CH630180A5

CH630180A5 - Detektor zur ermittlung der positionsaenderungen eines gegenstandes.

Info

Publication number: CH630180A5
Application number: CH1551577A
Authority: CH
Inventors: Stephen Charles Laud Botcherby; Jeremy Allen Fitzherbert; Christopher Paul Starbuck
Original assignee: Decca Ltd
Priority date: 1976-12-16
Filing date: 1977-12-16
Publication date: 1982-05-28
Also published as: FR2374652B1; NL7713987A; FR2374652A1; DK563677A; US4170397A; CH635443A5; DE2755800A1; IT1091273B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Detektor zur Ermittlung der Positionsänderungen eines Gegenstandes mit einer optischen Vorrichtung, die einen Lichtstrahl auf den Gegenstand projiziert und das vom Gegenstand entlang dem projizierten Lichtstrahl reflektierte Licht mit dem nicht reflektierten Licht mischt, um ein Dopplersignal zu erzeugen, dessen Frequenz die Positionsänderung des Gegenstandes bezüglich des Detektors darstellt und mit einer Ablenksteuereinrichtung für den Lichtstrahl.

Infolge von atmosphärischen Turbulenzen und Änderungen im Reflexionsgrad eines Gegenstandes und anderen Schwierigkeiten, etwa Abschwächungen des aus einem Laser empfangenen Signals durch Störsignale, ist es schwierig geeignete und auswertbare Signale davon abzuleiten und zu erhalten.

Ziel der Erfindung ist es einen Detektor zur Ermittlung der Positionsänderungen eines Gegenstandes zu schaffen, bei dem die angegebenen Nachteile nicht auftreten.

Dieses Ziel wird mit dem eingangs genannten Detektor erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Ablenksteuereinrichtung durch Signale steuerbar ist, die von der Amplitude oder Amplitudenänderung des Dopplersignals ableitbar sind.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Detektors, in welcher ein kohärenter Lichtstrahl auf einen Gegenstand gerichtet wird,

Fig. 2 und 3 je eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Baugruppe für eine Linse im Detektor nach Fig. 1, Fig. 4 eine schematische Ansicht eines anderen Ausfüh2

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rungsbeispiels des Detektors,

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Detektors, und

Fig. 6 eine Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Baugruppe für die Linse.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Detektor innerhalb eines Gehäuses 1 eingebaut und enthält eine kohärentes Licht aussendende Quelle, die durch einen Laser 2 dargestellt ist, der einen Lichtstrahl 3 erzeugt, der durch ein optisches System 4, bestehend aus einem Strahlenteiler und einem symmetrischen Mischer gerichtet wird. Vom Strahlenteiler aus durchläuft der Lichtstrahl eine Fokussierein-richtung und wird auf einen entfernten Gegenstand 5 gerichtet. Das vom Gegenstand reflektierte Licht unterscheidet sich vom ursprünglichen Licht durch eine Dopplerfrequenz, welche die Abstandsänderung des Gegenstandes bezüglich der Strahlenquelle darstellt. Das Dopplersignal kann nach bekannten Verfahren separiert werden, und zwar mit Hilfe eines symmetrischen Mischers, welcher das vom Gegenstand reflektierte Licht mit dem nicht reflektierten Licht mischt und einem photoelektrischen Detektor zuleitet, welcher ein elektrisches Ausgangssignal abgibt, von dem eine Komponente die Dopplerfrequenz ist. Um zwischen der Bewegung des Gegenstandes zur Strahlenquelle hin und von dieser weg zu unterscheiden, wird eine zeitliche Änderung der Phase oder des Strahlenweges von einem der gemischten Lichtstrahlen eingeführt, um die den Stillstand des Gegenstandes darstellende Dopplerfrequenz von Null auf einen positiven Frequenzwert zu verschieben. Der vorstehend erwähnte Strahlenteiler kann den Lichtstrahl aus dem Laser in zwei Komponenten teilen, von denen eine von einem lokalen in Schwingung versetzten Spiegel zum Strahlenteiler zurückreflektiert wird und in diesem mit dem vom Gegenstand reflektierten Licht kombiniert wird. Die Ausführung des Gerätes ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich und für das Nachfolgende wird angenommen, dass dem Fachmann die erwähnte Technik bekannt ist.

