured during the sweep. This makes it possible to alienate the individual lines in 2D scans and to keep the image width constant.
  • the determination of the instantaneous wavelength can be made simply by using a Fiber Bragg Grating (FBG) as a wavelength reference and a K Clock as a wavelength counter.
  • FBG Fiber Bragg Grating
  • K Clock as a wavelength counter.
  • the deflection in the orthogonal, vertical direction is effected by tilting the optical grating with the aid of the angle scanner 5, for example by means of a
  • Sample rate is then at 100 MHz.
  • the described scanning method and the corresponding scanning device are particularly suitable for (confocal) laser scanning microscopy, for example for
  • Coherent light is provided by a tunable light source 2.
  • Light source 2 may be, for example, a laser light source. About a beam splitter 1 1, a portion of the light is forwarded to the optics 9, which forms the light of the light source 2 into a beam and directed to the diffraction grating 1, which via an angle scanner 5, for example, a galvanometer scanner, is pivotable about a Beam deflection in the vertical direction x to realize. If the wavelength of the tunable light source 2 is varied, a deflection takes place in the horizontal direction y due to the physical
  • the wavelength of the tunable light source 2 may be
  • the lattice constant of the diffraction grating 1 may be, for example, 1,200 lines / mm, where in principle lattice with a
  • Lattice constants of 100 to 2,000 lines / mm depending on the light used are conceivable. Consequently, with the aid of the light beam of the tunable light source 2 deflected in the x and y directions, an image B of, for example, a human eye A can be generated.
  • the light reflected from the eye A is detected by a detector 6 in order to be able to analyze it using conventional image processing methods.
  • the part of the light, the tunable light source 2, which is not passed through to the optical system 9, is forwarded to a signal divider 10, via which in turn a first light component is forwarded to a K clock 3.
  • the light component not supplied to the K-clock is forwarded to a fiber Bragg grating 4, which serves as a wavelength reference in order to determine the wavelength of the tunable light source 2 from the signals of K-Clock 3 and Fiber-Gragg-grating 4.

Abstract

The invention relates to a scanning method, in which a coherent light beam (L), in particular a laser beam, is deflected two-dimensionally, wherein the light beam (L) is guided in a first direction of deflection (x) by a pivotable reflecting element, characterized in that the reflecting element is a diffraction grating (1) and the light beam is deflected via the diffraction grating (1) in a second direction of deflection (y) that is different from the first direction of deflection, while the waves are varied in a wavelength range along the light beam (L). The invention also relates to a corresponding scanning device.

Description

Zweidimensionales Scanverfahren und eine entsprechende Scanvorrichtung  Two-dimensional scanning method and a corresponding scanning device
Die Erfindung geht aus von einem Scanverfahren, bei dem ein kohärenter Lichtstrahl, insbesondere ein Laserstrahl, zweidimensional abgelenkt wird, wobei der Lichtstrahl in einer ersten Ablenkrichtung von einem verschwenkbaren spiegelnden Element geführt wird. Ein derartiges Scanverfahren sowie eine entsprechende Scanvorrichtung sind in der WO The invention is based on a scanning method in which a coherent light beam, in particular a laser beam, is deflected two-dimensionally, wherein the light beam is guided in a first deflection direction by a pivotable reflecting element. Such a scanning method and a corresponding scanning device are in WO
2013/029784 AI beschrieben. 2013/029784 AI described.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen haben den Nachteil, dass sowohl für die Ablenkung des Lichtstrahls in einer ersten Ablenkrichtung als auch in einer zweiten, von der ersten Ablenkvorrichtung verschiedenen Ablenkrichtung optische Spiegel verwendet werden, die mit Hilfe mechanischer Winkelscanner entsprechend verstellt werden. Dazu werden beispielsweise Galvanometer- Scanner, MEMS-Scanner oder The methods and devices known from the prior art have the disadvantage that optical mirrors are used both for the deflection of the light beam in a first deflection direction and in a second deflection direction different from the first deflection device, which mirrors are correspondingly adjusted by means of mechanical angle scanners , For example, galvanometer scanners, MEMS scanners or
