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VeröffentlichungsnummerDE4429966 C1
PublikationstypErteilung
AnmeldenummerDE19944429966
Veröffentlichungsdatum18. Jan. 1996
Eingetragen24. Aug. 1994
Prioritätsdatum24. Aug. 1994
Veröffentlichungsnummer19944429966, 944429966, DE 4429966 C1, DE 4429966C1, DE-C1-4429966, DE19944429966, DE4429966 C1, DE4429966C1, DE944429966
ErfinderHans-Juergen Bruns, Michael Dr Rer Nat Moeller
AntragstellerBruns Hans Juergen, Michael Dr Rer Nat Moeller
Zitat exportierenBiBTeX, EndNote, RefMan
Externe Links: DPMA, Espacenet
High speed imaging for repetitive time variable processes
DE 4429966 C1
Zusammenfassung
A high speed camera system receives the generated image by a recording/playback system (3) via an optical switching unit (2) that is mechanically coupled (9). The sensing unit (1) can be laser based and generates a trigger signal (6) that is received by a synchronising module (5). The laser beam passes through an object mounted in a natrium vapour cell. The generated video signal (7) is transmitted to the synchronising unit to be combined with the trigger signal to produce half frame signals. For repetitive operation the time delay from frame to frame can be increased.
Ansprüche(23)  übersetzt aus folgender Sprache: Deutsch
1. Verfahren zur Beobachtung schneller, repetierender, raum-zeitlicher Vorgänge, bei dem 1. A method for observing rapid, repetierender, spatio-temporal processes in the
  • - von einer Meßobjekteinheit ( 1 ) ein optischer Strahl ( 4 ) ausgesendet wird, - From a Meßobjekteinheit (1) an optical beam (4) is emitted,
  • - der optische Strahl ( 4 ) durch eine optische Schalt einheit ( 2 ) unterbrochen wird, - The optical beam (4) through an optical switching unit (2) is interrupted,
  • - in der Meßobjekteinheit ( 1 ) mit dem Strahl ( 4 ) wenigstens ein Triggersignal ( 6 ) generiert wird, - In the Meßobjekteinheit (1) with the beam (4) at least one trigger signal (6) is generated,
  • - eine Aufnahme- und Wiedergabeeinheit ( 3 ) Bilder aus dem Strahl ( 4 ) aufnimmt und ein Videosignal ( 7 ) erzeugt und - A recording and playback unit (3) receives images from the beam (4) and a video signal (7) is generated and
  • - eine Synchronisationssteuereinheit ( 5 ) das Trigger signal ( 6 ) und das Videosignal ( 7 ) empfängt und daraus ein Verschluß-/Halbbildwechselsignal ( 8 ) bildet, durch das die optische Schalteinheit ( 2 ) dann ausgelöst wird, - A synchronization control unit (5) receives the trigger signal (6) and the video signal (7) thereof and a shutter / field switching signal (8), is controlled by the optical switching unit (2) triggered
  • - wenn nach Beginn eines durch die Aufnahme- und Wiedergabeeinheit ( 3 ) vorgegebenen möglichen Be lichtungszeitraumes eines neuen Bildes eine Re petition des aufzunehmenden Vorganges ( 40 a, . . . 40 r) eintritt und - When given after the onset of the recording and playback unit (3) Be possible exposure time, space a new image, a re petition of the male operation (40 a, 40 r...) Occurs and
  • - eine von Bild zu Bild um einen Betrag (Δt) er höhte Zeitverzögerung zwischen dem Eintreten des jeweiligen Vorgangs ( 40 a, . . . 40 r) und dem Auslö sen der optischen Schalteinheit ( 2 ) eingefügt wird. - One from frame to frame by an amount (At) he creased time delay between the occurrence of such processing (... 40 a, 40 r) and the tripping sen of the optical switching unit (2) is inserted.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrmaliger Repetition der Vorgänge ( 40 a, . . . 40 r) innerhalb des vorgegebenen Belichtungs zeitraumes die optische Schalteinheit ( 2 ) mehrmals mit gleicher Zeitverzögerung ausgelöst wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that after repeated repetition of the operations (40 a,... 40 r) within the predetermined exposure period, the optical switching unit (2) is repeatedly triggered with the same time delay.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Synchronisationssteuereinheit ( 5 ) als Verschluß-Halbbildwechselsignal ein Verschluß steuersignal ( 80 ) und ein Halbbildwechselsignal ( 80 ′) bildet. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that said synchronization control unit (5) forms a closure-field alternating signal, a shutter control signal (80) and a field change signal (80 ').
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Verschlußsteuersignal ( 80 ) eine Verschlußeinheit ( 23 ) in der optischen Schalteinheit ( 2 ) angesteuert wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that with the closing control signal (80) has a closure unit (23) in the optical switching unit (2) is driven.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Halbbildwechselsignal ( 80 ′) einschaltbares optisches Filter ( 22 ) in der optischen Schalteinheit so angesteuert wird, daß das gerade und das ungerade Halbbild des Videosignals ( 70 ) mit unterschiedlichen Anteilen des von der Meß objekteinheit ( 1 ) ausgesendeten Lichtes belichtet werden. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that Switchable with the field change signal (80 ') optical filter (22) is driven in the optical switching unit so that the even and the odd field of the video signal (70) with different Shares of the measuring object unit (1) the emitted light will be illuminated.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gerade und das ungerade Halbbild des Video signals ( 70 ) mit verschiedenen spektralen Anteilen oder verschiedenen Polarisationskomponenten des Lich tes belichtet werden. 6. The method according to claim 5, characterized in that the straight and be the odd field of the video signal (70) with different spectral components or different polarization components of the Lich tes exposed.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggersignale ( 6 ) aus 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the trigger signals (6) from
  • - einem Synchronisationssignalausgang einer Modula tionseinheit ( 12 ), - A synchronization signal output of a Modula tion unit (12)
  • - dem Strahl ( 4 ) mittels einer Repetitions frequenzdetektionseinheit ( 12 ′) und/oder - The beam (4) by means of a repetitions frequency detection unit (12 ') and / or
  • - akustischen Schwingungen der Vorgänge ( 40 a, . . . 40 r) mittels einer Mikrofoneinheit ( 12 ′′) in der Meßobjekteinheit ( 1 ) gebildet werden. - Acoustic oscillations of operations (40 a, 40 r...) By means of a microphone unit (12 '') in the Meßobjekteinheit (1).
8. Vorrichtung zur Beobachtung schneller, repetierender, raum-zeitlicher Vorgänge zur Durchführung des Ver fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend 8. An apparatus for observing rapid, repetierender, spatio-temporal processes for carrying out the method according to one of claims 1 to 7, comprising
  • - eine Meßobjekteinheit ( 1 ) und eine Aufnahme- und Wiedergabeeinheit ( 3 ), die durch einen Strahl ( 4 ) miteinander in Verbindung stehen, - A Meßobjekteinheit (1) and a recording and playback unit (3) by a beam (4) with each other,
  • - eine optische Schalteinheit ( 2 ) die im Strahl ( 4 ) angeordnet ist, und - An optical switching unit (2) in the beam (4) is arranged, and
  • - eine Synchronisationssteuereinheit ( 5 ), die mit der optischen Schalteinheit ( 2 ) verbunden ist und sowohl an der Meßobjekteinheit ( 1 ) als auch an der Aufnahme- und Wiedergabeeinheit ( 3 ) angeschlossen ist. - A synchronization control unit (5) which is connected to the optical switching unit (2) and both the Meßobjekteinheit (1) and to the recording and reproducing unit (3) is connected.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationssteuereinheit ( 5 ) aus einer Belichtungssequenzsteuerungseinheit ( 54 ) 9. Device according to claim 8, characterized in that said synchronization control unit (5) from an exposure sequence control unit (54)
  • - die über eine Videosynchronisationseinheit ( 51 ) an einer Videosignalleitung ( 7 ), die zur Aufnahme- und Wiedergabeeinheit ( 3 ) führt, anliegt, - Via a video synchronization unit (51) to a video signal line (7) leading to the recording and reproducing unit (3), is applied,
  • - die über eine Auslöseeinheit ( 52 ) an einer Trigger signalleitung ( 6 ′), die zur Meßobjekteinheit ( 1 ) führt, anliegt, - Via a trip unit (52) to a trigger signal line (6 '), which leads to Meßobjekteinheit (1), is applied,
  • - die mit einer Belichtungsvorgabeeinheit ( 53 ), ver bunden ist und - Those with an exposure setting unit (53), a related party, and
  • - die an einer Verschlußsteuersignalleitung ( 8 ), die zur optischen Schalteinheit ( 2 ) führt, anliegt, besteht. - The closure to a control signal line (8) leading to the optical switching unit (2) is applied, consists.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Videosynchronisationseinheit ( 51 ) an einer Halbbildwechselsignalleitung ( 8 ′), die eben falls zur optischen Schalteinheit führt, anliegt. 10. The device according to claim 8 to 9, characterized in that the video synchronization unit (51) at a field change signal line (8 '), just in case the results to the optical switching unit is applied.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß die Videosynchronisations einheit ( 51 ) besteht aus einem Synchronisationssig naldiskriminator ( 51.1 ), 11. The device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the video synchronization unit (51) consists of a Synchronisationssig naldiskriminator (51.1),
  • - der an der Videosignalleitung ( 7 ) und der Halbbild wechselsignalleitung ( 81 ) anliegt und - Of the video signal line (7) and the field change signal line (81) is applied and
  • - der über eine Vertikal- und eine Horizontalsyn chronleitung sowohl mit einer ersten Zählereinheit ( 51.3 ) mit angeschlossener Startzeilenvorwahlein heit ( 51.2 ) als auch mit einer zweiten Zählerein heit ( 51.5 ) mit angeschlossener Endzeilenvorwahl einheit ( 51.4 ) verbunden ist, - The chronleitung a vertical and a Horizontalsyn both a first counter unit (51.3) with attached Startzeilenvorwahlein unit (51.2) and with a second meter inlet unit (51.5) with attached Endzeilenvorwahl unit (51.4) is connected,
  • - wobei die Horizontalsynchronleitung ( 51.8 ) mit den Takteingängen und die Vertikalsynchronleitung ( 51.9 ) mit den Auslöseeingängen der Zähler verbun den ist, - Wherein the horizontal sync line (51.8) to the clock inputs and the vertical sync line (51.9) verbun with the trigger inputs of the counter is,
  • - wobei der Ausgang der ersten Zählereinheit ( 51.3 ) am Setzeingang und der Ausgang der zweiten Zähler einheit ( 51.5 ) über ein Odergatter ( 51.7 ), an des sen zweitem Eingang die von der Belichtungssequenz steuerungseinheit ( 54 ) ankommende Bildendesignal leitung ( 59 ) anliegt, am Rücksetzeingang einer ersten Flipflopeinheit ( 51.6 ) anliegt, von der die Belichtungsbereitschaftssignalleitung ( 55 ) zur Be lichtungssequenzsteuerungeinheit ( 54 ) abgeht. - The output of said first counter unit (51.3) at the set input and the output of said second counter unit (51.5) via an OR gate (51.7) to the SEN second input of the incoming of the exposure sequence control unit (54) forming signal line (59) is applied, at the reset input of a first flip-flop unit (51.6) is present, of which the exposure ready signal line (55) for loading clearing sequence control unit (54) goes off.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Belichtungsvorgabeeinheit ( 53 ) be steht aus 12. The apparatus of claim 8 to 11, characterized in that from the exposure setting unit (53) is be
  • - einer dritten Zählereinheit ( 53.3 ) mit einer ange ordneten Vorwahleinheit für minimale Verzögerungs schrittanzahl ( 53.1 ) und mit einer angeordneten Vorwahleinheit für maximale Verzögerungsschritt anzahl ( 53.2 ), an deren Takteingang die Bildende signalleitung ( 59 ) anliegt, und deren Ausgang mit einer Multipliziereinheit ( 53.5 ) mit einer angeord neten Zeitauflösungswahleinheit ( 53.4 ), von der die Verzögerungsvorgabeleitung ( 57 ) zur Belich tungssequenzsteuerungseinheit ( 54 ) führt, verbun den ist; - A third counter unit (53.3) with an arranged code unit for minimum delay step number (53.1) and with an arranged code unit for maximum delay step number (53.2) to the clock input of the visual signal line (59), and in the output of a multiplier ( 53.5) with a time resolution angeord Neten selection unit (53.4), of which the default delay line (57) leads to Belich processing sequence control unit (54) verbun that is;
  • - einer Belichtungszeitvorgabeeinheit ( 53.6 ), an der die Belichtungszeitvorgabeleitung ( 58 ) anliegt, die zur Belichtungssequenzsteuerungseinheit ( 54 ) führt; - An exposure time setting unit (53.6), at which the exposure timing line (58) is present, which leads to the exposure sequence control unit (54);
  • - einer Mehrfachbelichtungsvorgabeeinheit ( 53.7 ), an der die Mehrfachbelichtungsvorgabeleitung ( 59 ′) an liegt, die zur Belichtungssequenzsteuerungseinheit ( 54 ) führt. - A multiple exposure setting unit (53.7), where the multiple exposure bias line (59 ') is present, which leads to the exposure sequence control unit (54).
13. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Belichtungssequenzsteuerungsein heit ( 54 ) besteht aus 13. The apparatus of claim 8 to 12, characterized in that from the Belichtungssequenzsteuerungsein unit (54)
  • - einem Taktgenerator ( 54.1 ), dessen Ausgang zu ei ner Taktleitung ( 54.5 ) führt, - A clock generator (54.1), the output to egg ner clock line (54.5) leads,
  • - einer vierten Zählereinheit ( 54.2 ) - A fourth counter unit (54.2)
  • - deren Takteingang mit der Taktleitung ( 54.5 ) ver bunden ist, - Ver the clock input to the clock line (54.5) is connected,
  • - an deren Vorwahleingang die Verzögerungsvorgabe leitung ( 57 ) anliegt, die zur Belichtungsvorgabe einheit ( 53 ) führt, - At the code input delay setting circuit (57) is applied, resulting in the exposure bias unit (53)
  • - vor deren Auslöseeingang ein Undgatter ( 54.6 ) liegt, auf dessen ersten Eingang die digitale Triggerleitung ( 56 ) von der Auslöseeinheit ( 52 ) und auf dessen zweiten Eingang die Belichtungs bereitschaftssignalleitung ( 55 ) von der Video synchronisationseinheit ( 51 ) führt, - Is located in front of the trigger input a Undgatter (54.6), on whose first input the digital trigger line (56) of the trip unit (52) and to whose second input the exposure ready signal line (55) from the video synchronization unit (51) performs,
  • - deren Ausgang mit dem Auslöseeingang einer fünf ten Zählereinheit ( 54.3 ) und mit dem Setzeingang einer zweiten Flipflopeinheit ( 54.4 ) verbunden ist, an deren Ausgang die Verschlußsteuersignal leitung ( 8 ) anliegt, - Whose output is connected to the trigger input of a five-th counter unit (54.3) and to the set input of a second flip-flop unit (54.4), at the output of the shutter control signal line (8) is applied,
  • - der fünften Zählereinheit ( 54.3 ), - The fifth counter unit (54.3),
  • - deren Takteingang mit der Taktleitung ( 54.5 ) ver bunden ist, - Ver the clock input to the clock line (54.5) is connected,
  • - an deren Vorwahleingang die Belichtungszeit vorgabeleitung ( 58 ) und - At whose input the preset exposure time setting circuit (58) and
  • - an deren Auslöseeingang der Ausgang der vierten Zählereinheit ( 54.2 ) angeordnet ist, - Is located at the trigger input of the output of the fourth counter unit (54.2),
  • - deren Ausgang mit dem Takteingang einer sechsten Zählereinheit ( 54.7 ) und mit dem Rücksetzeingang der zweiten Flipflopeinheit ( 54.4 ) verbunden ist - The output of which is connected to the clock input of a sixth counter unit (54.7) and to the reset input of the second flip-flop unit (54.4)
  • - der sechsten Zählereinheit ( 54.7 ), - The sixth counter unit (54.7),
  • - deren Takteingang mit dem Ausgang der fünften Zählereinheit ( 54.3 ) verbunden ist, - The clock input connected to the output of the fifth counter unit (54.3),
  • - deren Vorwahleingang mit der Mehrfachbelichtungs vorgabeleitung ( 59 ′) verbunden ist, - Their code input is connected to the multiple-exposure handicap line (59 '),
  • - deren Auslöseeingang mit der Belichtungsbereit schaftssignalleitung ( 55 ) verbunden ist, - The trigger input shaft signal line with the exposure Ready (55),
  • - deren Ausgang über die Bildendesignalleitung ( 59 ) mit der Belichtungsvorgabeeinheit ( 53 ) und der Videosynchronisationseinheit ( 51 ) verbunden ist. - The output on the image end signal line (59) with the exposure bias unit (53) and the video synchronization unit (51).
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, da durch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinheit ( 52 ) die mit der Triggersignalleitung ( 6 ) verbunden ist, ein digitales Triggersignal ( 56 ) erzeugt; 14. The device according to one of claims 8 to 13, characterized in that the trip unit (52) is connected with the trigger signal line (6), generates a digital trigger signal (56); wenn das (analoge) Triggersignal ( 60 , 60 ′, 60 ′′) oder wahl weise nur dessen Wechselspannungsanteil einen ein stellbaren Schwellwert über- oder unterschreitet. if the (analog) trigger signal (60, 60 ', 60' ') or optionally only the AC component exceeds or falls below a settable threshold a.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, da durch gekennzeichnet, daß die Synchronisationssteu ereinheit ( 5 ), bestehend aus der Videosynchronisati onseinheit ( 51 ) und der Belichtungssequenzsteuerungs einheit ( 54 ) als eine Steckkarte ausgebildet ist, die in einer Rechnereinheit installiert ist, wobei die Belichtungsvorgabeeinheit ( 53 ) als Programmbau stein wie folgt realisiert ist: 15. The device according to one of claims 8 to 14, characterized in that the Synchronisationssteu ereinheit (5), consisting of the Videosynchronisati onseinheit (51) and the exposure sequence control unit (54) is designed as a plug-in card that is installed in a computer unit is realized, wherein the exposure setting unit (53) as stone Programmbau as follows:
  • a) Aufruf des Programmbausteins durch einen Inter rupt, wenn die Belichtungsendesignalleitung ( 59 ) aktiviert ist, a) program block by an inter rupt when the exposure end signal line (59) is activated,
  • b) Erhöhen der Verzögerungszeitvorgabe bzw. Rückset zen auf dem Minimalwert bei Erreichen des Maximal werts und anschließendes Ausgeben an die Steckkarte ( 57 ), b) increasing the delay time setting or Rückset zen to the minimum value upon reaching the maximum value and then outputting to the plug-in card (57),
  • c) Ausgeben der Belichtungszeitvorgabe ( 58 ) an die Steckkarte, c) outputting the exposure timing (58) to the plug-in card,
  • d) Ausgeben der Mehrfachbelichtungsvorgabe ( 59 ′) an die Steckkarte. d) outputting multiple exposure setting (59 ') to the card.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, da durch gekennzeichnet, daß die optische Schalteinheit ( 2 ) wenigstens aus einer optischen Verschlußeinheit ( 23 ), z. B. einem mechanischen Modulator, elektro optischen Modulator, akustooptischen Modulator oder dergleichen, oder auch aus einer entsprechend an steuerbaren Bildverstärkereinheit besteht, die über die Verschlußsignalleitung ( 8 ) angesteuert ist. 16. The device according to one of claims 8 to 15, characterized in that the optical switching unit (2) at least from an optical shutter unit (23), for. Example, a mechanical modulator, electro-optical modulator, acousto-optical modulator or the like, or consists of a controllable according to the image intensifier unit which is controlled by the closure signal line (8).
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, da durch gekennzeichnet, daß die optische Schalteinheit ( 2 ) wenigstens aus 17. The device according to one of claims 8 to 16, characterized in that the optical switching unit (2) at least from
  • - einem schaltbaren optischen Filter ( 22 ) das über die Halbbildwechselsignalleitung ( 8 ′) angesteuert ist und - A switchable optical filter (22) is controlled via the the half frame signal line (8 ') and
  • - der hinter dem schaltbaren optischen Filter ( 22 ) liegenden, durch die Verschlußsteuersignalleitung ( 8 ) angesteuerten optischen Verschlußeinheit ( 23 ) besteht und zusätzlich noch - The downstream of the switchable optical filter (22) lying, by the shutter control signal line (8) driven optical shutter unit (23) and additionally
  • - ein vor dem schaltbaren optischen Filter ( 22 ) ange brachtes Linsensystem ( 21 ) enthalten kann. - Before a switchable optical filter (22) mounted lens system (21) can contain.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, da durch gekennzeichnet, daß die Aufnahme- und Wieder gabeeinheit aus wenigstens einer Videokameraeinheit ( 31 ), z. B. einer CCD-Kamera, besteht. 18. The device according to one of claims 8 to 17, characterized in that the recording and playback output unit from at least one video camera unit (31), such. As a CCD camera are.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, da durch gekennzeichnet, daß an der Videokameraeinheit ( 31 ) 19. The device according to one of claims 8 to 18, characterized in that at the video camera unit (31)
  • - eine Monitoreinheit ( 32 ), - A monitor unit (32),
  • - eine Videorekordereinheit ( 33 ) und/oder - A video tape recorder unit (33) and / or
  • - eine Bildverarbeitungseinheit ( 34 ) mit einer über eine RGB-Signalleitung ( 35 ) angeschlossenen Farb monitoreinheit ( 36 ) - An image processing unit (34) with an RGB signal cable (35) connected color monitor unit (36)
angeordnet ist. is arranged.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 19, da durch gekennzeichnet, daß in der Meßobjekteinheit ( 1 ) wenigstens eine Triggersignalerzeugungseinheit ( 12 , 12 ′, 12 ′′) vorhanden ist, die aus 20. The device according to one of claims 8 to 19, characterized in that in the Meßobjekteinheit (1) at least one trigger signal generating unit (12, 12 ', 12' ') is provided, consisting of
  • - einer Modulationsgeneratoreinheit ( 12 ), die elektrisch mit dem Meßobjekt ( 11 ) verbunden ist, - A modulation generator unit (12), which is electrically connected with the DUT (11),
  • - einer optischen Repetitionsfrequenzdetektionsein heit ( 12 ′), z. B. einer Fotodiode, zu der aus dem Strahl ( 4 ) über einen Strahlteiler ( 13 ′) ein Teil der Intensität ausgekoppelt wird, und/oder - An optical Repetitionsfrequenzdetektionsein unit (12 '), eg a photodiode, to which from the beam (4) via a beam splitter (13.') Is a part of the intensity is coupled out, and / or
  • - einer Mikrofoneinheit ( 12 ′′), die akustische Schwin gungen von dem Meßobjekt ( 11 ) aufnimmt, - A microphone unit (12 ''), the acoustic vibra tions of the measuring object (11) receives,
besteht. there.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 20, da durch gekennzeichnet, daß die Meßobjekteinheit ( 1 ) aus einer Lasereinheit ( 11.1 ) mit der elektrisch leitend verbundenen Modulationsgeneratoreinheit ( 12 ), einem in dem Laserstrahl ( 4 ′) angeordneten Meßobjekt ( 11.2 ) und der in dem aus dem Meßobjekt ( 11.2 ) austretenden Strahl ( 4 ) angeordneten Repetitionsfrequenzdetektionseinheit ( 12 ′) besteht. 21. Device according to one of claims 8 to 20, characterized in that the Meßobjekteinheit (1) from a laser unit (11.1) with the electrically conductively connected modulation generator unit (12), a in the laser beam (4 ') arranged DUT (11.2) and in the from the object to be measured (11.2) emergent beam (4) arranged Repetitionsfrequenzdetektionseinheit (12 ') is made.
Beschreibung  übersetzt aus folgender Sprache: Deutsch

