DE2401475C2 - Verfahren und Einrichtung zur Messung von relativen Bewegungsgrößen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft Verfahren zur vorzeichenrichtigen optischen oder fotoelektrischen Messung von relativen Bewegungsgrößen nach einer oder mehreren Koordinaten zwischen in optisch zueinander zumindest annähemd konjugiert liegenden Ebenen angeordneten lichtbeugenden, gegenüber einem beleuchteten Feld kleinen Strukturen, durch die Erzeugung von mindestens zwei miteinander verketteten, phasenmodulationsverschobenen, interferenzmodulierten Licht- oder lichtelektrischen Signalen in Teilquerschnitten von einem oder mehreren interferenzmodulierten Lichtbündeln, die durch die kohärente Überlagerung von Paaren von zwischen den beugenden Strukturen zumindestens in einem Bündelquerschnitt getrennt verlaufenden, zumindest teilkohärenten, durch ihre Winkelbeziehungen vor den konjugierten Ebenen jeweils in den konjugierten Ebenen eine Ortsfrequenz festlegenden Teilbündelpaaren entstehen, sowie Einrichtungen zu deren Durchführung.

Bekannt sind fotoelektrische Schrittgeber zur Messung der Verschiebung von Objekten (DE-PS 1 548 707). Dabei werden zwei Gitterstrukturen entweder mittels einer Abbildungsoptik oder direkt einander überlagert und aus der Modulation der aus der Überlagerung resultierenden Lichtflüsse die interessierenden Bewegimgsgrößen bestimmt Auch wurden schon Einrichtungen bekannt, bei denen eine der Gitterstrukturen durch eine beliebige Objekt-Struktur der Umgebung ersetzt und mit denen die Winkelgeschwindigkeit dieser Objekte in bezug auf die Abbildungsoptik bestimmt wird (DE-PS 2237564). Das Gitter wirkt dabei als Filter für Lichtflüsse in seiner Gitterkonstante entsprechenden Beugungsordnungen, welche am Objekt entstehen, s& daß aus dem Ortsfrequenzspektrum des Objektes eine bestimmte Gitterkonstante herauskorreliert wird.

Sieht man innerhalb des abbildenden Systems eine zu Eingriffen räumlich zugängliche Fläche vor, die mit einer Fourierebene der Abbildung genügend nahe zusammenfällt, so kann man durch Einfügen einer Blende mit mindestens zwei Öffnungen in diese Fläche eine Unterdrückung nicht zu koalierender Ortsfrequenzkomponenten des Objektes erreichen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei fotoelektrischen bzw. visuellen Systemen der genannten Art in besonders wirtschaftlicher und technisch einfacher Weise die der Relativbewegung von M eßkopf und Objekt entsprechenden miteinander verketteten, phasenverschobenen photoelektrischen Signale zu erzeugen, welche zur Richtungskennung und Gegentaktbildung geeignet sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 7.

Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält z. B. die im Oberbegriff des Anspruchs 8 genannten Teile und löst die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Einrichtung sind in den Ansprüchen 9 bis 15 angegeben.

Obwohl es grundsätzlich möglich ist, die für das Verfahren notwendige eine nur in diskrete Richtungen beugende Struktur beim ersten oder beim zweiten lichtbeugenden Element vorzusehen, wird vorteilhafterweise das zweite lichtbeugende Element mit einer regelmäßigen Struktur versehen. Die Struktur des ersten lichtbeugenden Elementes muß zusammen mit einer genügend kleinen spektralen Breite des wirksamen Beleuchtungslichtes und einer genügend kleinen Beleuchtungsapertur dafür sorgen, daß jeweils zwei homologe Punkte in den Durchlaßflächen der Ortsfrequenzfilterebene, die durch den zweiten Beugungs- bzw. Streuvorgang übereinander geschert werden, noch eine für die photoelektrische Modulationserkennung in den Flächenelementen der Bilderpaare der Ortsfrequenzfilter ausreichende Teilkohärenz aufweisen.

