DE3843396C1 - Method and device for observing moiré patterns of surfaces under investigation in conjunction with the application of the projection moiré method with phase shifts - Google Patents

Method and device for observing moiré patterns of surfaces under investigation in conjunction with the application of the projection moiré method with phase shifts

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    • G01B11/254—Projection of a pattern, viewing through a pattern, e.g. moiré

Abstract

Dynamic and brief measurement of surfaces and surface variations by means of the projection moiré method in combination with phase shifts. The invention relates to the recording of surfaces and their deformation in the direction of observation. It relates to a method with exemplary embodiments of the device for the simultaneous pulling- in of the individual images which are required for the application of the phase shift method when the latter is used in the case of the projection moiré method. The brief observation and recording of moving surfaces is rendered possible by the advance from serial to parallel pulling-in of the shifted patterns. The temporal resolution is now a function only of the storage/exposure of a photograph.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beobachtung von Moir´mustern von zu untersuchenden Oberflächen unter An­ wendung des Projektionsmoir´verfahrens mit Phasenshiften, bei dem zu beobachtende Objektraster auf Hilfsraster abge­ bildet und die dabei erzeugten Moir´muster erfaßt, gespei­ chert und/oder rechnerverarbeitet werden, wobei für eine Beobachtung mindestens drei phasenverschobene Moir´muster jeweils ausgewertet werden. Ferner bezieht sich die Erfin­ dung auf eine Vorrichtung zur Beobachtung von Moir´mustern von zu untersuchenden Oberflächen unter Anwendung des Pro­ jektionsmoir´verfahrens mit Phasenshiften, mit einer Raster- Projektionsanordnung, einem Objektraster der zu untersuchen­ den Oberfläche, einem Beobachtungsobjektiv, einem Hilfs­ raster, einer Kameraanordnung, einem Speicher und/oder Rech­ ner.The invention relates to a method for observation of Moir´ samples of surfaces to be examined under An using the projection moiré method with phase shifts, in the case of the object grid to be observed on auxiliary grid forms and recorded the Moir 'patterns created, saved chert and / or computer processed, whereby for a Observation of at least three phase-shifted moir patterns are evaluated in each case. The Erfin also relates on a device for observing moir 'patterns of surfaces to be examined using the Pro ejection moiré method with phase shifts, with a raster Projection arrangement, an object grid to be examined the surface, an observation lens, an auxiliary grid, a camera arrangement, a memory and / or rech ner.

Unter Objektraster soll hier der Raster auf dem Objekt, d.h. der optisch überlagerte Raster, verstanden werden. The grid on the object, i.e. the optically superimposed grid can be understood.  

Mittels eines Verfahrens und einer Vorrichtung der eingangs genannten Art werden Oberflächen und deren Verformung be­ obachtet, wobei die Oberflächengestalt bzw. deren Verformung in Beobachtungsrichtung aufgenommen und dokumentiert wird. Der Anwendungsbereich erstreckt sich von mikroskopischer Be­ obachtung (z.B. im Bereich der Biologie oder Medizin) bis zur Beobachtung von Flächen in m2-Größe (z.B. in der Fahr­ zeugindustrie). Die Beobachtung von Oberflächen und deren Verformung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Gängige Verfahren zur flächenhaften Beobachtung sind außer den ver­ schiedenen Moir´verfahren die Photogrammetrie, die Holo­ graphie und mit Einschränkung die Motographie. Diese Verfah­ ren werden teils konkurrierend, teils sich ergänzend einge­ setzt.Using a method and a device of the type mentioned at the outset, surfaces and their deformation are observed, the surface shape or its deformation being recorded and documented in the direction of observation. The application range extends from microscopic observation (eg in the field of biology or medicine) to the observation of areas in m 2 size (eg in the vehicle industry). The observation of surfaces and their deformation can be done in different ways. In addition to the various Moir methods, common methods for areal observation are photogrammetry, holography and, to a limited extent, motography. These processes are sometimes competing and sometimes complementary.