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich tung zur Beobachtung schneller, repetierender, raum zeitlicher Vorgänge. The invention relates to a method and a device for monitoring Vorrich faster repetierender, spatio-temporal processes.

Es sind Systeme zur schnellen Erfassung sehr schneller Vorgänge in der optischen Meßtechnik als Framing-Kamera bekannt, die es erlauben, Bildfolgen mit einem zeitli chen Abstand zwischen den einzelnen Bildern bis hinunter zu etwa 10 µs aufzunehmen (vgl. Prospektblatt Kodak Ekta- Pro HS Motion Analyzer, Mod. 4540, Eastman Kodak Company 1993). There are systems for the rapid detection of very fast processes in the optical measurement technique known as framing camera that allow image sequences with a temporal chen distance between images down to take about 10 microseconds (see FIG. Leaflet Kodak Ekta- per HS Motion Analyzer Mod. 4540, Eastman Kodak Company 1993). Hierzu werden mit der räumlichen Auflösung her kömmlicher Videoverfahren mehrere Bilder schnell hinter einander aufgenommen und verarbeitet. For this method, multiple pictures of conventional video recorded and processed in quick succession with the spatial resolution ago. Die Bildinformatio nen werden zeilenweise unterteilt und mit einer Vielzahl von Datenleitungen über schnelle Analog-Digital-Wandler zeilenweise parallel auf digitale Speicherbereiche über geben, die nach Abschluß der Aufnahme ausgelesen werden. The Bildinformatio nen line by line and divided them with a variety of data lines on fast analog-to-digital converter line by line parallel to digital storage areas on which are read by the end of the recording. Das bedeutet, daß bei einer typischen räumlichen Auflö sung von 512 × 512 Bildpunkten auch der 512fache Auf wand zur Digitalisierung, Übertragung und Speicherung der Informationen betrieben werden muß als bei Standard- Videoverfahren mit serieller Verarbeitung. This means that in a typical spatial resolu- tion of 512 × 512 pixels and 512 times on the wall for digitization, transmission and storage of information must be used than with standard video method with serial processing. Die Repeti tionsrate hängt von der Auslesegeschwindigkeit der Bild information auf die einzelnen permanenten Speicherbe reiche ab. The Repeti tion rate depends on the reading speed of image information to the individual permanent Speicherbe rich from. Die Gesamtzahl der möglichen Belichtungen richtet sich hingegen nach der Größe dieses Speichers. The total number of possible exposures be set according to the size of this memory. Um bei wenig Speicherplatz eine lange Folge von Einzel bildern aufnehmen zu können, wird zur Senkung des erheb lichen technischen Aufwandes auf Kosten der räumlichen Auflösung, z. B. nur mit 256 × 256 Bildpunkte gearbei tet. To record a long sequence of individual images with little memory, is only 256 × 256 pixels tet gearbei to reduce the considerable load technical complexity at the expense of spatial resolution, z. B..

