DE4036120C2 - Verfahren zur Bestimmung der Wegänderung von Strahlen, insbesondere von Lichtstrahlen, und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Wegände­ rung von Strahlen, insbesondere von Lichtstrahlen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.

Aus der US-PS 4 139 302 ist ein Verfahren zur Bestimmung der Wegänderung von Lichtstrahlen bekannt, bei dem ein zu untersu­ chendes Objekt mit kohärentem Licht, vorzugsweise Laserlicht, flächenhaft beleuchtet wird. Das von dem Objekt reflektierte Licht wird durch eine Shearing-Optik in eine Bildebene abgebil­ det, in der sich ein lichtempfindlicher Film befindet. Bei die­ ser Beobachtung mit einer Shearing-Optik werden zwei benachbarte Strahlen in der Bildebene derart überlagert, daß sie Interferenz erzeugen. Bei einigen Shearing-Optiken (z. B. Blende mit niederen Aperturen) werden die Strahlen auch außerhalb der Bildebene überlagert. Die Interferenz der Strahlen wird auf den licht­ empfindlichen Film aufgezeichnet.

Das vorbekannte Verfahren wird nachfolgend anhand der Fig. 1 erläutert. Das Objekt 8 wird mit kohärentem Licht, nämlich La­ serlicht 1, flächenhaft beleuchtet. Die von dem Objekt 8 reflek­ tierte Strahlung (Strahlen 3, 4) wird durch eine Shearing-Optik 2 in die Bildebene 5 abgebildet, in der sich ein lichtempfindlicher Film 6 befindet. Bei der Beobachtung mit der Shearing-Optik 2 werden die zwei benachbarten Strahlen 3, 4 in der Bildebene 5 überla­ gert; sie erzeugen in der Bildebene 5 Interferenz. Diese Inter­ ferenz wird auf dem lichtempfindlichen Film 6 aufgezeichnet.

Der Abstand der zwei Strahlen 3, 4, die durch die Shearing-Optik 2 in der Bildebene 5 zur Interferenz gebracht werden, hängt von der Shearing-Optik ab. Dieser Abstand kann durch eine Änderung der Shearing-Optik geändert werden. In der Praxis kann der Ab­ stand der überlagerten Strahlen 3, 4 Bruchteile eines Millime­ ters bis zu einige Zentimeter betragen (je nach Anwendungsfall).

Bei einer Verformung des Objekts 8 ändern die beiden Strahlen 3, 4 ihre Länge unterschiedlich. Das Objekt kann sich verformen durch Aufbringen einer mechanischen oder thermischen Last oder durch sonstige Belastungen aller Art. In der Fig. 1 ist die Oberfläche des Objekts 8 im Ruhezustand (Ausgangszustand, unbela­ steter Zustand, erster Zustand) ebenfalls mit 8 bezeichnet, im (belasteten) verformten Zustand mit 8′. Da die Oberfläche im verformten Zu­ stand 8′ im Winkel zu der Oberfläche im Ausgangszustand des Objekt 8 ver­ läuft, entsteht im verformten Zustand 8′ die Wegdifferenz 7 der beiden Strahlen 3, 4 gegenüber dem Ausgangszustand des Objekts 8. Entspre­ chend wird die Intensität in der Bildebene 5 durch die Überla­ gerung (Interferenz) der Strahlen 3, 4 geändert. Diese Intensi­ tätsänderung im Bildpunkt 9 ist ein Maß für die Wegdifferenz 7 der beiden Strahlen, ausgehend von der Lichtquelle des Laserlichts 1 über den Objektpunkt bis zum Bildpunkt 9.

Mit dem vorbekannten Verfahren wird damit also primär der Gra­ dient der Verformung in Richtung der Shearing-Optik (des Shea­ ring-Winkels) gemessen. Die Differenz der Weglängen beider Strahlen 3, 4 kann auf Bruchteile der Wellenlänge des verwen­ deten Lichts (diese liegt in der Größenordnung von 0,5 Mikrome­ ter) genau gemessen werden. Ein Vorteil dieser Shearing-Methode gegenüber holografisch-interferometrischen bzw. Speckle-inter­ ferometrischen Methoden liegt darin, daß Ganzkörperverschiebun­ gen des Objekts (Parallelverschiebungen) oder des optischen Sy­ stems die Messung weniger beeinflussen, da der Verformungsgra­ dient gemessen wird. Der Meßaufbau wird damit unempfindlicher gegen äußere Störungen. Wie man anhand der Fig. 1 sehen kann, ändert sich an der Messung nichts, wenn das Objekt sowohl im Ausgangszustand als auch im verformten Zustand einen bestimmten Weg in Richtung der Shearing-Optik verschoben wird. Eine derartige Parallelverschiebung in Richtung der optischen Achse der Shea­ ring-Optik führt also nicht zu einem Meßfehler.

