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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Durchführung eines holographisch-interferometrischen
Verfahrens, bei dem beispielsweise ein erstes, ein Hell-Dunkel-Frequenzmuster aufweisendes Bild zunächst gespeichert, hierauf diesem ersten Bild mindestens ein zweites Bild überlagert wird, wobei die Bilder, wie an sich bekannt, vorzugsweise elektronisch abgetastet und dabei Abtastsignale, besonders. Videosignale, hergestellt werden und ein Ausgangssignal erzeugt wird, das der Überlagerung der Bilder entspricht, wobei dieses
Ausgangssignal zur Feststellung von Unterschieden zwischen den Bildern, vorzugsweise zu einem weiteren, die
Unterschiede in Form von Helligkeitsänderungen anzeigenden Bild verarbeitet wird. Ein derartiges Verfahren ist aus der österr. Patentschrift Nr. 298830 bekanntgeworden.
Eine Einrichtung zur Durchführung eines holographisch-interferometrischen Verfahrens wird demnach, vorzugsweise auf einem gemeinsamen Träger angeordnet, eine Quelle kohärenten Lichtes, eine Einrichtung zum Teilen des von der Lichtquelle ausgehenden
Lichstrahles in Objektstrahl und Referenzstrahl, eine Einrichtung zum überlagern der beiden Teilstrahlen und einen Empfänger, beispielsweise eine Fernsehkameraröhre für den Objekt- und Referenzstrahl aufweisen, wobei vorzugsweise der Referenzstrahl annähernd im Zentrum einer Aperturblende eines das Objekt abbildenden
Objektivs oder in einer dazu konjugierten Lage fokussiert ist.
Bei holographischen Aufzeichnungsverfahren ist es bekanntlich notwendig, dass der Unterschied zwischen der optischen Weglänge des Objektstrahles und der des Referenzstrahles nicht grösser als die Kohärenzlänge des
Lasers ist, da es sonst zu keinen stationären Interferenzen zwischen den beiden Strahlen kommt. Um diese
Bedingung zu erfüllen, bietet sich die Anwendung von Lasern an, die nur in einer einzigen Longitudinalmode schwingen. Der Nachteil derartiger Laser liegt jedoch im relativ hohen Aufwand, die Intensität ist jedoch geringer als im Multimodenbetrieb. Bei der Verwendung von Lasern, die in mehreren Longitudinalmoden schwingen, könnte die Bedingung besonders bei grösseren Objektentfernungen vom Empfänger durch Einbau einer optischen
Verzögerungsleitung in den Referenz- oder Objektstrahlengang erfüllt werden.
Sollte ein solcher
Holographieaufbau für verschiedene Objekt-Empfängerabstände verwendet werden können, dann müsste auch die
Verzögerungsleitung verstellbar sein. Der Ausgleich erfolgte bisher durch Ausmessen der Weglängen der beiden Strahlen. Da im allgemeinen jedoch beide Strahlen durch Optiken aufgeweitet werden, war nach dem jeweiligen Angleich der Verzögerungsleitung meist ein Nachjustieren der Strahlen und/oder der entsprechenden Optik notwendig, ein Vorgang, der besonders heikel ist, wenn der Strahl nach der Optik ein Nadellochfilter zur Beseitigung unerwünschter Interferenzerscheinungen passiert. Diese Justierarbeit war insbesondere bei Tests auf verschiedenen Gebieten im Labor und in der Fertigung nachteilig, wo im allgemeinen die Bedingung eines möglichst wenig Zeit erforderlichen Prüfvorganges gegeben ist.
Eine Nachjustierung entfällt, wenn sowohl der Auftreffpunkt als auch der Einfallswinkel des Strahles auf die aufweitende Optik gleich bleiben.
Durch die Erfindung soll in Hinblick auf die oben geschilderten Nachteile eine Vereinfachung bei einer Einrichtung zur Durchführung eines holographisch-interferometrischen Verfahrens dadurch geschaffen werden, dass im Strahlengang eines der beiden Teilstrahlen, vorzugsweise im Strahlengang des Referenzstrahles, eine Einrichtung zum Angleichen der optischen Weglänge des einen Strahles an die des andern Strahles bei variablen Entfernungen des Objektes vom Empfänger vorgesehen ist, der eine Mess- und/oder Anzeigeeinrichtung für die jeweilige Entfernung des Objektes vom Empfänger zugeordnet ist. Durch die direkte Zuordnung zwischen Objektentfernung und der Angleicheinrichtung, beispielsweise einer oben erwähnten Verzögerungsleitung, ist ein rasches Nachjustieren bei sich verändernden Objektentfernungen möglich.