In der US-PS 46 41 972 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Oberflächenprofils eines Objektes beschrieben, bei dem ein Lichtstrahl mit einem sich sinusförmig ändernden Intensi­ tätsmuster auf das Objekt gerichtet wird, wobei die Phase des sinusförmigen Musters moduliert wird. Mittels einer Detektoranordnung wird ein deformiertes Gitterbild des Ob­ jektes für eine Anzahl verschiedener modulierter Phasen des auffallenden Lichtstrahls empfangen. Es werden so für die Objekt- und eine Bezugsebene punktweise eine Objekt- und eine Bezugsphase erhalten. Die Höhe eines jeden Punktes der Objektoberfläche wird dann in bezug auf die Bezugsebene auf­ grund der Phasendifferenzen bestimmt.In US-PS 46 41 972 is a method for determining the Surface profile of an object described in which a Beam of light with a sinusoidally changing intensity pattern is directed at the object, the phase of the sinusoidal pattern is modulated. By means of a Detector arrangement is a deformed grid image of the Ob for a number of different modulated phases of the received conspicuous light beam. It will be so for the Object and a reference plane point by point an object and get a reference phase. The height of each point Object surface is then up with respect to the reference plane determined based on the phase differences.

Besonders einfach und wirtschaftlich zur Beobachtung von Oberflächen und deren Verformung ist das Projektionsmoir´­ verfahren. Das Meßprinzip ist dabei folgendes: Ein Linien­ raster wird schräg, unter einem definierten Winkel auf die zu vermessende Oberfläche projiziert, wobei die Helligkeits­ verteilung etwa dem sin2 des Projektionswinkels entspricht. Die Oberfläche wird unter einem anderen Winkel durch eine Kamera oder dergleichen beobachtet, wobei sich der Beobach­ ter bzw. die Kamera in der Regel im gleichen senkrechten Abstand zur Oberfläche befindet. Es werden zwei Beobach­ tungen bzw. Bilder überlagert, die sich auf unterschiedliche Oberflächenformen beziehen, und auf diese Weise ein Moir´­ muster erzeugt. Es wird somit eine Relativmessung unter Ver­ wendung von zwei zeitlich nacheinander erfolgten Beobach­ tungen durchgeführt. Bei Einhaltung bestimmter Randbe­ dingungen entsprechen die einzelnen Ordnungen des Moir´­ musters äquidistanten Höhenlinien. Untersuchungen geomet­ rischer Einflußgrößen beim Projektionsmoir´verfahren sind von G. Wutzke in "Über geometrische Einflußgrößen in der Moir´-Topographie", Materialprüf. 20 (1978), Nr. 9, Seiten 338 bis 342 beschrieben.The projection moor is particularly simple and economical for observing surfaces and their deformation. The measuring principle is as follows: A line grid is projected obliquely at a defined angle onto the surface to be measured, with the brightness distribution corresponding approximately to the sin 2 of the projection angle. The surface is observed at a different angle by a camera or the like, the observer or the camera generally being at the same vertical distance from the surface. Two observations or images that relate to different surface shapes are superimposed, thus creating a moiré pattern. A relative measurement is thus carried out using two observations made one after the other in time. If certain boundary conditions are observed, the individual orders of the Moir pattern correspond to equidistant contour lines. Investigations of geometrical influencing factors in the projection moiré method are by G. Wutzke in "About geometrical influencing variables in the Moir´ topography", material test. 20 (1978), No. 9, pages 338 to 342.

Bei einer aus der DE-OS 35 27 074 bekannten, unter Ver­ wendung des Projektionsmoir´verfahrens arbeitenden Anordnung zur Bestimmung der Oberflächengestalt von Objekten für den Einsatz in einem Stereomikroskop, insbesondere für Augenun­ tersuchungen und -operationen, werden ein Projektions- und ein Referenzgitter mit dem Referenzgitter nachgeordneten op­ tischen Mitteln zur Verschiebung des Bildes des aufproji­ zierten Gitters verwendet. In der EP-OS 02 62 089 ist eine weitere Vorrichtung zur Vermessung der Oberfläche eines Ob­ jektes beschrieben, bei der ein Moir´streifenmuster durch Kombination zweier Strichgitter erzeugt wird und an der Ob­ jektoberfläche deformierte Streifenbilder mit einer Fernseh­ kamera aufgenommen und mit einer elektronischen Schaltung ausgewertet werden. Die Strichgitter werden zueinander ver­ schoben, wobei die Phase des Streifenmusters um meßbare Be­ träge veränderbar ist.In one known from DE-OS 35 27 074, under Ver application of the projection moor process to determine the surface shape of objects for the Use in a stereo microscope, especially for eyes examinations and operations, become a projection and a reference grid with the reference grid downstream op table means to shift the image of the aufproji graced grid used. In EP-OS 02 62 089 there is one further device for measuring the surface of an ob described in which a moir 'stripe pattern Combination of two grids is generated and on the ob deformed streak images with a television camera recorded and with an electronic circuit be evaluated. The grids are ver to each other pushed, the phase of the stripe pattern by measurable Be is sluggishly changeable.