Der projizierte Lichtstrahl wird durch eine Fokussierein-richtung, die eine Streulinse 7 enthält, gebündelt. Die Streulinse 7 ist in einem Gehäuse 8 angeordnet und von einem Ausleger 9, der von einem fest montierten Halter 19 absteht, gehalten. Zweck dieser Anordnung ist es, die Linse 7 in Schwingung versetzen zu können oder auf andere Weise in einer Ebene senkrecht zum Strahlenverlauf bewegen zu können, so dass die Oberfläche des Gegenstandes abgetastet werden kann; wobei eine Bewegung der Linse in Richtung des Strahlenverlaufes verhindert wird, um Fokussierfehler zu vermeiden. Die Fokus-siereinrichtung enthält eine Linse 10, die auf einen Schlitten 11 montiert ist, um die Linse 10 in Richtung des Strahlenverlaufes verschieben zu können, und eine Linse 12, die an einem Ende des Gehäuses 1 befestigt ist und ein Fenster bildet. Die Linse 10 hat eine fünfmal längere Brennweite als die Linse 7. Die Linse 12 hat eine kürzere Brennweite als die Linse 10. Mit dieser Fokussiereinrichtung kann der Brennpunkt des Lichtstrahles aus dem Laser von beinah konstanter Brennweite bis nahe an die Brennweite der Linse 12 durch Verschieben der Linse 10 eingestellt werden.

Die Linse 7 kann in einer Ebene senkrecht zum Strahlenverlauf durch zwei rechtwinklig zueinander stehende elektrische Spulen 13,14 bewegt werden. Sie sind schematisch dargestellt, wobei ihre Achsen in der Zeichnungsebene und senkrecht zur Zeichnungebene liegen. Die Spulen 13,14 werden von Verstärkern 15,16 gespeist, um eine Hauptabtastbewegung des Lichtstrahles über die Oberfläche des Gegenstandes zu erzeugen. Bei diesem Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes kann die Bewegung der Linse 7 durch die Spulen 13 und 14 mit einer zusätzlich durch piezoelektrische Organe erzeugte Bewegung kombiniert werden. Z.B. können die Spulen dazu verwendet werden, eine Rasterabtastung des Gegenstandes zu erzeu-

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gen und, wie nachfolgend beschrieben, dazu die Linse in eine Stellung zu verschieben, bei der der Strahl auf einen Bereich maximaler Reflektion zurück gerichtet wird. Um die Nachführung dieses Bereiches aufrechtzuerhalten, wird der Stellung der Linse eine geringe kreisförmige Bewegung überlagert, um ein Steuersignal zu erzeugen, das im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben wird. Es ist jedoch möglich die Bewegungen der Linse nur durch die Spulen oder nur durch die piezoelektrischen Organe zu erzeugen und die unterschiedlichen elektischen Signale zu deren Antrieb einander zu überlagern.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Linse zu der durch die Spulen 13,14 bewirkten Bewegung eine zusätzliche Bewegung überlagert, indem Wechselstromsignale mit einer Phasenverschiebung um 90° aus den Verstärkern 17 und 18 über Leitungen, die am Ausleger entlang geführt werden, an die piezoelektrischen Organe angelegt werden, welche in diesem Ausführungsbeispiel aus Zweielementkristallen bestehen. Die Kristalle sind um 90° versetzt am Umfang der Linse angeordnet und erstrecken sich in Längsrichtung des Gehäuses 8. Durch die Speisung zwei diamentral angeordneter Kristalle wird die Linse in einer Ebene senkrecht zur Achse des Lichtstrahles bezüglich des Gehäuses bewegt.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die Befestigung der Linse 7. Der Ausleger ist als Rohr 20 ausgebildet, das in einer Bohrung 21 im Halter befestigt ist. Die Leitungen 22,23 zur Speisung der Zweielementkristalle im Behälter 8 sind durch das Rohr 20 zum Behälter 8, der einen magnetischen Mantel aufweist, geführt. Die Gehäuseachse verläuft parallel zur Auslegerachse. Die Achse der Linse verläuft ebenfalls parallel zur Auslegerachse. Vier Zweielementkristalle 24 sind um 90° versetzt um Umfang der Linse angeordnet und erstrecken sich in Längsrichtung des Gehäuses. Zwei einander gegenüberliegende Kristalle werden gemeinsam gespeist, so dass die Linse in zwei rechtwinklig zueinander stehenden Richtungen verschwenkt werden kann.