Weiterhin ist aus der US 4 970 597 ein Verfahren zur Ab bildung von Hochgeschwindigkeitsvorgängen mit einer Hoch geschwindigkeitskamera bekannt. Furthermore, from US 4,970,597 a process for the formation of high-speed operations from a high-speed camera known. Hierbei werden die repe tierenden Hochgeschwindigkeitsvorgänge mittels einer Standard-Videokamera, Computer-Bildverarbeitungs-Hard ware, Software und einigen zusätzlichen Komponenten auf gezeichnet. Here, the animal repe high velocity operations are done using a standard video camera, computer imaging hardware, software, and some additional components drawn. Allerdings wird vorausgesetzt, daß die be treffende Kamera ihre Bildebene abtastet, dh daß jede Zeile des ausgegebenen Videobildes genau die zum Zeit punkt der Abtastung vorhandene Bildinformation enthält, was aber bei CCD-Kameras nicht der Fall ist. However, it is assumed that the submission by the camera scans its image plane, ie, that each row of the output video image contains precisely known at the time point of the scan image information, but in CCD cameras is not the case. Dadurch ist das Verfahren auf gewisse Kameras eingeschränkt. This makes the method is limited to certain cameras. Mit einem vorgegebenen Zeitfenster wird dann zu Beginn jeder Zeilenabtastung anhand eines Triggersignals festge stellt, ob der aufzunehmende Prozeß innerhalb der betref fenden Zeile repetiert. With a predetermined time window of each line scan is then at the beginning of a trigger signal based Festge judges whether the process recorded in the Subject Author fenden line repeats. Bei Bestätigung wird die betref fende Zeile gespeichert. If confirmed, Subject Author Fende line is stored. Die Abtastung der Bilder wird dann so lange wiederholt, bis in jeder Zeile wenigstens eine Repetition des Vorgangs stattgefunden hat. The sampling of the images is then repeated, was held up in each row at least one repetition of the operation. Das kann insbesondere bei hoher Zeitauflösung, dh bei einem sehr kurzen Triggerfenster, sehr lange dauern. This can be particularly at high time resolution, ie at a very short trigger window, take a long time. Die Betrachtung verschiedener Phasen des Prozesses, die noch ein entsprechendes Vielfaches des Zeitaufwandes benöti gen würde, ist nicht explizit vorgesehen. Looking at different stages of the process that would be an appropriate multiple of the time required benöti conditions yet is not explicit.

Aus der US 4 453 182 ist es bekannt, bei einer Betrach tung eines schnellen Vorganges eine erhöhte Zeitauflö sung gegenüber der einer einzelnen Videokamera dadurch zu erreichen, daß mehrere Videokameras im Zeitmultiplex eingesetzt werden. From US 4,453,182 it is known with respect to the device to achieve at a Betrach a quick operation an increased Zeitauflö solution of a single video camera, characterized in that a plurality of video cameras are used in time multiplex. Um eine entsprechend kurze Belich tungsdauer der einzelnen Kameras zu erreichen, werden diese mittels eines rotierenden Prismas oder eines ro tierenden Spiegels nacheinander belichtet. In order to achieve a suitably short EXPO- duration of the individual cameras, this animal ends by means of a rotating prism or a mirror ro are successively exposed.

Nachteilig ist, daß der Aufwand proportional zur zeit lichen Auflösung steigt. The disadvantage is that the cost increases proportionally to the time final dissolution. Die Anzahl der Kameras und da mit auch die Anforderungen an die Drehspiegelapparatur lassen sich aber nicht beliebig steigern. However, the number of cameras and there with the demands placed on the rotating mirror apparatus can not be increased.

Schließlich wird mit dem aus der US 4 713 687 bekannten Verfahren erreicht, mehrere zeitliche Phasen eines Vor ganges getrennt auf einem Bildschirm anzuzeigen. Finally, it is achieved with the method known from US 4713687, to display several temporal phases of a separately before passage on a screen. Hiermit ist eine Beobachtung eines raum-zeitlichen Vorganges in paralleler Darstellungsweise möglich. This observation of a spatio-temporal process in a parallel mode of representation is possible.

Nachteilig ist, daß bei einem hohen technischen Aufwand keine Trennung von Aufnahme- und Wiedergabeeinheit mög lich und keine Standard-Video-Signale sowie keine Spei cherung vorgesehen ist. The disadvantage is that, with a high technical complexity no separation between recording and playback unit possible, please include and no standard video signals and SpeI no insurance is provided.

Demnach ergibt sich die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beobachtung schneller, repetierender, raum-zeitlicher Vorgänge zu schaffen, die geringe Be lichtungszeiten, hohe Repetitionsraten und eine hohe räumliche Auflösung ermöglicht. Accordingly, the object of providing a method and apparatus for monitoring results faster to create repetierender, spatio-temporal processes, exposure times, the low loading, high repetition rates and high spatial resolution allows.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Beobachtung schneller, repetierender, raum-zeitlicher Vorgänge durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. This object is repetierender, spatio-temporal processes by the features of claim 1. faster in a method of observation.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe sondere darin, daß die Dynamik von zeitlich repetieren den, schnellen räumlichen Strukturen dargestellt werden kann. The advantages achieved by the invention are in particular special is that the dynamics of time repeat the fast spatial structures can be represented. Erreicht wird dies durch die auf die Repetition und auf die vorgegebene Bildfolgefrequenz synchronisier te Ansteuerung der schnellen optischen Schalteinheit, mit der die Aufnahme- und Wiedergabeeinheit belichtet wird. This is achieved by the repetition and to the specified frame rate te sync the control of the fast optical switching unit with which the recording and playback unit is exposed. Belichtungszeiten und Schrittweiten in der Ab tastung des zeitlichen Verlaufs können mit geringem Aufwand bis in den Submikrosekundenbereich hinein rea lisiert werden, wobei der Bildverarbeitungsaufwand lediglich dem des normalen Video-Verfahrens entspricht. Exposure times and step sizes in the down shift keying of the time course can be rea lisiert with little effort into the sub-microsecond into it, the image processing effort only corresponds to the regular video process. Es ergeben sich neue Einsatzmöglichkeiten zur raumzeit lichen Darstellung schneller optischer Phänomene, die die Möglichkeiten herkömmlicher Verfahren in einigen Punkten, wie der Zeitauflösung und der besseren Visuali sierbarkeit, übertreffen. It opens up new possibilities for space-time representation rapid optical phenomena beyond the capabilities of conventional methods in some respects, such as the time resolution and better visualization polarizability. Vorteilhaft ist es, wenn bei mehrmaliger Repetition der Vorgänge innerhalb eines Bildes die optische Schalteinheit mehrmals mit gleicher Zeitverzögerung ausgelöst wird. It is advantageous if after repeated repetition of processes within an image, the optical switching unit fires several times with the same time delay. Hierdurch ist es mög lich, die Belichtungssequenz innerhalb eines Kamerabil des nicht nur einmal, sondern in einer voreinstellbaren, in jedem Kamerabild gleichen Anzahl ablaufen zu lassen. This makes it pos sible to make the exposure sequence within a Kamerabil of not just once, but run in a presettable same in each camera image number. Voraussetzung ist dabei, daß die Anzahl der Repetitionen des betreffenden Vorgangs innerhalb des möglichen Belich tungszeitraumes die Anzahl der voreingestellten Mehr fachbelichtungen nicht unterschreitet. Prerequisite for this is that the number of repetitions of the underlying transactions up time, space within the possible Belich is not less than the number of preset times more exposures. Diese Ergänzung erzielt den Vorteil, die insbesondere bei sehr kurzen Verschlußöffnungszeiten äußerst geringe Lichtmenge, die noch auf die Aufnahme und Wiedergabeeinheit fällt, um die eingestellte Anzahl zu vervielfachen. This supplement provides the advantage that, especially at very short shutter opening times extremely small amount of light falling onto the recording and reproducing unit to multiply the selected number.

Vorteilhaft ist es, wenn die Synchronisationsteuerein heit als Verschluß-Halbbildwechselsignal ein Verschluß steuersignal und ein Halbbildwechselsignal bildet. It is advantageous if the Synchronisationsteuerein unit as a closure-field alternating signal a shutter control signal and forms a half frame signal. Dabei ist es vorteilhafterweise möglich, mit dem Verschluß steuersignal eine Verschlußeinheit in der optischen Schalteinheit anzusteuern. It is advantageously possible with the shutter control signal a shutter unit in the optical switching unit to control. Mit dem Halbbildwechselsignal wird vorteilhafterweise ein schaltbares optisches Filter in der optischen Schalteinheit angesteuert, das das gerade und das ungerade Halbbild des Videosignals mit unterschiedlichen Anteilen des von der Meßobjekteinheit ausgesendeten Lichtes belichtet. With the half frame signal a switchable optical filter in the optical switching unit is advantageously controlled the the straight and the odd field of the video signal with different proportions of light emitted from the light Meßobjekteinheit exposed. Mit dem Halbbildwechsel signal wird es erreicht, zwei unterschiedliche Anteile des von der Meßobjekteinheit ausgehenden Lichtes, die von der Aufnahme- und Wiedergabeeinheit nicht unterschie den werden könnten, getrennt darzustellen bzw. abzuspei chern. With the half frame signal is achieved, two different amounts of light emanating from the Meßobjekteinheit that not shoot from the recording and playback unit could be the one presented separately or abzuspei Chern.

Das gerade und das ungerade Halbbild kann mit verschiede nen spektralen Anteilen oder verschiedenen Polarisations komponenten des Lichtes belichtet werden. The even and odd field components can with NEN various spectral components or different polarization of the light is illuminated.

Vorteilhaft ist es, daß die Triggersignale aus It is advantageous that the trigger signals from

  • - Synchronisationssignalen einer Modulationsgeneratorein heit - Unit synchronization signals of a modulation-generator
  • - dem Strahl mittels einer Repetitionsfrequenzdetektions einheit und/oder - The beam by means of a Repetitionsfrequenzdetektions unit and / or
  • - akustischen Schwingungen der Vorgänge mittels einer Mikrofoneinheit - Acoustic oscillations of the processes by means of a microphone unit

in der Meßobjekteinheit gebildet werden. are formed in the Meßobjekteinheit. Hierdurch ist es möglich, das Triggersignal auf unterschiedliche Art und Weise bei Zündvorgängen, einer Ausbreitung von Licht pulsen, raum-zeitaufgelöster Spektroskopie, oszillato rischen Vorgängen in Verbrennungen und dergleichen zu erzeugen. This makes it possible, the trigger signal pulses to different ways flame processes, a spread of light, space-time-resolved spectroscopy, oszillato step processes in burns and to generate the like.

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, dh zur Beobachtung schneller, repetie render, raum-zeitlicher Vorgänge, durch die Merkmale des Anspruches 8 gelöst. The problem is solved in an apparatus for performing the method, ie the observation of rapid, repetie render, spatio-temporal processes by the features of claim 8.

Von besonderem Vorteil ist es, daß durch das Einbringen der optischen Schalteinheit in den Strahl und die Ansteue rung der optischen Schalteinheit durch die Synchroni sationssteuereinheit eine herkömmliche Aufnahme- und Wiedergabeeinheit durch eine herkömmliche optische Schalteinheit so ergänzt wird, daß schnelle raum-zeitliche Vorgänge aufgenommen und für eine weitere Auswertung dargestellt und gespeichert werden können. Of particular advantage is that tion by the introduction of the optical switching unit in the beam and the dently of the optical switching unit by the Synchroni sationssteuereinheit a conventional recording and playback unit is complemented by a conventional optical switching unit so that added fast spatio-temporal processes and can be displayed and stored for further analysis. Dadurch reduziert sich der notwendige Aufwand für eine Beobachtung derartiger Vorgänge sehr wesentlich. This creates the necessary expenses for an observation of such operations is reduced very much.

Vorteilhaft ist es, daß die Synchronisationseinheit aus einer Belichtungssequenzsteuerungseinheit It is advantageous that the synchronization unit of an exposure sequence control unit

  • - die über eine Videosynchronisationseinheit an einer Videosignalleitung die zur Aufnahme- und Wiedergabe einheit führt, anliegt, - The unit via a video synchronization unit to a video signal line for recording and playback, bears,
  • - die über eine Auslöseeinheit an einer Triggersignal leitung die zur Meßobjekteinheit führt, anliegt, - The line via a trigger unit to a trigger signal that leads to Meßobjekteinheit, bears,
  • - die mit einer Belichtungsvorgabeeinheit verbunden ist - Associated with an exposure setting unit
  • - die an einer Verschlußsteuersignalleitung, die zur optischen Schalteinheit führt, anliegt, - Which, applied to a shutter control signal line leading to the optical switching unit,

besteht. there. Hierdurch ist es möglich, die Belichtungssteue rung durch eine elektronische Vorrichtung vorzunehmen. This makes it possible to perform by an electronic device, the Belichtungssteue tion. Vorteilhaft ist es, daß die Videosynchronisationseinheit ebenfalls an einer Halbbildwechselsignalleitung anliegt. It is advantageous that the video synchronization unit also abuts a half frame signal line. Hierdurch ist es möglich, festzustellen, ob das aktuelle Halbbild gerade oder ungerade ist. This makes it possible to determine whether the current field is odd or even.

