DE2133803B2

DE2133803B2 - Holographisch-interferometrisches oder moiremetrisches Verfahren zur Feststellung von Deformationen oder Ortsveränderungen eines Objekts sowie von Brechungsindexänderungen

Info

Publication number: DE2133803B2
Application number: DE2133803A
Authority: DE
Inventors: Otto Dr. Schwechat Schwomma (Oesterreich)
Original assignee: HAUSER RAIMUND DDR
Current assignee: HAUSER RAIMUND DDR
Priority date: 1970-07-10
Filing date: 1971-07-07
Publication date: 1978-03-02
Also published as: DE2133803A1; DE2133803C3; AT298830B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein holographisch-interferometrisches oder moiremetrisches Verfahren zur Feststellung von Deformationen oder Ortsveränderungen eines Objektes sowie von Brechungsindexänderun gen durchsichtiger Festkörper, Flüssigkeiten oder Gasen, wobei wenigstens zwei Hell-Dunkel-Frequenzmuste/ aufweisende Bilder des Meßobjekts bei verschiedenen Objektzuständen nacheinander in einer Abtastebene überlagert werden.

Bei bekannten Verfahren der holographischen Interferometrie werden Änderungen an einem Objekt dadurch erkennbar gemacht, daß die verschiedenen Zuständen des Objekts entsprechenden Wellenfronten kohärent überlagert werden, wobei sich je nach den örtlichen Phasendifferenzen helle und dunkle Stellen im rekonstruierten Bild ergeben. Da die verschiedenen Zustände des Objekts zeitlich voneinander getrennt sind, die dazugehörigen Wellenfronten aber nur gleichzeitig zur Interferenz gebracht werden können, ist es notwendig, zumindest eine Wellenfront amplituden- und phasentreu zu speichern. Hierzu bediente man sich bisher des Hologramms, wobei sich ein verhältnismäßig großer Zeitaufwand für den einzelnen Testvorgang ergab. Der Grund hierfür ist darin gelegen, daß für die Herstellung des Hologramms nur Materialien bekannt sind, die entweder sofort nach der Belichtung das Hologramm ergeben, jedoch wegen ihrer geringen Empfindlichkeit verhältnismäßig lange Belichtungszeiten oder hohe Strahlungsenergie erfordern, oder Materialien, bei denen die durch die Belichtung hervorgerufenen chemischen oder physikalischen Veränderungen nachträglich verstärkt werden müssen. Die letzteren Materialien weisen zwar eine höhere Empfindlichkeit auf, jedoch ergibt sich hier wieder ein Zeitaufwand für die verstärkende Nachbehandlung, wie dies bei der Entwicklung, Fixierung und Trocknung eines Films der Fall ist. In den DT-OS 19 22 772 und 15 47 439 wurden zwar Vorschläge zur Abkürzung des Verfahrens gemacht, jedoch ist für viele Anwendungsgebiete eine weitere Verkürzung des Verfahrens erwünscht. Es ist nun zwar bereits bekannt, die Hell-Dunkel-Frequenzen eines Hologramms fernsehmäßig abzutasten und zu übertragen. Dies erfolgte jedoch zur Erzielung eines räumlichen Fernsehens, wobei das Hologramm optisch rekonstruiert wurde. Deshalb und wegen des verhältnismäßig großen

Aufwandes kommt dieses bekannte Verfahren für die Zwecke der Erfindung nicht in Betracht. Eine Zusammenfassung dieser bekannten Verfahren ist in der Zeitschrift »Fernseh- und Kinotechnik« 1970, Nr. 2 auf den Seiten 42 bis 46 enthalten.