In der Fig. 1 ist eine Einrichtung 6 dargestellt, die als Dopplersignal verarbeitet. Auf eine Beschreibung derselben wird bewusst verzichtet, weil die Ausführung und Funktion derselben dem Fachmann bekannt ist.

Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel enthält eine Photodiode 30, an welcher das Dopplersignal erzeugt wird. Das Dopplersignal wird an einem Gleichrichterkreis 37 bestehend aus einer Diode, der ein Kondensator und ein zu diesem parallel geschalteter Widerstand nachgeschaltet sind, angelegt.

Über den Widerstand entsteht ein gleichgerichtetes und geglättetes Signal, das die Amplitude des Dopplersignals darstellt. Der Wert des Signals kann durch ein Voltmeter 38 gemessen werden.

Das vom Gleichrichterkreis 37 erzeugte Signal wird mit einem gespeicherten Signal verglichen. Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal des Gleichrichterkreises 37 einem Eingang eines Vergleichers 40 zugeleitet. An dem Vergleicher liegt auch ein dem im Speicher 39 gespeicherten Signal entsprechendes Signal an. Im Speicher ist anfangs ein Nullsignal gespeichert. Übersteigt das Ausgangssignal des Gleichrichterkreises 37 den gespeicherten Wert, so kann das Ausgangssignal des Gleichrichterkreises 37 in den Speicher eingelesen werden. Zu diesem Zweck schaltet der Vergleicher 40 einen monostabilen Schaltkreis 41, welcher ein Steuersignal abgibt, das den im Speicher gespeicherten Signalwert ändert.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Signal gespeichert, das den maximalen Wert des Dopplersignals kennzeichnet. Es wäre möglich den minimalen Wert des Dopplersignals durch eine ähnliche Schaltung zu bestimmen, für gewöhnlich ist dies aber nicht notwendig. Wäre dem so, so würde der Speicher anfangs ein Signal speichern, das einen hohen Wert des Dopplersignals kennzeichnet, und der Speicher würde seinen gespeicherten Wert ändern, wenn der Wert des anliegenden Dopplersignals unterhalb jenen durch das gespeicherte Signal gekenn3

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zeichneten Wert fällt.

Um den Bereich, der den höchsten Wert des Dopplersignals ergibt, festzustellen, wird der Strahl mit Hilfe von zwei Wellenformgeneratoren 31 und 32 abgelenkt. Der Wellenform-generator 31 gibt eine Sägezahn welle ab, die über einen Schalter 33 dem Verstärker 15 zugeführt wird. Die Frequenz beträgt 10 Hz. Die Sägezahnwelle erzeugt eine sich wiederholende Ablenkung, und zwar vor und zurück in einer Richtung über den Bereich des Gegenstandes. Die Ablenkung in einer querlaufenden Richtung wird mit einer Treppenwelle aus dem Wel-lenformgenerator 32 durchgeführt. Der Wellenformgenerator speist über ein Schalter 34 den Verstärker 16. Den Stufen der Treppe folgt normalerweise eine Rückführung auf einen Wert, der dem Anfangs wert der Treppenwelle entspricht.