Vorteilhaft ist es, daß die Videosynchronisationseinheit besteht aus einem Synchronisationssignaldiskriminator, It is advantageous that the video synchronization unit consists of a Synchronisationssignaldiskriminator,

  • - der an der Videosignalleitung und der Halbbildwechsel signalleitung anliegt und - Abuts the video signal line and the half frame signal line and
  • - der über eine Vertikal- und eine Horizontalsynchron leitung sowohl mit einer ersten Zählereinheit mit an geschlossener Startzeilenvorwahleinheit als auch mit einer zweiten Zählereinheit mit angeschlossener End zeilenvorwahleinheit verbunden ist, - The line on a vertical and a horizontal sync with both a first counter unit with closed at start line delay unit and with a second counter unit with attached end is line code unit is connected,
  • - wobei die Horizontalsynchronleitung mit den Taktein gängen und die Vertikalsynchronleitung mit den Aus löseeingängen der Zähler verbunden ist, - The horizontal sync line inputs with Taktein inputs and solve the vertical sync line with the off the counter is connected,
  • - wobei der Ausgang der ersten Zählereinheit am Setzein gang und der Ausgang der zweiten Zählereinheit über ein Odergatter, an dessen zweitem Eingang die von der Belichtungssequenzsteuerungseinheit ankommende Bild endesignalleitung anliegt, am Rücksetzeingang einer er sten Flipflopeinheit anliegt, von der die Belichtungs bereitschaftssignalleitung zur Belichtungssequenzsteue rungseinheit abgeht. - The output of said first counter unit at Setzein going input and the output of the second counter unit via an OR gate whose second input of which the incoming of the exposure sequence control unit image forming signal line, the reset input of he most flip-flop unit is present, of which the exposure readiness signal cable to Belichtungssequenzsteue guidance unit ,

Hierdurch ist es möglich, Anfang und Ende des möglichen Belichtungszeitraums innerhalb eines Kamerabildes in Einheiten der Zeilendauer (64 µs für CCIR Videosignal) vorzuwählen. This makes it possible to select the start and end of the possible exposure time period within a camera image in units of line time (64 microseconds for CCIR video signal). Die Videosynchronisationseinheit gibt ab dem Beginn des möglichen Belichtungszeitraumes ein Belichtungsbereitschaftssignal aus, das zurückgesetzt wird, wenn der Zeitraum abgelaufen ist, oder wenn die Belichtungssequenzsteuerungseinheit die voreingestellte Anzahl von Belichtungen ausgeführt hat. The video synchronization unit is possible from the beginning of the exposure period from an exposure ready signal, which is reset when the time period has expired, or when the exposure sequence control unit has performed the predetermined number of exposures.

Vorteilhaft ist es, daß die Belichtungsvorgabeeinheit besteht aus It is advantageous that the exposure setting unit consists of

  • - einer dritten Zählereinheit mit einer angeordneten Vorwahleinheit für minimale Verzögerungsschrittanzahl und mit einer angeordneten Vorwahleinheit für maximale Verzögerungsschrittanzahl, an deren Takteingang die Bildendesignalleitung anliegt, und deren Ausgang mit einer Multipliziereinheit mit einer angeordneten Zeitauflösungswahleinheit, von der die Verzögerungs vorgabeleitung zur Belichtungssequenzsteuerungseinheit führt, verbunden ist. - A third counter unit with an arranged code unit for minimum delay step number and an arranged code unit for maximum delay number of steps to the clock input of the image end signal line is present and whose output leads to a multiplication with an arranged time resolution selection unit, from the handicap line, the delay for the exposure sequence control unit is connected.
  • - einer Belichtungszeitvorgabeeinheit, an der die Belich tungszeitvorgabeleitung anliegt, die zur Belichtungs sequenzsteuerungseinheit führt, - An exposure time setting unit, on which the device rests Belich timing line, the sequence control unit leads to the exposure,
  • - einer Mehrfachbelichtungsvorgabeeinheit, an der die Mehrfachbelichtungsvorgabeleitung anliegt, die zur Belichtungssequenzsteuerungseinheit führt. - A multiple exposure bias unit to which the multiple exposure bias line is present, which leads to the exposure sequence control unit.

Hierdurch ist es möglich, die Belichtungszeit, die Anzahl der Mehrfachbelichtungen, die Verzögerungsschritt weite und die maximale und minimale Anzahl der Verzöge rungsschritte zu wählen. This makes it possible, the exposure time, the number of multiple exposures, the delay step wide and the maximum and minimum number of tarry to choose connection steps. Die Belichtungsvorwahleinheit erhöht bei jedem neuen Kamerabild die Verzögerungszeit um die voreingestellte Schrittweite und stellt sie, wenn der Maximalwert überschritten ist, auf den Minimalwert zurück. The exposure unit delay increases with each new camera, the delay time for the pre-increment and makes them available, if the maximum value is exceeded, the minimum value.

Vorteilhaft ist es, daß die Belichtungssequenzsteuerungs einheit besteht aus It is advantageous that the exposure sequence control unit consists of

  • - einem Taktgenerator, dessen Ausgang zu einer Taktlei tung führt, - A clock generator, the output of which leads to a Taktlei Maintenance,
  • - einer vierten Zählereinheit - A fourth counter unit
  • - deren Takteingang mit der Taktleitung verbunden ist, - Whose clock input is connected to the clock line,
  • - an deren Vorwahleingang die Verzögerungsvorgabelei tung anliegt, die zur Belichtungsvorgabeeinheit führt, - At the code input Verzögerungsvorgabelei the device is present, which leads to the exposure bias unit,
  • - vor deren Auslöseeingang ein Undgatter liegt, auf dessen ersten Eingang die digitale Triggerleitung von der Auslöseeinheit und auf dessen zweiten Eingang die Belichtungsbereitschaftssignalleitung von der Videosynchronisationseinheit führt, - Prior to their trip input a Undgatter located on the first input of the digital trigger wire from the trip unit and to the second input of the exposure ready signal line leads from the video synchronization unit,
  • - deren Ausgang mit dem Auslöseeingang einer fünften Zählereinheit und mit dem Setzeingang einer zweiten Flipflopeinheit verbunden ist, an deren Ausgang die Verschlußsteuersignalleitung anliegt, - Whose output is connected to the trigger input of a fifth counter unit and to the set input of a second flip-flop unit, at whose output is present the lock control signal line,
  • - der fünften Zählereinheit, - The fifth counter unit,
  • - deren Takteingang mit der Taktleitung verbunden ist - Whose clock input is connected to the clock line
  • - an deren Vorwahleingang die Belichtungszeitvor gabeleitung und - At the code input task line and the Belichtungszeitvor
  • - an deren Auslöseeingang der Ausgang der vierten Zäh lereinheit angeordnet ist. - Plate unit is disposed at the trigger input of the output of the fourth Tough.
  • - deren Ausgang mit dem Takteingang einer sechsten Zählereinheit und mit dem Rücksetzeingang der zweiten Flipflopeinheit verbunden ist - Whose output is connected to the clock input of a sixth counter unit and to the reset input of the second flip-flop unit
  • - der sechsten Zählereinheit, - The sixth counter unit,
  • - deren Takteingang mit dem Ausgang der fünften Zählereinheit verbunden ist, - Whose clock input is connected to the output of the fifth counter unit,
  • - deren Vorwahleingang mit der Mehrfachbelichtungsvor gabeleitung verbunden ist - Their code input is connected with the task line Mehrfachbelichtungsvor
  • - deren Auslöseeingang mit der Belichtungsbereit schaftssignalleitung verbunden ist - The trigger input is connected society signal line with the exposure Ready
  • - deren Ausgang über die Bildendesignalleitung mit der Belichtungsvorgabeeinheit und der Videosynchronisa tionseinheit verbunden ist. - Whose output is connected tion unit on the image end signal line to the exposure bias unit and the video synchronizers.

Hierdurch ist es möglich, eine voreingestellte Anzahl von Belichtungssequenzen, bestehend aus This makes it possible to provide a preset number of exposure sequences, consisting of

  • - Warten auf das Eintreffen des digitalen Triggersignals - Waiting for the arrival of the digital trigger signal
  • - Aktivierung der Verschlußsteuersignalleitung nach Ablauf der Verzögerungszeit - Activation of the shutter control signal line after the delay time
  • - Deaktivierung der Verschlußsteuersignalleitung nach Ablauf der Belichtungszeit - Disable the shutter control signal line after the exposure time

auszuführen. perform.

Vorteilhaft ist es, daß die Auslöseeinheit, die mit der Triggersignalleitung verbunden ist, ein digitales Trig gersignal erzeugt, wenn das (analoge) Triggersignal oder wahlweise nur dessen Wechselspannungsanteil einen einstellbaren Schwellwert über- oder unterschreitet. It is advantageous that the trigger unit, which is connected to the trigger signal line, a digital Trig gersignal generated when the (analog) trigger signal or, alternatively, only the AC component is above or below an adjustable threshold value.

Vorteilhaft ist es, daß die Synchronisationssteuerein heit, bestehend aus der Videosynchronisationseinheit und der Belichtungssequenzsteuerungseinheit als eine Steckkarte ausgebildet ist, die in einer Rechnereinheit installiert ist, wobei die Belichtungsvorgabeeinheit als Programmbaustein wie folgt realisiert ist: It is advantageous that the Synchronisationssteuerein unit is formed consisting of the video synchronization unit and the exposure sequence control unit as a plug-in card that is installed in a computer unit, said exposure bias unit is implemented as a program block as follows:

  • a) Aufruf des Programmbausteins durch einen Interrupt, wenn die Belichtungsendesignalleitung aktiviert ist, a) program block by an interrupt when the exposure end signal line is activated,
  • b) Erhöhen der Verzögerungszeitvorgabe bzw. Rücksetzen auf den Minimalwert bei Erreichen des Maximalwerts und anschließendes Ausgeben an die Steckkarte. b) increasing the delay time preset or reset to the minimum value upon reaching the maximum value and then outputting to the plug-in card.
  • c) Ausgeben der Belichtungszeitvorgabe an die Steckkarte, c) outputting the exposure timing of the plug-in card,
  • d) Ausgeben der Mehrfachbelichtungsvorgabe an die Steck karte. d) outputting multiple exposure setting on the card slot.

Hierdurch ist es möglich, die Vorgabe aller Belichtungs parameter und die Steuerung der zeitlichen Abtastung in sehr flexibler Weise an wechselnde Anforderungen anzu passen. This makes it possible to all the default exposure parameters and control the temporal sampling in a highly flexible manner to changing requirements fit.

Vorteilhaft ist es, wenn die optische Schalteinheit wenigstens aus einer optischen Verschlußeinheit, z. B. einem mechanischen Modulator, elektrooptischen Modulator, akustooptischen Modulator oder dergleichen, oder auch aus einer entsprechend ansteuerbaren Bildverstärkereinheit besteht, die über die Verschluß signalleitung angesteuert ist. It is advantageous if the optical switching unit comprises at least an optical shutter unit, z. B. a mechanical modulator, electro-optical modulator, acousto-optical modulator or the like, or also of a corresponding controllable image intensifier unit which is controlled signal line via the shutter. Die Auswahl der Verschlußeinheit ist dabei an das jeweilige Meßproblem anzupassen. The selection of the shutter unit is to be adapted to the respective measurement problem.

Vorteilhaft ist es, daß die optische Schalteinheit wenig stens aus It is advantageous that the optical switching unit from little least

  • - einem schaltbaren optischen Filter, das über die Halb bildwechselsignalleitung angesteuert ist und - A switchable optical filter that is controlled by the signal line and half bildwechsel
  • - dem hinter dem schaltbaren optischen Filter liegenden, durch die Verschlußsteuersignalleitung angesteuerten optischen Verschlußeinheit besteht und zusätzlich noch - The behind the switchable optical filter lying, controlled by the shutter control signal line optical shutter unit is composed and in addition
  • - ein vor dem schaltbaren optischen Filter angebrachtes Linsensystem enthalten kann. - May contain an attached before the switchable optical filter lens system.

Hierdurch ist es möglich, in den geraden und ungeraden Halbbildern des Videosignals die Aufnahme- und Wieder gabeeinheit mit unterschiedlichen, durch das schaltbare Filter ausgewählten Anteilen des von der Meßobjektein heit ausgesendeten Lichtes zu belichten, z. B. mit ver schiedenen spektralen Anteilen oder verschiedenen Polari sationskomponenten. This makes it possible to re-input unit to be exposed in the even and odd fields of the video signal recording and with different, selected by the switchable filter units in the unit emitted by the Meßobjektein light, z. B. with ver different spectral components or different Polari sationskomponenten.