Durch die Erfindung soll nun ein Verfahren geschaffen werden, durch welches Bilder der oben definierten Art rasch und praktisch ohne Zeitverlust ausgewertet und sichtbar gemacht werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren sichert eine rasche Auswertung, wobei als Auswertegerät vor allem ein Monitor in Frage kommt. Besonders, wenn die Helligkeitsänderungen zumindest in einem bestimmten Bereich gleich sein sollen, läßt sich ein Auswertung des Alisgangssignals auch so durchführen, daß dieses einem Oszillographen zugeführt wird. Jede Helligkeitsänderung und damit jede Änderung der Frequenz des Ausgangssignals kann dabei rasch festgestellt werden. An Stelle des Oszillographen kann auch ein Impulsspeicher vorgesehen sein, der beispielsweise von einem aufzuladenden Kondensator gebildet ist. Auch ein elektrisches oder mechanisches Zählwerk ist zu diesem Zweck geeignet. In jedem Fall wird dann der Zählerstand bzw. die Größe der Aufladung innerhalb einer Zeiteinheit mit einem Sollwert verglichen. Wiewohl die fernsehmäßige Abtastung besonders bevorzugt ist, so ist die Erfindung doch keineswegs darauf beschränkt. In gleicher Weise ist es möglich, eine Abtastung mechanisch durch Bewegen eines entsprechenden Empfängers, z. B. eines Mikrophons für Ultraschall, eines Mikrowellenempfängers für Mikrowellen oder eines Bolometers für Infrarot, durchzuführen. Auch kann eine matrizenförmige Anordnung mehrerer Empfänger verwendet werden, die beispielsweise durch ein Schieberegister nacheinander abgefragt werden.

Gerade bei der fernsehmäßigen Abtastung des Hell-Dunkel-Frequenzmusters von Hologrammen bedarf es besonderer Einrichtungen, um diese Muster an das Auflösungsvermögen der zugehörigen Einrichtung anzupassen. Hierzu wurde bereits ein Linsenraster vorgeschlagen. Bei kleinen Gegenständen, bei denen die Winkel zwischen den vom Objekt kommenden Strahlen und dem Referenzstrahl gering gehalten werden können, ergeben sich geringe Hell-Dunkel-Frequenzen, so daß Schwierigkeiten nicht zu befürchten sind. Schwierigkeiten ergeben sich also lediglich bei größeren Gegenständen. Zur Vermeidung dieser Nachteile wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, zur fernsehmäßigen Auswertung der primären Interferenzen eines Hologramms mittels eines elektronisch abtastbaren lichtempfindlichen Schirmes, auf den Schirm mittels eines optischen Systems ein Bildebenenhologramm zu erzeugen, und den Referenzstrahl annähernd im Zentrum der Aperturblende des optischen Systems oder in einer zu dieser konjugierten Ebene zu fokussieren. Gleichmäßige Verteilung der Ortsfrequenzen sind wichtig wegen der Modulationsübertragungseigenschaften der Abtaströhren. Auf diese Weise werden auch die hohen Anforderungen an die Präzision der Überlagerung erfüllt, besonders wenn für das Speichern des ersten Bildes ein Speichervidikon od. dgl. verwendet wird. Es hat sich aber gezeigt, .Jaß auch nichtvignettierende Blenden zwischen dem optischen System und der Abtastebene Verwendung finden können, in deren oder in eine hierzu konjugierte Ebene der Rsferenzstrahi fokussiert werden kann.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 veranschaulicht eine Anordnung zum Erzeugen der primären Interferenzen eines Hologramms auf einen Schirm, wobei der Referenzstrahl nahe des Aperturblendenzentrums fokussiert ist;

Fig.2 zeigt den Fall, daß der Referenzstrahl im Zentrum Aperturblende fokussiert ist;

Fig.3 bis 6 zeigen Diagramme zur Veranschaulichung der Intensitätsverteilung, wobei Fig.3 die Verteilung für den Referenzstrahl, F i g. 4 die Verteilung für den Objektstrahl darstellen;

Fig.5 zeigt die Intensitätsverteilung der überlagerten Bilder bei einer Phasenverschiebung entsprechend einem ungeracizahligen Vielfachen von π und

Fig. 6 die entsprechende Intensitätsverteilung bei einer Phasenverschiebung von einem geradzahligen Vielfachen von π;