Die Ausgangssignale der Wellenformgeneratoren 31,32 können in Speichern 35,36 zum Zeitpunkt, wenn der Wert des am Speicher 39 anliegenden Dopplersignals den im Speicher 39 gespeicherten Wert übersteigt, eingegeben werden. Der monostabile Schaltkreis öffnet die Speicher 35,36 und 39 gleichzeitig. Wenn ein neuer, relativ hoher Wert der Amplitude des Dopplersignals gespeichert wird, werden demzufolge die die Koordinaten den hohen Wert ergebenden, darstellenden Signale in Form von Ablenksteuersignalen in die Speicher 35, 36 eingegeben. Der Speichervorgang wird für jedes neue Maximum, das während der Abtastung auftritt, wiederholt. Die in den Speichern 35,36 gespeicherten Koordinaten werden jedesmal geändert, wenn ein neuer hoher Wert im Speicher 39 eingespeichert wird.

Ist ein Abtastzyklus des Bereiches des Gegenstandes beendet, werden die Schalter 33,34 umgeschaltet, so dass die Stellung der Linse 7 durch die gespeicherten Werte der Ablenksteuersignale gesteuert wird. Die Speicher 35,36 speisen die Verstärker 15 und 16. Dadurch werden die Spulen 13 und 14, die das Gehäuse für die Linse 7 auslenken, erregt, so dass der Lichtstrahl verschoben und auf den Bereich, der die maximale Rückstrahlung ergibt, weitergeleitet wird.

Es kann vorkommen, dass der Bereich der maximalen Rück Strahlung am Rand des abgetasteten Bereiches liegt. Durch Vorsehen von zusätzlichen Speichern ist es möglich Anzeigen nicht nur des maximalen Wertes, sondern auch eines geringen Wertes für die Amplitude des Dopplersignals zu erhalten. Falls erwünscht, können dann die gespeicherten Ablenksteuersignale, die die Koordinaten des Bereiches mit der geringen Rückstrahlung bestimmen, anstelle der wiederholbaren Ablenksteuersignale verwendet werden, um den Lichtstrahl wie gewünscht richten.

Die in Fig. 5 gezeigte Einrichtung hat mit der Einrichtung von Fig. 4 viele gemeinsame Merkmale. Sie kann anstelle oder in Verbindung mit der in Fig. 4 dargestellten Einrichtung angewendet werden. Die in Fig. 5 dargestellte Einrichtung hat die Aufgabe die Dopplersignaländerung, die durch Fehler in der Oberfläche des Gegenstandes verursacht werden, automatisch zu korrigieren. Dabei erzeugt die Ablenksteuereinrichtung zyklische Änderungen in der Richtung des projizierten Lichtstrahles, um den Auftreffpunkt des Strahles auf der Oberfläche des Gegenstandes zu verschieben. Eine automatische Steuervorrichtung spricht auf die Phasenlage der Änderung und der folgenden Modulation der Amplitude des Dopplersignals an, um ein Fehlersignal zu erzeugen, welches die Hauptrichtung des Strahles in dem Sinne auslenkt, dass die Amplitude des Dopplersignals erhöht wird.

Im Ausführungsbeispiel von Fig. 5 wird ein Laser 2 verwendet, dessen Lichtstrahl auf einen Strahlerteiler 43 gerichtet ist. Der Strahlenteiler, der ein Polarisationstrahlenteiler sein kann, teilt den Lichtstrahl aus dem Laser in zwei Komponenten 44 und 45. Eine der Komponenten wird auf einen Reflektor in Form eines feststehenden Spiegels 46 gerichtet und wird daher durch den Strahlenteiler durch zu einem Photodetektor 47

reflektiert. Die andere Komponente 45 wird auf den Gegenstand gerichtet, und zwar mittels eines Modulators 48 und einer optischen Vorrichtung, welche einen stark gebündelten Lichtstrahl auf den Gegenstand richtet. Das Licht, das vom Gegenstand durch die optische Vorrichtung durch zum Strahlenteiler reflektiert wird, wird zum Photodetektor 47 abgelenkt. Durch die Mischung des Referenzlichtes, gebildet durch die erste Komponente, und des vom Gegenstand reflektierten Lichts wird ein Doppelsignal erhalten.