Vorteilhaft ist es, wenn die Aufnahme- und Wiedergabe einheit aus wenigstens einer Videokameraeinheit, z. B. einer CCD-Kamera, besteht. It is advantageous if the recording and playback unit from at least one video camera unit, eg. As a CCD camera, there is. Vorteilhaft ist es, daß die Videokamera nicht durch einen Eingriff in die Kamera verändert werden muß. It is advantageous that the video camera does not have to be altered by intervention in the camera. Vielmehr können zur Bildaufnahme beliebige, für das jeweilige Meßproblem geeignete Videokameras verwendet werden. Rather, any suitable for the particular measurement problem video cameras can be used for image recording.

Vorteilhaft ist es, wenn an der Videokameraeinheit eine Monitoreinheit, eine Videorekordereinheit und/oder eine Bildverarbeitungseinheit mit einer über eine RGB-Signal leitung angeschlossenen Farbmonitoreinheit angeordnet ist. It is advantageous if a monitor unit, a video tape recorder unit and / or an image processing unit with a color monitor unit line connected via an RGB signal is arranged on the video camera unit. Welche Konfiguration zu wählen ist, hängt von dem jeweiligen Meßproblem ab. Is to select which configuration will depend on the particular measurement problem. Verwendet werden können zur permanenten Speicherung normale Videorekorder, deren Speichermedium eine große Kapazität aufweist und preis günstig ist. Can be used for permanent storage normal video recorder, the storage medium has a large capacity and is inexpensive. Zur quantitativen Auswertung können eben falls beliebige, mit der verwendeten Kameraeinheit verträgliche kommerzielle Bildverarbeitungssysteme benutzt werden. For quantitative evaluation can specify if any, compatible with the camera unit used commercial image processing systems are used. Durch diese ist es auch möglich, bei einem ursprünglich monochromen Bild eine Falschfarben darstellung auf einem RGB (Rot-Grün-Blau)-Farbmonitor vorzunehmen, wodurch insbesondere die durch das schaltbare optische Filter aufgenommenen unterschied lichen Lichtkomponenten verschiedenfarbig dargestellt werden können. Due to this it is also possible for a monochrome image originally a false-color illustration on a RGB (red-green-blue) color monitor make, which particularly captured by the switchable optical filters differed union light components can be displayed in different colors.

Vorteilhaft ist es, wenn die Meßobjekteinheit wenigstens eine Triggersignalerzeugungseinheit aufweist, die aus It is advantageous if the Meßobjekteinheit comprises at least one trigger signal generating unit consisting of

  • - einer Modulationsgeneratoreinheit, die elektrisch mit dem Meßobjekt verbunden ist, - A modulation generator unit which is electrically connected to the measurement object,
  • - einer optischen Repetitionsfrequenzdetektionseinheit, z. B. einer Fotodiode, zu der aus dem Strahl über einen Strahlteiler ein Teil der Intensität ausgekoppelt wird, und/oder - An optical Repetitionsfrequenzdetektionseinheit, such as a photodiode, to which from the beam via a beam splitter a part of the intensity is coupled out, and / or.
  • - einer Mikrofoneinheit, die akustische Schwingungen von dem Meßobjekt aufnimmt, - A microphone unit which receives acoustic vibrations of the measured object,

besteht. there. Hierdurch ist es möglich auf einfache Art und Weise, angepaßt an das Meßproblem, aus dem Meßobjekt selbst das jeweilige Triggersignal aufzubereiten. This makes it possible in a simple manner adapted to the measurement problem to prepare the measurement object itself from the respective trigger signal.

Vorteilhaft ist es, wenn die Meßobjekteinheit aus einer Lasereinheit mit der elektrisch leitend verbundenen Modulationsgeneratoreinheit, einem in dem Laserstrahl an geordneten Meßobjekt und der in dem aus dem Meßobjekt austretenden Strahl angeordneten Repetitions frequenzdetektionseinheit besteht. It is advantageous if the Meßobjekteinheit from a laser unit with the electrically conductively connected modulation generator unit, a detection unit consists frequency in the laser beam on target and the child placed in the beam emerging from the DUT repetitions. Hierdurch ist es möglich, zeitaufgelöste laserspektroskopische Messungen sowohl mit einem modulierten Laserstrahl durchzuführen und die Bildaufnahme auf diese Modulation zu synchronisieren, oder das Meßobjekt einem Laserstrahl konstanter Intensität auszusetzen und die Bildaufnahme auf ggf. im Meßobjekt entstehende Oszillationen nicht vorgegebener Frequenz zu synchronisieren. This makes it possible both to perform time-resolved laser spectroscopy measurements with a modulated laser beam and to synchronize the image recording on this modulation or suspend a laser beam of constant intensity and the measured object to synchronize the picture is taken, if necessary, in the test object resulting oscillations not given frequency.

Die Erfindung wird nachstehend in einem Ausführungs beispiel näher erläutert. The invention is explained below in more detail for example in an embodiment. Es zeigen: In the drawings:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Beobachtung schneller, repetierender, raum-zeitlicher Vorgänge, FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for observing rapid, repetierender, spatio-temporal processes,

Fig. 2a, b und c Blockdarstellungen von Triggersignal erzeugungseinheiten einer Vorrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 2a, b and c are block diagrams of trigger signal generation units of a device according to FIG. 1,

Fig. 2d eine Blockdarstellung einer Meßobjekteinheit einer Vorrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 2d is a block diagram of a Meßobjekteinheit a device according to FIG. 1,

Fig. 2e eine Blockdarstellung einer Lasereinheit einer Meßobjekteinheit gemäß Fig. 2d, Fig. 2e is a block diagram of a laser unit of a Meßobjekteinheit of Fig. 2d,

Fig. 2f eine schematische Blockdarstellung eines Meßobjektes in einer Meßobjekteinheit gemäß Fig. 2d, Fig. 2f is a schematic block diagram of a test object in a Meßobjekteinheit of Fig. 2d,

Fig. 3 eine schematische Blockdarstellung einer optischen Schalteinrichtung einer Vorrich tung gemäß Fig. 1, Fig. 3 is a schematic block diagram of an optical switching device of a Vorrich device according to FIG. 1,

Fig. 4 eine schematische Blockdarstellung einer Aufnahme- und Wiedergabeeinheit einer Vorrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 4 is a schematic block diagram of a recording and playback unit of a device according to FIG. 1,

Fig. 5a ein Blockschaltbild einer Synchronisations steuereinheit einer Vorrichtung gemäß Fig. 1, FIG. 5 is a block diagram of a synchronization control unit of a device according to FIG. 1,

Fig. 5b eine Blockschaltbild einer Videosynchroni sationseinheit einer Synchronisationssteuer einheit gemäß Fig. 5a, Fig. 5b shows a block diagram of a Videosynchroni tional unit synchronization control unit of FIG. 5a,

Fig. 5c ein Blockschaltbild einer Belichtungsvorgabe einheit einer Synchronisationssteuereinheit gemäß Fig. 5a, Fig. 5c shows a block diagram of an exposure bias unit synchronization control unit of FIG. 5a,

Fig. 5d ein Blockschaltbild einer Belichtungssequenz steuerungseinheit einer Synchronistions steuereinheit gemäß Fig. 5a, Fig. 5d is a block diagram of an exposure sequence control unit of a Synchronistions control unit of FIG. 5a,

Fig. 6a und b eine detaillierte Darstellung einer Vorrich tung zur Beobachtung schneller, repetieren der raum-zeitlicher Vorgänge gemäß Fig. 1 mit den Fig. 1, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 3, 4, und 5a bis d, Fig. 6a and b is a detailed illustration of a Vorrich device for observing fast, repeat the spatio-temporal processes shown in Fig. 1 with Fig. 1, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 3, 4, and 5 to d,

Fig. 7a bis 7r Bilder einer Beobachtung raum-zeitlicher Vorgänge in Natriumdampf, Fig. 7a, 7r up images of an observation of spatial and temporal processes in sodium vapor

Fig. 8 Verlauf der Spotmittelpunkte im zeitlichen Verlauf der Fig. 7a bis 7r und Fig. 8 course of spot center points in the time profile of the Fig. 7a to 7R and

Fig. 9 ein Belichtungsvorgang im Zeitverlauf in einer Vorrichtung gemäß den Fig. 6a und b in einer schematischen Darstellung. Fig. 9 shows an exposure process over time in a device according to FIGS. 6a and b in a schematic representation.

Um raum-zeitliche Vorgänge in Meßprozessen, deren zeit licher Verlauf mit dem bloßen Auge nicht mehr zu erkennen ist, in Form einer Echtzeit-Zeitlupe so verlangsamt darzustellen, daß nicht nur der zeitliche Ablauf erkennbar wird, sondern dieses auch ohne spürbare Zeitverzögerung zwischen Messung und Darstellung geschieht, wird in einem Strahl 4 , der von einer Meßobjekteinheit 1 abgegeben wird und auf eine Aufnahme- und Wiedergabeeinheit 3 gerichtet ist, eine optische Schalteinheit 2 angeordnet (vgl. Fig. 1). In order to represent slowed in the form of a real-time slow motion as spatio-temporal processes in measuring processes whose deadlines of course is no longer visible to the naked eye, that not only the timing is recognizable, but this and also without any noticeable time delay between measurement representation happens, an optical switching unit 2 (see Fig.. 1) in a beam 4 which is emitted from a Meßobjekteinheit 1 and is directed to a recording and reproducing unit 3, respectively. Dabei kann ggf. die optische Schalteinheit 2 direkt mit mechanischen Verbindungselementen 9 an der Aufnahme- und Wiedergabeeinheit 3 befestigt werden. This can possibly be fixed directly with mechanical fasteners 9 on the recording and playback unit 3, the optical switching unit 2. Die optische Schalteinheit ist über eine Verschlußsteuersignalleitung 8 mit einer Synchronisationsteuereinheit 5 verbunden. The optical switching unit is connected via a shutter control signal line 8 with a synchronization control unit 5. Von der Synchronisationssteuereinheit 5 führt eine Trig gersignalleitung 6 zur Meßobjekteinheit 1 und eine Video signalleitung 7 zur Aufnahme- und Wiedergabeeinheit 3 . From synchronization control unit 5 a Trig gersignalleitung 6 leads to Meßobjekteinheit 1 and a video signal line 7 for recording and playback unit. 3

Eine mögliche Ausführungsform der Meßobjekteinheit 1 ist in Fig. 2d dargestellt. A possible embodiment of the Meßobjekteinheit 1 is shown in Fig. 2d. Eine Lasereinheit 11.1 ist über eine Modulationssignalleitung 13 mit einer Modulations generatoreinheit 12 verbunden, von der die Triggersignal leitung 6 abgeht. A laser unit 11.1 is connected via a modulation signal line 13 with a modulation generator unit 12, from which the trigger signal line 6 is going on. Der Laser 11.1 sendet einen Laser strahl aus, der durch ein Meßobjekt 11.2 geführt wird. 11.1 sends the laser beam from a laser, is passed through an object to be measured 11.2. Im Meßobjekt 11.2 ist, wie Fig. 2f zeigt, eine Natrium dampfzelle 11.2.1 eingesetzt, in welcher sich zusätzlich Stickstoff mit einem Partialdruck von 100 mbar als Puffergas befindet. A sodium vapor cell 11.2.1 in the object to be measured is 11.2, as shown in FIG. 2f used in which in addition is nitrogen at a partial pressure of 100 mbar as a buffer gas. Es werden magneto-optische Effekte bei der Entstehung von Strukturen untersucht. Are investigated magneto-optical effects in the formation of structures. Daher sind für jede Raumrichtung Helmholtzspulen 11.2.2 um die Natriumdampfzelle 11.2.1 gestellt, mit denen das lokal in der Natriumdampfzelle vorhandene Magnetfeld durch Ansteuerung der Helmholtzspulen mit Präzisionsstrom quellen für alle Raumrichtungen definiert einstellbar ist. Therefore Helmholtz coils are placed around the sodium vapor cell 11.2.1 11.2.2 for each spatial direction with which the locally present in the sodium vapor cell magnetic field by controlling the Helmholtz coils with precision current sources for all spatial directions defined adjustable. Die Teilchendichte des Natriums wird über die Änderung der Zellentemperatur eingestellt. The particle density of sodium is set about changing the cell temperature. Vor der so von Helmholtzspulen 11.2.2 umgebenen Natriumdampfzelle 11.2.1 ist ein Linsensystem 11.2.3 und hinter ihr, für einen Teil der Messungen, ein Rückkopplungsspiegel 11.2.3 ′ positioniert. Before so surrounded by Helmholtz coils 11.2.2 11.2.1 sodium vapor cell, a lens system is positioned 11.2.3 and behind her, for some of the measurements, a feedback mirror 11.2.3 '. Der durch dieses so aufgebaute Meßobjekt 11.2 hindurchgeleitete Laserstrahl 4 ′ verläßt diese als optischer Strahl 4 , der durch eine Repetitions frequenzdetektionseinheit 12 ′ hindurchtritt und die Meßobjekteinheit 1 verläßt. The conducted through this thus constituted 11.2 DUT laser beam 4 'leaves this as an optical beam 4, the repetitions by a frequency-detection unit 12' passes and Meßobjekteinheit 1 leaves. Von der Repetitionsfrequenz detektionseinheit 12 ′ geht eine Triggersignalleitung 6 ′ ab. From the repetition detection unit 12 'is a trigger signal line 6' from. Die Lasereinheit 11.1 selbst besteht aus einer Nach einanderanordnung des Farbstofflaserelements 11.1.1 , das einen Laserstrahl 14 erzeugt, der durch ein optisches Modulationselement 11 . 1 . 2 , eine Strahlformungseinheit (Raumfilter) 11.1.3 und eine Polarisationeinheit 11.1.4 hindurchgeht, um so die Lasereinheit 11.1 als Laserstrahl 4 ′ zu verlassen. The laser unit 11.1 itself consists of a After each arrangement of the dye laser element 11.1.1, which generates a laser beam 14, which through an optical modulation element 11th first 2, a beam shaping unit (spatial filter) 11.1.3 and a polarization unit 11.1.4 passes so as the laser unit 11.1 as a laser beam 4 to exit '. Für die Gewinnung eines Triggersignals 60 , 60 ′, 60 ′′ wird eine Triggersignal erzeugungseinheit 12 gebildet, wie sie auch in den Fig. 2a, 2b und 2c dargestellt ist. For the generation of a trigger signal 60, 60 ', 60' ', a trigger signal generating unit 12 is formed, as shown in FIGS. 2a, 2b and 2c.