Resonanzscanner verwendet, bei denen die Zeilenfrequenz durch die Trägheit der Scanner und Spiegel stark limitiert ist. Darüber hinaus ist bei der Verwendung von Resonanzscannern die Bestimmung der durch Drifteffekte veränderlichen Scanauslenkung technisch sehr aufwendig. Werden für das Scannen in den beiden Ablenkrichtungen jeweils Galvanometer- Scanner verwendet, hat dies zur Folge, dass die Scanner keinen gemeinsamen Pivot-Punkt aufweisen, was die optische Justage der Apparatur sehr aufwendig macht. Resonance scanner used in which the line frequency is greatly limited by the inertia of the scanner and mirror. In addition, when using resonance scanners, the determination of the drift effects variable scan deflection is technically very complicated. Galvanometer scanners are used for scanning in the two deflection directions, this has the consequence that the scanners have no common pivot point, which makes the optical adjustment of the apparatus very expensive.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Scanverfahren sowie eine entsprechende Scanvorrichtung vorzuschlagen, welche eine hohe Zeilenfrequenz erlauben und darüber hinaus mit einfachen technischen Mitteln realisiert und ebenso einfach in der Handhabung sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Scanverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der nebengeordnete Anspruch 13 beschreibt eine entsprechende It is therefore an object of the invention to provide a generic scanning method and a corresponding scanning device, which allow a high line frequency and beyond realized with simple technical means and are just as easy to use. This object is achieved by a scanning method with the features of claim 1. The independent claim 13 describes a corresponding
Scanvorrichtung zur Durchführung des Scanverfahrens. Die abhängigen Ansprüche betreffen jeweils vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung. Scanning device for carrying out the scanning process. The dependent claims relate to advantageous embodiments of the invention.
Demgemäß wird bei dem vorgeschlagenen Scanverfahren der Lichtstrahl in einer zweiten, von der ersten unterschiedlichen Ablenkrichtung über das Beugungsgitter abgelenkt, indem die Wellenlänge des Lichtstrahls in einem Wellenlängenbereich variiert wird. Accordingly, in the proposed scanning method, the light beam is deflected across the diffraction grating in a second deflection direction different from the first one by varying the wavelength of the light beam in a wavelength range.
Anstelle beispielsweise die Zeilen-Strahlablenkung durch mechanisches Drehen eines spiegelnden Elementes zu realisieren, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, wird in einer Raumrichtung eine unbewegte optische Strahlablenkung mit Hilfe eines Instead of realizing, for example, the line beam deflection by mechanically rotating a specular element, as is known in the art, in a spatial direction, a non-moving optical beam deflection by means of a
Beugungsgitters realisiert. Der Ablenkwinkel wird durch die Änderung der Wellenlänge des Lichts variiert. Hierzu kann eine durchstimmbare Lichtquelle mit hoher Sweeprate von beispielsweise 50 kHz - 150 kHz verwendet werden. Dabei ist durch die Sweeprate der durchstimmbaren Lichtquelle gerade die Frequenz der Strahlablenkung, etwa die Diffraction grating realized. The deflection angle is varied by changing the wavelength of the light. For this purpose, a tunable light source with a high sweep rate of, for example, 50 kHz-150 kHz can be used. In this case, the sweep rate of the tunable light source precisely the frequency of the beam deflection, such as
Zeilenfrequenz, bestimmt. Die maximale Zeilenfrequenz der Strahlablenkung liegt damit deutlich über den Frequenzen, die mit Hilfe mechanisch bewegter Elemente, wie Spiegel oder dergleichen, erzielt werden können, die üblicherweise Zeilenfrequenzen von weniger als 10 kHz ermöglichen. Line frequency, determined. The maximum line frequency of the beam deflection is thus well above the frequencies that can be achieved by means of mechanically moving elements, such as mirrors or the like, which usually allow line frequencies of less than 10 kHz.
Das Beugungsgitter kann das spiegelnde Element sein, so dass das Beugungsgitter und das spiegelnde Element als dasselbe Bauteil ausgebildet sind. The diffraction grating may be the specular element, so that the diffraction grating and the specular element are formed as the same component.