Der Modulator 48 bewirkt eine Modulation auf dem zum Gegenstand gerichteten Lichtstrahl, um die Frequenz der Komponente 45 des Lichts aus dem Laser, um eine Frequenz, die gewöhnlich höher als die höchste voraussehbare Dopplerfrequenz beim Fehlen einer solchen Modulation ist, zu versetzen. Demzufolge wird sich die am Ausgang des Photodetektors auftretende Dopplerfrequenz, angenommen, dass die Änderung der Geschwindigkeit des Gegenstandes etwa Null ist, um etwa eine von Null verschiedene Frequenz durch welche die Dopplerfrequenz versetzt ist, ändern. Das Dopplersignal wird durch einen Verstärker 49 verstärkt und durch einen Demodu-lator 50, der einen Frequenzdiskriminator mit einer der Offset-Frequenz entsprechenden Trägerfrequenz, demoduliert, um an einer Ausgangsklemme 51 ein Signal abzugeben, dessen Amplitude in Übereinstimmung mit der Änderung der Geschwindigkeit des Gegenstandes ändert.

Wird der Detektor nur vorgesehen, um die Bewegung des Gegenstandes abzutasten, kann auf den Modulator verzichtet werden. Ausserdem ist die Stelle, an der der Modulator im Strahlenverlauf des auf den Gegenstand projizierten Strahles angeordnet ist, nicht wesentlich. Er kann entweder zwischen dem Strahlenteiler 43 und dem Spiegel 46 oder anstelle des Spiegels angeordnet werden. Der Modulator kann in einem solchen Fall einem Spiegel enthalten, der durch ein piezoelektrisches Organ in Schwingung versetzt wird.

Das vom Gegenstand empfangene Signal kann infolge der unregelmässigen Oberfläche auf der der Lichtstrahl aus dem Laser auftrifft sehr grosse Änderungen in der Amplitude aufweisen. Die Änderung kann wegen einer willkürlichen Ablenkung, die durch die Oberfläche verursacht wird, auftreten. Eine geringe Änderung in der Richtung des Strahles bezüglich des Gegenstandes oder dem Auftreffpunkt des Strahles auf dem Gegenstand kann eine Änderung in der Amplitude des vom Gegenstand reflektierten Lichtes und demzufolge in der Amplitude des Dopplersignals, das am Ausgangs des Photodetektors 47 erscheint, erwirken. Die übrigen Teile dieses Ausführungsbeispiels erzeugen eine automatische Nachführung eines Punktes auf dem Gegenstand, welcher eine lokale maximale Rückstrahlung ergibt. Die Spulen 13,14 werden mit einem zyklische wechselnden elektrischen Strom mit z.B. 150 Hz aus den Verstärkern 15,16 gespeist. Die wechselnden Signale sind mit Vorteil 90 ° phasenverschoben. Dadurch beschreibt der Lichtstrahl einer Kegelfläche. Für jede der zwei Bewegungsrichtungen der Linse 7 und demzufolge des projizierten Strahles weist das Dopplersignal, das am Ausgang des Photodetektors 47 erscheint, eine Amplitudenmodulationskomponente auf. Es ist vorteilhaft nur eine Bewegungsrichtung für sich allein zu betrachten. Wenn die Amplitude des zurückgeleiteten Lichtes ansteigt, die, wenn der Strahl sich in einer Richtung bewegt, eine Erhöhung des Augenblickwertes des Treibersignals entspricht, ist die entsprechende Komponente der Modulation der Amplitude des Dopplersignals in Phase mit dem Treibersignal. Wenn diese Amplitude abfällt, falls der Augenblickswert des Treibersignals abfällt, dann ist die entsprechende Komponente der Modulation des Dopplersignals in Gegenphase mit dem Treibsignal. Demzufolge kann ein auf die Phase ansprechender Detektor verwendet werden, um ein Fehlersignal zu erzeugen, das das Treibersignal so vorspannt, dass es die Hauptauftreffstelle des Strahles auf einen Punkt einstellt, der mindestens ört-