Fig. 7 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung im Schema.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich vorzugsweise und mit verhältnismäßig geringem Aufwand mittels einer Fernseheinrichtung realisieren. Wesentlich ist dabei, daß auf eine optische Rekonstruktion verzichtet wird, woraus sich eine erhebliche Reduktion der Präzisionsanforderungen ergibt. Wegen der Modulationsübertragungseigenschaften der bekannten Abtaströhren soll die örtliche Intensitätsverteilung des Interferenzmusters des Hologramms möglichst niedrige, über das gesamte Bildformat gleichmäßig verteilte Ortsfrequenzen aufweisen, wodurch beim Abtasten eine gleichmäßige Güte der Modulationsübertragung gewährleistet ist.

Gemäß F i g. 1 und 7 durchlaufen die vom Objekt 7 kommenden Strahlen 21, 22,23,24 zur Erzeugung eines Bildebenenhologramms ein optisches System 9, von dem in F i g. 1 lediglich eine Aperturblende 27 schematisch dargestellt ist. Anschließend werden die Objektstrahlen 21 bis 24 mit Referenzstrahlen 25,26 auf einem Schirm 28 zur Interferenz gebracht. Die Referenzstrahlen 25,26 sind in einem Punkt 29 nahe der Ebene der Aperturblende 27 fokussiert. Wie ersichtlich, schließen die Referenzstrahlen 25, 26 mit den Randstrahlen 21, 22 Winkel «1, «2. ein, mit den Randstrahlen 23, 24 die Winkel /Si, ß₂. Durch diese Winkel werden die Hell-Dunkel-Frequenzen des Interferenzmusters begrenzt, und F i g. 1 zeigt deutlich, daß diese Winkel nur geringe Unterschiede untereinander aufweisen.

Noch geringere Unterschiede und die geringsten Frequenzen erhält man, wenn gemäß F i g. 2 das Referenzstrahlenbündel mit den Randstrahlen 25, 26 und einem mittleren Strahl 30 im Zentrum der Aperturblende 27 fokussiert wird. Die Objektstrahlen 21 bis 24 und 31, 32 schließen dann mit den zugehörigen Referenzstrahlen 25, 26, 30 Winkel ein, die auf der gesamten Bildfläche etwa dem halben Aperturwinkel gleichkommen. Damit hat man es in der Hand, durch Verstellen der Aperturblcnde 27 den Winkel zwischen den Objektstrahlen und den Referenzstrahlen zu regeln und μ die Hell-Dunkel-Frequenzen des sich ergebenden Interferenzmusters an die Modulationsübertragungseigenschaften der jeweils verwendeten Abtaströhre anzupassen.

Bezeichnet man die örtliche Amplituden- und Phasenverteilung der Objektwellenfront in der Abtast-

ebene mil

i(wr -'; ,„,

die der Referenzwellenfront mit

J = ja- eⁱ⁽"' " «" 4- b ■ e'^lM

wobei χ und y die Koordinaten der Abtastfläche, ψ(_ΧΥ) und #(,^ die örtlichen Phasen für ί = 0 und wt den zeitlichen Phasenverlauf der Wellen darstellen, so erhält man für die örtliche Intensitätsverteilung /f_V; in der Abtastebeneden Ausdruck:

■ konj. kompl. = α² + /j² + 2ahcos{<,— »),

wobei die Indizes (x.y) zur Vereinfachung weggelassen sind.

Informationen über die Wechselwirkung bzw. Interferenz zwischen Objekt- und Referenzstrahl sind ausschließlich im letzten Glied dieses Ausdrucks

2 a b cos (φ - #)

enthalten.

Das Glied ö² ist ein Ausdruck für die Intensitätsverteilung der Referenzwellenfront, die in der Regel über das Bildformat weitgehend konstant ist (Fig. 3), das Glied a² gibt die Intensitätsverteilung der Objektwellenfront wieder, die bei streuenden Objekten die für kohärente Strahlung chrakteristische Granulation aufweist — eine statische schwankende Intensitätsverteilung, die durch die Interferenz der Objektstrahlen untereinander entsteht und daher ebenfalls aperturabhängig ist (Fi g. 4).