Der Winkel der Scanablenkung in der zweiten Ablenkrichtung ist nur abhängig von der Wellenlänge des eingestrahlten Lichts. Ist somit diese Wellenlänge bekannt oder wird diese während des Sweep gemessen, ist der Ablenkwinkel eindeutig bestimmbar. Die momentane Wellenlänge des Sweep kann beispielsweise mit Hilfe einer K-Clock, in Verbindung mit einem Fiber-Bragg-Gitter als Wellenlängenreferenz kontinuierlich gemessen werden. Wenn das Beugungsgitter das spiegelnde Element ist, kann das Beugungsgitter beispielsweise auf einem Galvanometer-Scanner um 45° geneigt zur Drehachse des Scanners montiert sein. Dann ist die Ablenkrichtung des Gitters aufgrund optischer Beugung orthogonal zur The angle of scan deflection in the second deflection direction is only dependent on the wavelength of the incident light. Thus, if this wavelength is known or is measured during the sweep, the deflection angle can be determined unambiguously. The instantaneous wavelength of the sweep can be continuously measured, for example, using a K-Clock, in conjunction with a Fiber Bragg grating as the wavelength reference. For example, if the diffraction grating is the specular element, the diffraction grating may be mounted on a galvanometer scanner at 45 ° to the axis of rotation of the scanner. Then, the deflection direction of the grating due to optical diffraction is orthogonal to
Ablenkrichtung durch die Rotation des Scanners. Da die Ablenkung in beiden orthogonalen Richtungen somit nur von einem einzigen optischen Element aus erfolgt, existiert auch nur ein Pivot-Punkt, wodurch die optische Justage gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen deutlich vereinfacht wird. Direction of deflection by the rotation of the scanner. Since the deflection in both orthogonal directions thus takes place only from a single optical element, there is also only one pivot point, whereby the optical adjustment compared to the devices known from the prior art is significantly simplified.
Der Lichtstrahl kann beispielsweise von einer Lichtquelle, insbesondere einem Laser, mit durchstimmbarer Wellenlänge bereitgestellt werden. Dabei kann die Ablenkfrequenz des Lichtstrahls in der zweiten Ablenkrichtung einer Sweeprate der durchstimmbaren Lichtquelle entsprechen. Die Sweeprate der Lichtquelle beträgt beispielsweise zwischen 50 kHz und 150 kHz. Die Wellenlänge der durchstimmbaren Lichtquelle kann sich beispielsweise im VIS- und/oder im NIR-Bereich befinden, wobei sie beispielsweise zwischen 800 nm und 1.400 nm liegen kann. Die Gitterkonstante des Beugungsgitters 1 kann beispielsweise 1.200 Linien/mm betragen, wobei grundsätzlich auch Gitter mit einer Gitterkonstanten von 100 bis 2.000 Linien/mm je nach verwendetem Licht denkbar sind. The light beam can be provided, for example, by a light source, in particular a laser, with a tunable wavelength. In this case, the deflection frequency of the light beam in the second deflection direction may correspond to a sweep rate of the tunable light source. The sweep rate of the light source is, for example, between 50 kHz and 150 kHz. The wavelength of the tunable light source can be, for example, in the VIS and / or in the NIR range, wherein it can be, for example, between 800 nm and 1400 nm. The lattice constant of the diffraction grating 1 can be, for example, 1,200 lines / mm, and in principle also gratings with a lattice constant of 100 to 2,000 lines / mm depending on the light used are conceivable.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass während eines Scannvorgangs die Wellenlänge des Lichtstrahls gemessen und daraus der Ablenkwinkel in der zweiten Ablenkrichtung bestimmt wird. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, dass die Wellenlängen mit Hilfe einer K- Clock, in Verbindung mit einem Fiber-Bragg-Gitter als Wellenlängenreferenz kontinuierlich gemessen werden. Es ist weiterhin denkbar, anhand von ermittelten Werten der Ablenkwinkel verschiedener Scanzeilen eine Alienierung der verschiedenen Scanzeilen durchzuführen. Weiterhin kann anhand von ermittelten Werten der Ablenkwinkel eine Bildbreite festgelegt werden. It can further be provided that the wavelength of the light beam is measured during a scanning operation and the deflection angle in the second deflection direction is determined therefrom. This can be done, for example, such that the wavelengths are continuously measured using a K-Clock, in conjunction with a fiber Bragg grating as the wavelength reference. It is furthermore conceivable to perform an alienation of the different scan lines on the basis of determined values of the deflection angles of different scan lines. Furthermore, based on determined values of the deflection angle, an image width can be determined.