Es werden durch in der Objektivbrennebene, also in der Ortsfrequenzfilterfläche angeordnete phasenschiebende Mittel (dielektrische oder Spiegelstufen) mindestens zwei Teilflächen in mindestens einer Öffnung der Ortsfrequenzfilterblende gekennzeichnet, womit in mind, zwei Teilflächen der Bildebenen verschiedener Beugungsordnungen der Ortsfrequenzfilterblenden in der zur Filterfläche konjugiert liegenden Empfängerebene eine Kennzeichnung durch die Phase der Heiligkeitsmodulation verbunden ist. Teilflächen mit gleichen Modula^ionsphasen können zur Signalverarbeitung optisch oder elektrisch zusammengefaßt werden.

Die Phasenschieber werden bevorzugt so dimensioniert, daß für gleiche Bewegungskoordinaten Signalpaa-

re mit ungleich 180° Phasenschiebung entstehen, die zirkuläre oder elliptische elektrische Drehfelder definieren.

Es werden mindestens zwei verkettete ortsperiodische photoelektrische Signale benötigt. Mit drei Signalen gleicher Amplitude 120° phasenverschoben, ist bereits die Gleichstrommittelwertunterdrückung möglich, genauso bei vier Signalen, je 90° phasenverschoben. Größere Zahlen von Signalen oder Signalpaaren erlauben einfache elektrische Signalperiodenunterteilungstechniken.

Um die Verhältnisse der Drehfeldkomponentenamplituden zueinander möglichst unabhängig von den Eigenschaften der Lichtquelle zu machen, wird bevorzugt eine Leuchtfeldlinse in die Ortsfrequenzfilterebene abgebildet, um auszunutzen, daß die einer Lichtquelle zugeordnete Intensitäts-Richtungsverteilung meist stabiler ist, als die Intensitäts-Ortsverteilung.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen

Fig. 1 den Aufbau eines fotoelektrischen Schrittgebers,

Fig. 2 bis 5 in überlagerter Darstellung die Ortsfrequenzfilterblende und die Empfängerebene für Einkoordinatengeber,

Fig. 6 bis 16 gleiche Darstellungen für Zweikoordinatengeber in verschiedenen Variationen.

In Fig. 1 beleuchtet eine Lichtquelle 1 eine Kreiszweieckblende 2, welche sich in der vorderen Brennebene einer Linse 3 befindet. Hinter der Linse 3 befindet sich die regelmäßig oder unregelmäßig streuende Meßstruktur 4, deren Verschiebung transversal zur optischen Achse des Schrittgebers gemessen werden soll. Auf der Struktur 4 folgt im Abstand ihrer Brennweite eine zweite Linse 5. In der hinteren Brennebene dieser Linse 5 liegt eine, der Struktur 4 zugeordnete Fourier-Ebene, in welcher zwei mit den erfindungsgemäßen Phasenschiebern 15 versehene kreiszweieckförmige Öffnungen 11, 12 der Ortsfrequenzfilterblende 6 angeordnet sind. Auf die Fourier-Ebene folgt im Abstand ihrer Brennweite eine dritte Linse 7, in deren zur Meßstruktur 4 konjugiert gelegener hinterer Brennebene ein mit seiner Teilung zu den Meßkoordinaten orientiertes laminares Phasengitter 8 mit A/2 Phasenhub zur Rückmischung der am Objekt 4 abgebeugten Lichtflüsse liegt. Eine vierte Linse 9, nach dem Gitter 8 angeordnet, sammelt das Meßlicht auf eine in ihrer hinteren Brennebene angeordnete fotoelektrische aus sechs Empfängern bestehende Empfängergruppe 10, deren Ausgangssignale für die Bewegung der Struktur 4 charakteristische sinusförmige phasenverschobene Modulationen aufweisen.

