DE4429966C1 - High speed imaging for repetitive time variable processes - Google Patents

High speed imaging for repetitive time variable processes

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    • HELECTRICITY
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    • H04N7/18Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
    • H04N7/188Capturing isolated or intermittent images triggered by the occurrence of a predetermined event, e.g. an object reaching a predetermined position

Abstract

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.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Beobachtung schneller, repetierender, raum­ zeitlicher Vorgänge.The invention relates to a method and a Vorrich to observe fast, repetitive, space 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). Hierzu werden mit der räumlichen Auflösung her­ kömmlicher Videoverfahren mehrere Bilder schnell hinter­ einander aufgenommen und verarbeitet. 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. 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. Die Repeti­ tionsrate hängt von der Auslesegeschwindigkeit der Bild­ information auf die einzelnen permanenten Speicherbe­ reiche ab. Die Gesamtzahl der möglichen Belichtungen richtet sich hingegen nach der Größe dieses Speichers. 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.They are systems for fast acquisition very quickly Processes in optical measurement technology as a framing camera known that allow image sequences with a temporal Chen distance between the individual images down to take about 10 µs (see brochure Kodak Ekta- Pro HS Motion Analyzer, Mod. 4540, Eastman Kodak Company 1993). This is done with the spatial resolution conventional video process quickly behind several images received and processed each other. The picture information nes are subdivided line by line and with a large number of data lines via fast analog-digital converters line by line in parallel to digital memory areas which are read out after the recording has been completed. This means that with a typical spatial resolution resolution of 512 × 512 pixels also 512 times the resolution wall for digitization, transmission and storage which must be operated as with standard Video processing with serial processing. The Repeti tion rate depends on the reading speed of the image  information on the individual permanent storage areas hand over. The total number of possible exposures however, depends on the size of this memory. To a long sequence of single with little storage space To be able to take pictures is to lower the elevation technical effort at the expense of spatial Resolution, e.g. B. only work with 256 × 256 pixels tet.

Weiterhin ist aus der US 4 970 597 ein Verfahren zur Ab­ bildung von Hochgeschwindigkeitsvorgängen mit einer Hoch­ geschwindigkeitskamera bekannt. Hierbei werden die repe­ tierenden Hochgeschwindigkeitsvorgänge mittels einer Standard-Videokamera, Computer-Bildverarbeitungs-Hard­ ware, Software und einigen zusätzlichen Komponenten auf­ gezeichnet. Allerdings wird vorausgesetzt, daß die be­ treffende Kamera ihre Bildebene abtastet, d. h. 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. Dadurch ist das Verfahren auf gewisse Kameras eingeschränkt. 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. Bei Bestätigung wird die betref­ fende Zeile gespeichert. Die Abtastung der Bilder wird dann so lange wiederholt, bis in jeder Zeile wenigstens eine Repetition des Vorgangs stattgefunden hat. Das kann insbesondere bei hoher Zeitauflösung, d. h. bei einem sehr kurzen Triggerfenster, sehr lange dauern. Die Betrachtung verschiedener Phasen des Prozesses, die noch ein entsprechendes Vielfaches des Zeitaufwandes benöti­ gen würde, ist nicht explizit vorgesehen.Furthermore, from US 4 970 597 a method for Ab formation of high-speed processes with a high speed camera known. Here, the repe high-speed processes using a Standard video camera, computer image processing hard goods, software and some additional components drawn. However, it is assumed that the be striking camera scans its image plane, d. H. that each Line of the output video image exactly that at the time contains existing image information at the point of scanning, which is not the case with CCD cameras. This is the procedure is restricted to certain cameras. With a predetermined time window is then at the beginning of each Line scan based on a trigger signal determines whether the process to be taken up within the repeated line. Upon confirmation, the relevant The last line saved. The scanning of the images will then repeated until at least in each line the process has been repeated. That can especially with high time resolution, d. H. at a very short trigger window, take a very long time. The Consideration of various phases of the process that still a corresponding multiple of the time required would not be explicitly provided.