Anhand von ermittelten Werten der Ablenkwinkel kann ein erster Wellenlängenreferenzwert als Scan-Start und ein zweiter Wellenlängenreferenzwert als Scan-Stop festgelegt werden. Das Beugungsgitter kann in einem Winkel von 30° bis 60°, bevorzugt 40° bis 50° und insbesondere näherungsweise 45° geneigt zur drehverstellbaren Achse eines Winkelscanners, vorzugsweise eines Galvanometer-Scanners, montiert sein. On the basis of determined values of the deflection angles, a first wavelength reference value can be determined as scan start and a second wavelength reference value as scan stop. The diffraction grating may be mounted at an angle of 30 ° to 60 °, preferably 40 ° to 50 ° and in particular approximately 45 ° inclined to the rotationally adjustable axis of an angle scanner, preferably a galvanometer scanner.
Vorzugsweise ist das Beugungsgitter so montiert, dass bei Variation der Wellenlänge des Lichtstrahls der Lichtstrahl durch das Beugungsgitter orthogonal zur Ablenkung durch die Rotation des Winkelscanners abgelenkt wird. Preferably, the diffraction grating is mounted so that upon variation of the wavelength of the light beam, the light beam is deflected by the diffraction grating orthogonal to the deflection by the rotation of the angle scanner.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung eine Scanvorrichtung zur Durchführung eines Scanverfahrens der vorbeschriebenen Art. Dazu weist die Scanvorrichtung einen Winkelscanner mit einer drehverstellbaren Achse auf. Die Scanvorrichtung weist weiterhin ein Beugungsgitter auf, das an der drehverstellbaren Achse montiert ist, so dass das According to another aspect, the invention relates to a scanning device for carrying out a scanning method of the type described above. For this purpose, the scanning device has an angle scanner with a rotationally adjustable axis. The scanning device further comprises a diffraction grating mounted on the rotationally adjustable axis, so that the
Beugungsgitter über den Winkelscanner in einer ersten Raumrichtung verschwenkt werden kann. Die Scanvorrichtung weist weiterhin eine Lichtquelle zur Erzeugung eines kohärenten Lichtstrahls mit durchstimmbarer Wellenlänge auf, wobei der Lichtstrahl auf das Diffraction grating can be pivoted about the angle scanner in a first spatial direction. The scanning device further comprises a light source for generating a coherent light beam with tunable wavelength, wherein the light beam to the
Beugungsgitter gerichtet ist, so dass der Lichtstrahl bei Variation der Wellenlänge des Lichtstrahls in einer zweiten, von der ersten unterschiedlichen Raumrichtung abgelenkt wird. Diffraction grating is directed so that the light beam is deflected at a variation of the wavelength of the light beam in a second, different from the first spatial direction.
Der Winkelscanner kann ein Galvanometer-Scanner sein, an dessen Drehachse das The angle scanner can be a galvanometer scanner, on whose axis of rotation the
Beugungsgitter unter dem zuvor genannten Winkel montiert ist. Für die Bestimmung der Wellenlänge der durchstimmbaren Lichtquelle kann die Scanvorrichtung eine K-Clock und ein Fiber-Bragg-Gitter aufweisen. Diffraction grating is mounted below the aforementioned angle. For the determination of the wavelength of the tunable light source, the scanning device may comprise a K-clock and a fiber Bragg grating.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachstehenden Figuren erläutert. Dabei zeigt: Further details of the invention will be explained with reference to the following figures. Showing:
Figur 1 schematisch eine Ausfühmngsform der erfindungsgemäßen Scanvorrichtung; FIG. 1 schematically shows an embodiment of the scanning device according to the invention;
und Figur 2 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßenand FIG. 2 is a block diagram of a second embodiment of the invention
Scanvorrichtung. Scanning device.
