DE2209081A1

DE2209081A1 - Vorrichtung zur messung von oberflaechenkonturen

Info

Publication number: DE2209081A1
Application number: DE19722209081
Authority: DE
Inventors: Albert Macovski
Original assignee: American Express Investment Management Co
Current assignee: American Express Investment Management Co
Priority date: 1972-02-25
Filing date: 1972-02-25
Publication date: 1973-08-30

Description

Vorrichtung zur Messung von Oberflächenkonturen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Oberflächenkonturen geringer Abmessung eines Objekts und zum Vergleich einer Objektfläche mit einer Normbezugsfläche durch Echtzeit-Hologramminterferometrie Bei der Erfindung gelangen einige der Maßnahmen zur Anwendung, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 20 42 307.8 anhand von abgetasteten Holographiesystemen mit zeitlicher Modulation sowie in der gleichzeitig ein gereichten deutschen Patentanmeldung...... (unser Zei chen: 1114 - I - 7690), beschrieben sind.
Bei einem holographischen System wird von einem Objekt gebeugtes oder reflektiertes Licht zusammen mit einer Bezugswelle verwendet, um ein komplexes Lichtinterferenz muster zu erzeugen, das eine Information sowohl über die Amplitude als auch die Phase des von dem Objekt gebeugten oder reflektierten Lichts enthält. Das Interferenzmuster kann z.B. auf einem photographischen Film aufgezeichnet werden, der nur auf die Intensität anspricht; das aufgezeichnete Interferenzmuster wird als Hologramm bezeichnet, Richtet man Licht mit einem Frequenzumfang im wesentlichen gleich dem des von dem ursprünglichen Objekt gebeugten oder reflektierten Lichts durch das aufgezeichnete Interferenzmuster, so kann ein Bild des ursprünglichen Objekts erhalten werden.
Die ersten Vorrichtungen zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Hologramnien wurden als sogenannte gleichachsige Systeme bezeichnet und hatten den Vorteil, dass der photographische Film, der zur Aufzeichnung der Information iiber die Amplitude llnd Phase der gebeugten Wellen verwendet wurde, ein Film mit geringer Auflösung sein konnte. Diese ersten Systeme hatten jedoch den Nachteil, dass es sehr schwer war, das gewünschte Bild von dem interferenzlicht und anderen Bildern in der wiedergegebenen Welle zu trennen.
Um die wichtigen Bilder von Hintergrundstörungen in einem holographischen System zu trennen, wurde ein achsenungleiches System entwickelt. Bei diesem System erhält die Aufzeichnungsebene Licht von dem Objekt und den Bezugswellen von unterschiedlichen Stellen aus. Die Frequenz der Interferenzstreifen, die in dem Hologramm aufgezeich net werden muss, wird als Funktion des Winkels zwischen den Interferenzwellen erhöht, Dadurch ist es notwendig, ein Aufzeichnungsmediun (z.B. einen photographischen Film) zu verwenden, der eine viel höhere Auflösung hat als die, die zur gleichen Aufzeichnung bei Verwendung eines achsengleichen holographischen Systems erferderlich isto Diese Art der Holographie gelangte bei der Hologramminterferometrie zur Messung kleiner Abmessungsänderungen in einem Objekt zur Anwendung Dies geschieht i zur Untersuchung von Fehlern in Automobilreifen. Ein ersters Hologramm wird von dem Objekt, z.B. dem reifen, erzeugt. Das Objekt wird dann verändert bzw. in einer bestimmten Weise beansprucht, zeBe durch Erhöhung des Reifendrucks. Ein zweites Hologramm wird dann vo des Objekt in dem beanspruchten Zustand hergestellt, und das erste und das zweite Hologramm werden einander überlagert. Die Interferenzsvreifen in dem so gebildeten Hologramm zeigen die Grösse der Bewegung en, die in jedem Bereich stattgefunden hat. Im Falle des Reifens zeigen übermässig viele Streifen in einem bestimmten Bereich eine schadhafte Stelle an. Diese Methode der Hologramminterferometrie erfordert jedoch die umständliche Nassbehandlung des photographischen Films. Ausserdem sind Emulsionen mit sehr hoher Auficsung erforderlich, da wie bei der üblichen Holographie der Bezugslichtstrahl unter einem Winkel eingebrachs wird, um unerwünschte Komponenten zu beseitigen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung von Oberflächenhöhenänderungen bzw. -konturen geringer Abmessung eines Objekts durch Eciitzeit-Hologramminterfercmetrie zu schaffen, so dass eine Echtzeitanzeige möglicher Fehler eines unter Beanspruchung stehenden Objekts ermöglicht wurde Gelöst wird diese Aufgabe gemäss der Erfindung durch eine Einrichtung zur Beleuchtung einer Normbezugsfläche, um einen ersten gestreuten.und reflektierten Lichtstrahl zu erzeugen, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Bezugslichtstrahls, eine Fernsehkameraröhre mit einem optischen Eingang und einem elektrischen Ausgang, eine Einrichtung zur Kombination des ersten, von der Bezugsfläche gestreuten und reflektierten ersten Objektstrahls mit dem Bezugslichtstrahl, um ein erstes Interferenzmuster zu bilden, das von der Fernsehkameraröhre als optisches Eingangssignal empfangen wird, eine Einrichtung zur Speicherung des ersten elektrischen Ausgangssignals der Fernsehkameraröhre entsprechend dem ersten Interferenzmuster, eine Einrichtung zur Beleuchtung des Objekts, um einen zweiten gestreuten und reflektierten Objektstrahl zu bilden, eine Einrichtung zur Kombination des zweiten gestreuten und reflektierten Objektstrahis mit dem Bezugslichtstrahl, um ein zweites Interferenzmuster zu bilden, das von der Fernsehkameraröhre als optisches Eingangssignal empfangen wird, eine Einrichtung zur Kombination des zweiten elektrischen Ausgangssignals der Fernsehkameraröhre entsprechend dem zweiten Interferenzmuster mit dem gespeicherten elektrischen Ausgangssignal der Ferneehkameraröhre entsprechend dem ersten Interferenzmuster, um ein Signal zu bilden, das eine Information über die Oberflächenhöhe des Objekts gegenüber der Bezugsfläche enthält, und eine Einrichtung zur Auswertung des die Höheninformation enthaltenden Signals.
