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BSc in Mikro- und MedizintechnikBIBEBUVAScanner DynamicsOptik / Betreuer: Prof. Christoph MeierExperte: Marc WeibelIm OptoLab der BFH Biel werden für Projekte in der optischen Bildgebung miniaturisierte Scanner eingesetzt,welche als Mikro-Elektro-Mechanische-Systeme (MEMS) aufgebaut sind. Seit einiger Zeit sind auch elektrooptischeScanner auf dem Markt. Diese Scanner sind ohne bewegliche Teile aufgebaut. Die Aufgabe dieserBachelorarbeit besteht darin, das Verhalten beider Arten von Scanner berührungsfrei zu charakterisieren.EinführungUm ein Objekt mittels Optical CoherenceTomographie (OCT) berührungsfreiabzutasten wird ein Lichtstrahlmittels Scannerspiegel über dieProbe geführt und das reflektierteLicht analysiert. In gleichmässigenzeitlichen Abständen wird jeweils einA-Scan erfasst. Die Bewegung einesMEMS-Spiegels ist jedoch aufgrundder mechanischen Trägheit nichtgleichmässig. Dieser Unterschied zwischenZeitvektor und Positionsvektorkann zu Bildstörungen führen und dadurchdie Interpretation der aufgenommenenBilder erschweren. Mit einemLaboraufbau soll die Position desSpiegels in Abhängigkeit der Zeit erfasstwerden, um eine Aussage überdas Verhalten dieser Spiegel machenzu können.MethodenFür die Positionsmessung der MEMS-Spiegel wird der vom Spiegel abgelenkteLaserstrahl auf einen Bildschirmprojiziert und auf den Bildsensor einerHighspeed-Kamera abgebildet.Die jeweiligen Frames mit einer Grössevon 544×22 Pixel werden mit einerDatenerfassungskarte bis zu einer Geschwindigkeitvon 200 MB/s an denComputer übermittelt. Das Eingangssignaldes Scanners wurde auf einemersten Computer generiert und aufeinem zweiten Computer mit Hilfe eigenerAlgorithmen in reale Koordinatenausgewertet. Für die Messung desAmplitudengangs wurde eine horizontaleLinie projiziert und die Breite dieserLinie in Abhängigkeit der Scanfrequenzgemessen.Als Vorbereitung für die Inbetriebnahmedes elektro-optischen Scanners(EO-Scanner) wurde ein PID-Regler inLabView programmiert und die Messgerätemit einem General PurposeInterface Bus (GPIB) an den Computerangeschlossen. Mit einer 1000 nm Laserquellewurde das Licht durch eineoptische Faser und einem Kollimatorin den EO-Scanner geleitet.ResultateDas Verhalten der MEMS-Spiegelkann mit Hilfe des Weg-Zeit-Diagrammscharakterisiert werden. DerMittelpunkt des Laserspots konnte miteiner Samplingrate von 5 kHz erfasstwerden, was einer zeitlichen Auflösungvon 200 ns entspricht. Bei einer Sägezahnfunktionals Eingangssignal wurdezum Beispiel ein Einschwingvorgangbei jeder Richtungsänderungfestgestellt. Die Dämpfung und dieEigenfrequenz dieser Schwingungkonnte erfolgreich gemessen werden.Am Amplitudengang des Spiegelskonnte die Charakteristik eines gedämpftenFeder-Masse-Systems beobachtetwerden.Die Betriebstemperatur von 42 °C desEO-Scanners konnte mit dem PID-Regler erfolgreich konstant gehaltenwerden. Mit einer Spannung von 200VDC wurde eine maximale Auslenkungdes Lichtstrahls von 0.1 mrad erreicht.Mit einer 1000 nm Laserquelle bliebdas gemessene Beamprofil über einemSpannungsbereich von 170 bis190 V konstant.Oliver Baumannoliver.baumann@gmx.chEinschwingverhalten des Spiegels bei einer Sägezahnfunktion als Eingangsignal mit Amplitude 1 V und Scanfrequenz 1 Hz.ti.bfh.ch241