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. Um eine entsprechend kurze Belich­ tungsdauer der einzelnen Kameras zu erreichen, werden diese mittels eines rotierenden Prismas oder eines ro­ tierenden Spiegels nacheinander belichtet.From US 4,453,182 it is known when viewing a fast process an increased time resolution solution compared to that of a single video camera  to achieve that multiple video cameras in time division be used. A correspondingly short exposure to achieve the duration of the individual cameras this by means of a rotating prism or a ro exposed mirror successively.

Nachteilig ist, daß der Aufwand proportional zur zeit­ lichen Auflösung steigt. Die Anzahl der Kameras und da­ mit auch die Anforderungen an die Drehspiegelapparatur lassen sich aber nicht beliebig steigern.The disadvantage is that the effort is proportional to the time resolution increases. The number of cameras and there also the requirements for the rotating mirror equipment but cannot be increased arbitrarily.

Schließlich wird mit dem aus der US 4 713 687 bekannten Verfahren erreicht, mehrere zeitliche Phasen eines Vor­ ganges getrennt auf einem Bildschirm anzuzeigen. Hiermit ist eine Beobachtung eines raum-zeitlichen Vorganges in paralleler Darstellungsweise möglich.Finally, with that known from US 4,713,687 Procedure reached several temporal phases of a pre ganges separately on a screen. Herewith is an observation of a spatio-temporal process in parallel representation 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 effort no separation of recording and playback unit possible Lich and no standard video signals and no storage Security 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.This results in the task, a method and a Device for observing fast, repetitive, to create spatio-temporal processes, the low loading clearing times, high repetition rates and a high spatial resolution enables.

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

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe­ sondere darin, daß die Dynamik von zeitlich repetieren­ den, schnellen räumlichen Strukturen dargestellt werden kann. 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. 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. 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. Vorteilhaft ist es, wenn bei mehrmaliger Repetition der Vorgänge innerhalb eines Bildes die optische Schalteinheit mehrmals mit gleicher Zeitverzögerung ausgelöst wird. 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. Voraussetzung ist dabei, daß die Anzahl der Repetitionen des betreffenden Vorgangs innerhalb des möglichen Belich­ tungszeitraumes die Anzahl der voreingestellten Mehr­ fachbelichtungen nicht unterschreitet. 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.The advantages achieved with the invention are in particular special in that the dynamics of repeat in time the fast spatial structures are shown can. This is achieved through repetition and synchronize to the specified frame rate  control of the fast optical switching unit, with which the recording and playback unit exposes becomes. Exposure times and increments in the Ab groping of the time course can be done with little Effort down to the sub-microsecond range be lized, the image processing effort only corresponds to that of the normal video process. There are new uses for spacetime representation of fast optical phenomena that the possibilities of conventional methods in some Points like time resolution and better visuali sierbarkeit, surpass. It is advantageous if at repeated repetition of the processes within one Image the optical switching unit several times with the same Time delay is triggered. This makes it possible Lich, the exposure sequence inside a camera not just once, but in a pre-settable, to run the same number in each camera image. The prerequisite is that the number of repetitions of the operation in question within the possible exposure the number of preset more subject exposures not less. This addition achieves the advantage, especially with very short Shutter opening times extremely low amount of light falls on the recording and playback unit multiply the set number.

Vorteilhaft ist es, wenn die Synchronisationsteuerein­ heit als Verschluß-Halbbildwechselsignal ein Verschluß­ steuersignal und ein Halbbildwechselsignal bildet. Dabei ist es vorteilhafterweise möglich, mit dem Verschluß­ steuersignal eine Verschlußeinheit in der optischen Schalteinheit anzusteuern. 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. 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.It is advantageous if the synchronization control unit as a shutter field change signal Control signal and a field change signal forms. Here it is advantageously possible with the closure control signal a shutter unit in the optical Control switching unit. With the field change signal is advantageously a switchable optical filter controlled in the optical switching unit that the even and the odd field of the video signal with different proportions of that of the measurement unit  emitted light exposed. With the field change signal it is achieved, two different proportions of the light emanating from the measuring unit, the not differentiate from the recording and playback unit that could be shown separately or saved chern.

Das gerade und das ungerade Halbbild kann mit verschiede­ nen spektralen Anteilen oder verschiedenen Polarisations­ komponenten des Lichtes belichtet werden.The even and the odd field can be different spectral components or different polarizations components of the light are exposed.