Bei dem vorbekannten Verfahren entsteht durch die Überlagerung von zwei Strahlenbündeln in der Bildebene ein zusätzliches Streifensystem aus vorwiegend parallelen Interferenzlinien, das bei der Betrachtung des Shearing-Bildes mit entsprechenden op­ tischen Filtern oder über digitale Bildverarbeitungsmethoden eliminiert werden kann.

Shearing-Optiken sind bereits bekannt. Einige bekannte Shearing- Optiken sind in Fig. 2 dargestellt.

Die Fig. 2a zeigt eine Shearing-Optik mit einem Keil. Neben einer üblichen Linse bzw. einem üblichen Linsensystem ist in einer Hälfte (hier: obere Hälfte) der Optik 11 ein Keil 12 angeord­ net, der bewirkt, daß zwei verschiedene, beabstandete Punkte O1 und O2 auf der Objektoberfläche in denselben Bildpunkt B1/B2 der Bildebene abgebildet werden.

Die Fig. 2b zeigt eine Shearing-Optik, bei der vor der Optik 11 ein Biprisma 13 angeordnet ist.

In der Fig. 2c sind vor der Optik 11 zwei planparallele Plat­ ten 14, 15 angeordnet, die in einem Winkel zueinander verlaufen.

Shearing-Systeme, die mit zwei oder mehr Aperturen bzw. einem Keil vor dem Abbildungsobjektiv arbeiten, sind aus den Veröf­ fentlichungen Dr. Samir Malek, Speckle-Shearing-Moir´ Prinzip als Prüfmethode zur Erkennung von Fehlern in Faserverbundwerk­ stoffen, Vereinigte Flugtechnische Werke - Fokker GmbH, Hüne­ feldstraße 1-5, 2800 Bremen, Reg. Nr. 605, Vortrag im Rahmen des technisch-wissenschaftlichen-Seminars - Prüftechnik und Prüfstandstechnik - auf der Hannover-Messe am 23. April 1979, und aus Y.Y. Hung und C.Y. Liang, Image-Shearing-Camera for Direct Measurement of Surface Strains, Applied Optics, Vol. 18, No. 7, 1. April 1979, Seiten 1046-1051, bekannt.

Aus der EP 0 319 923 A2 ist ein Verfahren zur elektronischen Analyse von Testobjekten bekannt, bei dem ein zu untersuchendes Objekt mit kohärenter Strahlung bestrahlt wird. Die von dem zu untersuchenden Objekt reflektierte Strahlung wird nach dem Shearing-Verfahren in eine Bildebene abgebildet, wo sie opto­ elektronisch registriert wird. Das zu untersuchende Objekt wird anschließend von dem bereits untersuchten, ersten Zustand in einen zweiten Zustand gebracht, in dem der Vorgang wiederholt wird. Das Bild des in dem zweiten Zustand befindlichen Objekts kann von dem Bild des in dem ersten Zustand befindlichen Objekts subtrahiert werden. Das Ergebnis dieser Subtraktion kann auf einem Bildschirm dargestellt werden. Die von dem zu untersuchen­ den Objekt reflektierte Strahlung wird nach dem Durchlaufen der Shearing-Optik durch eine Viertelwellenplatte und einen Polari­ sator geleitet. Hierdurch ist es möglich, eine Phasenverschie­ bung zu erzeugen, die jedoch nur dazu benutzt wird, die Phase des Interferenzmusters in der Weise einzustellen, daß an einem bestimmten Punkt ein Interferenzmaximum oder ein Interferenz­ minimum erzeugt wird. Hierdurch kann gewährleistet werden, daß ein bestimmter interessierender Punkt mit der optimalen Auflö­ sung betrachtet werden kann. Es ist allerdings nicht möglich, die Phasenlage zwischen den beiden von der Shearing-Optik in einem Punkt abgebildeten Strahlen eindeutig zu bestimmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bestimmung der Wegänderung von Strahlen, insbesondere von Lichtstrahlen, und eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens zu verbessern.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zur Bestimmung der Wegänderung von Strahlen, insbesondere von Licht­ strahlen, durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Für das in dem ersten Zustand befindliche Objekt werden mehrere definiert phasenverschobene Bilder erzeugt und regi­ striert. Daraus wird für jeden Bildpunkt die Phase bestimmt. Auch für das in dem zweiten Zustand befindliche Objekt werden mehrere definiert phasenverschobene Bilder erzeugt und regi­ striert. Auch daraus wird für jeden Bildpunkt die Phase be­ stimmt. Auf diese Weise ist es möglich, die Phasenänderung der Strahlen und damit auch die Wegänderung der Strahlen zu bestim­ men.