Gewöhnlich wird die Weglänge des Referenzstrahles an die des Objektstrahles anzugleichen sein, theoretisch wäre es aber denkbar, dass der Referenzstrahl von Haus aus länger als der Objektstrahl ist, so dass in Abhängigkeit von der Objektentfernung der Objektstrahl nachjustiert werden muss. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die erfindungsgemässe Einrichtung nicht auf das, bezüglich der Auswertung des Hologramms besonders vorteilhafte Verfahren nach der eingangs erwähnten österr. Patentschrift Nr. 298830 eingeschränkt ist. Die Anwendung dieser Einrichtung kann beispielsweise auch auf alle andern hologrammaufzeichnenden Verfahren ausgedehnt werden, wobei dann nicht das Objekt direkt, sondern ein Luftbild des Objektes holographiert wird.
Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Einrichtung zum Angleichen der optischen Weglänge eines der Teilstrahlen aus einer Anzahl von optischen Lichtumlenkeinrichtungen gebildet ist, von denen zumindest eine verstellbar und mit der Mess- oder Anzeigeeinrichtung verbunden ist. Dabei ergibt sich ein besonderer Vorteil, wenn die Lichtumlenkeinrichtung von Prismen, vorzugsweise gleichschenkeligen 900-Prismen gebildet ist. Aber auch die Verwendung von Spiegeln im Zusammenhang mit Prismen oder von Spiegeln allein als Lichtumlenkeinrichtung wäre möglich, wobei beim Weglängenangleich durch Spiegel zum Konstanthalten des Austrittswinkels und des Austrittsortes des anzugleichenden Strahles die Spiegel zusätzlich verschwenkbar sind.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn die Einrichtung zum Angleichen der optischen Weglänge des einen Strahles aus einem optischen Medium mit höherem Brechungsindex und/oder verschiedener Länge als der (die) des den andern Strahl umgebenden Mediums gebildet ist. Hiebei bringt die Verwendung von untereinander auswechselbaren, in den Referenzstrahlengang schaltbaren optischen Medien einen besonders einfache Handhabung, wobei die optischen Medien verschiedener Länge beispielsweise von verschieden langen Glasstäben gebildet sein könnten. Aber auch die Verwendung von Küvetten, die jeweils mit Medien verschiedenen Brechungsindex gefüllt sind, wäre beispielsweise denkbar.
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Bei beiden Ausführungsformen ist es jedoch vorteilhaft, wenn, beispielsweise zum manuellen Einstellen, der Einrichtung zum Angleichen der Weglänge eines der Strahlen eine der Entfernung Objekt-Empfänger vorzugsweise massstäblich angepasste Skala zugeordnet ist. Die Einstellung bei Verwendung von Lichtumlenkeinrichtungen könnte beispielsweise durch Verschieben des verstellbaren Prismas oder Verschieben eines Spiegels entlang der Skala und gleichzeitigem Verdrehen von mindestens zwei Spiegeln erfolgen. Bei Verwendung von optischen Medien verschiedener Länge wäre beispielsweise bei Verwendung von verschieden langen Glasstäben eine trommelartige Lagerung dieser Stäbe möglich, wobei jeweils einer der Stäbe in die mit dem anzugleichenden Strahl fluchtende Lage bringbar ist. Die Skala kann direkt auf der Trommel aufgebracht sein.