Werden am Objekt Veränderungen vorgenommen, so ändert sich die Objektwellenfront in der Abtastebene auf

front in der Bildebene mit guter Näherung als Verschiebung der ursprünglichen Amplitudenverteilung beschrieben werden

15

20

c_lxyl ■ e «»Ό-«,,.,,)

C₁Yi,) neue Amplitudenverteilung,
ix/,.,) neue Phasenverteilung.

Für kleine Veränderungen am Objekt kann die Änderung der Amplitudenverteilung der Objektwellenwobei sich die Verschiebungsgrößen Δχ und Ay aus den örtlichen Verschiebungen des Objekts in den zu χ und y parallelen Richtungen und dem Abbildungsmaßstab ergeben.

Sind Δχ und Ay im Vergleich zu den mittleren Abständen der Intensitätsmaxima und -minima der Granulation sehr klein, so gilt für die weitere Rechnung näherungsweise .

25

sowie

und die Objektwellenfront kann mit

a_{fx y)} -e

JO

beschrieben werden, wobei go^^die durch Objektänderung bedingte örtliche Phasenverschiebung darstellt. Die Intensitätsverteilung 2J1K. _y) in dBHdebene, die durch die Interferenz mit dem ungeänderten Referenzsti ahl entsteht, ist dann gegeben durch

2/ = a² + b² + 2 abcos(y-'i)- + Δφ)

Eine Überlagerung der beiden Bildebenenhologramme ergibt eine gesamte Intensitätsverteilung

+ ₂J zu J ges. = 2(a² + h²) + 2afr[cos(₉- 0) + cos(₇- f> + .I₉)] .

Aus der Gleichung ist ersichtlich, daß für
Αφ = (2 π + 1) · π

di'.· !nterferenzterme wegfallen und für Αφ — 2 η ■ π ein Maximum ergeben. Somit weisen jene Objektteile, durch deren Veränderung die kohärente Strahlung um ein ungeradzahliges Vielfache von π phasenverschoben wird, eine Intensitätsverteilung auf, die nur durch die Granulation das Objektstrahles schwach moduliert ist (Fig. 5), während jene Teile, für die die Phasenverschiebung ein geradzahliges Vielfaches von π ausmacht, eine durch die Intcrfcrenzterme stark modulierte Intensitätsverteilung aufweisen (F i g. 6).

F i g. 7 zeigt eine bevorzugte Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens:

Eine von einem Laser 1 ausgesandtes Lichtstrahlcnbündel 2 wird mittels eines leüdurchlässigen Spiegels 3 in einen Objektstrahl 4 und einen Referenzstrahl 5 aufgeteilt. Der Objektstrahl 4 wird mittels einer llilfsoptik 6 auf ein Objekt 7 gerichtet, von dem ein reflektiertes Strahlenbündel 8 einem optischen Hauptsystem 9 zugeführt wird. Das I liiuptsystem 9 besitzt vorzugsweise eine verstellbare Aperturblendc 10. Mittels der Blende 10 werden die von einem Punkt /-"des Obiektes 7 herrührenden Kandsiralik-ri zu großen Winkels entfernt, wobei man es auf diese Weise in der Hand hat, den von den Randstrahlen des vom Objekt 7 reflektierten Strahlenbündels 8 mit dem später eingeblendeten Referenzstrahl 5 eingeschlossenen Winkel klein genug zu wählen, damit die entstehenden Heli-Dunkel-Frequenzen dem Auflösungsvermögen

so einer Fernsehkameraröhre entsprechen. Vom optischer Hauptsystem 9 gelangt der Strahl 8a durch einer weiteren teildurchlässigen Spiegel 11 hindurch auf der Schirm einer Fernsehkameraröhre 12.