Die Bilder werden durch einen in der Bildebene angeordneten optoelektronischen Sensor, vorzugsweise eine Videokamera oder ein CCD-Array, registriert. Hierdurch ist eine besonders ein­ fache Bildverarbeitung möglich. Es ist nicht erforderlich, meh­ rere Bilder auf einem lichtempfindlichen Film zu überlagern, was mühsam und zeitraubend ist. Die Verwendung eines optoelektroni­ schen Sensors, vorzugsweise einer Videokamera oder eines CCD (Charge Coupled Device)-Arrays, ermöglicht eine schnelle und einfache Bildverarbeitung und Bilddarstellung. Im Gegensatz zu dem aus dem US-Patent 4 139 302 bekannten Shearing-Verfahren wird das Bild nicht auf Fotomaterial aufgenommen und nach der Entwicklung des Films rekonstruiert; die Aufnahme des Bildes wird vielmehr direkt auf einem optoelektronischen Sensor regi­ striert. Ferner kann auf einfache Weise eine rechnergestützte Auswertung erfolgen.

Das von dem optoelektronischen Sensor registrierte Bild des in einem ersten Zustand befindlichen Objekts kann in einem Speicher gespeichert werden. Das von dem optoelektronischen Sensor regi­ strierte Bild des in einem zweiten Zustand befindlichen Objekts kann davon subtrahiert werden. Das Ergebnis dieser Subtraktion kann auf einem Bildschirm dargestellt werden. Abspeicherung, Subtraktion und Darstellung können jeweils punktweise erfolgen, also für jeden Punkt des Objekts in einem bestimmten zu betrachtenden Bereich des Objekts. Der erste Zustand des Objekts ist vorzugs­ weise der Ruhezustand (Ausgangszustand, unbelasteter Zustand), der zweite Zustand des Objekts ist vorzugsweise der belastete Zustand (verformter Zustand). Bei der Messung wird demnach das Bild des Ausgangszustandes des Objekts über den optoelektroni­ schen Sensor in den Bildspeicher abgelegt (dies kann der Bild­ speicher eines Rechners sein). Das Bild des verformten Zustands des Objekts wird von dem im Bildspeicher abgelegten Bild sub­ trahiert und auf einem Bildschirm dargestellt.

Bei in einem ersten Zustand befindlichem Objekt werden mehrere definiert phasenverschobene Bilder registriert. Daraus wird für jeden Bildpunkt die Phase bestimmt. Dieses Verfahren wird dann bei in einem zweiten Zustand befindlichen Objekt wiederholt.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen be­ schrieben.

Vorteilhaft ist es, wenn für jeden Bildpunkt die Differenz der Phasen bestimmt und gegebenenfalls dargestellt wird, beispiels­ weise auf einem Bildschirm. Diese Auswertung kann rechnerge­ stützt erfolgen.

Von dem optoelektronischen Sensor werden Lichtintensitäten ge­ messen. Der optoelektronische Sensor mißt für jeden Bildpunkt eine bestimmte Lichtintensität, die aus der Interferenz der oben beschriebenen zwei Strahlen resultiert. Diese Intensität liefert ein Maß für die Phase zwischen den beiden Strahlen. Allein aus einer einzigen Messung ist es jedoch nicht möglich, die Phasen­ lage zwischen den beiden Strahlen eindeutig zu bestimmen. Für die Intensität, die durch die Interferenz erzeugt wird und die von dem optoelektronischen Sensor gemessen werden kann, gilt nämlich folgende Formel:

I = a + K · cos² Φ.