Durch die Erfindung wird demgemäas eine Echtzeit-Interferometrie dadurch erreicht, dase zwei Interferenzmuster, eines des Objekts und eines einer Bezugsehene bzw. einer Normfläche auf einer Fornsehlkamera abdgehildet werden. Die Ausgangesignale der Fermsehkamera für die beiden Imterferenzmuster werden kombiniert, um eine Anzeige der Höhenänderung in der Objektfläche in Richtung längs der optischen Achse zu erzeugen. Da ein, Bildhelegramm anstelle eines Fresnel-ador Feurier-Umwandlungehologramms verwendet wird, ist zur Bildung einer Anzeige keine Transparenz erforderlich.
Ausführungsbeispiele dar Erfindung werden nachstehend anhand der Figuren 1 bis 7 erläutert. Es zeigt: Fig.1 eine schematiche Darstellung einer Ausführungsform eines Echtzeit-Hologramminterferometers gemäss der Erfindung mit zeitlich versetzter Holographie, Fig. 2 eine Fig. 1 ähnliche Darstellung einen Interferemeters, bei dem die reellan und Ammaginäres Teile eines Signals gesondert vorerbeitei werden.
Fig.3a und 3b andere Anzeigevorrichtungen für dio Interferometer der Fig. 1 und 2, Fig. 4 ein Interferometer mit einer Speicherfernsehkamera und räumlicher Vershzung eines Begmusstrahls mit interner Speicherung in der Kamera der beiden Interferenzmuster von der Abtastung, Fig. 5 eine Filz 4 ähnliche Darstellung, wobei jedoch jedes der beiden Interferenzmuster an der Kamera abgetastet wird und die Speicherung und Verarbeitung ausserhalb der Kamera erfolgt, Fig. 6 ein Interferometer, das keine zeitliche oder räumliche Versetzung des Bezugsstrahls erfordert, das Jedoch nur eine Höhendifferenzinformation anzeigt, und Fig. 7 ein Interferometer, bei dem das Interferenzmuster statt an einer Fernsehkamera auf dem Objekt selbst erzeugt wird.
Fig9 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Grundprizipien der Holographie mit zeitlicher Versetzung zur Anwendung gelangen, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 20 42 307.8 ("Abgetastete Holographiesvstch e mit zeitlicher Modulation") beschrieben sind. In Fig. @ wird Licht von einem kontinuierlichen Laser 10 von einem halbdurchlässigen Spiegel 11 in einen Objektstrahl 13 und einen Bezugzstrahls 12 gespalten. Der Objektstrahl 13 beleuchtet ein Objekt 14, das untersucht wird und das Objekt 14 streut und reflektiert den ObJektstrahl 13 zur Bildung eines gebeugten Objektstrahls 15.
Der gebeugte Objektstrahl 15 wird von einer Linse 16 durch einen halbdurchlässigen Spiegel 17 auf die Oberfläche eines Bildzerlegers 18 fokussiert.
Um eine zyklische zeitliche Versetzung zwischen dem Bezugs-und dem Objektstrahl zu erzeugen, ist ein Lichtfrequenzmodulator 19 in den Wg des Bezugsstrahls 12 eingesetzt.
In diesem Falle bildet der Frequenzwandler 19 einen Einseitenbandmodulator, der die Frequenz des Bezugstrahls 12 um einen Wert wo verscheibt. Der modulierte Bezugsstrahl 20 wird durch eine Anordnung von Spielgen wieder mit dem Licht des gestreuten und reflektierten Objektstrahls 15 vereinigt. Hierzu ist ein Spiegel 21 in dem Weg des modulierten Bezugsstrahls 20 unter einem Winkel von 450 relativ zu dessen Achse angeordnet (parallel zut der Ebene des Spiegels 11J und reflektiert der modulierten Bezugsstrahl 20 unter einem Winkel von 90° fir. der Zeichnung nach oben) zu dem unter einem Winkel von 45° zu dem Weg des modulierten Bezugsstrahls 20 (parallel zu den beiden Spiegeln 11 und 21) angeordnet Spiegel 17 derart, dass er den modulierten Bezugsstrahl 20 und den gestreuten und reflektierten Objektstrahl 15 vereinigt. Bei dieser Ausführungsform ist dor letzte Spiegel zum Kombinieren der beiden Strahlen ein Strahlspalter, da der modulierte Bezugsstrahl 20 zu der Oberfläche des Bildzerlegers 18 achsergleich mit dez Mitte des gestreuten und reflektierten Objektstrahle 13 gebracht werden muss, um das gewünschte Interferenzmuster zu bilden. Die achsengleiche Anordnung vermindert wirksam Raumfrequenzen an der Interferenzebene oder der Oberfläche des Bildzerlegers 18.
Der Interferenzstrahl zwischen dem gestreuten und reflektierten Objektstrahl 15 und dem moduliertez Bezugstrahl 20 (eJ ot) wird auf den Bildzerleger 18 gegeben, der bei der Abtastung die momentane Intensität misst. Um die Kontur der Oberflichenhöhenänderungen des Obiekts in Richtung der optischen Achse der Linse 16 aufzunehmen, wird zunächst eine Normbezugsebene, z033. eine ebeneveise Fläche 9 (in gestrichelten Linien gezeigt) benutzt. Die ebene Bezugsfläche 9 wird von dem Objektstrahl 13 beleuchtet um den reflektierten Objektstrahl 15 zu bilden.
Die Intensität des gestreuten Lichts der Normbezugsebene ist gegeben durch: U = e s##1(x,y) und die Intensität der Bezugswelle kann ausgedrUckt werden durch: R = ejwot Die unveränderliche Amplitude wird als Eins angenommen.
Dadurch ist die Summe der beiden Strahlen in dem Interferenzmuster an der Oberfläche des Bildzerlegers 18 gegeben durch: Das Ausgangssignal e(t) des Bildzerlegers 18 ist proportional der Intensität Il. Das Ausgangssignal e(t) wird durch ein Bandpassfilter 22 gefilter, so dass das Ausgangssignal des Bandpassfilters 22 nur das sich zeitlich ändernde Signal mit einer Amplitude von 1 enthält.
Das Signal e1 (t) wird durch einen Schalter 23, der zu diesem Zeitpunkt in der gestrichelt angegebenen Stellung ist, zu einem Videorskorder 24 geleitet, wo es aufgezeichnet wird.