In Fig. 2a sind die Lasereinheit 11.1 und die Modula tionsgeneratoreinheit 12 über die Modulations signalleitung 13 verbunden. In Fig. 2 the laser unit are 11.1 and Modula tion generator unit 12 via the modulation signal line 13. Durch das repetierende Ein- und Ausschalten des Lasers bzw. eine Modulation seiner Intensität liegt ein aufgezwungenes Repetieren vor, das Triggersignal 60 ist dann durch das entsprechende Synchronsignal des Modulationsgenerators 12 gegeben. By repeating switching on and off of the laser or a modulation of its intensity is located prior to an imposed repetition, the trigger signal 60 is then passed through the corresponding synchronizing signal of modulation generator 12. Selbstverständlich ist es auch denkbar, andere Parameter einer Messung derartig zu modulieren und die Messung darauf zu synchronisieren. Of course, it is also possible to modulate other parameters such a measurement and to synchronize the measurement on it.

In Fig. 2b ist eine Situation dargestellt, in der kei nerlei Repetition vorgegeben wird, das Meßobjekt also unter zeitlich konstanten Bedingungen gehalten wird, aber das Meßobjekt 11 von selbst oszillatorisches Verhalten zeigt. In Fig. 2b illustrates a situation, is specified in the kei nerlei repetition, the DUT is thus maintained under constant conditions over time, but the test object 11 is self-oscillatory behavior. Im Falle einer solchen Selbstrepetition wird aus dem Strahl 4 ′ ein Teil der Intensität mit einem Strahlteiler 14 entnommen und ein kleiner, charakteristischer Raumbereich mit einer Blende ausgewählt und auf einen Fotodetektor abgebildet, der so als Repetitionsfrequenzdetektionseinheit 13 wirkt. In case of such Selbstrepetition a part of the intensity from the beam 4 'taken with a beam splitter 14 and a smaller characteristic spatial region thereof with an aperture and imaged onto a photo detector, which thus acts as a Repetitionsfrequenzdetektionseinheit 13.

In Fig. 2c ist eine Situation dargestellt, bei der der in dem Meßobjekt 11 ablaufende, zu beobachtende Vorgang von akustischen Schwingungen begleitet ist, von denen angenommen werden kann, daß sie synchron mit dem raum-zeitlichen Verhalten verlaufen. In Fig. 2c shows a situation in which the running in the measuring object 11, is observed accompanied operation of acoustic vibrations of which can be assumed to run in synchronism with the spatial-temporal behavior. Eine solche Situation kann z. B. in Verbrennungsvorgängen auftreten. Such a situation may be,. As occur in combustion processes. Durch die Mikrofoneinheit 12 ′′ werden diese Geräusche von dem Meßobjekt aufgenommen und in das entsprechende Triggersignal 60 ′′ umgewandelt. By the microphone unit 12 '', these noises are picked up by the object to be measured and in the corresponding trigger signal 60 'converted'. Es ist hierdurch möglich, die Ursache der betreffenden Geräusche zu untersuchen. It is hereby possible to investigate the cause of the respective noises.

Die optische Schalteinheit 2 kann durch eine Verschluß einheit 23 realisiert werden, die mit der Verschlußsignalleitung 8 verbunden ist. The optical switching unit 2 can be realized by a closure unit 23 which is connected to the closure signal line 8. Vor die Verschlußeinheit 23 wird in den Strahl 4 ein Linsensystem 21 positioniert. Before the shutter unit 23, a lens system 21 is positioned in the beam 4. Zwischen dem Linsensystem 21 und der Verschlußeinheit 23 kann ein schaltbares optisches Filter 22 positioniert werden, das mit der Halbbildwechselsignalleitung 8 ′ verbunden ist. A switchable optical filters 22 can be positioned between the lens system 21 and the shutter unit 23, which is connected with the field change signal line 8 '. Als Verschlußeinheit 23 können akustooptische Modulatoren eingesetzt werden. As a cover unit 23 acoustooptic modulators can be used. Das Prinzip der akustooptischen Modulatoren beruht auf der Beugung einer in einen Kristall einfallenden Lichtwelle an einem Brechungsindexgitter, das durch eine in dem Kristall laufende Ultraschallwelle erzeugt wird, welche wiederum von einem piezoelektrischen Übertrager in den Kristall eingekoppelt wird. The principle of the acousto-optical modulators based on the diffraction of an incident light wave into a crystal at a refractive index grating is generated by a current in the crystal ultrasonic wave, which in turn is coupled by a piezoelectric transducer in the crystal. Zum Lieferumfang eines akustooptischen Modulators gehört ein entsprechendes Treibergerät zur Ansteuerung des piezoelektrischen Übertragers. The delivery of an acousto-optic modulator, a corresponding driver device belongs to drive the piezoelectric transformer. Betrachtet wird der durch das Gitter abgebeugte Strahl. Consider the diffracted by the grating beam. Wird der piezoelektrische Übertrager nicht angesteuert, so ist kein Gitter vorhanden und es findet keine Beugung statt. If the piezoelectric transformer is not activated, so no mesh is available and there is no diffraction instead. Durch Aus- und Einschalten des Treibers läßt sich damit der betreffende Strahl ebenfalls aus- und einschalten. By switching off and the driver can allow the beam in question also off and on.

Das schaltbare optische Filter hat hier die Funktion eines Polarisationsfilters und wird durch einen elektro optischen Modulator realisiert. The switchable optical filters here has the function of a polarization filter which is realized by an electro-optical modulator. Dieser bewirkt durch den transversalen oder longitudinalen elektrooptischen Effekt eine Polarisationsdrehung in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung. This effected by the transverse or longitudinal electro-optical effect, a rotation of polarization depending on an applied voltage.

Die Aufnahme- und Wiedergabeeinheit 3 besteht, wie Fig. 4 zeigt, mindestens aus einer Kameraeinheit 31 . The recording and playback unit 3 is, as Fig. 4, at least from a camera unit 31st Von besonderem Vorteil ist, daß eine beliebige für das jeweilige Meßproblem geeignete Videokamera, z. B. eine CCD-Kamera eingesetzt werden kann. It is of particular advantage that any suitable for the particular measurement problem video camera, such. As a CCD camera can be used. Dabei ist es möglich, daß die schaltbare Verschlußeinheit 23 direkt mit der Kameraeinheit 31 verbunden ist. It is possible that the switchable shutter unit 23 is connected directly to the camera unit 31. Möglich ist darüber hinaus, daß die Verschlußeinheit 23 in die Kameraeinheit 31 eingebaut wird und somit ein integrierter Bestandteil der Videokamera wird. Is possible in addition that the shutter unit 23 is incorporated in the camera unit 31 and thus is an integral part of the video camera. Diese beiden Möglichkeiten bieten sich insbesondere an, wenn ein elektronischer Bildverstärker als Verschlußeinheit genutzt wird. These two options are particularly appropriate when an electronic image intensifier is used as a shutter unit. An die Kameraeinheit 31 ist eine Monitoreinheit 32 angeschlos sen. To the camera unit 31, a monitor unit 32 is being ruled out. Verwendet werden können hier bekannte Videomoni tore, wie sie z. B. zur Wiedergabe anderer Aufzeichnungen verwendet werden. May be used herein known Videomoni gates as they are for. Example used to play other records. An die Kameraeinheit 31 ist darüber hinaus eine Videorekordereinheit 33 angeschlossen, die zur permanenten Speicherung aufgenommener Bilder eingesetzt wird. To the camera unit 31 also has a video tape recorder unit 33 is connected, which is used for permanent storage of recorded images. Von besonderem Vorteil ist, daß das Speichermedium des Videorekorders eine sehr große Speicherkapazität hat und äußerst preisgünstig ist. It is of particular advantage that the storage medium of the VCR has a very large storage capacity and is very reasonably priced. An die Kameraeinheit 31 wird darüber hinaus noch eine Bildverarbeitungseinheit 34 angeschlossen, mit der eine quantitative Auswertung der aufgenommenen Bilder vorgenommen werden kann und die die Wiedergabe von Falschfarbendarstellungen über eine RGB (Rot-Grün-Blau-)Signalleitung 35 auf einem Farbmonitor 36 ermöglicht. To the camera unit 31 beyond an image processing unit 34 is still connected with the quantitative evaluation of the recorded images can be made and the signal line allows you to play false-color images and a RGB (Red-Green-Blue) 35 on a color monitor 36.

Von besonderem Vorteil ist, daß insbesondere die Teil komponenten der Meßobjekteinheit 1 , der optischen Schalteinheit 2 und der Aufnahme- und Wiedergabeeinheit 3 in vielen Institutionen, insbesondere in Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen, die sich mit bestimmten Meßproblemen befassen, bereits vorhanden sind. It is particularly advantageous in that particular part of the components of the Meßobjekteinheit 1, the optical switching unit 2 and the recording and playback unit 3 in many institutions, particularly in research and development institutions that deal with specific measurement problems, already exist. Damit wird eine sehr kostengünstige Realisierung der erfin dungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens ermöglicht, da lediglich noch die Synchronisationssteuereiheit 5 angeschafft zu werden braucht. This is a very cost-effective implementation of inventions to the invention the apparatus and method possible because only needs to be acquired, the Synchronisationssteuereiheit 5.

In Fig. 5 ist die Synchronisationssteuereinheit im Detail dargestellt. In FIG. 5, the synchronization control unit is shown in detail. Sie besteht aus einer Belichtungs sequenzsteuerungseinheit 54 , die über eine Belichtungs bereitschaftssignalleitung mit einer Videosynchroni sationseinheit 51 verbunden ist, zu der die Videosignal leitung 7 führt. It consists of an exposure sequence control unit 54, the ready signal line via an exposure is associated with a Videosynchroni tional unit 51, to which the video signal line 7 leads. Eine digitale Triggersignalleitung 56 verbindet die Belichtungssequenzsteuerungseinheit mit einer Auslöseeinheit 52 , zu der die Triggersignalleitung 6 führt. A digital trigger signal line 56 connects the exposure sequence control unit with a trip unit 52, to which the trigger signal line 6 leads. Eine Belichtungsvorgabeeinheit 53 ist über eine Verzögerungsvorgabeleitung 57 , einer Belichtungszeit vorgabeleitung 58 , einer Mehrfachbelichtungsvorgabe leitung 59 ′ und einer Bildendesignalleitung 59 mit der Belichtungssequenzsteuerungseinheit verbunden. An exposure setting unit 53 is preset through a delay line 57, an exposure timing circuit 58, a multi-exposure bias line 59 'and an image signal line 59 is connected to the end of the exposure sequence control unit.

Die Videosynchronisationseinheit 51 setzt sich, wie Fig. 5b darstellt, aus einem Synchronisationssignal diskriminator 51.1 , einer Zählereinheit 51.3 mit Startzeilenvorwahleinheit 51.2 , einer Zählereinheit 51.5 mit Endzeilenvorwahleinheit 51.4 , einer Flipflopeinheit 51.6 und einem Odergatter 51.7 zusammen. The video synchronization unit 51 comprises, as shown in Fig. 5b represents, from a synchronization signal discriminator 51.1, a 51.3 meter unit with start delay line unit 51.2, a 51.5 meter unit with Endzeilenvorwahleinheit 51.4, a flip-flop unit 51.6 and 51.7 OR gate together.