Hierin bedeuten:
I = Intensität im Bildpunkt
a = Hintergrundhelligkeit Bildpunkt
K = Kontrast
Φ = Phasenverschiebung.

Die Auswertung erfolgt dadurch, daß mehrere phasenverschobene Bilder eines Zustands des Objekts bestimmt und gespeichert (ein­ gelesen) werden. Es werden also mehrere Bilder eines Zustandes eingelesen, die sich durch eine definierte Phasenverschiebung voneinander unterscheiden. Hierdurch kann für den untersuchten Zustand des Objekts die Phase eindeutig bestimmt werden. Wenn man sowohl für einen ersten als auch für einen zweiten Zustand des Objekts auf diese Weise die Phase bestimmt, kann man die Phasendifferenz zwischen beiden Zuständen eindeutig berechnen und bestimmen. Man erhält auf diese Weise den Gradienten der Verformung des Objekts.

Die Auswertung über eine Phasenverschiebung ist aus interfero­ metrischen Verfahren bekannt, wurde aber noch nicht für das Shearing-Verfahren angewendet. Die Auswertung über eine Phasen­ verschiebung ist beispielsweise aus der EP 0 299 490 A2 (DE 37 23 555 A1) bekannt; der Inhalt dieser Vorveröffentlichungen wird hiermit ausdrücklich zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung ge­ macht.

In der oben angegebenen Gleichung wird die Intensität I gemes­ sen. Die drei anderen Größen in dieser Gleichung sind zunächst unbekannt. Gesucht ist die Phasenverschiebung Φ. Es ist also er­ forderlich, insgesamt drei Gleichungen für drei Unbekannte zu gewinnen. Dies erfolgt dadurch, daß die Intensität bei definier­ ten Phasenverschiebungen gemessen wird. Es wird also eine defi­ nierte Phasenverschiebung erzeugt, und bei jeder Phasenverschie­ bung wird die Intensität gemessen. Man kann nacheinander mehrere phasenverschobene Bilder abspeichern (einlesen). Anschließend kann daraus die Interferenzphase für jeden Bildpunkt berechnet werden, und zwar aus den gemessenen Intensitäten. Die Einzel­ heiten sind in der genannten EP 0 299 490 A2 (bzw. der zugehörigen DE 37 23 555 A1 beschrieben. Im allgemeinen sind zur eindeutigen Berech­ nung der Phase drei Bilder (Aufnahmen) erforderlich. Es sind allerdings zwei Bilder ausreichend, wenn der Kontrast oder die Untergrundhelligkeit konstant sind bzw. als konstant angesehen werden können.

Im Endergebnis erhält man den Gradienten der Verformung des Ob­ jekts, und zwar für jeden betrachteten Objektpunkt.

Bei der Auswertung, die rechnergestützt erfolgen kann, werden von beiden Belastungszuständen mehrere (beispielsweise drei) phasenverschobene Bilder aufgenommen und abgespeichert bzw. in den Rechner eingelesen. Damit kann dann die Phase für jeden Bildpunkt der beiden Objektzustände berechnet werden. Durch Differenzbildung läßt sich dann für jeden Bildpunkt die Pha­ senänderung und damit die Wegänderung der einzelnen Lichtstrah­ len berechnen.

Die Phasenverschiebung kann durch eine Bewegung (Verschiebung) eines Teils der Shearing-Optik erzeugt werden. Beispielsweise kann in der Shearing-Optik, die in Fig. 2a dargestellt ist, der Keil 12 verschoben werden. Durch die Phasenverschiebung wird in der oben angegebenen Gleichung die Größe Φ durch die Größe Φ + b · Φ ersetzt. Man kann nacheinander mehrere phasenverscho­ bene Bilder, beispielsweise drei um 120° phasenverschobene Bil­ der, aufnehmen und abspeichern (bzw. in den Rechner einlesen) und erhält damit die Interferenzphase für jeden Bildpunkt.