Bei einer zweiten Blichtung wird das Objekt 14 verwendet. Auf dem Bildzerleger 18 wird ein sweiten Bild mit einer zugehörigen Intensität I2 erzergt. Die Synchronisation zwischen dem gespeicherten Blid, das auf die erste Belichtung bzw. Abtastung zurückgeht, die in dem Videorekorder gespeichert ist, und der zweiten Belichtung oder Abtastung muss sorgfältig aufrechterhaltern werden. Eine Methode, um eine solche Synchronisation sicherzustellen, besteht darin, bei der zweiten Abstastung die Kamerasynchtonisiereigrale von dem in dem Videorekorder während der ersten Abtashung aufgezeichneten Synchrenisiersignal abzuleiten. Dier ist in Fig. 1 durch eine Verbindung 25 zwischen der Videorekorder 24 und dem Bildzenieger 13 dargestellt. Es ist auch möglich, ein Synchronisiersignal auf der gesenderten Spur des Videorekorders 24 denzuzen@@@@@ und dieses Synchronisiersignal für die eines und zweite Anbastung zu benutzen. Mit einer dieses beiden Lösungen wird die Synchronisation zwischen der en ber und zweiter Abtastung aufrechterhalten und für die zweite Abtastung ist das Ausgangssignal des Bandpassfiltern 22 gegeben darebt Der Schalter 23 wird während der zweiten Abtastung in die durch die ausgezogene Linie gezeigte Stellung gebracht und das Signal e2(t) wird auf eine Additionsschaltung 26 gegeben. Zugleich wird auch das Signal el(t), das während der ersten Abtastung in dem Videorekorder 24 aufgezeichnet wurde, während der Zeit der zweiten Abtastung auf die Additionsschaltung 26 gegeben, so dass e1(t) und e2(t) von der Additionsschaltung 26 addiert werden. Das Ausgangssignal der Additionsschaltung 26 wird von einem Hüllkurvendetektor 27 verarbeitet, die kennzeichende Änderung tritt auf, wenn # # = wobei # z die Differenz in der z-Stellung des Objektes und der Bezugs ebene und k die Wellenzahl 2 ##ist.Die resultierende Hüllkurve der Summe ergibt sich durch: HUR lkurve Diese Signal wie ur einer Kathodenstrahlröhre 28 dargestelle, die das Originalbild a(x,y), moduliert durch ein Interferenzsignal infelge der Difforenz in der axialen Stellung z zwischen der Oberfläche der Bezugs ebene und des Objekts 14 zeigt. Es ist ZU banchten, dass keine Raumfrequenzen grösser als d;tt des Bildes von dem Bildzerleger 18 oder der Kathodenstrahlröhre 28 verarbeitet werden müssen. Diesses System kann zur Fliessbandüberprüfung einer grossen Vielzahl von Produkten verwendet werden.
Eine andere Demodulationsmethode als die Ermittlung der Hüllkurve der Summe besteht darin, das Produkt der beiden Signale e1(t) und e2(t) zu bilden, wobei e1<t) x e2(t) = a cos(#1-#2) ist. ln diesem Falle ist der Multiplizierschaltung ein Tiefpassfilter nachgeschaltet.
Eine der Schwierigkeiten des soeben anhand der Fig.
beschriebenen Systems besteht darin, dass der Videorekorder die versetzte Trägerfrequenz wo mit guter Phasengenauigkeit speichern und wiedergeben muss. Dies erfordert nicht nur einen erhöhten Übertragungsfrequenzgang des Videorekorders, sondern macht es auch erforder licht, die Gleichlaufschwankung unter den normalerweise erforderlichen Wert zu vemindern. Diese Forderung kann durch die in Fig. 2 gezeigte Anordnung beseitigt werden, bei der die reellen und imaginären Teile des Signals auf zwei gesonderten Spuren des Videorekorders ge speichert werden, statt das Trägersignal selbst zwei speichern.
In Fig. 2 sind nur die elektronischen Elemente dieses Systems dargestelle, wobei gleiche Bezugezeichen für die Elemente verwendet sind, die mit denen der Anordnung der Fig. 1 übereinstimmen. Die optische Amordnung zur Erzeugung eines Interferenzmusters auf dem Bildzerleger 18 ist die gleiche wie die in Fig. 1 gezeigte und ist daher in Fig. 2 nicht gezeigt. In Fig. 2 arbeiten ein Bildzerleger 18 und ein Bandpassfilter 22 in der gleichen Weise wie anhand der Fig. 1 erläutert wurde, um ein Signal e1(t) während einer ersten Abtastung der Bezugsebene und ein Signal e2(t) während einer zweiten abtastung des Objekts zu erzeugen. Während der ersten Abtastung wird das Signal e1(t) = a1 cos [#1 - wot] des Bandpassfilters 22 auf Synchrondetektoren 29 und 30 gegeben. Wie bei dem vorherigen Beispiel ist die Amplitude 1, die hiermit q bezeichnet ist. Der Synchrondetektoren 29 multipliziert e1(t) mit sin wot und der Synchrondetektoren 30 muultipliziert el(t) mit cos wot. Die Signale sin wOt t cos wo t können in irgendeiner geeigneten Weise erhalten werden. In Fig. 2 werden sie von zuvor aufgezeichneten Spuren eines Videorekcrders 24 erhalten. Das Ausgangssignal des Synchrondetektors 30 ist gegeben durch: (cos wot) (a1 cos [#1 - wot] ) = a1 (cos #1 cos² wot + sin #1 sin wot cos wot) = al fcos #1(1/2 + cos 2 wot) + sin #1 (sin 2 wot wobei die Amplitude a1 gleich 1 ist.
Das Signal wird dann von einem Tiefpassfilter 31 gefiltert, das die zweite Harmonische von wo ausfiltert. Das Ausgangssignal des Tiefpassfilters 31 ergibt sich dann als 1/2 al cos Ql.
In gleicher Weise wird das Signal el(t) in dem Synchrondetektor 29 mit sin wot multipliziert und durch ein Tiefpassfilter 32 gefildert. Das Ausgangssignal des Tiefpaß filters 32 lässt sich durch 1/2 al sin #1 ausdrücken.
Die Signale 1/2 al cos ei und 1/2 al sin #1 werden durch einen Schalter 33 auf den Videorekorder 24 gegeben, wo sie gespeichert werden.