Der Referenzstrahl 5 wird über einen Umlenkspiege

« 13 und ein optisches HilfsSystem 14 zunächst in einer zui Ebene der Aperturblende 10 des optischen Hauptsy stems 9 konjugierten Ebene 14a fokussiert unc anschließend ebenfalls dem teildurchlässigen Spiegel 11 zugeführt, der im Strahlengang des vom optischer

Wi Hauptsystem 9 kommenden Lichtes liegt, so daß auch der Referenzstrahl auf den Lichtschirm der Fernsehkameraröhre 12 gelangt. Dadurch, daß der Referenz strahl in der Ebene 14,-? fokussiert ist, die zur Ebene dci Blende 10 konjugiert ist, scheint der Referenzstrahl au;

hi dem Zentrum der Optik zu kommen. Durch Änderung der Apertur mittels der Blende 10 kann der zwischer den Randstrahlen des Strahlenbündel 8,7 und den Referenzstrahl 5 eingeschlossene Winkel vcründer

werden. Da der Referenzstrahl aus dem Zentrum der Optik zu kommen scheint, wird praktisch der zwischen den äußersten Randstrahlen eingeschlossene Winkel durch den Referenzslrahl halbiert. Handelt es sich darum, lediglich die Hell-Dunkcl-Frequenzen des so hergestellten Hologramms sichtbar zu machen, so können die von der Fernsehkameraröhre 12 gelieferten Impulse unmittelbar einem Fernsehempfänger 15 zugeführt werden. Zur Durchführung interferometrischer Prüfungen wird jedoch vorzugsweise für die Fernsehkameraröhre 12 ein Speichervidikon verwendet, auf dessen Schirm zunächst das Hologramm des Objektes 7 entworfen wird. Anschließend wird das Objekt, beispielsweise ein zu prüfender Gummireifen, verändert, z. B. der Reifen aufgepumpt. Nun wird ein zweites Hologramm bei gleicher Anordnung der in der Zeichnung dargestellten Einrichtung auf dem Schirm des Spcichervidikons 12 entworfen und die beim Abtasten gewonnenen Wechselslromsignale nach einer der nachfolgend beschriebenen Methoden ausgewertet und dem Empfänger 15 zugeführt.

Beim Abtasten des Speichervidikons 12 werden die örtlichen Intensitätsmodulationen in zeitliche Modulationen des Videosignals umgewandelt. Um am Monitor 15 stark und schwach modulierte Bildteile unterscheiden zu können, gibt es verschiedene Auswertmöglichkeiten:

1. Die Gradationskennlinie der Bildwiedergabe wird so ausgesteuert, daß nur die absoluten Intensitätsmaxima hell erscheinen. Die schwächer modulierten Bildteile erscheinen dann dunkel, die stark modulierten fleckig aufgehellt.

2. Die Gradationskennlinie wird so ausgesteuert, daß nur die lntensitätsminima dunkler erscheinen. Die schwach modulierten Teile erscheinen dann hell, die stärker modulierten fleckig abgedunkelt.

3. Die Frequenzbereiche im Videosignal, die den Ortsfrequenzen der Intensitätsverteilung im Bildebenenhologramm entsprechen, die durch die Interferenz von Objekt- und Referenzstrahl entstehen, werden mit Hilfe eines nichtlinearen Verstärkers, der sowohl selektiv als auch nicht selektiv ausgeführt sein kann, verstärkt und gelangen als Eingangssignal in den Monitor 15. Unterschiede in der Modulationstiefe werden damit in Helligkeitsunterschiede umgewandelt. Da die Frequenzbereiche der Granulation und der Objekt-Referenzstrahl-Interferenzen durch die Aufnahmegeometrie so gesteuert werden können, daß sie nicht identisch sind, können diese Helligkeitsunterschiede durch die Verwendung eines geeigneten selektiven Verstärkers noch vergrößert werden.

Die beiden erstgenannten Methoden sind zwar einfacher, ergeben aber unter Umständen fleckig struktuiprte Bilder und sind nur bei gleichmäßig hellen Objekten anzuwenden.