Vorteilhaft ist es, daß die Triggersignale ausIt is advantageous that the trigger signals are off

  • - Synchronisationssignalen einer Modulationsgeneratorein­ heit- synchronization signals of a modulation generator Ness
  • - dem Strahl mittels einer Repetitionsfrequenzdetektions­ einheit und/oder- The beam by means of a repetition frequency detection unit and / or
  • - akustischen Schwingungen der Vorgänge mittels einer Mikrofoneinheit- acoustic vibrations of the processes by means of a Microphone unit

in der Meßobjekteinheit gebildet werden. 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.are formed in the measurement unit. This is it is possible to trigger the trigger signal in different ways and way in ignition processes, a propagation of light pulsing, space-time resolved spectroscopy, oscillato processes in burns and the like produce.

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, d. h. zur Beobachtung schneller, repetie­ render, raum-zeitlicher Vorgänge, durch die Merkmale des Anspruches 8 gelöst.The task is carried out in a device the procedure, d. H. to observe faster, repetition render, spatial-temporal processes, through the characteristics of Claim 8 solved.

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. Dadurch reduziert sich der notwendige Aufwand für eine Beobachtung derartiger Vorgänge sehr wesentlich.It is particularly advantageous that through the introduction the optical switching unit in the beam and the control tion of the optical switching unit through the synchronization tion control unit a conventional recording and Playback unit by a conventional optical Switch unit is supplemented so that fast spatio-temporal processes recorded and for another  Evaluation can be displayed and saved. This reduces the effort required for one Observation of such processes is very essential.

Vorteilhaft ist es, daß die Synchronisationseinheit aus einer BelichtungssequenzsteuerungseinheitIt is advantageous that the synchronization unit from an exposure sequence control unit

  • - die über eine Videosynchronisationseinheit an einer Videosignalleitung die zur Aufnahme- und Wiedergabe­ einheit führt, anliegt,- The one via a video synchronization unit Video signal line for recording and playback unity leads, concerns,
  • - die über eine Auslöseeinheit an einer Triggersignal­ leitung die zur Meßobjekteinheit führt, anliegt,- The trigger unit on a trigger signal line leading to the test object unit is present,
  • - die mit einer Belichtungsvorgabeeinheit verbunden ist- Which is connected to an exposure preset unit
  • - die an einer Verschlußsteuersignalleitung, die zur optischen Schalteinheit führt, anliegt,- The on a shutter control signal line, which for optical switch unit leads, is present,

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

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

  • - der an der Videosignalleitung und der Halbbildwechsel­ signalleitung anliegt und- The one on the video signal line and the field change signal line is present 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 one over a vertical and a horizontal synchronous line with a first counter unit closed start line selection unit as well a second counter unit with connected end line selection 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 with the clock gears and the vertical sync line with the off release inputs of the meter 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 the first counter unit being set gang and the output of the second counter unit an Oder gate, at the second entrance of which by the Exposure sequence control unit incoming image  end signal line is present at the reset input of a Most flip-flop unit is present, of which the exposure Ready signal line for exposure sequence control unit goes off.

Hierdurch ist es möglich, Anfang und Ende des möglichen Belichtungszeitraums innerhalb eines Kamerabildes in Einheiten der Zeilendauer (64 µs für CCIR Videosignal) vorzuwählen. 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. This makes it possible to start and end the possible Exposure period within a camera image in Units of the line duration (64 µs for CCIR video signal) to select. The video synchronization unit delivers the beginning of the possible exposure period Exposure ready signal off, the reset when the period has expired or when the Exposure sequence control unit the preset Number of exposures.  