Die Kreiszweieckblende 2, die Ortsfrequenzfilterblende 6 und die Ebene, in der die Empfängergruppe 10 liegt, sind in Fig. 1 jeweils auch in Aufsicht dargestellt. Zur Veranschaulichung der Bilderzeugung für die Lichtmodulationen ist in die Kreiszweieckblende 2 ein Pfeil eingezeichnet. Der in die Gesamtdarstellung eingetragene Strahlengang verdeutlicht, daß durch das ausgezogene Strahlenbündel und durch das gestrichelte Strahlenbündel in der Ortsfrequenzfilterblende 6 zwei getrennte Abbildungen dieses Pfeiles entstehen. Hier verlaufen also zwei Teilstrahlenbündel getrennt nebeneinander.

Das Gitter 8 ist so ausgebildet, daß es Beugungsanteile aus beiden Strahlenbündeln jeweils in dieselbe Richtung beugt, so daß in der Empfängerebene 10 überlagerte Bilder der in die Ortsfrequenzfilterblende 6 eingetragenen Pfeile entstehen. Dargestellt sind drei überlagerte Bilde' 17,18,19 der Blende 2. Da jedem bilderzeugenden Strah ■ lenbündel eine andere Beugungsordnung am Gitter 8 zuzuordnen ist, ergibt sich durch die Überlagerung der beiden Pfeilbilder in jedem der drei Bilder 17,18,19 die gewünschte Lichtmodulation.

Zur Aufteilung des Durchlasses 11 in der Ortsfrequenzfilterblende 6 in zwei Teilbereiche (11,14) mit unterschiedlicher Phasenschiebung ist dort in einer Hälfte ein !^-Phasenschieber 15 eingefügt. Diese Aufteilung muß jetzt auch in der Empfängerebene 10 fortgesetzt werden, so daß dort sechs Felder mit unterschiedlicher Phasenmodulation entstehen, denen jeweils die Nachweismittel zugeordnet sind. Die gewählte Schraffur in den Feldern entspricht der in Fig. 2. Dort und in den nachfolgenden Figuren sind zur einfacheren Darstellung die Kreiszweiecke durch Rechtecke ersetzt.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen Anordnungen für Einkoordinatengeber mit einem einkoordinatigen Laminargitter als Rückmischglied (8 in Fig. 1) Hier sind vier Blendendurchlässe 11 bis 14 in der Ortsfrequenzfilterfläche (6 in Fig. 1) vorhanden, denen in der Darstellung eine Draufsicht auf die zugehörige Fotoempfängerebene (10 in Fig. 1) überlagert ist. Nur im Durchlaß 11 ist hier ein Λ/4-Phasenschieber 15 angeordnet, welcher nur die Helligkeitsphasen der ihm in Meßrichtung zugeordneten Lichtflüsse 17, 18, 19 in der angegebenen Weise beeinflußt. Gegenüber diesen weisen die aus den Durchlässen 13 und 14 resultierenden Lichtflüsse eine Verschiebung von 90° auf, so daß eine Richtungskennung der Bewegung der Meßstruktur (4 in Fig. 1) gegeben ist.

Eine solche Richtungskennung wird auch bei der in Fig. 3 dargestellten Variante der Anordnung von Fig. 2 erreicht. Hierbei ist jedoch in komplementären, in der Meßrichtung gelegenen Halbfeldern der Blendendurchlässe 11, 12 je ein ^-Phasenschieber angeordnet.

Die Fig. 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsformen für cinkoordinatengeber mit einem einkoordinatigen Laminargitter als Rückmischglied. Gemäß Fig. 4 ist in den Blendendurchlässen 11 und 12 je ein Λ/8-Phasenschieber vorgesehen, in den Durchlässen 13, 14 hingegen kein Phasenschieber, so daß die aus den beiden Blendenpaaren resultierenden Lichtflüsse zur Richtungskennzeichnung wie angegeben wiederum 90° Phasenverschiebung haben.

Gemäß Fig. 5 wird eine analoge Phasenverschiebung durch je einen /./8-Phasenschieber in den Durchlässen 11 und 13 erreicht.