Bei der dritten Methode, die als elektronisches Analogon zur optischen Rekonstruktion angeschen werden kann, fallen diese Nachteile weitgehend weg.

Auch für die Überlagerung der beiden ßildcbcncnhologrnmmc gibt es mehrere Möglichkeiten. So kann das erste Bildebenenhologramm abgctaslel und in einem der bekannten Fcrnschbildspeiehcr aufgezeichnet werden, worauf beim Abtasten des zweiten Bildebenenhologramms clic beiden Videosignale synchron Oburkigcrl werden, oder die beiden Bilder werden in einem geeigneten Speicher einander überlagert und gemeinsam abgespielt. Eine wcilcrc Möglichkeit stellt die Verwendung einer Abtaströhre mit Spcichereigenschaltcn, z. B. eines Speichervidikons dar. Die strahlungscmpfindliche Schicht wird nacheinander den Intensitätsverteilungen der zu überlagernden Hologramme ausgesetzt und deren Summe dann abgetastet. Die Speichereigenschaften der Röhren müssen dann natürlich auf die Zeitintervalle abgestimmt sein, die zwischen den Einzelbelichtungen erforderlich sind. Diese letzte Methode hat den Vorteil, daß die exakte Überlagerung der Hologramme von vornherein gegeben ist und keine

in zusätzlichen Präzisionsvorkehrungen notwendig macht. Neben der Doppelbelichtungsmethode der holographischen Interferometrie, bei der zwei konkrete Zustände eines Objekts verglichen werden, sind auch Untersuchungen nach der sogenannten Zeitdurch-Schnittsmethode (»time average«) möglich, bei der periodische Bewegungen an Objekten studiert werden. Die Intensitätsverteilungen der Bildebenenhologramme, die den verschiedenen Schwingungsphasen des Objektes entsprechen, werden über eine oder mehrere Schwingungsperioden summiert und das aus dieser Summe resultierende Videosignal wieder in einer der oben beschriebenen Arten zum Bild weiterverarbeitet. Örtlich unterschiedliche Schwingungsamplituden am Objekt führen im allgemeinen zu örtlich verschiedenen Phasenschwankungen der Objeklwellenfront gegenüber der Referenzwelle und werden am Monitor wieder in Form eines Hell-Dunkel-Frequenzmusters sichtbar. Die Lage der Streifen dieses Musters ist von der Amplitude der örtlichen Phasenschwankung Δψ abhän-

jo gig und kann bekanntlich durch die Besselfunklion Jo (Δφ) beschrieben werden.

Die Empfindlichkeit interferometrischer Methoden für die Sichtbarmachung kleinster Veränderungen an Objekten kann durch Änderungen der Beleuchtungs-

J5 geometrie bei der Hologrammaufnahme sowie durch die Verwendung von Strahlung mit anderer Wellenlänge vergrößert und verkleinert werden. Die zu messenden Veränderungen werden aber in der Größenordnung von höchstens einigen Wellenlängen der verwendeten Strahlung liegen, was die in der obigen Rechnung vorgenommenen Näherungen rechtfertigen.

Für die Messung größerer Veränderungen haben sich

Moiremethoden bewährt. Auf dem Meßobjekt werden dabei regelmäßige Muster erzeugt, die bei Veränderungen des Objektes ihre Lage ändern. Diese regelmäßigen Muster, vorzugsweise Strich- oder Streifengitter, können in bekannter Weise aufgedruckt oder photographisch aufgebracht werden, oder sie werden durch streifenförmige Beleuchtung, z. B. durch optische Projektion eines Gitters auf das Objekt oder durch Beleuchtung mit zwei einander schneidenden kohärenten Strahlen, deren Interferenzen auf dem Gegenstand ein Streifenmuster ergeben, erzeugt. Wird das durch die Objektänderung deformierte Gitter dem unveränderten Gitter des Ausgangszustandes überlagert, so werden die Deformationen in Form eines Moiremusters erkennbar. Diese Überlagerung kann in bekannter Weise /.. B. mechanisch erfolgen, durch Auflegen eines nicht deformierten Musters auf das am Objekt fixierte