Der Keil 12 in der Fig. 2a wird zur Erzeugung einer Phasenver­ schiebung in der Ebene der Strahlen verschoben, also in der Zei­ chenebene der Fig. 2a. Weiterhin muß die Verschiebung des Keils 12 eine Komponente enthalten, die parallel zur Bildebene 5 gerichtet ist.

Bei den in der Fig. 2 dargestellten Shearing-Optiken sind zur Erzeugung der erforderlichen Phasenverschiebungen relativ große Wege im Bereich mehrerer Lichtwellenlängen notwendig, da die Interferenzphase in der Bildebene beim Einlesen von beispiels­ weise drei phasenverschobenen Bildern um jeweils 120° verschoben werden sollte. Das Bauteil der Shearing-Optik, also beispiels­ weise der Keil 12 in Fig. 2a, muß dann um ein Mehrfaches der Wellenlänge verschoben werden. Dies erfordert einen Zeitaufwand, der unerwünscht ist und der bei dynamischen Verformungen eine Messung erheblich erschweren oder sogar unmöglich machen kann.

Durch eine andere Shearing-Optik, die in Fig. 3 dargestellt ist, wird dieser Nachteil vermieden. Diese Shearing-Optik be­ sitzt zwei Spiegel und einen Strahlteiler. Die Phasenverschie­ bung wird durch eine Bewegung des Spiegels 21 in Richtung senk­ recht zu seiner Oberfläche, also in Richtung des Doppelpfeils 22, erzeugt. Der Spiegel 21 ist vorzugsweise ein piezokeramischer Spiegel, also eine Spiegel mit piezokeramischer Verstellung. Durch die Anordnung der Fig. 3 reduziert sich die erforderliche Verschiebung des Spiegels 21 auf Bruchteile einer Wellenlänge; diese Verschiebung ist also wesentlich geringer als die Ver­ schiebung, die bei den Bauteilen der Fig. 2 erforderlich ist. Wenn drei um 120° phasenverschobene Bilder aufgenommen werden sollen, muß der Spiegel 21 jeweils nur um 1/6 einer Wellenlänge verschoben werden.

Diese Verschiebungen können damit sehr schnell erfolgen, bei­ spielsweise sogar zwischen zwei Videotakten (entspricht etwa 40 Millisekunden). Die in der Fig. 3 dargestellt Anordnung des Shearing-Aufbaus mit zwei Spiegeln und einem Strahlteiler ist bereits aus der Literatur (R. Jones, C. Wykes; Holographic and Speckle Interferometry, Cambridge University Press, 1983) als solche bekannt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird der Gra­ dient der Verformung in zwei Richtungen bestimmt, wobei diese zwei Richtungen im Winkel zueinander verlaufen und vorzugsweise rechtwinklig zueinander verlaufen. Damit der Gradient der Ver­ formung in zwei Richtungen bestimmt werden kann, wird in der Li­ teratur (Dr. Samir Malek, Speckle-Shearing-Moir´ Prinzip . . . - s. o.) eine Blende mit vier Aperturen, die ein Shearing in zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen erzeugt, vorgeschla­ gen.

Nach einem weiteren Vorschlag werden zwei oder mehrere verschiedene Laser mit unterschiedlichen Wellenlängen (Frequen­ zen, Farben) benutzt. Das Shearing erfolgt in zwei Richtungen mit bekannten optischen Komponenten; diese Richtungen verlaufen im vorzugsweise rechten Winkel zueinander. Die Bildaufnahme er­ folgt mit einem farbempfindlichen Sensor, vorzugsweise einer Farbvideokamera. Die Sensoren können allerdings auch durch ent­ sprechende Farbfilter oder Interferenzfilter speziell auf die emitierten Wellenlängen der verschiedenen Laser abgestimmt wer­ den.