Wie in Figur 1 gezeigt ist, besteht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen As shown in Figure 1, there is an embodiment of the invention
Scan Vorrichtung im Wesentlichen aus einem Winkelscanner 5, der beispielsweise als ein Galvanometer-Scanner ausgebildet sein kann und eine Drehachse z aufweist, an der ein spiegelndes Element 1 , insbesondere ein Beugungsgitter, montiert ist. Mit der Drehachse z des Winkelscanners 5 ist ein kohärenter Lichtstrahl L, beispielsweise bereitgestellt von einer Laserlichtquelle, auf das Beugungsgitter gerichtet, wobei zwischen der Normalen des Scan device essentially from an angle scanner 5, which may be formed for example as a galvanometer scanner and has a rotation axis z, to which a specular element 1, in particular a diffraction grating is mounted. With the rotation axis z of the angle scanner 5 is a coherent light beam L, for example, provided by a laser light source, directed to the diffraction grating, wherein between the normal of the
Beugungsgitters 1 und der Einfallsrichtung des Lichtstrahls L ein Winkel von im Diffraction grating 1 and the direction of incidence of the light beam L is an angle of
Wesentlichen 45° besteht. Vorzugsweise ist das Beugungsgitter so montiert, dass die beiden Ablenkrichtungen x, y, welche sich einmal durch Verschwenken des Beugungsgitters 1 um die Drehachse z und einmal durch die Wellenlängenvariation des einfallenden Lichtstrahls L ergeben, um 90° zueinander liegen. Mithin kann mit Hilfe des Beugungsgitters 1 somit eine Zeilenablenkung in y-Richtung durch Variation der Wellenlänge des einfallenden Lichtstrahls L erreicht werden, die orthogonal zu der Spaltenablenkung in x-Richtung durch Essentially 45 ° exists. Preferably, the diffraction grating is mounted so that the two deflection directions x, y, which arise once by pivoting the diffraction grating 1 about the axis of rotation z and once by the wavelength variation of the incident light beam L, by 90 ° to each other. Consequently, with the aid of the diffraction grating 1, a line deflection in the y direction can thus be achieved by varying the wavelength of the incident light beam L, which is orthogonal to the column deflection in the x direction
Verschwenken des Beugungsgitters 1 mit Hilfe des Winkelscanners 5 ausgerichtet ist. Pivoting the diffraction grating 1 by means of the angle scanner 5 is aligned.
Das Durchstimmen der Lichtquelle führt somit zu einer bewegungslosen, horizontalen Strahlablenkung. Die horizontale Scanposition, der Ablenkwinkel, ist somit nur abhängig von der Wellenlänge des eingestrahlten Lichts. Die momentane Wellenlänge der durchstimmbaren Lichtquelle kann während des Sweeps gemessen werden. Dadurch ist es möglich, die einzelnen Zeilen bei 2D-Scans zu alienieren und die Bildbreite konstant zu halten. Die Bestimmung der momentanen Wellenlänge kann einfach durch die Verwendung eines Fiber- Bragg-Grating (FBG) als Wellenlängenreferenz und einer K-Clock als Wellenlängenzähler durchgeführt werden. Es sind ebenfalls Aufbauten mit zwei Wellenlängenreferenzen für Scan- Start und Scan-Stop denkbar. Die Ablenkung in der dazu orthogonalen, vertikalen Richtung erfolgt durch eine Verkippung des optischen Gitters mit Hilfe des Winkelscanners 5, beispielsweise mit Hilfe eines The tuning of the light source thus leads to a motionless, horizontal beam deflection. The horizontal scanning position, the deflection angle, is therefore only dependent on the wavelength of the incident light. The instantaneous wavelength of the tunable light source can be measured during the sweep. This makes it possible to alienate the individual lines in 2D scans and to keep the image width constant. The determination of the instantaneous wavelength can be made simply by using a Fiber Bragg Grating (FBG) as a wavelength reference and a K Clock as a wavelength counter. There are also constructions with two wavelength references for scan start and scan stop conceivable. The deflection in the orthogonal, vertical direction is effected by tilting the optical grating with the aid of the angle scanner 5, for example by means of a
Galvanometer-Scanners. Da die Ablenkung in beiden Raumrichtungen von einer Galvanometer scanner. Since the distraction in both spatial directions of a
gemeinsamen Oberfläche ausgeht, existiert folglich auch nur ein Pivot-Punkt, wodurch die Handhabung der Apparatur wesentlich erleichtert wird. Consequently, there is only one pivot point, which makes the handling of the apparatus much easier.