Die Fig. 6 zeigt in überlagerter Darstellung vier Blendendurchlässe 11, 12,13,14 einer Ortsfrequenzfilterblende und die Lage der helligkeitsmodulierten Lichtbündel 17 bis 25 im Schnitt auf der fotoelektrischen Empfängergruppe bei einem Zweikoordinatengeber. Wie dargestellt, ist in homologen Halbfeldern der Durchlässe 11 und 14 je ein λ/4-Phasenschieber 15, 16 angeordnet. In den Querschnitten der Lichtbündel 17 his 25 bzw. in deren Halbfeldern sind die momentanen Helligkeitsphasen angegeben, bezogen auf einen Hell-Dunkei-Zyklus von 360°. Als Rückmischglied zu dieser Blendenkonfiguration ist ein Schachbrettphasengitter geeignet.

In Fig. 7 ist eine Variante des in Fig. 6 Dargestellten gezeigt, welche ebenfalls bei einem Zweikoordinatengeber mit einem Schachbrettphasengitter als Rückmischglied Verwendung findet Dadurch, daß die A/4-Phasenschieber 15, 16 hierbei in zueinander senkrecht stehenden Halbfeldern der Durchlässe 11 und 14 liegen, ergeben sich in den Lichtbündeln 17 bis 25 die in der Fig. 3 angegebenen Helligkeitsphasen.

Hier ist die Koordinatentrennung nur in den Feldern 17,19,23 und 25 möglich, während im Feld 21 die Signale beider Meßkoordinatenrichtungen gleichzeitig empfan

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gen werden. Eine Trennung ist möglich, indem die Signale in den Feldern 18, 20, 22 und 24 als Summe oder Differenz b;:w. als Quotient zu den Signalen in Feld 21 hinzugeschaltet werden, wie z.B. in DE-PS 1548 707 öder Feinwertetechnik 75 (1971) Heft 12, S. 490-493, Sieber, »Photoelektrische xy-Längenschrittgeber«, beschrieben ist.

Auch in Fig. 8 ist eine Variante des in Fig. 6 Gezeigten dargestellt, die sich für einen Zweiköordinatengeber in Verbindung mit einem Schachbrettphasengitter als Rückmischglied eignet. Statt zwei sind hier vier Phasenschieber 35, 36, 37, 38 vorgesehen, von denen jetzt jeder einen Phasensprung von A/8 bewirkt. Diese in homologen Halbfeldern erzeugten Sprünge in der Lichtphase haben in der Empfängerebene (10, Fig. 1) die in den Feldern der Fig. 8 angegebenen momentanen Helligkeitsphasen zur Folge.

Fig. 9 stellt eine Variante des in Fig. 8 Gezeigten dar. Hierbei sind in komplementären Halbfeldern der Blendendurchlässe 11 und 13 ein A/8- bzw. ein 3 A/8-Phasenschieber angeordnet.

In Fig. 10 sind vier Anordnungsmöglichkeiten für Phasenschieber in den Ortsfrequenzfilterblenden-Durchlässen dargestellt. Durch die kombinatorische Überlagerung von jeweils zwei Ortsfrequenzfilterblenden kann sich die effektive Flächenzahl erhöhen.

Bei der Ortsfrequenzfilteranordnung gemäß Fig. 11 sind wie in Fig. 8 vier A/8-Phasenschieber 35, 36,37,38 vorgesehen, und zwar jeweils in homologen Halbfeldern diagonal gelegener Blendendurchlässe 11,13 bzw. 12,14, wobei die Halbfelder der einen Diagonalen 11, 13 zu denen der anderen 12, 14 senkrecht liegen. Die resultierenden Helligkeitsphasen der Lichtbündel in der Ebene der fotoelektrischen Empfängergruppe (10 s. Fig. 1) sind wiederum durch die entsprechenden Gradwerte angegeben.

Eine weitere Anordnungsmöglichkeit der vier A/8-Phasenschieber 35 bis 38 zeigt Fig. 12. Hier sind sie in homologen Halbfeldern jeweils zweier benachbarter Blendendurchlässe 11,14 bzw. 12,13 vorgesehen, wobei die Halbfelder des einen Paares 11, 14 zu denen des anderen 12, 13 senkrecht liegen.