Während der zweiten Abtastung, während der das zu untersuchende Objekt abgetastet wird, wie zuvor anhand der Fig. 1 erläutert wurde, werden die gleichen Synchrondetektoren 29 und 30 und die Tiefpassfilter 31 und 32 zur Erzeugung von a2 cos @2 und a2 sin #2 verwendet. Bei der Anordnung der Fig. 2 werden die Bildzerleger-Synchronisiersignale in der gleichen Weise erzeugt, wie anhand dor Fig. 1 erläutert wurde, d.h. entweder die erste und die zweite Abtastung werden auf ein Synchronisiersignal synchronisiert, das in dem Videorekorder 24 aufgezeichnet wird, oder die zweite Abtastung wird auf ein Synchronisiersignal synchronisiert, das während der ersten Ab tastung in dem Videorekorder 22! aufgezeichnet,wird, Die einzige kennzeichnende Änderung tritt auf, wenn #e = k # z ist, wobei # z die Änderung in der z-Stellung des Objekts und k die Wellenzahl 2 #/# ist. Zur mathema tischen Vereifachung kann gesagt werden, dass a1 = 1 und a2 = a ist, Die während der ersten Abtastung gespeicherten Signale cos#1 und sin#1 werden mit den Signalen a cos #2 und a sin #2 während der Zeit der zweiten Abtastung durch Multiplizierschaltungen 34 und 35 kombiniert, die irgendwelche bekannten Einrichtungen zur Multiplikation zweier Signale sein können. Das Ausgangssignal der Multiplizierschaltung 34 ist sin #1 a sin #2. Diese beiden Ausgengesignale werden in einer Additionsschaltung 36 addiert, um das Signal cos #1 a cos #2 + sin #1 a sin #2 = a cos( zu erhalten.
Dieses Signal kann direkt auf eine Kathedenstrahlsühre 28 gegeben werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist, um die Höhenkontur der Objektoberfläche relativ zu der Normbezugsfläche, in diesem Falle eine Ebene, direkt anzuzeigen.
Eine weitere Möglichkeit der Echtzeit-Interferometrie gemss der Erfindung ist in Fig, 3 gezeigt. In Fig. 3 wird eine Bezugsebene 41 von einem Laser 42 beleuchtet und das gebeugte und reflektierte Licht der Bezugsebene 41 wird auf der Oberfläche einer Speicherkameraröhre 43 durch eine Linse 44 abgebildet. Eine Speicherkameraröhre hat eine wesentlich bessere Lichtempfindlichkeit als eine Bildzerlegerröhre.
Die Speicherkameraröhre 43 kann irgendeine Speicherfernsehröhre sein, z.B. ein Vidikon oder ein Orthikon.
Da diese Röhren nicht auf sich schnell ändernde Intensitäten ansprechen können,wird eine räumliche Versetzung angewandt, wobei ein Bezugsstrahl 45 des Lasers 42 auf die Spoicherkamera 43 unter einem bestimmten Winkel α gegenüber der optischen Achse der Speicherkamera auftriftt und ß ist gleich sin α. . die Intensität auf der Oberfläche der Speicherkamera 43 ist gegeben durch: I1 = | U1 (x,y) + ejkßy| 2 wobei U1 (x,y) die Intensität des gebeugten und reflektierten Lichts des Objekts 41 ist, die gegeben ist durch: Ul = Damit I1 = 1 + |U1| 2 + U1 e-jkßy + U1*ejkßy, wobei "konjugiert" bedeute . Da U1 = ejwl(x,y) ist, gilt I1 = 2 + 2 cos [#1- Wie im Falle der Interferometeranordnungen der Fig. 1 und 2 wird von dem Objekt 41a ein Bild aufgenommen, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Hierbei gilt: Keine Abtastung findet statt, während die aufeinander folgenden Bilder so angewandt werden, dass die Intensität I1 und 12 in der Speicherröhre43 gespeichert eine Es wird angenommen, dass die Speicherröhre 43 eine Vidikonkamera ist und dass für eine Vidikoncamera der Ausgangsstrom i der Kamera gegeben ist durch: Wenn die räumliche Frequenz kß für das Vidikon zur Auslösung zu gross ist, wie dies bei irgendeinem zweckmässigen Wert des Winkel; g der Fall ist, gibt das Kameraausgangssignal nur die unteren Frequenzen dieses Signal wieder.
Es wird somit eine relativ grosse räumliche Versetzung au gewandt, um viele der unerwünschten Muster zu bese-itigen, und das Muster der niedrigen Raumfrequenz entsprechend der gewünschten Höhenkonturinformation cos (#1 - #2) aufrecht zuerhalten. Die Speicherfläche der Kamerarolare muss In der Lage sein, die hohe Raumfrequenz kß infolge der Versetzung aufzulösen. Der Lesestrahl der Kameraröhre, der normalerweise die Auflösung begrenzt, muss jedoch diese hohe Raumfrequenz nicht auflösen können.
Ein höherer Streifenkontrast könnte durch Anwendung grösserer Nichtlinearitäten erzielt werden. Zum Beispiel könnte das Vidikon 43 mit einem nicht ausreichenden Strahlstrom abgetastet werden, wodurch die Bereiche höherer Intensitäten abgeschnitten werden. Dieser Abschneideeffekt der Nichtlinearität wäre eine wirksame Methode zur Erzeugung des gewünschten Mischeffekts.
Ausserdem könnte der "Knick" eines Superorthikons ausgenutzt werden, wenn ein Superorthikon für die Speicherkamera 43 verwendet wird. Es ist zu beachten, dass nur Nichtlinearitäten an der Speicherfläche selbst verwendet werden können0 Nichtlinearitäten des elektrischen Signals rufen nicht den gewünschten Effekt hervor, da die hochfrequenten Signale an dieser Stelle nicht vorhanden sind.
Eine weitere Möglichkeit der Echtzeit-Interferometrie unter Verwendung einer Speicherkamera ist schematisch in Fig. 5 gezeigt. Die Anordnung der Fig. 5 ist der der Fig. 4 ähnlich und gleiche Bezugsziffern sind für einander entsprechende Elemente in beiden Figuren verwendet. Wie zuvor werden eine Bezugsebene 41 und dann ein Objekt 41a mit Licht eines Lasers 42 beleuchtet und das gestreute und reflektierte Licht wird durch eine Linse 44 auf der Fläche einer Speicherkamera 43 abgebildet. Ein gesteuerter Phasenschieber 47 wird im Weg eines Bezugsstrahls 45 des Lasers 42 angeordnet, der auf die Speicherkamera 43 mit einem Winkel « (ß = sin) mit der optischen Achse der Speicherkamera 43 auftrifft. Im Betrieb wird der Winkel ct, den der Bezugsstrahl mit der optischen Achse der Speicherkamera 43 einschliesst, damit die räumliche Frequenz 2 Tkß bzw. sin btx innerhalb des Auflösungsvermögens der Speicherkamera liegt ausreichend klein gemacht.