Zur Auswertung ist es häufig ausreichend, nur das auf die Linien maximaler Helligkeit oder maximaler Schwärzung re­ duzierte Moir´muster zu verwenden. Es ist indessen vorteil­ haft, statt eines derartigen Skelettierens des Moir´musters das Phasenshiftverfahren anzuwenden. Bei dem Phasenshift­ verfahren werden für jedes der beiden zur Überlagerung er­ forderlichen Modulo-2-Pi-Bilder bzw. Phasenportraits, die jeweils einer bestimmten Oberfächengestalt zugeordnet sind, mindestens drei Einzelaufnahmen und zur Auswertung ein Rech­ ner benötigt. Es wird somit von jeweils zwei überlagerten Rasterbildern der Bezugsraster in seiner Ausgangs- bzw. Grundposition und zwei dazu geshifteten Lagen betrachtet, die in der Regel um 120° phasenverschoben sind, so daß für jeden Objektpunkt drei Intensitätsverteilungen aufgenommen werden. Die drei Aufnahmen erfolgen infolge des Shiftens zeitlich nacheinander. Entsprechend enthält die Projektions­ anordnung eine geeignete Vorrichtung, um die phasenverscho­ bene Rasterprojektion, d.h. das Phasenshiften, zu ermög­ lichen. Das Phasenshiftverfahren zeichnet sich durch eine einfache Rechnerverarbeitung aus, denn im Gegensatz zum Skelettieren wird die Zählrichtung der Ordnungen erkannt und es ist praktisch kein interaktives Arbeiten erforderlich. Außerdem kann auf Bruchteile einer Moir´ordnung aufgelöst werden. Der Grad der Auflösung ist dabei von der Präzision des Shiftens und von der Güte des beobachteten sin2-Hellig­ keitsverlaufs des Rasters abhängig.For evaluation it is often sufficient to use only the moir pattern reduced to the lines of maximum brightness or maximum blackening. However, it is advantageous to use the phase shift method instead of skeletonizing the moir pattern in this way. In the phase shift process, at least three individual images and one computer are required for each of the two modulo-2-pi images or phase portraits required for overlaying, each of which is assigned to a specific surface shape. It is thus viewed from two superimposed raster images of the reference raster in its initial or basic position and two positions shifted to it, which are generally 120 ° out of phase, so that three intensity distributions are recorded for each object point. The three shots are taken one after the other as a result of the shifting. Accordingly, the projection arrangement contains a suitable device to enable the phase-shifted raster projection, ie the phase shifting. The phase shift process is characterized by simple computer processing, because in contrast to skeletonization, the counting direction of the orders is recognized and practically no interactive work is required. It can also be broken down into fractions of a Moir order. The degree of resolution depends on the precision of the shifting and the quality of the observed sin 2 brightness curve of the grid.

Eine Anwendung des Phasenshiftverfahrens ist z.B. in B. Breuckmann und W. Thieme, "Ein rechnergestütztes Holo­ graphiesystem für den industriellen Einsatz", VDI-Bericht, 552 (1985), Seiten 27 bis 36 beschrieben. Ein weiteres Ver­ fahren und System zur Oberflächenbeobachtung ist aus der US- PS 42 12 073 bekannt, bei dem ein sinusförmiger Raster in drei Schritten jeweils um eine Viertelperiode des Rasters geshiftet wird, die Intensität der Strahlung von der Ober­ fläche erfaßt und für jeden Schritt gespeichert wird. Unter Verwendung einfacher arithmetischer Operationen werden aus diesen Speicherwerten Punkthöhen ermittelt. Nachteilig bei den bekannten Phasenshiftverfahren ist, daß sich die Ober­ flächengestalt während der Aufnahmezeit nicht oder nur un­ wesentlich verändern darf. Das Phasenshiftverfahren konnte daher bisher nur für statische Untersuchungen oder allen­ falls zur Beobachtung von sehr langsamen Veränderungen ein­ gesetzt werden. Dynamische Messungen, insbesondere im Kurz­ zeitbereich mit dynamischen, schnell ablaufenden Verände­ rungen von Oberflächenstrukturen sind bei Anwendung dieses Verfahrens nicht möglich.One application of the phase shift method is e.g. in B. Breuckmann and W. Thieme, "A computerized holo graphics system for industrial use ", VDI report, 552 (1985), pages 27 to 36. Another ver drive and surface observation system is from the US PS 42 12 073 known, in which a sinusoidal grid in three steps each around a quarter period of the grid is shifted, the intensity of the radiation from the upper area is recorded and saved for each step. Under Using simple arithmetic operations are out these storage values determined point heights. A disadvantage of The known phase shift method is that the upper not during the recording time or only un  allowed to change significantly. The phase shift process could therefore so far only for static examinations or all if to observe very slow changes be set. Dynamic measurements, especially in short time range with dynamic, fast-moving changes Surface structures are necessary when using this Procedure not possible.