Die Gradwerte geben Helligkeitsphasen an.

In Fig. 13 sind wiederum für einen Zweikoordinatengeber vier Blendendurchlässe 11,12,13 und 14 in ihrer Relativlage und daneben die den Paaren 11,13 bzw. 12, 14 zugeordneten Lichtbündel nach der Rückmischung dargestellt. Die Meßrichtungen x* und y* sind hierbei parallel zu den Diagonalen 12,14 bzw. 11,13 orientiert. Bei dem Geber in dieser Ausführung wird für jede Meßrichtung aus der Brennebene ein Paar von sekundären Lichtquellen abgetrennt und durch je ein lineares laminares Phasengitter in einer zum Objekt konjugierten Ebene rückgemischt. Zu den Querschnitten der Lichtbündel sind für einen gegebenen Moment die Helligkeitsphasen angegeben. Diese sind verursacht durch Phasenschieber in homologen Halbfeldern der Blendendurchlässe der Ortsfrequenzfilterfläche, und zwar befindet sich in der Öffnung 11 und 13 je ein A/8-Schieber, in der Öffnung 14 ein A/4-Schieber und in der Öffnung 12 kein Phasenschieber. Bei Verwendung der Anordnung gemäß Fig. 13 als Gittergeber ist als bewegte Meßstruktur ein Schachbrettgitter geeignet.

Fig. 14 zeigt eine Variante der Einrichtung gemäß Fig. 13 in analoger Darstellung. Bei Verwendung dieser Variante als Gittergeber ist ein Kreuzliniengitter als Meßstruktur geeignet. Die Form der Blendendurchlässe 11, 12, 13, 14 ist hierbei zur optimalen Ausnutzung der korrigierten Objektivapertur A durch Kreisabschnitte vom Radius A begrenzt. Die Durchlässe 11 und 13 sind in komplementären Halbfeldern mit A/8-Phasenschiebern versehen und in dem bezüglich Blende 11 homologen Halbfeld der Blende 14 befindet sich ein A/4-Schieber. Die Meßrichtungen χ und y sind wieder den Diagonalen 12, 14 bzw. 11, 13 parallel orientiert.

In Fig. 15 ist eine Variante des zu Fig. 8 Beschriebe-« nen dargestellt. Im Gegensatz zu F i g; 8 sind die Meßrichtungen hierbei diagonal in Richtung der Blendenverbindung 11,13 bzw. 12,14 orientiert, und zur Rückmischung ist ein Kreuzliniengitter vorgesehen. In homologen Halb-, feldern je eines Blendenpaares, welche in Richtung der Meßkoordinatenrichtung liegen ist je ein A/8-Phasenschieber angeordnet. Die resultierenden Helligkeitsphasen der nach Rückmischung in der Ebene der photoelektrischen Empfänger (iö in Fig. i) anfallenden, in der F i g. 15 den Blenden 11 bis 14 überlagert dargestellten Meßlichtflüsse sind in der Fig. 15 angegeben.

Die in Fig. 16 dargestellte Variante der Anordnung gemäß Fig. 15 weist statt vier /./8-Phasenschieber zwei A/4-Schieber auf, die sich in Halbfeldern der Blendendurchlässe 11 und 14 befinden, welche jeweils in der zugeordneten Meßrichtung liegen. Die hierbei resultierenden Helligkeitsphasen sind angegeben. Selbstverständlich ist die Orientierung des als Rückmischglied dienenden Kreuzliniengitters der Lage der Meßrichtungen angepaßt.

Sowohl durch das Rückmischglied Kreuzliniengitter als auch durch andere Formen von Rückmischgliedern, wie Kreisscheiben-Phasengitter, weiche mit kubischer oder hexagonaler Anordnung der Kreisscheiben verwendet werden können, sind die optimalen Formen der Ortsfrequenzfilterblenden in der Brennebene des abbildenden Objektivs festgelegt. Die Blendenflächen können entsprechend den vorstehend beschriebenen Schemata, welche alle kombinatorische Fortsetzungen der in den Fig. 9, 12, 4 und 5 dargestellten Anordnungen sind, durch Phasenschieberstufen in einzelne wirksame Teilflächen zerlegt und als Teilflächen photoelektrischen Empfängern zugeordnet werden.