Am Synchronisationssignaldiskriminator 51.1 kommt die Videosignalleitung 7 an und geht die Halbbildwechsel signalleitung 8 ′ ab. At 51.1 Synchronisationssignaldiskriminator the video signal line 7 comes and goes the half frame signal line 8 'from. Über eine Vertikal- und eine Horizontalsynchronleitung ist der Synchronisations signaldiskriminator 51.1 sowohl mit der ersten Zähler einheit 51.3 als auch mit der zweiten Zählereinheit 51.5 verbunden, wobei die Horizontalsynchronleitung 51.8 mit den Takteingängen und die Vertikalsynchronleitung 51.9 mit den Auslöseeingängen der Zähler verbunden ist. A vertical and a horizontal sync line of synchronization is signal discriminator 51.1 to both the first counter unit 51.3 and to the second counter unit 51.5 is connected, wherein the horizontal sync line 51.8 is connected to the clock inputs and the vertical sync line 51.9 to the trigger inputs of the counters. Der Ausgang der ersten Zählereinheit 51.3 ist mit dem Setzeingang und der Ausgang der zweiten Zählereinheit 51.5 über das Odergatter 51.7 , an dessen zweitem Eingang die Bildendesignalleitung 59 anliegt, mit dem Rücksetzeingang der Flipflopeinheit 51.6 verbunden. The output of the first counter unit 51.3 is connected to the set input and the output of the second counter unit 51.5 via the OR gate 51.7, at the second input end of the image signal line 59 is applied to the reset input of the flip-flop unit 51.6. Vom Ausgang der Flipflopeinheit 51.6 geht die Belichtungs bereitschaftssignalleitung 55 ab. From the output of flip-flop unit 55 goes from 51.6 the exposure readiness signal line.

Eine Realisierungsmöglichkeit der Belichtungsvorgabe einheit 53 zeigt Fig. 5c. A possible realization of the exposure bias unit 53 shown in FIG. 5c. Von einer Belichtungszeit vorgabeeinheit 53.6 führt direkt die Belichtungszeitvor gabeleitung 58 weg, ebenso führt von einer Mehrfach belichtungsvorgabeeinheit 53.7 unmittelbar die Mehrfach belichtungsvorgabeleitung 39 ′ weg. Directly from an exposure time handicap unit 53.6 executes the task Belichtungszeitvor line 58 away, also results from a multiple exposure unit 53.7 handicap immediately the multiple exposure handicap line 39 'away. Die Verzögerungs vorgabeleitung 57 ist an einer Multiplizierereinheit 53.5 mit einer Zeitauflösungsvorwahleinheit 53.4 angeschlossen. The delay handicap line 57 is connected to a 53.5 multiplier with a time resolution code unit 53.4. Die Multipliziereinheit 53.3 ist mit einer Zählereinheit 53.3 mit einer Vorwahleinheit für minimale Verzögerungsschrittanzahl 53.1 und einer Vorwahleinheit für maximale Verzögerungsschrittanzahl 53.2 verbunden, an deren Takteingang die Bildendesignal leitung ( 59 ) anliegt. The multiplier 53.3 is connected to a counter unit 53.3 with a code unit for minimum delay step number 53.1 and a delay unit for maximum delay step number 53.2 on the clock input image signal end of line (59) is applied.

In Fig. 5d ist eine Ausgestaltungsmöglichkeit einer Belichtungssequenzsteuereinheit 54 dargestellt. In Fig. 5D is a possible embodiment of an exposure sequence control unit 54 is shown. Eine Taktgeneratoreinheit 54.1 ist mit einer Taktleitung 54.5 an den Takteingängen einer Zählereinheit 54.2 und einer Zählereinheit 54.3 angeschlossen. A clock generator unit 54.1 is connected to a clock line 54.5 at the clock inputs of a counter unit 54.2 and a 54.3 meter unit. An den Vorwahleingang der Zählereinheit 54.2 führt die Verzögerungs vorgabeleitung 57 , an ihren Auslöseeingang liegt ein Undgatter 54.6 , auf dessen ersten Eingang die digitale Triggerleitung 56 und auf dessen zweiten Eingang die Belichtungsbereitschaftssignalleitung 55 führt. At the preset input of the counter unit 54.2, the delay resulting handicap line 57, on their trip input is a Undgatter 54.6, on the first input of the digital trigger line 56 and to the second input of the exposure readiness signal line 55 leads. Der Ausgang der Zählereinheit 54.2 führt auf den Auslöse eingang der Zählereinheit 54.3 und auf den Setzeingang einer Flipflopeinheit 54.4 . The output of the counter unit 54.2 lists the trigger input of the counter unit and 54.3 on the set input of a flip-flop unit 54.4. An den Vorwahleingang der Zählereinheit 54.3 führt die Belichtungszeitvor gabeleitung 58 , ihr Auslöseeingang ist mit dem Ausgang der Zählereinheit 54.2 verbunden. At the preset input of the counter unit 54.3 Belichtungszeitvor leads the task line 58, you trigger input is connected to the output of the counter unit 54.2. Der Ausgang der Zählereinheit 54.3 führt auf den Takteingang einer Zählereinheit 54.7 und auf den Rücksetzeingang der Flipflopeinheit 54.4 . The output of the counter unit 54.3 leads to the clock input of a counter unit 54.7 and to the reset input of the flip-flop unit 54.4. Vom Ausgang der Flipflopeinheit 54.4 geht die Verschlußsteuersignalleitung 8 ab. From the output of flip-flop unit 54.4 the shutter control signal line 8 goes off. An den Vorwahleingang der Zählereinheit 54.7 führt die Mehrfachbelichtungsvorgabeleitung 59 ′, ihr Auslöseein gang ist mit der Belichtungsbereitschaftssignalleitung 55 verbunden. At the preset input of the counter unit 54.7, the multiple exposure bias line leads 59 ', her Auslöseein output is connected to the exposure ready signal line 55. Vom Ausgang der Zählereinheit 54.7 geht die Bildendesignalleitung 59 ab. From the output of the counter unit 54.7 Building the signal line is 59.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung zur Beobachtung schneller, repetierender, raum-zeitlicher Vorgänge, die das erfindungsgemäße Verfahren realisiert und wie sie sich aus den dargestellten Ausführungsbeispielen ergibt, sei im folgenden insbesondere anhand der Fig. 6a, 6b, 7 und 8 erläutert. The operation of the apparatus for observing fast, repetierender, spatio-temporal processes, which implements the method and how it results from the illustrated embodiments, it will be explained below in particular with reference to FIGS. 6a, 6b, 7 and 8.

Durch die Natriumdampfzelle als Meßobjekt tritt der Laserstrahl 14 , der ein Farbstofflaserstrahl mit sicht barem Licht in der Nähe der Natrium-D1-Linie (Wellen länge 589.6 nm) ist, hindurch. By the sodium vapor cell as a measurement object passes the laser beam 14 which (wave length 589.6 nm) is a dye laser beam with a view Barem light in the vicinity of the sodium D1 line, therethrough. Solange der Laserstrahl 14 nicht in Wechselwirkung mit dem Natriumdampf tritt, hat er ein gaußförmiges Strahlprofil mit einem Durchmesser von wenigstens 50 µm und einen Divergenz winkel von höchstens 20 mrad. As long as the laser beam 14 does not interact with the sodium vapor, it has a Gaussian beam profile mrad with a diameter of at least 50 microns and an angle of divergence of at most 20. Bei der Wechselwirkung mit dem Natriumdampf kann der Strahl in zwei Teil strahlen unterschiedlicher zirkularer Polarisations richtung aufspalten, zwischen deren Achsen ein Winkel von bis zu 50 mrad liegt; During the interaction with the sodium vapor, the beam can radiate into two different circular polarization splitting direction, between the axes of an angle of up to 50 mrad is; bei Messungen mit dem zusätzlichen Rückkopplungsspiegel können kompliziertere Muster, meist hexagonale oder ringförmige Strukturen auftreten, der Strahl ist dann weniger divergent und hat einen Durchmesser von höchstens 1 mm. with measurements with additional feedback mirror can complex patterns, mostly hexagonal or circular structures occur, then the beam is less divergent and has a maximum diameter of 1 mm.

Wegen des geringen Öffnungswinkels des von der Meßobjekt einheit 1 ausgehenden Strahls 4 wird ein handelsüblicher akustooptischer Modulator als optische Verschlußeinheit 23 eingesetzt. Because of the small opening angle of the outgoing of the DUT 1 unit beam 4, a commercially available acousto-optic modulator as an optical shutter unit 23. Dieser lenkt im eingeschalteten Zustand den eintretenden Strahl 4 um einen Winkel von 24 mrad ab (1. Beugungsordnung). This deflects when switched on the incoming beam 4 at an angle of 24 mrad from (1st diffraction order). In der Achse dieses abgelenkten Strahls 4 wird die Kameraeinheit 31 aufgestellt. In the axis of the deflected beam 4, the camera unit 31 is set up.

Das gradlinig durch den Modulator tretende Licht (0. Beugungsordnung) wird abgeblendet. The straight line passing through the light modulator (0. diffraction order) is grayed out.

Vor der Verschlußeinheit 23 wird ein kleiner Anteil des Lichts aus dem Strahl 4 abgezweigt und auf eine verschiebbare Lochblende abgebildet, hinter der ein Foto detektor angebracht ist, der den zeitlichen Intensi tätsverlauf in einem kleinen Bereich der zu untersuchen den Struktur mißt und so zunächst eine Abschätzung der notwendigen zeitlichen Auflösung ermöglicht und später das Triggersignal 60 bereitstellt. Before the shutter unit 23 is a small fraction of the light is diverted out of the beam 4 and mapped on a displaceable perforated screen, behind which a photo is mounted detector tätsverlauf the time Intensi in a small area of the examined measures the structure and so initially an estimation the necessary temporal resolution allows and later the trigger signal provides 60.

Zur Realisation einer polarisationsdiskriminierenden Messung wird zusätzlich eine Viertelwellenplatte und ein elektrooptischer Modulator als schaltbares optisches Filter 22 eingesetzt, letzterer wird hier als polarisa tionsdrehendes Element betrieben und ermöglicht eine Unterscheidung von links- und rechtszirkularpolarisier tem Licht. The realization of a polarization discriminating measurement, a quarter-wave plate and an electro-optic modulator is also used as a switchable optical filter 22, the latter is operated here as POLARIZA tion rotating element and allows a distinction between left and rechtszirkularpolarisier system light.

Die Kameraeinheit 31 ist eine handelsübliche Schwarz- Weiß-Videokamera, wie sie für Meßzwecke eingesetzt wird. The camera unit 31 is a commercially available black and white video camera as it is used for measurement purposes. Das Videosignal 70 wird auf der Monitoreinheit 32 , die ein Schwarz-Weiß-Analogmonitor ist, dargestellt und mit der Videorekordereinheit aufgezeichnet. The video signal 70 is on the monitor unit 32, which is a black and white monitor analog represented and recorded with the video tape recorder unit. Zur Speicherung auf einem ′486-Mikrocomputer sowie zur Darstellung von Standbildern und Umsetzung in Falschfarbbilder wird eine Bildverarbeitungskarte 34 mit einem RGB-Farbmonitor 36 verwendet. For storage on a '486 microcomputer and to display still images and implementation in false-color images, an image processing board 34 having an RGB color monitor 36.

Die Synchronisationssteuereinheit extrahiert mittels einer kommerziellen integrierten Schaltung (LM1881) aus dem Videosignal ein Vertikalsynchronsignal 71 und ein Horizontalsynchronsignal (vgl. Leitungen 51.8 und 51.9 ) und die Information, ob das aktuelle Halbbild die geraden oder die ungeraden Zeilen umfaßt. The synchronization control unit extracted using a commercial integrated circuit (LM1881) from the video signal, a vertical sync signal 71 and a horizontal synchronous signal (see FIG. Lines 51.8 and 51.9) and the information as to whether the current field comprises the even or the odd lines. Die Lage und die Dauer des (maximalen) aktiven Bereichs (Belichtungs bereitschaftssignal 72 ) innerhalb des 20 ms langen Bildabstandes läßt sich, um beispielsweise eine Anpas sung an einen kamerainternen elektronischen Verschluß zu ermöglichen, in Einheiten der Zeilendauer von 64 µs einstellen. The location and duration of the (maximum) active region (exposure readiness signal 72) can be within the 20 ms long image distance to allow, for example, a ANPAS solution to a camera's internal electronic shutter, set in units of the line period of 64 microseconds. Der aktive Bereich wird beendet, wenn die voreingestellte Anzahl von Belichtungen durchgeführt wurde. The active region is terminated when the preset number of exposures was performed. Innerhalb der Synchronisationssteuereinheit erzeugt die Auslöseeinheit (Triggereinheit) 52 aus einem analogen Eingangssignal 60 das digitale Triggersignal 61 , das, innerhalb des aktiven Fensters, die Belichtungs sequenz auslöst. Within the synchronization control unit generates the trip unit (trigger unit) 52 of an analog input signal 60, the digital trigger signal 61 which triggers within the active window, the exposure sequence. Es sind die üblichen Einstellmöglich keiten (AC/DC-Triggerung, positive/negative Flanke) vorhanden. There are the usual setting possibilities speeds (AC / DC triggering, positive / negative edge) available.