Zur Vergrößerung der Empfindlichkeit beim Projektionsmoir´­ verfahren, d.h. zur Erhöhung der Auflösung mit größerem Ab­ stand der Höhenlinien voneinander, müssen der Projektions­ winkel groß und der Raster möglichst klein sein. Eine Ein­ schränkung hierbei ergibt sich durch die rechnerbedingte Digitalisierung der Bilddaten, die zu einer Begrenzung der Ortsfrequenz führt. Durch das Vorsehen eines zusätzlichen Hilfsrasters mit geeigneter, geringfügig verschiedener Tei­ lung (Mismatch) kann die Liniendichte um ein bis zwei Größenordnungen erhöht und damit die Auflösung erheblich gesteigert werden. Auf diesen Hilfsraster wird die zu re­ gistrierende Rasterprojektion abgebildet, wobei ein wesent­ lich gröberes Moir´muster mit einer den Anforderungen der Digitalisierung genügenden Liniendichte entsteht. Es erfolgt somit eine hilfsweise Abspeicherung der zu registrierenden Rasterprojektion über ein Moir´muster. Da die zur Über­ lagerung kommenden beiden Aufnahmen auf denselben Hilfs­ raster abgebildet werden, entfällt dessen Einfluß auf die hilfweise erzeugten Muster der Modulo-2-Pi-Bilder nach der Überlagerung zweier solcher Aufnahmen. Entsprechende rech­ nergestütze optische Meßverfahren sind in "Einsatz höchst­ auflösender optischer Verfahren in der Oberflächenprüfung und 3D-Meßtechnik" von B. Breuckmann und P. Lübeck, VDI- Bericht 679 (1988), Seiten 71 bis 76 beschrieben.To increase the sensitivity of the projection moor proceed, i.e. to increase the resolution with greater Ab stood the contour lines from each other, the projection large and the grid should be as small as possible. An on limitation here arises from the computer-related Digitization of the image data, which limits the Spatial frequency. By providing an additional Auxiliary grid with a suitable, slightly different part mismatch, the line density can be reduced by one or two Orders of magnitude increased and thus the resolution considerably be increased. On this auxiliary grid, the right registration raster projection shown, whereby a substantial Lich coarser moiré pattern with a the requirements of Digitization sufficient line density is created. It takes place thus an alternative storage of those to be registered Raster projection over a moir pattern. Since the over storage coming two recordings on the same auxiliary are displayed, its influence on the alternatively generated patterns of the modulo 2 pi images according to the Superimposition of two such recordings. Corresponding calc Power-assisted optical measurement methods are top in "use resolving optical processes in surface inspection and 3D measurement technology "by B. Breuckmann and P. Lübeck, VDI- Report 679 (1988), pages 71 to 76.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anwendung von Moir´musterverfahren auf dynamische und Kurzzeitmessungen zu ermöglichen. Diese Aufgabe ist durch die Erfindung bei einem Verfahren und einer Vorrichtung mit den Merkmalen der An­ sprüche 1, 5 bzw. 6 gelöst. Vorteilhafte Weitergestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.The invention has for its object the application of Moir´ pattern method for dynamic and short-term measurements enable. This object is achieved by the invention  Method and an apparatus with the features of the An sayings 1, 5 and 6 solved. Advantageous further developments the method and the device are the subject of Subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit dadurch gekenn­ zeichnet, daß für eine Beobachtung die zu dem Objektraster zugehörigen phasenverschobenen Moir´muster gleichzeitig durch die Überlagerung der Objektrasterabbildung mit zu­ einander phasenversetzt angeordneten Hilfsrastern erzeugt und abgebildet sowie erfaßt werden. Bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird somit mit einer starren Rasterprojektion bzw. mit einem starren, auf der Oberfläche des Objekts befindlichen Raster gearbeitet und auf der Beobachterseite geshiftet. Durch die gleichzeitige Moir´mustererzeugung und -abbildung, d.h. das zeitlich parallele Einziehen der Einzelbeobachtungen in den Bild­ speicher oder Rechner, ist der Zeitbedarf für die einzelne Messung außerordentlich gering und die zeitliche Begrenzung des Verfahrens ergibt sich nun nicht durch das Phasenshift­ verfahren selbst, sondern durch die Belichtungszeit oder die zum Speichern eines Bildes benötigte Zeit. Sie ist somit ab­ hängig von den verwendeten Geräten.The method according to the invention is thus characterized records that for an observation that to the object grid associated phase-shifted moir pattern at the same time by overlaying the object grid image with auxiliary grids arranged in a phase-shifted manner and mapped and recorded. In the process and the device according to the invention is thus with a rigid grid projection or with a rigid, on the Surface of the object located grid worked and shifted on the observer side. By the simultaneous Moir pattern generation and mapping, i.e. that in time parallel drawing of the individual observations into the picture memory or calculator, is the time required for each Measurement extremely low and the time limit of the method does not result from the phase shift proceed themselves, but by the exposure time or the time to save an image. It is therefore off depending on the devices used.

Bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens werden die phasenverschobenen Moir´muster erzeugt, indem der Objektraster durch mindestens drei Teilstrahlen auf mindestens drei separate, zueinander phasenverschobene Hilfsraster abgebildet wird und die dort erzeugten phasen­ verschobenen Moir´muster gleichzeitig erfaßt werden. Die Moir´muster werden dann gleichzeitig an die Bildverarbeitung zur Speicherung und/oder zur elektronischen Auswertung wei­ tergeleitet.In an advantageous variant of the Ver the phase-shifted moir pattern is generated, by the object grid through at least three partial beams on at least three separate, phase-shifted to each other Auxiliary grid is mapped and the phases generated there shifted moir pattern can be detected at the same time. The Moir 'patterns are then sent to the image processing at the same time for storage and / or for electronic evaluation forwarded.

Alternativ können die phasenverschobenen Moir´muster erzeugt werden, indem der Objektraster mittels eines Beobachtungs­ strahls auf einen mindestens drei Hilfsraster zusammenge­ packt enthaltenden Hilfsraster abgebildet wird, der minde­ stens die dreifache Teilung in bezug auf die zur Erzeugung eines einzelnen Moir´musters erforderliche Teilung aufweist, wobei die einzelnen phasenverschobenen Moir´muster erfaßt werden, indem die ineinanderverschachtelten Moir´muster aus dem verschachtelten Hilfsraster zeilen/spaltenweise ent­ sprechend der mindestens dreifachen Teilung abgespeichert werden. Der zusammengepackte Hilfsraster kann somit durch das zeilen- bzw. spaltenweise Auslesen selektiv beobachtet werden. Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines solchen zusammengepackten Hilfsrasters ist das Array einer CCD- Kamera, bei dem zur Auswertung die zu einem einfachen Hilfs­ raster gehörigen Reihen oder Zeilen pixelweise ausgelesen werden können, wobei die mindestens drei Einzelbilder leicht entfaltet werden können. Ein Vorteil dieser Verfahrensva­ riante ist, daß der Versuchsaufbau sehr einfach ist, denn es entfallen gegenüber der Verfahrensvariante mit Strahlteilung und insbesondere bei der Ausführung, die einen von der Kame­ ra getrennten Hilfsraster aufweist, die schwer gegeneinander justierbaren Hilfsraster und die Verwaltung mehrerer paral­ lel abzuspeichernder Bildserien. Es kommt unter Umständen zu einem geringeren Lichtstärkeverlust, da bei den verschach­ telten Hilfsrastern die notwendige Strahlteilung entfällt. Indessen ergibt sich bei der Verwendung eines zusammenge­ setzten Hilfsrasters eine geringere Auflösung als bei den mit Strahlteilung arbeitenden Verfahrensvarianten.Alternatively, the phase-shifted moir pattern can be created be made by observing the grid of objects  beam together on at least three auxiliary grids packs containing auxiliary grid is shown, the minimum at least the triple division in relation to that for production of a single moir pattern has required division, whereby the individual phase-shifted moir patterns are recorded by making the interlaced moir 'patterns rows / columns of the nested auxiliary grid saved according to the at least triple division will. The packed auxiliary grid can thus the line-by-column reading is selectively observed will. An advantageous embodiment of such packed auxiliary grid is the array of a CCD Camera, which for evaluation is a simple help rows or lines belonging to the grid are read out pixel by pixel can be, with the at least three frames easy can be unfolded. An advantage of this process Riante is that the experimental setup is very simple because it is Compared to the process variant with beam splitting and especially when it comes to execution, one that comes from the came ra has separate auxiliary grids that are difficult against each other adjustable auxiliary grid and the management of several paral image series to be saved. It may happen a lower loss of light intensity, as with the chess If necessary, the necessary beam splitting is not necessary. However, when using a merged set auxiliary grids a lower resolution than the Process variants working with beam splitting.