Vorteilhaft ist es, daß die Belichtungsvorgabeeinheit besteht ausIt is advantageous that the exposure preset unit consists

  • - 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 one arranged Pre-selection unit for minimum number of delay steps and with an arranged pre-selection unit for maximum Number of delay steps at whose clock input the End of signal line is present, and its output with a multiplier with an arranged one Time resolution selector from which the delay default line to exposure sequence control unit leads, is connected.
  • - einer Belichtungszeitvorgabeeinheit, an der die Belich­ tungszeitvorgabeleitung anliegt, die zur Belichtungs­ sequenzsteuerungseinheit führt,- an exposure time setting unit at which the exposure exposure time line is available for exposure sequence control unit leads,
  • - einer Mehrfachbelichtungsvorgabeeinheit, an der die Mehrfachbelichtungsvorgabeleitung anliegt, die zur Belichtungssequenzsteuerungseinheit führt.- A multiple exposure unit on which the Multiple exposure preset line is applied to Exposure sequence control unit leads.

Hierdurch ist es möglich, die Belichtungszeit, die Anzahl der Mehrfachbelichtungen, die Verzögerungsschritt­ weite und die maximale und minimale Anzahl der Verzöge­ rungsschritte zu wählen. 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.This makes it possible to change the exposure time Number of multiple exposures, the delay step wide and the maximum and minimum number of delays steps. The exposure selector increases the delay time with each new camera image around the preset increment and puts it when the maximum value is exceeded, to the minimum value back.

Vorteilhaft ist es, daß die Belichtungssequenzsteuerungs­ einheit besteht ausIt 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 is a clock line tung leads,
  • - 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 their preselection input, the delay specification is applied to the exposure control unit leads,
  • - 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,- There is an und gate in front of their trigger input  whose first input is the digital trigger line from the trip unit and on its second one Input the exposure ready signal line 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,- their output with the trigger input of a fifth Counter unit and with the setting input of a second Flip-flop unit is connected, at the output of which Lock control signal line is present,
  • - 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 their preselection input the exposure time fork line and
  • - an deren Auslöseeingang der Ausgang der vierten Zäh­ lereinheit angeordnet ist.- At the trigger input, the output of the fourth count ler unit is arranged.
  • - deren Ausgang mit dem Takteingang einer sechsten Zählereinheit und mit dem Rücksetzeingang der zweiten Flipflopeinheit verbunden ist- whose output with the clock input of a sixth Counter unit and with the reset input of the second flip-flop unit is connected
  • - der sechsten Zählereinheit,- the sixth counter unit,
  • - deren Takteingang mit dem Ausgang der fünften Zählereinheit verbunden ist,- whose clock input with the output of the fifth Counter unit is connected,
  • - deren Vorwahleingang mit der Mehrfachbelichtungsvor­ gabeleitung verbunden ist- whose preselection input with the multiple exposure pres cable line is connected
  • - deren Auslöseeingang mit der Belichtungsbereit­ schaftssignalleitung verbunden ist- their trigger input with exposure ready shaft signal line is connected
  • - deren Ausgang über die Bildendesignalleitung mit der Belichtungsvorgabeeinheit und der Videosynchronisa­ tionseinheit verbunden ist.- Their output via the end of signal line with the Exposure control unit and the video synchronization tion unit is connected.

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

  • - Warten auf das Eintreffen des digitalen Triggersignals- Waiting for the digital trigger signal to arrive
  • - Aktivierung der Verschlußsteuersignalleitung nach Ablauf der Verzögerungszeit- Activation of the shutter control signal line after Delay time expires
  • - Deaktivierung der Verschlußsteuersignalleitung nach Ablauf der Belichtungszeit- Deactivation of the shutter control signal line after Exposure time

auszuführen. to execute.  

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 that with the Trigger signal line is connected to a digital trigger gersignal generated when the (analog) trigger signal or alternatively only its alternating voltage component adjustable threshold exceeds or falls below.

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 synchronization control unit consisting of the video synchronization unit and the exposure sequence control unit as one Plug-in card is formed in a computer unit is installed, with the exposure control unit as Program block is implemented as follows:

  • a) Aufruf des Programmbausteins durch einen Interrupt, wenn die Belichtungsendesignalleitung aktiviert ist,a) call of the 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) Increase the delay time or reset to the minimum value when the maximum value is reached and then output to the plug-in card.
  • c) Ausgeben der Belichtungszeitvorgabe an die Steckkarte,c) Output of the exposure time specification to the Plug-in card,
  • d) Ausgeben der Mehrfachbelichtungsvorgabe an die Steck­ karte.d) Output the multiple exposure specification to the plug map.