Die Vorrichtung ist im Anspruch 4 beschrieben. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

Wie beschrieben wird ein Verfahren zur rechnergestützten Auswertung von Bildern geschaffen, die mit der Shearografie-Me­ thode erzeugt werden. Das Verfahren kann dazu benützt werden, um den Gradienten der Verformung von lichtstreuenden Objekten unter bestimmten Belastungen oder Gradienten der Dichte (Brechzahl) von transparenten Medien zu messen und quantitativ mit hoher Ge­ nauigkeit auszuwerten. Das Verfahren kann angewendet werden für die Ermittlung von Verformungen, Dehnungen und Spannungen von Objekten unter beliebiger statischer oder dynamischer Belastung, für die Messung von Wärme- und Stoffaustauschvorgängen, für die zerstörungsfreie Prüfung von Bauteilen und für dreidimensionale Konturmessungen. In einem Bildpunkt werden vom Objekt reflek­ tierte Strahlen überlagert. Die Interferenzphase wird in jedem Bildpunkt durch Einlesen mehrerer phasenverschobener Bilder für einzelne Objektzustände bestimmt. In einem Bildpunkt werden zwei vom Objekt reflektierte Strahlen überlagert. Das Bild wird auf einem optoelektronischen Sensor erzeugt, dessen Signal direkt elektronisch gespeichert wird. Die Phasenverschiebung wird durch Verstellen der Shearing-Optik erzeugt. Es ist möglich, zwei Bil­ der zu überlagern, die über Strahlteiler und Spiegel erzeugt werden. Die Phasenverschiebung wird durch die Bewegung eines oder mehrerer Spiegel eingeführt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 das Prinzip des Shearing-Verfahrens in einer schematischen Darstellung,

Fig. 2 verschiedene Shearing-Optiken,

Fig. 3 eine Shearing-Optik mit zwei Spiegeln und einem Strahlteiler und

Fig. 4 eine Abwandlung der in der Fig. 3 gezeigten Shea­ ring-Optik für zwei verschiedene Wellenlängen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 wird ein Objekt 8 mit La­ serlicht 1 bestrahlt. Das von dem Objekt 8 reflektierte Licht 23 wird einem Strahlteiler 24 zugeführt, der es in zwei Teilstrah­ len aufteilt. Der eine Teilstrahl wird um 90° abgelenkt und auf den Piezospiegel, im folgenden als Spiegel 21 bezeichnet geworfen. Der andere Teil durchläuft den Strahlteiler geradlinig und gelangt auf den Spiegel 25, der gegen­ über der Strahlrichtung des vom Objekt 8 reflektierten Lichts 23 um den Winkel 26 geneigt ist. Die Neigung des Spiegels 25 kann verstellbar sein, wie durch die Doppelpfeile 27 angedeutet. Das von den Spiegeln 21, 25 reflek­ tierte Licht gelangt dann durch das Objektiv 28 und die Blende 29 auf den Sensor 30, z. B. einen CCD-Chip (optoelektronischer Sensor). Die Daten können über die Leitung 31 von der Kamera einem in der Zeichnung nicht gezeigten Rechner zugeführt werden. Der Shea­ ring-Effekt wird durch die Neigung des Spiegels 25 um den Winkel 26 erzeugt.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird die Phasenverschiebung durch die Verschiebung des Spiegels 21 in Richtung des Doppelpfeils 22 erzeugt. Die Shearing-Optik der Ausführungsform gemäß Fig. 3 besteht aus dem Strahlteiler 24 und den Spiegeln 21, 25 (sowie den weiteren Bauteilen Objektiv 28, Blende 29 und Sensor 30). Durch die Verwendung eines Piezospiegels ist eine sehr schnelle und gleichwohl zuverlässige und genaue Wegänderung und damit Phasen­ verschiebung möglich.

Die Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fi­ gur 3, in der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeich­ net sind, so daß sie nicht erneut im einzelnen erläutert werden müssen. Der Aufbau gemäß Fig. 4 ist geeignet, den Gradienten der Verformung in zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtun­ gen zu bestimmen. Hinter dem Spiegel 25, der wiederum um den Winkel 26 geneigt ist, ist ein weiterer Spiegel 32 angeordnet, der ebenfalls gegenüber der Strahlrichtung des vom Objekt 8 reflektierten Lichts 23 geneigt ist. Die Nei­ gung des Spiegels 32 verläuft jedoch senkrecht zur Neigung des Spiegels 25; sie ist deshalb in der Zeichenebene der Fig. 4 nicht darstellbar. Der Spiegel 25 ist für grüne Strahlung voll­ kommen durchlässig; er reflektiert nur rote Strahlung. Der Spie­ gel 32 reflektiert grüne Strahlung. Das Objekt 8 wird sowohl mit grünem als auch mit rotem Laserlicht 1 bestrahlt. Der rote Licht­ anteil wird vom Spiegel 25 reflektiert; dieser rote Lichtanteil entspricht also dem Laserlicht der Fig. 3. Der grüne Lichtan­ teil wird vom Spiegel 25 durchgelassen und vom Spiegel 32 re­ flektiert. Dieser Lichtanteil liefert eine entsprechende Infor­ mation in einer um 90° gedrehten Richtung. Der Sensor 30 ist eine Farbvideokamera (es ist allerdings auch möglich, einen an­ deren farbempfindlichen Sensor vorzusehen). Der Rotanteil in der Farbvideokamera liefert die Information in einer Richtung, der Grünanteil liefert die Information in der darauf senkrecht ste­ henden Richtung.