Wird lediglich auf eine Hilfsrasterzeile oder -spalte ab­ gebildet, wobei die zweidimensionale Kamerabeobachtung auf eine Linie reduziert wird, kann vorteilhaft ein CCD-Linien­ array mit sehr hoher Pixelzahl verwendet werden. Auf diese Weise kann statt einer flächigen Übersicht mit geringerer Auflösung ein Profilschnitt mit sehr hoher Auflösung er­ halten werden. Will only depend on an auxiliary grid line or column formed, the two-dimensional camera observation on a line is reduced, advantageously a CCD lines array with a very high number of pixels can be used. To this Way can instead of a flat overview with less Resolution a profile cut with very high resolution will hold.  

Beim erfindungsgemäßen Verfahren nach den beschriebenen Varianten wird Weißlicht bzw. monochromatisches Licht ver­ wendet und der Shiftvorgang erfolgt auf der Beobachterseite, d.h. zwischen Objekt und Beobachter. Alternativ können er­ findungsgemäß die phasenverschobenen Moir´muster auch er­ zeugt werden, indem mindestens drei verschieden farbige, phasenverschobene Objektraster gleichzeitig und überlagert projiziert und beobachtet werden und die einzelnen pha­ senverschobenen Moir´muster erfaßt werden, indem das zu­ sammengepackte Moir´muster der Objektrasterabbildungen farbselektiv separiert bzw. ausgefiltert wird. Der Shift­ vorgang erfolgt hier auf der Beleuchterseite, d.h. zwischen Lichtquelle und Objekt, und besteht in der gleichzeitigen Projektion phasenverschobener Muster. Es wird somit ein farbkodiertes Muster auf das Objekt projiziert.In the method according to the invention as described Variants are white light or monochromatic light turns and the shift takes place on the observer side, i.e. between object and observer. Alternatively, he can according to the phase-shifted moir pattern, he too are created by at least three different colored, phase-shifted object grid simultaneously and overlaid projected and observed and the individual pha shifted moir 'patterns can be detected by packed Moir´ pattern of the object grid images color-separated or filtered out. The shift The process takes place here on the lighting side, i.e. between Light source and object, and consists in the simultaneous Projection of out of phase patterns. So it becomes a color-coded pattern projected onto the object.

Die Erfindung wird im folgenden weiter anhand der Beschrei­ bung eines Ausführungsbeispiels gemäß einer möglichen Alter­ native und der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur den schematischen Aufbau einer Vorrichtung mit Strahlteilung.The invention will be further described in the following Exercise of an embodiment according to a possible age native and the drawing explained. In the drawing shows the only figure shows the schematic structure of a device with beam splitting.

Ein einem Objektraster 1 nachgeordneter Abbildungsstrahlen­ gang umfaßt ein Objektiv 2 und eine Optik 3 mit virtueller Abbildung A des zu beobachtenden Rastermusters. Mittels Strahlteilern 4, z.B. in Form von Teilerplatten, Teilerwür­ feln oder Spiegeln 5, wird der Strahlengang geteilt und der Objektraster 1 auf drei Hilfsraster 6 abgebildet. Die Hilfs­ raster 6 sind im Strahlengang zueinander exakt um entspre­ chende Phasenwinkel, z.B. 120°, justiert. Den drei Hilfs­ rastern 6 sind Beobachter 7, z.B. Kameras wie Videokameras oder optische Trommelkameras, nachgeordnet bzw. verbunden. Ein Bildsatz, aus dem ein Modulo-2-Pi-Bild errechnet wird, wird gleichzeitig beobachtet und an einen Bildspeicher 8 oder einen Rechner 9 weitergeleitet. An imaging grid downstream of an object grid 1 comprises a lens 2 and an optical system 3 with virtual image A of the grid pattern to be observed. Feln means of beam splitters 4, for example in the form of splitter plates Teilerwür or mirrors 5, the beam path is divided and the objective grid 1 on three auxiliary grid 6 shown. The auxiliary raster 6 are exactly aligned in the beam path to each other by corre sponding phase angle, for example 120 °. The three auxiliary grids 6 are observers 7 , for example cameras such as video cameras or optical drum cameras, arranged downstream or connected. An image set from which a modulo-2-pi image is calculated is observed at the same time and forwarded to an image memory 8 or a computer 9 .