Während der ersten Abtastung der Bezugsebene 41 ist das resultierende Interferenzmuster auf der Speicherkamera 43 gegeben durch: I1 = 2 + 2 cos [#1 - kßy] und wird durch einen Schalter 45 (der zu diesem Zeitpunkt in der durch den gestrichelten Pfeil angegebenen Stellung ist) auf eine Videorekorder 49 gekoppelt, wo es aufgezeichnet wird. Danach wird das Objekt 41averwendet und ein weiteres Interferenzmuster wird auf der Fläche der Speicherkamera 43 erzeugt. Hierbei ist es erwünscht, dass der Laser 42 ein Impuls laser ist, um sicherzustollen, dass keine unerwünschte Vibration das Interferenzmuster stört. Das Ausgangssignal der Speicherkamera 43 ist gegeben durch: I2 = 1 + a² +2a cos [#2 - kßy] zu diesem Zeitpunkt ist der Schalter 48 in der durch den durchgehenden Pfeil angegebenen Stellung und I2 und I1 (die zuvor in dem Videorekorder 49 aufgezeichnet wurden) werden in einer Subtraktionsschaltung 50 kombiniert. Die Subtraktionsschaltung 50 subtrahiert I2 von I1, um ein Signal eout zu erzeugen? das sich ausdrückon 1 läsat durch: für den Fall eines gleichinässig beleuchteten Objekts, wobei a # 1 ist. Durch einen Hüllkurvendetektor 51 wird die Hüllkurve des Signals e out ermittelt. Das Signal eout kann ausgedrückt werden durch: eout = 2 [cos #1 cos kßy + sin #1 sin kßy + cos #2 cos kßy + sin Q2 sin kßy3.
Hüllkurve e out = [(cos #1 + cos #2)² +(sin#1=sin#2)²] 1/2 = [2 + 2 cos #1cos#2+sin#1 sin #2] 1/2 = #2 [(1 + cos (#1 - #2)] 1/2.
Lässt man die Konstanten weg, so ergibt sich: Hüllkurve eout = [1+ cos (#1 -#2)] 1/2 Die Signale I1 und I2 können auch auf eine Multiplizierschaltung gegeben werden, der ein Tiefpassfilter nachgeschaltet ist, um das Signal 1 + a² + a cos (#1 - #2) zu erzeugen. Dieses Signal wird auf eine Anzeigevorrichtung 52 gegeben. Die Hüllkurve dieses Signals e out ist das ursprüngliche Bild "a", moduliert durch das Interferenzmuster infolge der Höhenkonturen der Objektoberfläche.
Die Anzeigevorrichtung 52 kann eine Kathodenstrahlröhre sein, die von einer Bedienungsperson beobachtet wird. Das Signal out kann auch begrenzt werden, um die Bildinformation zu entfernen und nur das Interferenzmuster zu erzeugen.
Bei der Vorrichtung der Fig. 5 ist es erwünscht, die Interferenzfrequenz sin α am Rand der Speicher kameraauflösung so zu bestimmen, dass die Videobandbreite der Hüllkurve für eine maximale Auflösung so breit wie möglich gemacht werden kann. Der Hüllkurvendetektor kann dadurch unterstützt werden, dass das Signal erst einer hohen Frequenz verlagert und dann ein Seitenband ausgefiltert wird. Auf diese Weise sind die Ausgangsfrequenzen des Hüllkurvendetektors viel kleiner als die Eingangsfrequenzen, so dass die Filter anforderungen für eine gute Auflösung vermindert werden; Der Zweck der geringen Winlcelversetzungsfrequenz innerhalb des Auflösungsvermögens der Speicherröhre besteht darin, einen Träger zu erzeugen, der /nit der Amplitude des Lichts des Objekts amplitudenmoduliert und mit der Phase des Lichts des Objekts phasenmoduliert ist. Dieser Träger ermöglicht ed dann, anschliessend die Hüllkurve zu ermitteln.
Die Anordnung der Fig. 5 erzeugt ein Ausgangssignal, das das ursprüngliche Bild "a", moduliert durch das Interferenzmuster infolge der Phasenänderung der ObJetoberfläche zeigt. Es reicht machmal aus, nur ein Ausgangssignal zu erzeugen, das nur das Interferenzmuster infolge der Phasenänderung zeigt, Die Anordnung der Fig. 6 eignet sich dazu, ein solches Ausgangasignal zu erzeugen. in Fig. 6 ist eine Anordnung gezeigt, die keine räumliche Versetzung des Bezugsstrahls erfordert. Eine Bezugsfläche 53 und dann ein Objekt 53a werden mit Licht eines Lasers 54 beleuchtet. Das gestreute und reflektierte Licht der Bezugs fläche 53 wird durch eine Linse 55 durch einen Strahlspalter (halbdurchlässiger Spiegel) 56 auf der Fläche der Speicherkamera 57 abgebildet. Ein Teil des Lichts des Lasers 54 wird durch einen Strahlspalter 58 abgespalten, um einen Bezugsstrahl zu bilden, der durch.
einen Spiegel 59 und einen Strahlspalter 56 reflektiert wird, so dass er auf der Speicherkamera 57 angelangt.
Da keine räumliche Versetzung des Bezugsstrahls auftritt, ist das Ausgangssignal der Speicherkamera 57 gegeben durch: I1 = 2 + 2 cos Dieses Signal wird durch einen Schalter 60, der zu diesem Zeitpunkt in der durch den gestrichelten Pfeil in Fig. 6 angegebenen Stellung ist, auf einen Videorekorder 61 gekoppelt, wo es aufgezeichnet wird. Danach wird das Objekt 53a wie zuvor erläutert abgetastet und ein zweites Ausgangssignal der Speicherkamera 57 ist gegeben durch: 2 I2 = 1 + a + 2a cos #2.
Zu diesem Zeitpunkt ist der Schalter in der durch den durchgehenden Pfeil in Fig. 6 angegebenen Stellung und I2 wird auf eine Subtraktionsschaltung 62 zusammen mit 11 des Videorekorders 61 gekoppelt. Die Subtraktionsschaltung 62 subtrahiert I2 von I1, um das Signal 11 ~ 12 = 2 Fos il - cos für a - 1 zu erhalten.