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lieh die maximale Rückstrahlung erzeugt. Die Ablenkbewe- platte montiert werden kann. Das Gehäuse 73 hat vier Träger gung in nur einer Richtung wäre möglich, besser ist jedoch die 75, die vom Gehäuse 73 abstehen und an den freien Enden bei der der Strahl eine Kegelfläche beschreibt. durch vier Ausleger 76 befestigt sind. Die Ausleger sind paar-Das am Ausgang des Verstärkers 49 auftretende Signal weise einander zugeordnet, jedes Paar ist in einer der Schwin-wird einem Demodulator 52 zugeleitet, der ein die Änderung 5 gungsebenen der Linse bewegbar. Die Ausleger sind als dreiek-der Amplitude des Dopplersignals bei einer Vibrationsfre- kige Platten ausgebildet. Die Träger 75 sind mittels Klebstoff quenz, die durch die an die Spulen 13 und 14 anliegende Signale an der Spitze der Ausleger befestigt. Die Ausleger sind aufbestimmt wird, darstellendes Signal, wieder aufarbeitet. Das rechtstehend an der Grundplatte 71 montiert, und zwar mittels Ausgangssignal des Demodulators 52 wird durch einen Reso- eines Stabes 77, an dem die Ausleger angeklebt sind. Jeder Stab nanzverstärker 53 verstärkt, um die harmonischen der Abtast- io 77 jst an einem kleinen Block 78 angeklebt. Der Block 78 ist an frequenz und andere unerwünschte Signale auszufiltern, und der Grundplatte 71 befestigt. Der Block 78 hat an einer Kante wird dann einem Eingang der zwei Phasendiskriminatoren 55 e|ne halbrunde Ausnehmumg, in die der Stab 77 eingelegt ist. und 56 zugeleitet. An den anderen Eingängen dieser zwei Pha- Die Ausleger bestehen aus piezoelektrischem Material, z.B. sendiskriminatoren liegt eines der zwei Ausgangssignale eines Bariumzirkoniumtitant. Die Stelle an der die Elektroden Oszillators 57 an, dessen zwei Ausgangssignale um 90° phasen- 15 angeordnet sind, ist im allgemein unwesentlich. Im vorliegenverschoben sind. Das Ausgangssignal der Phasendiskriminato- den Beispiel sind die Elektroden nahe an der Basis der Ausleger ren ist ein Gleichstrom, der positiv oder negativ ist, abhängig angeordnet.

davon, ob die entsprechenden Eingangssignale in Phase bzw. in Gewöhnlich wird jedes Auslegerpaar mit Wechselstrom-

Gegenphase sind. In jedem Fall ist das Ausgangssignal ein Feh- Signalen, die gegenphasig sind gespeist, so dass die Ausleger lersignal, welches dazu verwendet werden kann, den projizier- 20 einheitlich gebogen werden, um die Linse senkrecht zu ihrer ten Strahl zu einer Stelle, die eine maximale Rückstrahlung Achse in Schwingung zu versetzen. Die Auslegerpaare können ergibt, abzulenken. Die zwei Gleichstromsignale werden durch mit Signalen unterschiedlicher Phase, vorzugsweise 90° pha-

entsprechende Korrekturschaltkreise 60 und 61 geleitet. Diese senverschoben, gespeist werden, so dass sich die Achse der

Schaltkreise enthalten einen Widerstand und einen Kondensa- Linse dreht. Dadurch verläuft der durch die Öffnung 72 gerich-

tor. Die zwei Verstärker 15 und 16 empfangen über Eingangs- 25 tete Strahl parallel zur Achse der Linse und durch die Schwin-

widerstände 62a und 63a die Ausgangssignale des Oszillators gung der Linse beschreibt der Lichtstrahl eine Kegelfläche.