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 preset all exposure parameters and the control of the time sampling in very flexible way to adapt 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. Die Auswahl der Verschlußeinheit ist dabei an das jeweilige Meßproblem anzupassen. It is advantageous if the optical switching unit at least from an optical shutter unit, e.g. B. a mechanical modulator, electro-optical Modulator, acousto-optic modulator or the like, or from a correspondingly controllable Image intensifier unit is made via the shutter signal line is controlled. The selection of the Closure unit is to the respective measurement problem adapt.  

Vorteilhaft ist es, daß die optische Schalteinheit wenig­ stens ausIt is advantageous that the optical switching unit is little very well

  • - einem schaltbaren optischen Filter, das über die Halb­ bildwechselsignalleitung angesteuert ist und- A switchable optical filter that over half image change signal line is driven and
  • - dem hinter dem schaltbaren optischen Filter liegenden, durch die Verschlußsteuersignalleitung angesteuerten optischen Verschlußeinheit besteht und zusätzlich noch- the one behind the switchable optical filter, driven by the shutter control signal line optical shutter unit exists and in addition
  • - ein vor dem schaltbaren optischen Filter angebrachtes Linsensystem enthalten kann.- An attached in front of the switchable optical filter Lens system can contain.

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 be in the even and odd Fields of the video signal the recording and re dispensing unit with different, through the switchable Filter selected proportions of that of the measurement object to expose emitted light, e.g. B. with ver different spectral components or different polarities station components.

Vorteilhaft ist es, wenn die Aufnahme- und Wiedergabe­ einheit aus wenigstens einer Videokameraeinheit, z. B. einer CCD-Kamera, besteht. Vorteilhaft ist es, daß die Videokamera nicht durch einen Eingriff in die Kamera verändert werden muß. Vielmehr können zur Bildaufnahme beliebige, für das jeweilige Meßproblem geeignete Videokameras verwendet werden.It is advantageous if the recording and playback unit from at least one video camera unit, e.g. B. a CCD camera. It is advantageous that the Video camera not by tampering with the camera must be changed. Rather, you can take pictures any suitable for the respective measurement problem Video cameras are used.

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. Welche Konfiguration zu wählen ist, hängt von dem jeweiligen Meßproblem ab. Verwendet werden können zur permanenten Speicherung normale Videorekorder, deren Speichermedium eine große Kapazität aufweist und preis­ günstig ist. Zur quantitativen Auswertung können eben­ falls beliebige, mit der verwendeten Kameraeinheit verträgliche kommerzielle Bildverarbeitungssysteme benutzt werden. 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.It is advantageous if a on the video camera unit Monitor unit, a video recorder unit and / or one Image processing unit with an over an RGB signal line connected color monitor unit arranged is. Which configuration to choose depends on that respective measurement problem. Can be used for permanent storage normal video recorders whose Storage medium has a large capacity and price is cheap. For quantitative evaluation you can if any, with the camera unit used  compatible commercial image processing systems to be used. Through this it is also possible to a false color in an originally monochrome image Displayed on an RGB (red-green-blue) color monitor to make, in particular by the switchable optical filter recorded difference Lichen light components shown in different colors can be.

Vorteilhaft ist es, wenn die Meßobjekteinheit wenigstens eine Triggersignalerzeugungseinheit aufweist, die ausIt is advantageous if the measurement object unit at least has a trigger signal generating unit which consists of

  • - einer Modulationsgeneratoreinheit, die elektrisch mit dem Meßobjekt verbunden ist,- A modulation generator unit that is electrically connected is connected to the test object,
  • - einer optischen Repetitionsfrequenzdetektionseinheit, z. B. einer Fotodiode, zu der aus dem Strahl über einen Strahlteiler ein Teil der Intensität ausgekoppelt wird, und/oderan optical repetition frequency detection unit, e.g. B. a photodiode to which from the beam via Beam splitter coupled out part of the intensity will, and / or
  • - einer Mikrofoneinheit, die akustische Schwingungen von dem Meßobjekt aufnimmt,- A microphone unit, the acoustic vibrations of the object to be measured,

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

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. 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.It is advantageous if the measurement object unit from one Laser unit with the electrically connected Modulation generator unit, one in the laser beam ordered test object and the one from the test object exiting beam arranged repetitions frequency detection unit exists. This is it possible, time-resolved laser spectroscopic measurements perform both with a modulated laser beam and the image acquisition towards this modulation synchronize, or the measurement object a laser beam suspend constant intensity and capture the image to any oscillations that may occur in the test object predetermined frequency to synchronize.