Das Ausgangssignal wird auf eine Anzeigevorrichtung 63 gegeben, die eine Kathodenstrahlrhre sein kann, die von einer Bedienungsperson beobachtet wird0 Bei allen beschriebenen Lösungsmöglichkeiten, nämlich denen, die Bildzerleger und denen, die Speicherröhren verwenden, können die beiden zu vergleichenden Signale (die durchgehend mit I1 und I2 bezeichnet wurden) zuerst auf Frequenzvervielfacher gegeben werden, um die Empfindlichkeit des Systems zu erhöhen. Wenn so die Frequenz des Trägers eines jeden verglichenen Signals mit n multipliziert wird, würde die Streifendichte infolge der Interferenz um n erhöht werden.
Bei allen soweit beschriebenen Interferometriesystemen wurde das Interferenzmuster an dem reellen Bild durch Anwendung einer Bezugswelle an der Kamerafrontplatte erzeugt. In Fig. 7 ist ein Echtzeit-Interferometriesystem gezeigt, bei dem das Interferenzmuster an dem Objekt selbst durch Bele.uchtung mit zwei ebenen Wellen mit unterschiedlichen Winkeln erzeugt wird. Die Vorteile eines solchen Systems sind die einfache Geometrie, die erhöhte Modulation des Streifenmusters und eine Steuerung der Streifendichte gegenüber der Verschiebung. Wie Fig0 7 zeigt, werden eine Normbezugsfläche (nicht gezeigt) und dann ein Objekt 64 von zwei ebenen Wellen 65 und 66 beleuchtet, die mit einem Winkel Gl 1 bzw. 92 mit der optischen Achse einer Speicherkamera 67 auftreffen. Um eine ausreichend niedrige Raumfrequenz zu erhalten und damit die Kamera ausreichend auflöst, kommen in der Praxis.beide ebenen Wellen von der gleichen Seite der optischen Achse. Dies ändert die folgende mathematische Analyse nicht, sondern bewirkt nur, dass Q2 negativ wird. Die beiden ebenen Wellen 65 und 66 sind gegeben durch: Ebene Welle 65 = ejk [sin #1y + cos#1z¹] Ebene Welle 66 = ejk [-sin #2y + cos#2z¹] Die Gröse z , die in Fig. 7 gezeigt ist, bezieht sich auf den Abstand der Oberfläche des Objekts 64 von einer willkürlichen Linie RR, die durch das Objekt 64 gezogen ist, d.h. z stellt die Oberfläche z(x,y) des Objekts 64 oder der Normalbezugsoberfläche je nach der Abtastung dar. Die Amplituden des reflektierten Lichtes der Oberfläche und einer Normalbezugsebene (nicht gezeigt), wie sie bisher beschrieben wurden, infolge der beiden ebenen Wellen1 sind gegeben durch: U1 = ejk [sin #1y + cos #1 z¹] U2 = ejk [-sin #2y + cos #2 z¹].
Die sich ergebende Intensität 11 (x,y) auf der Bezugsfläche ist gegeben durch: I1 (x,y) = U1 + U2 ² = 2 + 2 cos k[αy + ßz1¹] wobei α = (sin el + sin 82 92) 13 = (cos #1 - cos #2) und z1 ist der Ebenenflächenzustand während der ersten Abtastung.
Diese Intensität I1(x,y) wird durch eine Linse 68 auf der Fläche der Speicherkamera 67 abgebildet. Das Ausgangssignal der Speicherkamera 67 wird durch einen Schalter 69, der zu diesem Zeitpunkt in der durch den gestrichelten Pfeil in Fig. 7 angegebenen Stellung ist, zu einem Videorekorder 70 geleitet, der I1 speichert. Danach wird das Objekt 64 durch die ebenen Wellen 65 und 66 der Laser 71 bzw. 72 beleuchtet. Die Intensität des Objekts 64 und das Ausgangssignal der Speicherkamera 67 sind dann gegeben durch: Zu diesem Zeitpunkt ist der Schalter 69 in der durch den durchgehenden Pfeil in Figo 7 angegebenen Stellung und 12 wird mit dem zuvor aufgezeichneten Signal 11 in einer Subtraktionsschaltung 74 kombiniert. Die Subtraktionsschaltung 74 subtrahiert I2 von Il, so dass sich (für a = 1) ergibt: wobei z2 der Oberflächenzustand des Objekts ist.
Der räumliche Träger k « wird tatsächlich zu einem elektrischen Träger kg v, wenn mit der Speicherkamera 67 mit der Geschwindigkeit v abgetastet wird0 Die Hüllkurve des sich ergebenden elektrischen Signals auf einem Träger wird durch einen Hüllkurvendetektor 75 ermittelt, der folgendes Signal erzeugt: Hüllkurve = wobei ß z die Oberflächenhöheninformation für das Objekt gegenüber der Bezugs fläche ist. Die Signale I1 und 12 können auch auf eine Multiplizierschaltung gegeben werden, um ein Signal I1 x I2 = a El + 1/2 cos kß # z¹] zu erzeugen.
Dieses Signal wird auf einer geeigneten Anzeigevorrichtung 76 angezeigt, die eine Kathodenstrahlröhre oder ein anderes bekanntes Anzeigegerät sein kann. Es ist zu ersehen, dass die Empfindlichkeit dieses Systems leicht durch ß gesteuert werden kann, das die Differenz der Kosinus der Winkel der ebenen Wellen 65 und 66 ist.
Dieser Parameter kann zwischen 0 und 1 geändert werden und kann somit die Empfindlichkeit des Konturaufnahmesystems in Form der Anzahl der Streifen pro Höhendifferenzeinheit zwischen dem Objekt und der Bezugs fläche steuern.
Diese Methode der Erzeugung des Interferenzmusters auf dem Objekt selbst kann auch zusammen mit den Bildzerlegeranordnungen verwendet werden, die in Fig. 1 und 2 gezeigt sind. In diesem Falle wird in der gleichen Weise ein Frequenzmodulator wie in Fig. 1 (Frequenzmodulator 19) verwendet. Die gesamte Kamera und die nachfolgende Einrichtung zur Signalverarbeitung entsprechend Fig. 7 können durch die der Fig. 1 und 2 ersetzt werden. Hierbei wäre wiederum der Vorteil dieser letzteren Methode die Steuerung der Empfindlichkeit des sich aufgrund der Höhenkontur ergebenden Streifenmusters. Die Verwendung des im Vergleich zu der Speicherkameraröhre relativ lichtunempfindlichen Bildzerlegers würde jedoch die Verwendung wesentlich stärkerer Lichtquellen erforderlich machen.