57 direkt. Zu diesen zwei Signalen wird das entsprechende Die dreieckige Form der Ausleger erleichtert deren Befesti-

Gleichstrom-Fehlersignal aus den Phasendiskriminatoren 55 gung und ausserdem sind sie besser bewegbar als eine prismati-

und 56 addiert. sehe Stange mit konstantem Querschnitt. Die Eigenfrequenz

Die Fig. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Bau- 30 jedes Auslegers kann demzufolge hoch sein und die Linse grappe für die Linse, um schnelle und zyklische Richtungsände- vibriert in vergleichbar hohen Frequenzen.

rungen der Visierlinie in der optischen Vorrichtung zu erzeu- Jeder Träger 75, durch welchen die Linse an den Auslegern gen. gehalten ist, kann in der Längsrichtung steif sein, j edoch in

Die in der Fig. 6 dargestellte Baugruppe hat eine quadrati- Vibrationsebene leicht gebogen werden. Es ist von Vorteil,

sehe Grundplatte 71, die im Zentrum eine runde Öffnung 72 35 wenn der Träger eine Blattfeder ist. Die Bewegung der Linse aufweist. Über die Öffnung ist ein kurzes zylindrisches Gehäuse durch einen Auslegerpaar hat demzufolge keinen Einfluss auf angeordnet, das als Halter für eine doppelkonvexe Linse 74 das andere Auslegerpaar. Die Bewegung der Linse in den zwei dient. Die optische Achse der Linse 74 verläuft rechtwinklig Schwingungsrichtungen kann dadurch im wesentlichen minde-zur Grundplatte und mitten durch die Öffnung 72. Diese Anord- stens für den gewöhnlichen Bewegungsbereich für den die Vor-