Wenn die vertikale Ablenkung beispielsweise mit einem Galvanometer-Scanner mit zum Beispiel 100 Hz erfolgt, kann mit einer 100 kHz-Swept-Source als Lichtquelle eine For example, if the vertical deflection is done with a galvanometer scanner of, for example, 100 Hz, using a 100 kHz swept source as the light source can produce a
Auflösung von 1000 x 1000 Punkten mit 100 Hz Bildfrequenz erreicht werden. Die Resolution of 1000 x 1000 points with 100 Hz frame rate can be achieved. The
Samplerate liegt dann bei 100 MHz. Sample rate is then at 100 MHz.
Das beschriebene Scanverfahren sowie die entsprechende Scanvorrichtung eignen sich insbesondere für die (konfokale) Laser-Scanning-Microskopie, beispielsweise zur The described scanning method and the corresponding scanning device are particularly suitable for (confocal) laser scanning microscopy, for example for
Untersuchung des menschlichen Auges. Ein beispielhafter Aufbau ist in dem Blockschaltbild gemäß Figur 2 gezeigt. Examination of the human eye. An exemplary structure is shown in the block diagram of FIG.
Von einer durchstimmbaren Lichtquelle 2 wird kohärentes Licht bereitgestellt. Die Coherent light is provided by a tunable light source 2. The
Lichtquelle 2 kann beispielsweise eine Laserlichtquelle sein. Über einen Strahlteiler 1 1 wird ein Teil des Lichtes zu der Optik 9 weitergeleitet, welche das Licht der Lichtquelle 2 zu einem Strahlbündel formt und auf das Beugungsgitter 1 richtet, welches über einen Winkelscanner 5, beispielsweise einen Galvanometer-Scanner, verschwenkbar ist, um eine Strahlablenkung in Vertikalrichtung x zu realisieren. Wird die Wellenlänge der durchstimmbaren Lichtquelle 2 variiert, erfolgt eine Ablenkung in Horizontalrichtung y aufgrund des physikalischen Light source 2 may be, for example, a laser light source. About a beam splitter 1 1, a portion of the light is forwarded to the optics 9, which forms the light of the light source 2 into a beam and directed to the diffraction grating 1, which via an angle scanner 5, for example, a galvanometer scanner, is pivotable about a Beam deflection in the vertical direction x to realize. If the wavelength of the tunable light source 2 is varied, a deflection takes place in the horizontal direction y due to the physical
Beugungseffektes. Die Wellenlänge der durchstimmbaren Lichtquelle 2 kann sich Diffraction effect. The wavelength of the tunable light source 2 may be
beispielsweise im VIS- und/oder im NIR-Bereich befinden, wobei sie beispielsweise zwischen 800 nm und 1.400 nm liegen kann. Die Gitterkonstante des Beugungsgitters 1 kann beispielsweise 1.200 Linien/mm betragen, wobei grundsätzlich auch Gitter mit einer For example, in the VIS and / or in the NIR range, where it may for example be between 800 nm and 1400 nm. The lattice constant of the diffraction grating 1 may be, for example, 1,200 lines / mm, where in principle lattice with a
Gitterkonstanten von 100 bis 2.000 Linien/mm je nach verwendetem Licht denkbar sind. Mit Hilfe des in x- und y-Richtung abgelenkten Lichtstrahls der durchstimmbaren Lichtquelle 2 kann folglich eine Abbildung B beispielsweise eines menschlichen Auges A erzeugt werden. Das vom Auge A reflektierte Licht wird von einem Detektor 6 detektiert, um es mit Hilfe gängiger Bildverarbeitungsmethoden analysieren zu können. Der Teil des Lichts, der durchstimmbaren Lichtquelle 2, welcher nicht an die Optik 9 durchgeleitet wird, wird an einen Signalteiler 10 weitergeleitet, über welchen wiederum ein erster Lichtanteil an eine K- Clock 3 weitergeleitet wird. Der nicht der K-Clock zugeführte Lichtanteil wird an ein Fiber- Bragg-Gitter 4 weitergeleitet, welches als Wellenlängenreferenz dient, um aus den Signalen von K-Clock 3 und Fiber-Gragg-Gitter 4 die Wellenlänge der durchstimmbaren Lichtquelle 2 zu bestimmen. Lattice constants of 100 to 2,000 lines / mm depending on the light used are conceivable. Consequently, with the aid of the light beam of the tunable light source 2 