Eine besonders vorteilhafte Steuerung ergibt sich bei Verwendung eines Entfernungsmessers für den Abstand Objekt-Empfänger, wobei in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Entfernungsmessers die Verzögerungsleitung angeglichen wird. Erfolgt die Auswertung des Prüfergebnisses mittels einer Fernsehkameraröhre und eines dieser Fernsehkameraröhre angeschlossenen Fernsehempfängers, so ist es notwendig, in den Objektstrahlengang ein Objektiv zu schalten, das das Objektivbild auf die Fersehkameraröhre projiziert. Bei verschiedenen Objektentfernungen muss demnach das Objektiv nachgestellt werden, wobei entweder das Mass der Nachstellung des Objektivs mechanisch mit der Einschaltung der jeweiligen Verzögerungsleitung gesteuert ist oder bei Verwendung eines Entfernungsmessers durch dessen Ausgangssignal.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Die Fig. l und 2 zeigen erfindungsgemässe Einrichtungen schematisch dargestellt. Die Fig. 3 und 5 zeigen Möglichkeiten, um die Baulänge der erfindungsgemässen Einrichtung vorteilhaft zu verkürzen. Fig. 4 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Umlenkung des Referenzstrahles mit Spiegeln. In Fig. 6 wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
In Fig. l wird ein von einem Laser--l-ausgesandtes Lichtbündel-2--mittels eines teildurchlässigen Spiegels--3--in einen Objektstrahl--4--und einen Referenzstrahl--5--aufgeteilt. Der Objektstrahl --4-- wird mittels einer Hilfsoptik--6--aufgeweitet und auf ein Objekt--7--gerichtet, von dem ein
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aber auch von einer Fernsehkamera gebildet sein, wie später an Hand der Beschreibung der Fig. 2 erläutert wird.
Der vom Spiegel--3--abgelenkte Referenzstrahl--5--wird zunächst beispielsweise von einem Spiegel wobei auch an Stelle des Spiegels wie in Fig. 2 dargestellt, ein Prisma Anwendung finden kann, in eine aus einem gleichschenkeligen 90 -Prisma --12-- bestehende Verzögerungsleitung --13-- geleitet, und anschliessend von einem Spiegel --14-- einem optischen Hilfssystem-15-zugeführt. Von diesem wird der
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Empfänger-9-zugeleitet.- vorgesehen. Diese Verzögerungsleitung besteht wie bereits erwähnt, im wesentlichen aus einem verstellbaren Prisma--12--. Einer Fassung--17--des verstellbaren Prismas--12--ist eine Skala
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--18-- istFassung--17--der der ermittelten Entfernung direkt zugeordneten Marke auf der Skala--18-gegenübergestellt werden kann.
Im dargestellten Fall würde die Entfernung 1 des Objektivs--7--vom Empfänger --9-- eine Verlängerung des Referenzstrahlenganges--5--um l'erforderlich machen. Vergrössert sich die Objektentfernung auf 11, so wird entsprechend dazu das Prisma--12--von den Spiegeln--11 und 14--im Abstand li'fixiert.
Wesentlich ist bei dieser Anordnung, dass trotz kontinuierlicher Verstellmöglichkeit des Prismas--12-der Referenzstrahl-5-immmer im selben Winkel auf den Spiegel --14-- und somit in die Optik --15-- eintritt, wobei auch die Fokuseinstellung in der Ebene des Nadellochfilters--16--erhalten bleibt.
In Fig. 2 wird eine der Einrichtung aus Fig. 1 ähnliche Einrichtung dargestellt, wobei Teile gleicher Funktion mit demselben Bezugszeichen versehen sind. Unterschiedlich zur oben beschriebenen Einrichtung ist die Art der Angleichung der Weglänge des Referenzstrahles. Zusätzlich wird der Objektstrahl--8--und der Referenzstrahl--5--einer Fernsehkameraröhre--19--und die von der Fernsehkamera--19--gelieferten
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Beispiel gemäss Fig. 2 automatisch. Ein an sich bekannter und beispielsweise in der österr. Patentschrift Nr. 301331 beschriebener Entfernungsmesser besteht im wesentlichen aus einer Sendeanlage--22--zum Erzeugen von auf
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das Objekt --7-- gerichteten Impulsen.
Die vom Objekt --7-- reflektierten Impulse werden einem Empfänger-23-zugeführt, wobei beispielsweise in einem Zweig einer dem Empfänger-23- angeschlossenen Brückenschaltung --24- ein der Entfernung des Objektes --7-- entsprechendes Ausgangssignal erzeugt wird und über die Leitung --25-- einem Rechner --26a-- für einen Steuermotor --26b-- zugeführt wird. Der Rechner--26a--wird entsprechend der Objektentfernung vom Empfänger die Länge der Nachstellbewegung für das Prisma --12-- ermitteln und darauf den Steuermotor-26b- entsprechend lange betätigen.