Die Belichtungsvorgabeeinheit 53 erlaubt die Auswahl eines Betrages Δt des Zeitschrittes, um den eine Zeitverzögerung von Bild zu Bild erhöht wird (Werte: 100 ns, 200 ns, 500 ns, . . ., 50 µs, 100 µs) und der minimalen und maximalen Zeitverzögerung jeweils zwischen 0 und 999 dieser Zeitschritte. The exposure setting unit 53 allows the selection of an amount .DELTA.t of the time step to increase the time delay between images (values:... 100 ns, 200 ns, 500 ns, 50 microseconds, 100 microseconds) and the minimum and maximum time delay each between 0 and 999 that time steps. Wenn die voreingestellte Anzahl von Belichtungen durchgeführt wurde und beide Halbbilder eines Vollbildes belichtet sind, wird die Zeitverzögerung um den Zeitschritt erhöht; If the preset number of exposures has been performed, and both fields of a frame are exposed, the time delay is increased by the time step; ist die maximale Zeitverzögerung erreicht, wird wieder die minimale Zeitverzögerung gesetzt. is the maximum time delay is reached, the minimum delay time is set again. Die Zählereinheiten 51.3 und 51.5 lassen sich im Betrieb anhalten, um das Verhalten an einem bestimmten Zeitpunkt untersuchen zu können. The counter units 51.3 and 51.5 can continue in operation, in order to investigate the behavior at a particular point in time. Weiterhin erlaubt die Belichtungsvorgabeeinheit die Voreinstellung der Belichtungszeit in 1 bis 99 Zeitschritten, die aus denselben Werten wie die Verzögerungszeitschritte auswählbar sind, und die Vorwahl einer bis zu 99fachen Mehrfachbelichtung. Furthermore, the exposure bias unit allows the setting of the exposure time in 1 to 99 time steps that are eligible for the same values as the delay time steps, and the prefix of up to 99fachen multiple exposure.

Die Belichtungssequenzsteuereinheit 54 realisiert mit schnellen Zählereinheiten 54.2 und 54.3 , die mit einem freilaufenden Takt 81 von 10 MHz simultan getaktet werden, die Verzögerungszeit 82 und die Belichtungszeit werden, die Verzögerungszeit 82 und die Belichtungszeit 80 . The exposure sequence control unit 54 implemented with high-speed counter units 54.2 and 54.3, which are clocked with a free-running clock of 10 MHz, 81 simultaneously, the delay time 82, and the exposure time, the delay time 82, and the exposure time 80th Vorher wurde aus dem Videosignal 70 das Belichtungs bereitschaftssignal 72 gebildet und das digitale Triggersignal 61 wurde aus der Triggerschwelle des analogen Triggersignals 60 abgeleitet. Before the exposure was from the video signal 70 readiness signal formed 72 and the digital trigger signal 61 is derived from the trigger threshold of the analog trigger signal 60. Da alle in Fig. 9 dargestellten schnellen Digitaloperationen auf den bereits erwähnten zentralen Takt von 10 MHz synchroni siert werden, ist der Jitter, dh die Auslöseungenauig keit der Belichtungssequenz nur durch die Periodendauer des Quarzoszillators bedingt. 9 since all illustrated operations are fast digital synchroni Siert in Fig. On the aforementioned central clock of 10 MHz, is the jitter, that is, the speed of the exposure sequence Auslöseungenauig only by the period duration of the quartz oscillator caused. Es kann maximal 100 ns dauern, bis nach Auslösung des Triggersignals 61 der eigentliche Zählprozeß der Zählereinheiten beginnt. It may take a maximum of 100 ns until after release of the trigger signal 61 begins the actual counting process, the counter units. In Fig. 9 ist eine Verzögerung von 600 ns (6 Taktperioden, 10 MHz) bei einer Pulsbreite von 200 ns (2 Taktperioden) gewählt. In Fig. 9, a delay of 600 ns (6 clock periods, 10 MHz) with a pulse width of 200 ns (2 clock periods) is selected. Auch bei Vorwahl größerer Verzögerungszeit schritte bleibt ein Jitter von 100 ns. Even with prefix longer delay time steps is a jitter of 100 ns. Durch die verschiedenen Gatterlaufzeiten liegt die minimale Verzögerung zwischen Eintreffen des Triggersignals 61 und dem Einschalten des Belichtungsimpulses 80 bei etwa 100 ns. Due to the different gate delays is the minimum delay between the arrival of the trigger signal 61 and turning on the exposure pulse 80 at about 100 ns.

Durch eine entsprechende logische Verknüpfung des Be lichtungsbereitschaftssignals 72 , des digitalen Trigger signals 61 und des Taktes 81 wird folgender Ablauf er reicht: By an appropriate logical operation of the clearing Be readiness signal 72, the digital trigger signal 61 and the clock 81, the following sequence is it enough:

  • - Auf die nächste Taktflanke nach Eintreffen der Information, daß nach Beginn des vorgegebenen Belichtungszeitraumes eines neuen Bildes eine Repetition des zu beobachtenden Vorgangs eintritt, wird die Zählereinheit 54.2 (Verzögerungszähler) gestartet; - At the next clock edge after the arrival of the information, that after the beginning of the specified exposure period of a new image enters a repetition of the observed process, the counter unit is started 54.2 (delay counter);
  • - nach Ablauf der Zählereinheit 54.2 wird der Ausgang für den Belichtungsimpuls eingeschaltet und die Zählereinheit 54.3 (Belichtungszähler) gestartet; - After the 54.2 meter unit of output for the light pulse is turned on and the meter unit started 54.3 (exposure meters);
  • - nach Ablauf der Zählereinheit 54.3 wird der Ausgang für den Belichtungsimpuls ausgeschaltet und die Zählereinheit 54.7 (Mehrfachbelichtungszähler) um einen Schritt heruntergezählt; - After the 54.3 meter unit of output for the light pulse is turned off and counted down the counter unit 54.7 (Multiple Exposure meter) by one step;
  • - solange die Zählereinheit 54.7 noch nicht abgelaufen ist wird auf das nächste Triggersignal 61 gewartet und die Sequenz läuft erneut ab; - As long as the counter unit is 54.7 not expired waits for the next trigger signal 61, and the sequence proceeds again;
  • - nach Ablauf der Zählereinheit 54.7 wird das Belich tungsbereitschaftssignal 72 zurückgesetzt und das Signal zum Fortzählen bzw. Rücksetzen der Belichtungs vorwahleinheit 53 gegeben. - After the counter unit 54.7 Belich the given device readiness signal 72 is reset and the signal to Fort counting or resetting the exposure unit code 53.

Mit der so realisierten Vorrichtung läßt sich ein Zeitlupenfaktor von bis zu 400 000 erreichen, dh die in einem zeitlichen Abstand von 40 ms ausgegebenen Voll bilder entsprechen einem zeitabstand des Betrages Δt von 100 ns in dem untersuchten Vorgang. With the device thus realized a slow-motion factor of up to 400 000. can be achieved, ie correspond to those issued in a time interval of 40 ms full pictures a time gap of the amount .DELTA.t of 100 ns in the investigated process.

In den Fig. 7a . In the FIG. 7a. . , . , 7r ist eine Auswahl von Einzelauf nahmen eines Strahlaufspaltungsvorgangs zu sehen, die bei repetierendem Einschalten des Laserstrahls 14 aufgenommen wurden. 7r is a selection of Einzelauf took a beam splitting process to see taken at repetierendem turning on the laser beam 14. Die Einzelbilder sind mit einer minimalen verzögerungsschrittweite des Betrages Δt von 100 ns zwischen aufeinanderfolgenden Bildern aufgenom men. The individual images are at a minimum delay step size of the amount .DELTA.t of 100 ns men aufgenom between successive images. Durch entsprechende Beschaltung des Modulations generators 12 , dahingehend, daß das Triggersignal 60 500 ns vor Auslösung des Modulationssignals 13 abgegeben wurde, ließ sich auch der unmittelbare Einschaltzeit punkt mit beobachten. With corresponding connection of modulation generator 12, to the effect that the trigger signal was given 60 500 ns prior to the initiation of the modulation signal 13, also of immediate switch-point could be observed with. Zunächst ist nur ein Spot zu sehen, dessen Licht zirkular polarisiert ist. Currently, only a spot to see the light is circularly polarized. In der Zeiteinteilung von Fig. 7a wird dieses erste Licht dem Zeitnullpunkt t = 0 zugeordnet. The timing of Fig. 7a this first light is t = 0 associated with the zero time point. Die Intensität dieses Spots nimmt während weiterer 500 ns ( Fig. 7b) monoton zu. The intensity of this spot takes for an additional 500 ns (Fig. 7b) monotonically. Bei t = 600 ns ( Fig. 7c) ist ein weiterer Spot zu erkennen, der entgegengesetzt zirkular polarisiert ist. At t = 600 ns (FIG. 7c) another spot can be seen, the opposite circularly polarized. Die Intensität des zweiten Spots nimmt während der folgenden Zeit stärker zu als die der ersten Komponente. The intensity of the second spots increases during the following time stronger than that of the first component. Nach 1 ms ( Fig. 7g) kann eine Drehung der beiden Spots im Uhrzeigersinn festgestellt werden. After 1 ms (Fig. 7g) a rotation of the two spots can be determined in a clockwise direction. Dies setzt sich, wie ab Fig. 7j zu sehen ist, während der nächsten Mikrosekunden fort, wobei sich das Intensitätsverhältnis der Spots kaum noch ändert. This continues as from Fig. 7j is to see over the next microsecond continued, with the intensity ratio of spots hardly changes. Wenn nach ca. 8 ms ( Fig. 7r) die stationäre Position ereicht ist, ist ein Drehwinkel von 150° überschritten worden. If after about 8 ms (Fig. 7R) is ereicht the stationary position, a rotary angle of 150 ° has been exceeded.

In Fig. 8 ist die Bewegung während der ersten 10 ms nach dem Einschalten des Lasers zusammenfassend dargestellt. In FIG. 8, the movement during the first 10 ms after switching on of the laser is summarized. Die zeitaufgelöste Beobachtung eines solchen Verhaltens ermöglicht die Untersuchung und Identifikation verschie dener zusammenwirkender Mechanismen, deren Einfluß auf die Richtung der Aufspaltung einerseits und deren typische Zeitkonstanten andererseits bekannt sind, wie sie nur anhand des stationären Verhaltens nicht möglich wäre. The time-resolved observation of such behavior allows the examination and identification of various ferent interacting mechanisms, their influence on the direction of the splitting on the one hand and their typical time constants are otherwise known as would not be possible only on the basis of the stationary behavior.

Beobachtung ist wesentlich vom Auflösungsvermögen ab hängig. Monitoring is crucial on the resolution from pending. Das Auflösungsvermögen eines Darstellungsver fahrens ist das Maß für den geringsten Abstand zweier in Raum und/oder Zeit benachbarter Beobachtungswerte bzw. Beobachtungsobjekte, die von einer Beobachtungs- bzw. Meßeinrichtung mit Sicherheit getrennt registriert werden können. The resolution of a Darstellungsver procedure is the measure of the smallest distance between two in space and / or time values of adjacent observation or observation objects that can be recorded separately from an observation or measurement device with safety.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung werden zur Erlangung einer guten zeitlichen Auflösung in der Messung kurze Belichtungszeiten mit einer hohen Repetitionsrate realisiert und zur Darstellung für die Betrachtung durch das menschliche Auge aufbereitet, da dessen geringes zeitliches Auflösungsvermögen eine direkte Betrachtung von schnellen optischen Phänomenen nicht erlaubt. By the method and the device short exposure times with a high repetition rate are to obtain a good temporal resolution in the measurements were taken and prepared for display for viewing by the human eye because its low temporal resolution direct viewing of fast optical phenomena not allowed ,

Auch bei der räumlichen Auflösung wird die Bildinforma tion so dargestellt, daß das menschliche Auge diese er kennen kann. Even with the spatial resolution of the image informa tion is shown that the human eye can know this. Bei der Realisierung der Darstellung wird die Visualisierbarkeit durch die Wahl eines genügend großen Bildschirmes 32 gewährleistet, so daß die durch die Kamera 31 vorgegebene (relative) Auflösung dem Auge verlustfrei zur Verfügung steht. For the realization of the representation, the visualizability is ensured by choosing a sufficiently large screen 32 so that the predetermined by the camera 31 (relative) resolution of the eye is loss-free.

Zur raum-zeitlichen Beobachtung/Darstellung wird hier ein Funktionsprinzip realisiert, das hohe zeitliche und räumliche Auflösung miteinander verbindet. To spatiotemporal observation / display a functional principle is implemented here, the high temporal and spatial resolution together. Wie insbeson dere die Fig. 7a, . Such as in particular Figs. 7a,. . , . , , 7r zeigen, wird hier eine geeignete Dokumentationsform raum-zeitlichen Verhaltens angeboten, die das Verhalten gerade in den Auflösungs grenzen des menschlichen Auges sichtbar macht. , 7r show here a suitable form of documentation spatio-temporal behavior is offered, especially in the resolution limits the behavior of the human eye makes visible.

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Klassifizierungen
Internationale KlassifikationH04N7/18, H05B41/34
UnternehmensklassifikationH05B41/34, H04N7/188
Europäische KlassifikationH04N7/18E, H05B41/34
Juristische Ereignisse
DatumCodeEreignisBeschreibung
18. Jan. 1996D1Grant (no unexamined application published) patent law 81
18. Jan. 19968100Publication of the examined application without publication of unexamined application
11. Juli 19968364No opposition during term of opposition
12. Okt. 20008339Ceased/non-payment of the annual fee