Die Hilfsraster 6 können auch durch rasterförmig aufgebaute Sensoren gebildet sein, wobei die Strahllteilung auch durch die Abbildungsoptiken der Kameras geeigneter Anordnung er­ setzt werden kann, um höhere Lichtstärken zu erzielen.The auxiliary grid 6 can also be formed by grid-shaped sensors, the beam splitting can also be set by the imaging optics of the cameras in a suitable arrangement in order to achieve higher light intensities.

Claims (14)

1. Verfahren zur Beobachtung von Moir´mustern von zu unter­ suchenden Oberflächen unter Anwendung des Projektions­ moir´verfahrens mit Phasenshiften, bei dem zu beobachtende Objektraster auf Hilfsraster abgebildet und die dabei erzeugten Moir´muster erfaßt, gespeichert und/oder rechner­ verarbeitet werden, wobei für eine Beobachtung mindestens drei phasenverschobene Moir´muster jeweils ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Beobachtung die zu dem Objektraster zugehörigen phasenver­ schobenen Moir´muster gleichzeitig durch die Überlagerung der Objektrasterabbildung mit zueinander phasenverschobenen Hilfsrastern erzeugt und abgebildet sowie erfaßt werden.1. A method for the observation of moir patterns of surfaces to be examined using the projection moir method with phase shifts, in which the object grid to be observed is mapped onto auxiliary grids and the moir patterns generated are recorded, stored and / or processed, whereby for an observation, at least three phase-shifted moir patterns are each evaluated, characterized in that for an observation, the phase shifted moir patterns associated with the object grid are simultaneously generated and mapped and recorded by superimposing the object grid image with mutually phase-shifted auxiliary grids. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die phasenverschobenen Moir´muster er­ zeugt werden, indem der Objektraster durch mindestens drei Teilstrahlen auf mindestens drei separate, zueinander pha­ senverschobene Hilfsraster abgebildet wird und die dort erzeugten phasenverschobenen Moir´muster gleichzeitig erfaßt werden. 2. The method according to claim 1, characterized shows that the phase-shifted moir pattern be created by the object grid by at least three Partial beams on at least three separate, mutually pha the shifted auxiliary grid and the one there generated phase-shifted Moir´ pattern simultaneously will.   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die phasenverschobenen Moir´muster erzeugt werden, indem der Objektraster mittels eines Strahls auf einen mindestens drei Hilfsraster zusammengepackt ent­ haltenden Hilfsraster abgebildet wird, der mindestens die dreifache Teilung in bezug auf die zur Erzeugung eines einzelnen Moir´musters erforderliche Teilung aufweist und daß die einzelnen phasenverschobenen Moir´muster erfaßt werden, indem die ineinanderverschachtelten Moir´muster aus dem verschachtelten Hilfsraster zeilen/spaltenweise ent­ sprechend der mindestens dreifachen Teilung ausgelesen werden.3. The method according to claim 1, characterized records that the phase shifted moir pattern generated by the object grid using a beam ent packed on at least three auxiliary grids holding auxiliary grid is depicted, which at least the triple division with respect to that for generating a individual Moir 'pattern has required division and that the individual phase-shifted moir patterns are captured by making the interlaced moir 'patterns rows / columns of the nested auxiliary grid read out according to the at least triple division will. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich auf eine Hilfs­ rasterzeile oder -spalte abgebildet wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized that only on an auxiliary grid line or column is shown. 5. Verfahren zur Beobachtung von Moir´mustern von zu unter­ suchenden Oberflächen unter Anwendung des Projektions­ moir´verfahrens mit Phasenshiften, bei dem Objektraster beobachtet werden, wobei für eine Beobachtung mindestens drei phasenverschobene Moir´muster jeweils ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die phasenverschobenen Moir´muster erzeugt werden, indem mindestens drei verschieden farbige, phasenverschobene Objektraster beobachtet werden und die einzelnen phasen­ verschobenen Moir´muster erfaßt werden, indem das zusam­ mengepackte Moir´muster der Objektrasterabbildungen farb­ selektiv separiert wird.5. Procedure for the observation of moir patterns from to under searching surfaces using the projection moir process with phase shifting, with the object grid are observed, with at least one observation three phase-shifted moir patterns were evaluated are characterized in that the phase shifted moir 'patterns are generated by at least three different colored, out of phase Object grid can be observed and the individual phases shifted moir pattern can be detected by putting it together packed Moir´patterns of the object grid pictures color is selectively separated. 6. Vorrichtung zur Beobachtung von Moir´mustern von zu untersuchenden Oberflächen unter Anwendung des Projek­ tionsmoir´verfahrens mit Phasenshiften, mit