nung der Linse erlaubt, dass die Lichtquelle hinter der Grund- 40 richtung vorgesehen ist, unabhängig sein.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Detektor zur Ermittlung der Positionsänderungen eines Gegenstandes mit einer optischen Vorrichtung, die einen Lichtstrahl auf den Gegenstand projiziert und das vom Gegenstand entlang dem projizierten Lichtstrahl reflektierte Licht mit dem nicht reflektierten Licht mischt, um ein Dopplersignal zu erzeugen, dessen Frequenz die Positionsänderung des Gegenstandes bezüglich des Detektors darstellt, und mit einer Ablenksteuereinrichtung für den Lichtstrahl, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenksteuereinrichtung (7,13,14) durch Signale steuerbar ist, die von der Amplitude oder der Amplitudenänderung des Dopplersignals ableitbar sind.
2. Detektor nach Anspruch 1, mit einer Ablenksteuereinrichtung, die eine zyklische Änderung der Richtung des projizierten Lichtstrahles erzeugt, um den Auftreffpunkt des Lichtstrahles auf der Fläche des Gegenstandes zu verschieben, gekennzeichnet durch eine automatische Steuervorrichtung (52,53,55-57,15,16), die auf den Phasenunterschied zwischen einer entsprechenden Änderung der Richtung und der zugehörigen Modulation der Amplitude des Dopplersignals anspricht, um die Hauptachse des Strahles auszulenken, derart, dass die Amplitude des Dopplersignals vergrössert wird.
3. Detektor nach Anspruch 2, mit einer Ablenksteuereinrichtung, die rechtwinklige und um 90 ° zueinander verschobene Änderungen der Richtung des projizierten Lichtstrahles erzeugt, so dass der projizierte Lichtstrahl eine Kegelfläche beschreibt, um einen Abschnitt des Gegenstandes abzutasten, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Steuervorrichtung Phasendiskriminatoren (55,56) aufweist, die auf den Phasenunterschied zwischen einer entsprechenden Änderung der Richtung und der zugehörigen Modulation der Amplitude des Dopplersignals ansprechen.
4. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenksteuereinrichtung Wellenformgeneratoren (31,32), die Ablenksteuersignale für eine wiederholbare Abtastung des Gegenstandes durch den Lichtstrahl erzeugen, einen Schaltkreis (37,38,39,40,41 ), der auf die Amplitude des Dopplersignals anspricht, um deren Maximal- oder Minimalwert zu ermitteln, und Mittel (35,36) enthält, um die den Maximal- oder Minimalwerten zugehörigen Werte der Ablenksteuersignale zu speichern.
5. Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (35,36) zwei Speicher sind, in welche die zu speichernden Werte speicherbar sind.
6. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenksteuereinrichtung Schalter (33,34) enthält, um die gespeicherten Werte auszulesen und anstelle der Generatorsignale zu verwenden, um den Lichtstrahl auf den bestimmten Teil des Gegenstandes, welchem der lokale Maximal- oder Minimalwert zugeordnet ist, zurückzuleiten.
7. Detektor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen dritten Speicher (39) zum Speichern der Amplitudenwerte des Dopplersignals, einen Vergleicher (40), der den Inhalt des dritten Speichers (39) mit dem neuesten Amplitudenwert des Dopplersignals vergleicht, und Mittel (41) zum Einspeichern des neuesten Amplitudenwertes, falls dieser den bereits gespeicherten Wert übersteigt, wobei die zwei erstgenannten Speicher (35,36) die Werte der Ablenksteuersignale speichern, wenn der dritte Speicher (39) einen neuen Amplitudenwert des Dopplersignals einspeichert.
8. Detektor nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenksteuersignale ein Sägezahnbzw. Treppenimpulszug sind.
9. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Vorrichtung eine Linse (7) aufweist, durch welche ein Lichtstrahl im wesentlichen parallel zur Linsenachse durchstrahlt, und dass die Ablenksteuereinrichtung dazu bestimmt ist, die Linse in einer senkrecht zur Achse der Linse stehenden

Ebene zu bewegen ohne den Brennpunkt des Strahles zu verändern.
10. Detektor nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch piezoelektrische Organe (24), die parallel zur Achse der Linse angeordnet sind, welche Organe durch die Ablenksteuersignale in Schwingung versetzbar sind, um die Linse quer zu ihrer Achse zu schwenken.
11. Detektor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (7) am freien Ende eines flexiblen Auslegers (20) befestigt ist, der parallel zur Achse der Linse angeordnet ist.
12. Detektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse in einem Behälter (8) gehalten ist, und dass Spulen (13,14) vorgesehen sind, die neben der Linse (7) angeordnet und durch die Ablenksteuersignale erregbar sind.
13. Detektor nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Linse (10) vorgesehen ist, die eine fünfmal grössere Brennweite als die erste Linse (7) hat, und dass eine dritte Linse (12) vorgesehen ist, die eine grössere Brechkraft als die zweite, aber eine kleinere Brechkraft als die erste Linse hat, wobei die zweite Linse (10) zwischen der ersten und dritten Linse verschiebbar angeordnet ist.
14. Detektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse zwischen den sich überlappenden freien Enden eines Paares von piezoelektrischen Auslegern montiert ist, um die Linse in zwei rechtwinklig zueinanderstehenden Richtungen, die in einer senkrecht zur Linsenachse stehenden Ebene liegen, zu verschwenken, und dass die Ausleger als sich zum freien Ende hin verjüngende Platten ausgebildet sind, die in beabstandeten senkrecht zur Schwenkachse der Linse stehenden Ebenen befestigt sind, wobei die Ausleger rechtwinklig zueinander stehend angeordnet sind (Fig. 6).