Verwendet man zur Abbildung Hohlspiegelsysteme, so sind die Phasenschieber besonders einfach als Spiegelstufen geeigneter Höhe durch zusätzliche Bedampfungen der Spiegelfläche durch Maskenblenden hindurch erzeugbar.

Bei den bisher beschriebenen Einrichtungen wurden keine Voraussetzungen über die Polarisation des Lichtes gemacht. Insbesondere bei den in den Fig. 15 und 16 dargestellten Anordnungen ist es zweckmäßig, die Meßlichtflüsse schon vor der Empfängerebene nach ihrer Koordinatenzugehörigkeit räumlich zu trennen. Unter Ausnutzung der Polarisation bietet die Erfindung dazu foigende Lösungen:

a) Man strahlt mit linear polarisiertem Licht em und ordnet vor zwei, einer Meßkoordinate zugehörigen Blendenöffnungen (z.B. 11 und 13 in Fig. 15 und 16) jeweils ein A/2-Plättchen an, welche bewirken, daß das dieser Meßkoordinate zugeordnete Licht eine um 90° im Azimut gedrehte Schwingungsrichtung erhält. Werden bei Hohlspiegelsystemen die Blendenöffnungen zweimal durchsetzt, so sind analog zwei A/4-Plättchen vorzusehen. Die Koordinatentrennung ist dann mit einem polarisierenden Teiler möglich.

b) Man strahlt mit zirkulär polarisiertem Licht ein und ordnet vor allen vier Blendenöffnungen (11,12,13, 14 in Fig. 15,16) A/4-Plättchen, bzw. bei Hohlspie-

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gelsystemen λ/8-Plättchen, deren Achsen so orientiert sind, daß man jeweils linear polarisiertes Licht erhält, und zwar so, daß die den Koordinatenrichtungen zugeordneten Lichjflüsse senkrecht zueinander polarisiert sind. Die Koordinatentrennung geschieht dann wie bei a).

c) Man strahlt mit zirkulär polarisiertem Licht ein und ordnet vor zwei, der gleichen Meßkoordinate zugeordneten Blendenöffnungen (z.B. 11,13 in Fig. 15 und 16) A/2-Plättchen, bzw. bei Spiegelsystemen A/4-Plättchen an, so daß eine Koordinatenkennung durch zirkuläre Polarisation von rechtem bzw. linkem Drehsinn entsteht. Die Koordinatentrennung ist dann mit einem polarisierenden Teiler für zirkulär polarisiertes Licht möglich.

d) Es wird mit natürlichem, unpolarisiertem Licht beleuchtet. Vor den Blenden in der Qrtsfrecjuenzebene befinden sich linear polarisierende Folien, deren Durchlaßrichtungen der jeweiligen Koordinate entsprechend senkrecht zueinander stehen. Nach der Rückmischung stecken im Lichtfluß der nullten Ordnung Signale der x- und j>-Meßkoordinate. Die polarisierende Beeinflussung gestattet, die der jeweiligen Koordinatenrichtung zugehörigen Signale mittels eines polarisierenden Teilers der richtigen Empfängergruppe zuzuordnen. Derartige Empfängergruppen sind als Diodenmatrizen handelsüblich.