Die Erfindung wird nachstehend in einem Ausführungs­ beispiel näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below in one embodiment example explained in more detail. Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Beobachtung schneller, repetierender, raum-zeitlicher Vorgänge, Fig. 1 is a block diagram of a device according to the invention more rapidly for observation, of repeating, of spatial and 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 generating units of an apparatus shown in 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 according to a Meßobjekteinheit Fig. 2d,

Fig. 2f eine schematische Blockdarstellung eines Meßobjektes in einer Meßobjekteinheit gemäß Fig. 2d, Fig. 2f is a schematic block diagram of a measurement object in a Meßobjekteinheit according to 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 processing shown in 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 reproducing unit of a device according to FIG. 1,

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

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

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

Fig. 5d ein Blockschaltbild einer Belichtungssequenz­ steuerungseinheit einer Synchronistions­ steuereinheit gemäß Fig. 5a, FIG. 5d shows a block diagram of an exposure sequence of a Synchronistions control unit control unit according to 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, FIGS. 6a and b show a detailed illustration of a Vorrich tung Monitoring faster, the spatio-temporal 1 repeat operations as shown in FIG. With FIGS. 1, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 3, 4, and 5a- d,

Fig. 7a bis 7r Bilder einer Beobachtung raum-zeitlicher Vorgänge in Natriumdampf, Fig. 7a through 7r 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 the spot centers in the time course of 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). Dabei kann ggf. die optische Schalteinheit 2 direkt mit mechanischen Verbindungselementen 9 an der Aufnahme- und Wiedergabeeinheit 3 befestigt werden. Die optische Schalteinheit ist über eine Verschlußsteuersignalleitung 8 mit einer Synchronisationsteuereinheit 5 verbunden. Von der Synchronisationssteuereinheit 5 führt eine Trig­ gersignalleitung 6 zur Meßobjekteinheit 1 und eine Video­ signalleitung 7 zur Aufnahme- und Wiedergabeeinheit 3.In order to represent spatio-temporal processes in measurement processes, the temporal course of which can no longer be seen with the naked eye, in the form of a real-time slow motion so slow that not only the temporal sequence is recognizable, but also without a noticeable time delay between measurement and Representation occurs, an optical switching unit 2 is arranged in a beam 4 , which is emitted by a measurement object unit 1 and is directed at a recording and reproducing unit 3 (cf. FIG. 1). If necessary, the optical switching unit 2 can be attached directly to the recording and reproducing unit 3 with mechanical connecting elements 9 . The optical switching unit is connected to a synchronization control unit 5 via a shutter control signal line 8 . From the synchronization control unit 5 , a trigger signal line 6 leads to the measurement unit 1 and a video signal line 7 to the recording and playback unit 3 .