Mi deformierte Muster, oder dadurch, daß das Objekt samt Muster im undcforinicrtcn Zustand photographicrt, das entwickelte Negativ ohne Änderung der Kamciaposition an seine ursprüngliche Stelle gebracht und das deformierte Objekt durch dieses Negativ betrachtet

1)5 wird. Eine weitere Möglichkeit besteht schließlich darin, die Bilder der beiden Objektzustände photographisch durch Doppelbelichtung zu überlagern. Der Nachteil der relativ langen Verarbcitiingszcit für den photogia-

phischen Film kann auch hier erfindungsgemäß mit Hilfe elektronischer Bildabtastung und Wiedergabe umgangen werden. Die Bilder der verschiedenen Objektzustände werden auf dem strahlungsempfindlichen Schirm einer Abtaströhre nacheinander erzeugt ^r> und nach einer der oben beschriebenen Arten überlagert.

Die Muster (z. B. Streifenmuster) )m Objekt müssen so orientiert sein, daß sie im Bild nicht parallel zur Zeilenrichtung der Abtastung verlaufen, und müssen ι ο vom Abtastsystem noch aufgelöst werden. Nur so ist eine entsprechende Modulation des Videosignals gewährleistet.

Das bei der Überlagerung der verschiedenen Einzelbilder entstehende Moiremuster liegt dann in i^r> Form unterschiedlicher Modulationstiefen vor, welche auf eine der oben angeführten Arten in Helligkeitsunterschiede am Monitorbild umgewandelt werden.

Es ist klar, daß mit Moiremethoden auch periodische Bewegungen am Objekt ähnlich wie bei der holographisehen Interferometrie nach der Zeitdurchschnittsmethode durchgeführt werden können. Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren prinzipiell mit allen Wellenfeldern vorgenommen werden, die eine Abbildung von Gegenständen gestatten. Die Abtastung der Intensitätsverteilung kann sowohl im Vakuum mit Hilfe eines Elektronenstrahles vorgenommen werden, oder durch mechanische Bewegung einer Sonde, die aus einem für die verwendete Strahlung empfindlichen Empfänger besteht (z. B. ein Mikrophon für Ultraschall- jo wellen) oder mit Hilfe einer matrizenförmigen Anordnung vieler solcher Strahlungsempfänger, die auf eine bekannte Weise, z. B. durch Schieberegister abgetastet werden. Es ist so z. B. denkbar, interferometrische Untersuchungen sehr großer Objekte wie Brücken oder Staumauern mit Mikrowellen vorzunehmen und deren Zustand laufend zu kontrollieren.