Unter Ausnutzung der Lichtfarbe bietet die Erfindung zur Koordinatentrennung folgende Lösungen:

e) Man strahlt mit Licht zweier sich praktisch nicht überlappender Spektralbereiche ein, welche zueinander kohärent oder inkohärent sein können und macht die Ortsfrequenzfilterfläche jeweils für das Strahlenpaar einer Meßkoordinate nur für eine Lichtwellenlänge durchlässig bzw. reflektierend. Zur Koordinatentrennung wird ein dichromatischer Teiler verwendet. Für die Lichterzeugung sind folgende Möglichkeiten vorgesehen:

1. Frequenzverdoppelung,

2. Lasermoden ausreichenden Frequenzabstandes (kurzer Festkörperlaser),

3. Gasentladungslampen,

4. optische Überlagerung zweier Spektralquellen

(z. B. zwei Lumineszenzdioden),
5. Ausfilterung aus einem Kontinuum oder einem Spektralliniengemisch mit Absorptionsfiltern oder Interferenzfiltern.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur vorzeichenrichtigen optischen oder fotoelektrischen Messung von relativen Bewegungsgrößen nach einer oder mehreren Koordinaten zwischen in optisch zueinander zumindest annähernd konjugiert liegenden Ebenen angeordneten lichtbeugenden, gegenüber einem beleuchteten Feld kleinen Strukturen, durch die Erzeugung von mindestens zwei miteinander verketteten, phasenmodulationsverschobenen, interferenzmodulierten licht- oder lichtelektrischen Signalen in Teilquerschnitten von einem oder mehreren interferenzmpdulierten Lichtbündeln, die durch die kohärente Überlagerung von Paaren von zwischen den beugenden Strukturen zumindestens in einem Bündelquerschnitt getrennt verlaufenden, zumindest teilkohärenten, durch ihre Winkelbeziehungen vor den konjugierten Ebenen jeweils in den konjugierten Ebenen eine Ortsfrequenz festlegenden Teilbündelpaaren entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das Verhältnis der kleinsten und der größten an der Erzeugung von diskreten Signalen mit nicht vernachlässigbarer Leistung beteiligten Lichtfrequenzen kleiner als 1:2 gewählt wird, daß

b) das Licht zumindest an einer der lichtbeugenden Strukturen, nur in diskrete, den Gitterbeugungsgesetzen für ein- oder zweidimensionale Gitter entsprechende Richtungen gebeugt wird, daß

c) hinter der jeweiligen, die zumindest teilkohärenten Teilbündelpaare in gleiche Richtungen beugenden Struktur mindestens ein überlagertes Doppelbild des Gebietes zwischen den lichtbeugenden Strukturen in dem Teilbündelpaare getrennt verlaufen so erzeugt wird, daß Teilbündelquerschnitte, die in diesem Gebiet getrennt nebeneinander liegen, sich im Bild in einem gemeinsamen Teilgebiet überlagern, daß

d) in zumindest einem der beiden na-h c) überlagert abgebildeter Teilbündelquerschnitte der Teilbündelpaare zumindest einer dieser Querschnitte in zumindest zwei Teilflächen aufgespalten wird, die in dem gemeinsamen Teilgebiet der Überdeckungsbilder enthalten sind, daß

e) die Schwingungsphase des Lichtes in zumindest einer der in d) genannten Teilflächen annähernd homogen über die Teilfläche um Beträge ungleich 2 π gegenüber der (den) hinter der zweiten beugenden Struktur als Bild überlagerten Teilfläche(n) verschoben wird; und daß