deflected in the x and y directions, an image B of, for example, a human eye A can be generated. The light reflected from the eye A is detected by a detector 6 in order to be able to analyze it using conventional image processing methods. The part of the light, the tunable light source 2, which is not passed through to the optical system 9, is forwarded to a signal divider 10, via which in turn a first light component is forwarded to a K clock 3. The light component not supplied to the K-clock is forwarded to a fiber Bragg grating 4, which serves as a wavelength reference in order to determine the wavelength of the tunable light source 2 from the signals of K-Clock 3 and Fiber-Gragg-grating 4.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. The features of the invention disclosed in the foregoing description, in the drawings and in the claims may be essential to the realization of the invention both individually and in any combination.

Claims

Ansprüche: Claims:
Scanverfahren, bei dem ein kohärenter Lichtstrahl (L), insbesondere ein Laserstrahl, zweidimensional abgelenkt wird, wobei der Lichtstrahl (L) in einer ersten Scanning method in which a coherent light beam (L), in particular a laser beam, is deflected two-dimensionally, wherein the light beam (L) in a first
Ablenkrichtung (x) von einem verschwenkbaren spiegelnden Element geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahl in einer zweiten, von der ersten unterschiedlichen Ablenkrichtung (y) über das Beugungsgitter (1) abgelenkt wird, indem die Wellenlänge des Lichtstrahls (L) in einem Wellenlängenbereich variiert wird. Deflection (x) is guided by a pivotable reflecting element, characterized in that the light beam in a second, different from the first different deflection (y) via the diffraction grating (1) is deflected by the wavelength of the light beam (L) in a wavelength range is varied.
Scanverfahren nach Anspruch 1 , bei dem der Lichtstrahl (L) von einer Lichtquelle (2), insbesondere einem Laser, mit durchstimmbarer Wellenlänge breitgestellt wird. Scanning method according to claim 1, in which the light beam (L) is provided by a light source (2), in particular a laser, with tunable wavelength.
Scanverfahren nach Anspruch 2, bei dem die Ablenkfrequenz des Lichtstrahls (L) in der zweiten Ablenkrichtung einer Sweeprate der durchstimmbaren Lichtquelle (2) entspricht. A scanning method according to claim 2, wherein the deflection frequency of the light beam (L) in the second deflection direction corresponds to a sweep rate of the tunable light source (2).
Scanverfahren nach Anspruch 3, bei dem die Sweeprate der Lichtquelle (2) vorzugsweise zwischen 50 kHz und 150 kHz beträgt. A scanning method according to claim 3, wherein the sweep rate of the light source (2) is preferably between 50 kHz and 150 kHz.
Scanverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem während eines Scanvorgangs die Wellenlänge des Lichtstrahls (L) gemessen und daraus der A scanning method according to any one of the preceding claims, wherein during a scanning operation the wavelength of the light beam (L) is measured and therefrom
Ablenkwinkel in der zweiten Ablenkrichtung (y) bestimmt wird. Deflection angle in the second deflection (y) is determined.
Scanverfahren nach Anspruch 5, bei dem die Wellenlänge mithilfe einer K-Clock (3) in Verbindung mit einem Fiber-Bragg-Gitter (4) kontinuierlich gemessen wird. A scanning method according to claim 5, wherein the wavelength is continuously measured by means of a K-clock (3) in conjunction with a fiber Bragg grating (4).
7. Scanverfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem anhand von ermittelten Werten der Ablenkwinkel verschiedener Scannzeilen eine Alienierung der verschiedenen Scannzeilen durchgeführt wird. 7. A scanning method according to claim 5 or 6, wherein on the basis of determined values of the deflection angle of different scan lines, an alienation of the different scan lines is performed.
8. Scanverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem anhand von ermittelten Werten der Ablenkwinkel eine Bildbreite festgelegt wird. 8. Scanning method according to one of claims 5 to 7, wherein on the basis of determined values of the deflection angle an image width is determined.
Scanverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem anhand von ermittelten Werten der Ablenkwinkel ein erster Wellenlängenreferenzwert als Scan-Start und zweiter Wellenlängenreferenzwert als Scan-Stop festgelegt wird. Scanning method according to one of claims 5 to 8, wherein on the basis of determined values of the deflection angle, a first wavelength reference value as a scan start and second wavelength reference value is set as a scan stop.
10. Scanverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das spiegelnde Element das Beugungsgitter (1) ist. 10. Scanning method according to one of the preceding claims, wherein the specular element is the diffraction grating (1).
1 1. Scanverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das 1 1. A scanning method according to any one of the preceding claims, wherein the
Beugungsgitter (1) in einem Winkel von 30° bis 60°, bevorzugt 40° bis 50° und insbesondere näherungsweise 45° geneigt zur drehverstellbaren Achse (z) eines Winkelscanners (5), vorzugsweise eines Galvanometer-Scanner, montiert ist.  Diffraction grating (1) at an angle of 30 ° to 60 °, preferably 40 ° to 50 ° and in particular approximately 45 ° inclined to the rotatable axis (z) of an angle scanner (5), preferably a galvanometer scanner is mounted.
Scanverfahren nach Anspruch 10, bei dem bei Variation der Wellenlänge des Lichtstrahls der Lichtstrahl durch das Beugungsgitter (1) orthogonal zur Ablenkung durch eine Rotation des Winkelscanners (5) abgelenkt wird. A scanning method according to claim 10, wherein upon variation of the wavelength of the light beam, the light beam is deflected by the diffraction grating (1) orthogonal to the deflection by rotation of the angle scanner (5).
13. Scanvorrichtung zur Durchführung eines Scanverfahrens nach einem der 13. A scanning device for performing a scanning method according to one of
vorangegangen Ansprüche, die aufweist: einen Winkelscanner (5) mit einer drehverstellbaren Achse (z); ein Beugungsgitter (1), das an der drehverstellbaren Achse (z) montiert ist, so dass das Beugungsgitter (1) über den Winkelscanner (5) in einer ersten Raumrichtung (x) verschwenkt ist; eine Lichtquelle (2) zur Erzeugung eines kohärenten Lichtstrahls (L) mit durchstimmbarer Wellenlänge, wobei der Lichtstrahl (L) auf das Beugungsgitter (1) gerichtet ist, so dass der Lichtstrahl (L) bei Variation der Wellenlänge des Lichtstrahls (L) in einer zweiten, von der ersten (x) unterschiedlichen Raumrichtung (y) abgelenkt wird. preceding claims, comprising: an angle scanner (5) having a rotationally adjustable axis (z); a diffraction grating (1) mounted on the rotationally displaceable axis (z), such that the diffraction grating (1) is pivoted via the angle scanner (5) in a first spatial direction (x); a light source (2) for generating a coherent light beam (L) tunable wavelength, wherein the light beam (L) is directed to the diffraction grating (1), so that the light beam (L) in a variation of the wavelength of the light beam (L) second, from the first (x) different spatial direction (y) is deflected.
14. Scanvorrichtung nach Anspruch 13, bei der der Winkelscanner (5) einen 14. A scanning device according to claim 13, wherein the angle scanner (5) has a
Galvanometer-Scanner aufweist, an dessen Drehachse (z) das Beugungsgitter (1 ) unter dem Winkel montiert ist.  Galvanometer scanner, on the axis of rotation (z), the diffraction grating (1) is mounted at an angle.
Scanvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, die zur Bestimmung der Wellenlänge der durchstimmbaren Lichtquelle eine K-Clock (3) und ein Faser-Brag Gitter (4) aufweist. Scanning device according to one of claims 13 or 14, which has a K-clock (3) and a fiber Brag grating (4) for determining the wavelength of the tunable light source.
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