Claims (13)

1. Verfahren zur Bestimmung der Wegänderung von Strahlen, ins­ besondere von Lichtstrahlen, bei dem
ein zu untersuchendes Objekt mit kohärenter Strahlung einer bestimmten Wellenlänge bestrahlt wird,
die von dem zu untersuchenden Objekt, das sich in einem ersten Zustand befindet, reflektierte Strahlung oder die das zu untersuchende Objekt durchlaufende Strahlung nach dem Shearing-Verfahren in eine Bildebene abgebildet wird, wo sie optoelektronisch registriert wird,
und dieser Vorgang anschließend bei einem zweiten Zustand des zu untersuchenden Objekts wiederholt wird,
wobei sowohl für das in dem ersten Zustand befindliche Objekt als auch für das in dem zweiten Zustand befindliche Objekt jeweils mehrere definiert phasenverschobene Bilder erzeugt und registriert werden und daraus für jeden Bild­ punkt sowohl für den ersten Zustand als auch für den zwei­ ten Zustand die Phase bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Bildpunkt die Differenz der Phasen des ersten und des zweiten Zustands bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das zu untersuchende Objekt mit einer weiteren kohärenten Strahlung einer weiteren, anderen Wellenlänge bestrahlt wird,
daß diese von dem Objekt reflektierte, weitere Strahlung oder diese das Objekt durchlaufende, weitere Strahlung ebenfalls nach dem Shearing-Verfahren in dieselbe oder eine weitere Bildebene abgebildet wird
und daß das Bild wellenlängenabhängig registriert wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit
einer Strahlungsquelle zum Bestrahlen eines zu untersuchen­ den Objekts mit kohärenter Strahlung mit einer bestimmten Wellenlänge,
einer Shearing-Optik zum Abbilden der von dem zu untersu­ chenden Objekt reflektierten Strahlung oder der das zu untersuchende Objekt durchlaufenden Strahlung in eine Bildebene,
einem in der Bildebene angeordneten optoelektronischen Sensor
und einer Auswerteeinheit zur Bestimmung der Phase für jeden Bildpunkt aus mehrere definiert phasenverschobenen Bildern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eine Laserlichtquelle ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der optoelektronische Sensor eine Videokamera oder ein CCD-Array ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher zum Speichern eines oder mehrerer von dem optoelektronischen Sensor aufgenommenen Bilder vorhanden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bildschirm zum Darstellen eines Bildes und/oder des Speicherinhalts und/oder der verar­ beiteten Bilddaten und/oder der Subtraktion zweier Bilder vorhanden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Shearing-Optik einen Keil (12) auf­ weist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Shearing-Optik aus einem Strahl­ teiler (24) und zwei im Winkel von im wesentlichen 90° angeordneten Spiegeln (21, 25) besteht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Spiegel (25) in der Neigung Winkel (26) verstellbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, daß einer der Spiegel (21) in Richtung Doppelpfeil (22) senkrecht zu seiner Oberfläche verschiebbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine weitere Strahlungsquelle für kohä­ rentes Licht, vorzugsweise Laserlicht, einer weiteren, anderen Wellenlänge, eine weitere Shearing-Optik (Strahlteiler 24, Spiegel 21, 32), deren Richtung im Winkel, vorzugsweise rechtwinklig, zur Richtung der ersten Shearing-Optik (Strahlteiler 24, Spiegel 21, 25) ver­ läuft, und ein farbempfindlicher Sensor (30), vorzugsweise eine Farbvideokamera, vorgesehen sind.