Selbstverständlich ist es auch möglich, anstelle einer ebenen Bezugsfläche eine glatte gekrümmte Fläche oder eine Bezugsfläche mit irgendeiner Normform zu verwenden. Die Erfindung ist auch ausser auf die Konturermittlung auf den Vergleich einer Objektoberfläche mit einer Bezugsfläche irgendeiner Form anwendbar, um das Ausmass der Abweichung der Objektoberfläche von der Bezugsfläche zu bestimmen. Im Hinblick hierauf ist somit die rfindung auch auf die Kontrolle von Objektoberflächen gegenüber Bezugs oberflächen bei der Qualitätskontrolle anwendbar

Claims

Patentansprüche 0 Vorrichtung zur Messung der Oberflächenkonturen geringer Abmessung eines Objekts und zum Vergleich einer Objektfläche mit einer Normbezugsfläche durch Echtzeit-Hologramminterferometrie, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (10,11) zur Beleuchtung einer Normbezugsfläche (9), um einen ersten gestreuten und reflektierten Lichtstrahl (ins) zu erzeugen, eine Einrichtung (10,11) zur Erzeugung eines Bezugslichtstrahls (12,20), eine Fernsehkameraröhre (18) mit einem optischen Eingang und einem elektrischen Ausgang, eine Einrichtung (17) zur Kombination des ersten, von der Bezugsfläche (9) gestreuten und reflektierten ersten Objektstrahls mit dem .Bezugslichtstrahl, um ein erstes Interferenzmuster zu bilden, das von der Fernsehkameraröhre (18) als optisches Eingangssignal empfangen wird, eine Einrichtung (24) zur Speicherung des ersten elektrischen Ausgangssignals der Fernsehkameraröhre (18) entsprechend dem ersten Interferenzmuster, eine Einrichtung (10,11) zur Beleuchtung des Objekts (14), um einen zweiten gestreuten und reflektierten Objektstrahl zu bilden, eine Einrichtung (17) zur Kombination des zweiten gestreuten und reflektierten Objektstrahls mit dem Bezugslichtstrahl, um ein zweites Interferenzmuster zu bilden, das von der Fernsehkameraröhre (18) als optisches Eingangssignal empfangen wird, eine Einrichtung (26) zur Kombination des zweiten elektrischen Ausgangssignals der Fernsehkameraröhre (18) entsprechend dem zweiten Interferenzmuster mit dem gespeicherten elektrischen Ausgangssignal der Fernsehkameraröhre entsprechend dem ersten Interferenzmuster, um ein Signal zu bilden, das eine Information über die Oberflächenhöhe des Objekts gegenüber der Bezugsfläche (9) enthält, und eine Einrichtung (28) zur Auswertung des die Höheninformation enthaltenden Signals.
2o Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Begrenzer zur Begrenzung des Raumfrequenzspektrums des ersten und zweiten Interferenzmusters auf das der Fernsehkameraröhre.
3e Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzer einen Lichtfrequenzmcdulator (19) aufweist, der in dem Weg des Bezugslichtstrahls (12,20) angeordnet ist, um eine zyklische zeitliche Versetzung des Bezugs lichtstrahls zu erzeugen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Winkelversetzung des Bezugsiichtstrahls gegenüber der Achse des gestreuten und reflektierten Objektstrahls zwecks Verwendung von Speicherkameraröhren.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Filter (22) zur Entfernung unerwünschter Komponenten aus dem ersten und zweiten elektrischen Ausgangssignal der Fernsehkameraröhre (18), um ein erstes und zweites gefiltertes elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Auswertung des die Höheninformation enthaltenden Signals einen Begrenzer zur Entfernung der das erste Interferenzmuster betreffenden Information aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Detektor (27) zur Bestimmung der Hüllkurve des die Höheninformation enthaltenden Signals.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Katliodenstrahlröhre (28) zur Anzeige des Ausgangssignals des Detektors (27).
9. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Zerlegung des ersten und zweiten gefilterten elektrischen Ausgangssignals in einen reellen und im. aginären Teil.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Synchronisierung des zweiten elektrischen Ausgangssignals der Fernsehkameraröhre auf das gespeicherte erste elektrische Ausgangssignal der Fernsehkameraröhre.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (34,35,36) zur Kombination des reellen und des imaginären Teils des ersten und zweiten gefilterten elektrischen Ausgangssignals, um das die Höheninformation enthaltende Signal zu erzeugen0
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Normbezugsfläche (9) eine ebene Fläche ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Normbezugsfläche (9) eine glatte, regelmässige Oberfläche aufweist0
14. Vorrichtung zur Messung der Höhenänderungen geringer Abmessung einer Objektfläche durch Echtzeit-iIologramminterferometrie, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (42) zur Beleuchtung einer Normbezugsfläche (41), um einen ersten gestreuten und reflektierten Objektstrahl zu erzeugen, eine Einrichtung (42) zur Erzeugung eines Bezugslichtstrahls, eine Speicherfernsehkameraröhre (43) mit einem optischen Eingang, die eine optische Information in ein elektrisches Ausgangssignal umwandelt, eine Einrichtung zur Kombination des ersten Objektstrah.ls, der von der Normbezugsfläche gestreut und reflektiert wird, mit dem Bezugslichtstrahl, urn ein erstes Interferenzmuster zu bilden, wobei der Bezugslichtstrahl, der mit einem Winkel gegenüber dem ersten gestreuten und reflektierten Objektstrahl angeordnet ist, um unerwünschte Muster durch Umwandlung deren Raumfrequenzen in solche, die von der Fernsehkameraröhre nicht mehr erfasst werden, zu beseitigen, und wobei das erste Interferenzmuster als optisches Eingangssignal von der Fernsehkameraröhre gespeichert wird, eine Einrichtung (42) zur Beleuchtung des Objekts, um einen zweiten abgetasteten und reflektierten Objektstrahl zu erzeugen, eine Einrichtung zur Kombination des zweiten abgetasteten und reflektierten Objektstrahls mit dem Bezugslichtstrahl, um ein zweites Interferenzmuster zu bilden, wobei der zweite fiezugslichtstrahl mit einem Winkel gegenüber dem zweiten bestreuten und reflektierten Objektstrahl angeordnet ist, um die Raumfrequenz unerwünschter muster in eine von der Fernsehkameraröhre nicht mehr crfasste ijmzuwandeln und wobei das zweite Interierenzmuster als optisches Eingangssignal von der Fernsehkameraröhre gespeichert wird, eine Einrichtung zur Abtastung der Fernsehkamenröhre, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, und eine Kontrolleinrichtung (46), um das Ausgangssignal zu kontrollieren und eine Oberflächenhöheninformation über die Objektoberfläche relativ zu der Bezugs fläche zu erzeugen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtung eine von einer Bedienungsperson beobachtete Kathodenstrahlrbhre aufweist.
16, Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsfläche eine ebene Fläche ist.
17. Vorrichtung zur Messung der Oberflächenkonturen geringer Abmessung eines Objekts durch Echtzeit-Hologramminterferometrie, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (42) zur Beleuchtung einer Normbezugsfläche (41), um einen gestreuten und reflektierten Objektstrahl zu erzeugen, eine Einrichtung (42) zur Erzeugung eines Bezugslichtstrahls, eine Speicherfernsehkameraröhre (43) mit einem optischen Eingang, die eine optische Information in ein elektrisches Ausgangssignal umwandelt, eine Einrichtung zur Kombination des ersten Objektstrahls, der von der Bezugsfläche gestreut und reflektiert wird, mit dem Bezugslichtstrahl, um ein erstes Interferenzmuster zu bilden, wobei der Bezugslichtstrahl mit einem Winkel gegenüber dem ersten gestreuten und reflektierten Objektstrahl angeordnet ist, um die interferenzinformation von der des Bildes zu trennen, und wobei die Speicherfernselikaineriröhre (43) ein erstes elektrisches Ausgangssignai entsprchend dem ersten lnterferenzmuster und eine Einrichtung zur Speicherung des zweiten elektrischen Ausgangssignals aufweist, eine Einrichtung (42) zur Beleuchtung des Objekts, um einen zweiten gestreuten und reflektierten Objektstrahl zu erzeugen, eine Einrichtung zur Kombination des zweiten gestreuten und reflektierten Objektstrahls mit dem Bezugslichtstrahl, um ein zweites Interferenzmuster zu bilden, wobei der Bezugslichtstrahl mit einem Winkel gegenüber dem zweiten gestreuten und reflektierten Objektstrahl angeordnet ist, um die Interferenzinformation von der des Bildes zu trennen, wobei die Speicherfernsehkameraröhre ein zweites elektrisches Ausgangssignal entsprechend dem zweiten Interferenzmuster aufweist, eine Einrichtung (so) zur Kombination des ersten und zweiten elektrischen Ausgangssignals, um ein Signal zu erzeugen, das die Information über die Oberflächenkontur enthält, und eine Einrichtung (52), um das die Oberflächenkonturinformation enthaltende Signal aus zu werten.
10¢ Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (so) zur Kombination des ersten und zweiten elektrischen Ausgangssignals eine Subtraktionsschaltung mit einem Ausgang aufweist.
19. Vorriclltung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch einen Detektor (51) zur Ermittlung der Hüllkurve des Ausgangssignals der Subtraktionsschaltung, um das die Höheninformation enthaltende Signal zu erzeugen.
20. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fernsehkameraröhre eine Speicherröhre ist, und dass die Einrichtung zur Kombination des zweiten elektrischen Ausgangssignals der Fernsehkameraröhre entsprechend dem zweiten Interferenzmuster mit dem gespeicherten ersten elektrischen Ausgangssignal der Fernsehkameraröhre entsprechend dem ersten Interferenzmuster eine Subtraktionsschaltung aufweist,die das die Höheninformation enthaltende Signal nur dann erzeugt, wenn eine Höheninformation in dem Objekt zwischen dem ersten und dem ersten Interferenzmuster vorhanden ist.
21. Vorrichtung zur Messung von Änderungen geringer Abmessung eines Objekts durch Echtzeit-Hologramminterferometrie, gekennzeichnet durch eine Fernsehkameraröhre (67) im Abstand von dem Objekt (64) mit einer optischen Achse, einem optischen Eingang und einem elektrischen Ausgang, eine Einrichtung (71,72) zur Beleuchtung einer Normbezugsebene mit einer ersten und einer zweiten ebenen Welle, die auf die Normbezugsebene mit einem Winkel Gl 1 bzw. Q2 gegeüber der optischen Achse der Fernsehkameraröhre auftrifft, wodurch die erste und die zweite ebene Welle ein erstes Interferenzmuster auf der Bezugsfläche bilden, eine Einrichtung (68) zur Abbildung des ersten Interferenzmusters auf dem optischen Eingang der Fernsehkameraröhre, um ein erstes elektrisches Ausgangs signal zu erzeugen, eine Speichereinrichtung (70), um das erste elektrische Ausgangssignal zu erzeugen, eine Einrichtung (71,72) zur Beleuchtung des Objekts (64) mit einer ersten und einer zweiten ebenen Welle, die auf das Objekt mit einem Winkel Gi bzw. 02 gegenüber der optischen Achse der Fernsehkameraröhre auftritt, wodurch die erste und die zweite ebene Welle ein zweites Interferenzmuster auf dem Objekt bilden, eine Einrichtung (68) zur Abbildung des zweiten Interferenzmusters auf dem optischen Eingang der Fernsehkameraröhre, um ein zweites elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, eine Einrichtung (74) zur Kombination des zweiten .elektrischen Ausgangssignals mit dem ersten elektrischen Ausgangssignal der Speichereinrichtung (70), um ein kombiniertes Ausgangssignal zu erzeugen, einen Detektor (75), um das kombinierte Ausgangssignal zu demodulieren, und eine Einrichtung (76) zur Auswertung des demodulierten Ausgangssignals.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Fernsehkameraröhre eine Speicherkameraröhre ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombinationseinrichtung (74)- eine Subtraktionsschaltung aufweist, um das zweite elektrische Ausgangssignal von dem ersten elektrischen Ausgangssignal zu subtrahieren.
24. Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch einen Lichtfrequenzmodulator im Weg der zweiten ebenen Welle, um eine zyklische zeitliche Versetzung des Bezugslichtstrahls hervorzurufen.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch ein Filter zur Beseitigung unerwünschter Komponenten des ersten und zweiten elektrischen Ausgangssignals der Fernsehkameraröhre, um ein erstes und zweites gefiltertes elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch einen Detektor, um die Hüllkurve des die Höheninformation enthaltenden Signals zu ermitteln.
27. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsfläche eine ebene Fläche ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsfläche eine glatte, regelmässige Fläche ist.

L e e r s e i t e