  • - einer Raster-Projektionsanordnung,
  • - einem Objektraster (1) auf der zu untersuchenden Oberfläche,
  • - einem Beobachtungsobjektiv (2),
  • - einem Hilfsraster (6),
  • - einer Kameraanordnung (7),
  • - einem Speicher (8) und/oder Rechner (9),
6. Device for the observation of moir patterns of surfaces to be examined using the projection moiré method with phase shifts, with
  • a raster projection arrangement,
  • - an object grid ( 1 ) on the surface to be examined,
  • - an observation lens ( 2 ),
  • - an auxiliary grid ( 6 ),
  • - a camera arrangement ( 7 ),
  • - a memory ( 8 ) and / or computer ( 9 ),
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - mindestens drei Hilfsraster (6) hinter dem Objektraster (1) phasenverschoben angeordnet sind und
  • - die Kameraanordnung (7) die phasenverschobenen Moir´­ muster durch die Hilfsraster (6) jeweils gleichzeitig erfaßt.
characterized in that
  • - At least three auxiliary grids ( 6 ) behind the object grid ( 1 ) are arranged out of phase and
  • - The camera arrangement ( 7 ) detects the phase-shifted moir pattern by the auxiliary grid ( 6 ) at the same time.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Strahlengang Strahlteiler (4, 5) angeordnet sind, die den Strahl in mindestens drei Teil­ strahlen aufteilen, und mindestens drei getrennte Hilfs­ raster (6) und hinter diesen angeordnete Kameras (7) vor­ gesehen sind.7. The device according to claim 6, characterized in that beam splitters ( 4 , 5 ) are arranged in the beam path, the beams split into at least three parts, and at least three separate auxiliary grids ( 6 ) and arranged behind them cameras ( 7 ) seen before. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein mindestens drei Hilfsraster zu­ sammengepackt enthaltender Hilfsraster mit einer Zeilen­ oder Spaltenteilung vorgesehen ist, die mindestens das Dreifache der zur Erzeugung eines Moir´musters erforder­ lichen Teilung ist, eine Kamera hinter dem Hilfsraster an­ geordnet und eine Leseeinrichtung vorgesehen ist, die die Zeilen oder Spalten des Hilfsrastermusters zu den phasen­ verschobenen Moir´mustern auflöst.8. The device according to claim 6, characterized records that at least three auxiliary grids packed auxiliary grid with one line or column division is provided, at least that Three times that required to create a moir pattern division is a camera behind the auxiliary grid ordered and a reading device is provided which the Rows or columns of the grid pattern for the phases resolved shifted moir 'patterns. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hilfsraster mit einer Zeile oder Spalte vorgesehen sind. 9. The device according to claim 6 or 8, characterized shows that the auxiliary grid with a line or Column are provided.   10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6, 8 oder 9, da­ durch gekennzeichnet, daß der (die) Hilfs­ raster durch rasterförmig aufgebaute Sensoren gebildet ist (sind).10. Device according to one of claims 6, 8 or 9, there characterized in that the auxiliary grid is formed by grid-shaped sensors (are). 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Hilfsraster ein CCD-Kameraarray vorgesehen ist.11. The device according to claim 10, characterized records that as an auxiliary grid a CCD camera array is provided. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Videokamera(s) vorge­ sehen ist (sind).12. The device according to one of claims 6 to 10, characterized characterized in that a video camera (s) featured see is (are). 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trommelkamera(s) vor­ gesehen ist (sind).13. Device according to one of claims 6 to 10, characterized characterized that a drum camera (s) in front is (are) seen.
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