Falls bei gewissen Prüfungen die Forderung besteht, daß das zu prüfende Objekt sich an manchen Stellen nicht verändert, so daß sich am Bild an diesen Stellen eine vorbestimmte Helligkeit ergeben muß, so kann die Prüfung dadurch automatisiert werden, daß wenigstens ein lichtelektrischer Wandler vorgesehen ist, der das vom Empfänger 15 gezeigte Bild oder Teile desselben überprüft, wobei das Ausgangssignal dieses lichtelektrischen Wandlers einer Signal- und/oder Steuereinrichtung zugeführt wird. Die Signaleinrichtung kann beispielsweise von einem über einen Schwellwertschalter angesteuerten Lämpchen gebildet sein, dessen Aufleuchten eine Gut-Schlecht-Anzeige liefert. Dementsprechend kann die Steuereinrichtung Teil einer Sortieranlage sein oder auch mit einer Markiereinrichtung verbunden sein. An Stelle eines Monitors 15 kann auch ein Oszillograph vorgesehen sein, dem wenigstens ein Teil der Videosignale zugeführt wird. Falls sich nämlich ein bestimmter Teil des zu prüfenden Objekts in vorbestimmter Weise verändern soll, so müssen sich an einer entsprechenden Stelle Interferenzstreifen einer ganz bestimmten Frequenz ergeben. Die sich tatsächlich ergebende Frequenz kann mittels des Oszillographen festgestellt und mit einer vorbestimmten Soll-Frequenz verglichen werden. Es kann dies aber auch so geschehen, daß hierzu ein Impulsspeicher verwendet wird, der beispielsweise von einem aufzuladenden Kondensator gebildet ist. Auch ein elektrisches oder mechanisches Zählwerk ist für diesen Zweck geeignet. In jedem Fall wird dann der Zählerstand bzw. die Größe der Aufladung innerhalb einer Zeiteinheit mit einem Soll-Wert verglichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Holographisch-interferometrisches oder moiremetrisches Verfahren zur Feststellung von Deformationen oder Ortsveränderungen eines Objektes sowie von Brechungsindexänderungen durchsichtiger Festkörper, Flüssigkeiten oder Gasen, wobei wenigstens zwei Hell-Dunkel-Frequenzmuster aufweisende Bilder des Meßobjektes bei verschiedenen ι ο Objekt-Zuständen nacheinander in einer Abtastebene überlagert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die örtlichen Intensitätsmodulationen der Hologrammbilder oder Moiremuster zweier konkreier Objektzustände auf einem strahlungsempfindlichen, speicherfähigen Schirm (12), vorzugsweise Fernsehbildschirm, überlagert und elektronisch abgetastet werden und daß das der Überlagerung der beiden Bilder entsprechende Ausgangssignal in einem Auswertegerät (15) in zeitliche Modulationen umgewandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, zur fernsehmäßigen Auswertung der primären Interferenzen eines Hologramms mittels eines elektronisch abtastbaren lichtempfindlichen Schirmes, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Schirm mittels eines optischen Systems ein Bildebenenhologramm erzeugt wird, wobei der Referenzstrahl annähernd im Zentrum der Aperturblende des optischen Systems oder in einer zu dieser konjugierten Ebene fokussiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gradationskennlinie der Bildwiedergabe so verändert und ausgesteuert wird, daß entweder nur die Intensitätsmaxima des Hell-Dunkel-Frequenzmusters eine Aufhellung oder nur die Intensitätsminima eine Dunkelstelle am Bildschirm ergeben.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal selektiv verstärkt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Impulse des Ausgangssignals hinsichtlich deren Größe und/oder deren Anzahl mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Quelle kohärenten Lichtes mit Spiegeleinrichtungen zum Umlenken des Referenzstrahles sowie einer Fernsehkameraröhre, an die ein Auswertegerät, insbesondere ein Empfänger angeschlossen ist, gekennzeichnet durch ein an sich bekanntes optisches Hauptsystem (9) zum Abbilden eines Gegenstandes (7) auf den Schirm der Fernsehkameraröhre (12), vorzugsweise mit einer verstellbaren Aperturblende (10), und durch ein optisches Hilfssystem (14) zum Fokussieren des Referenzsti ahles (5) zwecks Erzeugen eines Bildebenenhologramms, wobei im Strahlengang des Objekstrahles (4), vorzugsweise zwischen dem optischen Hauptsystem (9) und dem Schirm (12), ein teildurchlässiger Spiegel (11) zum Einblenden des mittels des optischen Hilfssystems (14) fokussierten Referenzstrahles (5) vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkameraröhre (12) eine Speicherröhre, z. B. ein Speichervidikon, ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Überprüfung des am Empfänger (15) entworfenen Bildes zumindest ein lichtelektrischer Wandler vorgesehen ist, an den eine Signal- und/oder Steuereinrichtung angeschlossen ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an die Speicherröhre (12) ein Impulsspeicher, z. B. ein elektrisches oder mechanisches Zählwerk, angeschlossen ist, dem zumindest ein Teil der von der Speicherröhre (12) abgegebenen Impulse zuführbar ist, und daß eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich der gespeicherten Impulse mit einem vorgegebenen Wert vorgesehen ist, wobei an den Ausgang der Vergleichseinrichtung eine Signal- und/oder Steuereinrichtung angeschlossen ist.