Dieser Steuermotor--26b--ist mechanisch gekuppelt mit einer Verstelleinrichtung-27-für die Fassung--17--des Prismas--12--. Gleichzeitig wird das Objektiv --21-- für eine scharfe Abbildung des Objektes über eine Nachstelleinrichtung --28-- fokussiert. natürlich wäre es auch möglich, die Nachstellbewegung des Objektivs --21-- von der Verstellbewegung des Prismas - abzuleiten. Auch eine rein elektrische Steuerung von den Verstelleinrichtungen für das Objektiv --21-- bzw. für das Prisma-12-wäre möglich, wobei dann jedem Teil ein eigener, das Ausgangssignal der Brücke--24--empfangender Steuermotor zugeordnet werden müsste.
Auch an Stelle eines aktiven Entfernungsmessers könnte ein passiver Entfernungsmesser Anwendung finden, wobei auch die Einstellung des Prismas --12-- und des Objektivs --21-- manuell erfolgen könnte.
Um eine besonders kurze Baulänge der Einrichtung zu erzielen, kann gemäss Fig. 3 der Referenzstrahl --5-- in den Prismen --11' bzw. 12'-- mehrfach reflektiert werden.
An Hand der Fig. wird dargestellt, dass an Stelle von Prismen als Lichtumlenkeinrichtungen auch Spiegel
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notwendig, zusätzlich zur Verstellbewegung beispielsweise eines verstellbaren Spiegels -29-- in Richtung des pfeiles --30-- diesen Spiegel um eine senkrechte Achse-31-in Richtung des pfeiles --32-- zu verschwenken. Diese Achse--31--geht vorzugsweise durch den Ort des Auftreffpunktes. Dadurch muss aber auch ein fixer Spiegel--33--um denselben Verschwenkwinkel wie der Spiegel--29--nachjustiert werden.
Um die Baulänge dieser Einrichtung zu verkürzen, kann gemäss Fig. 5 der Referenzstrahl wieder mehrfach zwischen den Spiegeln--29 und 33--reflektiert werden.
Abschliessend wird an Hand der Fig. 6 eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform dargestellt, wobei an Stelle von Lichtumlenkeinrichtungen Medien von verschiedenem Brechungsindex und Länge als das, in dem sich der Objektstrahl befindet, in den Referenzstrahlengang geschaltet werden. Gemäss Fig. 6 trägt eine Scheibe
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von der Entfernung des Objektes vom Empfänger wird der jeweilige Glasstab in eine mit dem Referenzstrahl fluchtende Lage geschaltet, wobei vorzugsweise die Scheibe --34-- fIxiert werden kann. Eine nicht dargestellte, auf der Scheibe--34--angeordnete Skala könnte beispielsweise anzeigen, welcher der Glasstäbe - 35a bis 35f-für welche Objektentfernung passend ist.
An Stelle der Glasstäbe könnten auch, wie eingangs erwähnt, Küvetten Anwendung finden, die beispielsweise mit Gasen oder Flüssigkeiten von verschiedenem Brechungsindex gefüllt sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Durchführung eines holographisch-interferometrischen Verfahrens mit, vorzugsweise auf einem gemeinsamen Träger angeordnet, einer Quelle kohärenten Lichtes, einer Einrichtung zum Teilen des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahles in Objektstrahl und Referenzstrahl, einer Einrichtung zum Überlagern der beiden Teilstrahlen und einem Empfänger, beispielsweise einer Fernsehkameraröhre, für den Objekt- und Referenzstrahl, wobei vorzugsweise der Referenzstrahl annähernd im Zentrum einer Aperturblende eines das Objekt abbildenden Objektivs oder einer dazu konjugierten Ebene fokussiert ist, dadurch gekenn- zeichnet, dass im Strahlengang eines der beiden Teilstrahlen, vorzugsweise im Strahlengang des Referenzstrahles,
eine Einrichtung zum Angleichen der optischen Weglänge des einen Strahles an die des andern Strahles bei variablen Entfernungen des Objektes vom Empfänger vorgesehen ist, der eine Mess- und/oder Anzeigeeinrichtung für die jeweilige Entfernung des Objektes vom Empfänger zugeordnet ist.
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