f) die in dem Überlagerungsbild der Teilbündelquerschnitte (nach c) in den Teilflächen entstehenden phasenverschobenen Lichtmodulationen entweder zur visuellen Auswertung (Halbschattenmethode) dargestellt oder den phasenverschobenen Teilflächen entsprechend zur Auswertung fotovilektrischen Empfangern zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach 1 e) erzeugte Phasenverschiebung in beiden Querschnitten der Teilbündelpaare so erzeugt wird, daß sich zumindest in einer Teilfläche des Überlagerungsbildes die Phasenverschiebungen in der Interferenzmodulation nicht aufheben.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschiebung durch optische Anisotropie erzeugt wird, und daß das Licht nach der bündelvereinigenden beugenden Struktur entsprechend den Schwingungsrichtungen der linearen Polarisationskomponenten vor der Auswertung der Signale nach linearen oder zirkulären Polarisationskomponenten aufgetrennt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste beugende Struktur mit polarisiertem Licht mit festem oder moduliertem Schwingungszustand beleuchtet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der relative Phasenunterschied zwischen zwei Teilflächen jeweils eines Teilbündelpaares (2« +1) A/4 gewählt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vereinigte Teilbündelpaar in drei phasenverschobene Teilflächen zerlegt wird, die vorzugsweise von gleichen Intensitäten der Lichtflüsse durchsetzt werden und um +120° in der Phase gegeneinander verschoben sind.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Anspruch 10 definierten jeweils einem Empfänger zugeordneten Teilflächen in zwei oder mehr zur jeweiligen Meßkoordinate senkrecht gelegene Streifen zerlegt werden, die ihrerseits jeweils einem Empfänger zugeordnet 'verden und daß die Signale der Empfänger eine- Teilfläche sowohl als Summensignal zur Ermittlung der Bewegungsgrößen zusammenwirken als auch als Differenz oder Quotientensignale zur Auswertung der Abweichung von der konjugierten Lage der ersten und zweiten streuenden Struktur ausgewertet werden.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die in Lichtrichtung hintereinander folgende Teile enthält:

a) eine durch eine Blende (3) begrenzte Lichtquelle (1),

b) ein erstes lichtbeugendes Element (4) mit regelmäßig oder stochastisch angeordneten Strukturelementen,

c) eine Ortsfrequenzfilterblende (6) mit mindestens zwei Durchlässen (11, 12),

d) ein zweites lichtbeugendes Element (8) mit regelmäßiger Struktur zur Rückmischung der durch die Ortsfrequenzfilterblende (6) hindurchtretenden Lichtflüsse,

e) Mittel (10) zum Nachweis von interferenzmodulierten Lichtflüssen,

0 optische Elemente (3, 5, 7, 9) zur Erzeugung eines Strahlenganges, bei dem

g) einerseits die beiden lichtbeugenden Elemente (4, 8) und

h) andererseits die Lichtquelle (1), die Ortsfrequenzfilterblende (6) und die Nachweismittel (10) in zueinander konjugierten Ebenen liegen und

i) gleichzeitig die Ortsfrequenzfilterblende (6) und die Nachweismittel (10) jeweils in den Fourierebenen der lichtbeugenden Elemente (4, 8) liegen, dadurch gekennzeichnet, daß

k) mindestens ein Durchlaß (11, 12) der Ortsfrequenzfilterblende (6) durch Einfügung von unterschiedlich, ungleich 2π phasenschiebenden Mitteln (15) in mindestens zwei Teilflächen aufgespalten ist und

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1) die Struktur des lichtbeugenden Elementes (8) so gewählt ist, daß in der Ebene der Nachweismittel (10) mindestens ein überlagertes Doppelbild der Ortsfrequenzfilterblende (6) entsteht.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Phasenschiebung mindestens ein optisches Bauteil mit zwischen den Teilfiächen stufenweise unterschiedlicher optischer Dicke vorhanden ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn- ι ο zeichnet, daß als Mittel zur Phasenschiebung mindestens em doppelbrechendes optisches Bauteil vorhanden ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortsfrequenzfilterfläche spiegelnd ausgebildet ist und als Mittel für die Phasenschiebung zwischen den Teilflächen eine unterschiedliche Höhenlage oder Phasensprünge aufweisende Spiegelfläche vorhanden ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedlichen Meßkoordinaten zugeordnete Paare von Lichtbündeln durch zueinander komplementäre Polarisationszustände gekennzeichnet und gemäß dieser Kennung abtrennbar sind.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes einer Meßkoordinate zugeordnete Paar von Lichtbündeln durch einen praktisch diskreten Spektralbereich gekennzeichnet und gemäß dieser Kennung abtrennbar ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander konjugierten Ebenen mit den beiden lichtbeugenden Strukturen in einer gemeinsamen Raumebene liegen.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander konjugierten Ebenen zusammenfallen, so daß die gleiche Strukturfläche oder nebeneinander liegende Teile der Strukturfläche die erste und die zweite Lichtbeugung verursachen.