Eine mögliche Ausführungsform der Meßobjekteinheit 1 ist in Fig. 2d dargestellt. Eine Lasereinheit 11.1 ist über eine Modulationssignalleitung 13 mit einer Modulations­ generatoreinheit 12 verbunden, von der die Triggersignal­ leitung 6 abgeht. Der Laser 11.1 sendet einen Laser­ strahl aus, der durch ein Meßobjekt 11.2 geführt wird. 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. Es werden magneto-optische Effekte bei der Entstehung von Strukturen untersucht. 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. Die Teilchendichte des Natriums wird über die Änderung der Zellentemperatur eingestellt. 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. 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. Von der Repetitionsfrequenz­ detektionseinheit 12′ geht eine Triggersignalleitung 6′ ab. 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. 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.A possible embodiment of the measurement object unit 1 is shown in Fig. 2d. A laser unit 11.1 is connected via a modulation signal line 13 to a modulation generator unit 12 , from which the trigger signal line 6 originates. The laser 11.1 emits a laser beam which is guided through a measurement object 11.2 . In the test object 11.2 , as FIG. 2f shows, a sodium vapor cell 11.2.1 is used, in which there is also nitrogen with a partial pressure of 100 mbar as a buffer gas. Magneto-optical effects in the formation of structures are examined. Helmholtz coils 11.2.2 are therefore placed around the sodium vapor cell 11.2.1 for each spatial direction, with which the magnetic field locally present in the sodium vapor cell can be defined in a defined manner for all spatial directions by controlling the Helmholtz coils with precision current sources. The particle density of the sodium is adjusted by changing the cell temperature. In front of the sodium vapor cell 11.2.1 surrounded by Helmholtz coils 11.2.2 there is a lens system 11.2.3 and behind it, for part of the measurements, a feedback mirror 11.2.3 'is positioned. The laser beam 4 'passed through this test object 11.2 thus constructed leaves it as an optical beam 4 , which passes through a repetition frequency detection unit 12 ' and leaves the test unit 1 . From the repetition frequency detection unit 12 'goes a trigger signal line 6 '. The laser unit 11.1 itself consists of an arrangement of the dye laser element 11.1.1 one after the other, which generates a laser beam 14 through an optical modulation element 11 . 1st 2 , a beam shaping unit ( spatial filter) 11.1.3 and a polarization unit 11.1.4 passes through so as to leave the laser unit 11.1 as a laser beam 4 '. For the generation of a trigger signal 60 , 60 ', 60 '', a trigger signal generation unit 12 is formed, as is also 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. 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. Selbstverständlich ist es auch denkbar, andere Parameter einer Messung derartig zu modulieren und die Messung darauf zu synchronisieren.In Fig. 2a, the laser unit 11.1 and the Modula tion generator unit 12 are connected via the modulation signal line 13. Due to the repetitive switching on and off of the laser or a modulation of its intensity, there is a forced repetition, the trigger signal 60 is then given by the corresponding synchronizing signal of the modulation generator 12 . Of course, it is also conceivable to modulate other parameters of a measurement in this way and to synchronize the measurement with them.

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. 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 Fig. 2b, a situation is shown in which no repetition is specified, ie the test object is kept under constant time conditions, but the test object 11 shows oscillatory behavior by itself. In the case of such self-repetition, part of the intensity is taken from the beam 4 'with a beam splitter 14 and a small, characteristic spatial area is selected with an aperture and imaged on a photodetector, which thus acts as a repetition frequency detection unit 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. Eine solche Situation kann z. B. in Verbrennungsvorgängen auftreten. Durch die Mikrofoneinheit 12′′ werden diese Geräusche von dem Meßobjekt aufgenommen und in das entsprechende Triggersignal 60′′ umgewandelt. Es ist hierdurch möglich, die Ursache der betreffenden Geräusche zu untersuchen.In Fig. 2c shows a situation, in which the, is running in the measurement object 11 to be observed accompanied operation of acoustic vibrations of which can be assumed to run in synchronism with the spatial-temporal behavior. Such a situation can e.g. B. occur in combustion processes. Through the microphone unit 12 '', these noises are picked up by the measurement object and converted into the corresponding trigger signal 60 ''. This makes it possible to investigate the cause of the noise in question.

Die optische Schalteinheit 2 kann durch eine Verschluß­ einheit 23 realisiert werden, die mit der Verschlußsignalleitung 8 verbunden ist. Vor die Verschlußeinheit 23 wird in den Strahl 4 ein Linsensystem 21 positioniert. Zwischen dem Linsensystem 21 und der Verschlußeinheit 23 kann ein schaltbares optisches Filter 22 positioniert werden, das mit der Halbbildwechselsignalleitung 8′ verbunden ist. Als Verschlußeinheit 23 können akustooptische Modulatoren eingesetzt werden. 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. Zum Lieferumfang eines akustooptischen Modulators gehört ein entsprechendes Treibergerät zur Ansteuerung des piezoelektrischen Übertragers. Betrachtet wird der durch das Gitter abgebeugte Strahl. Wird der piezoelektrische Übertrager nicht angesteuert, so ist kein Gitter vorhanden und es findet keine Beugung statt. Durch Aus- und Einschalten des Treibers läßt sich damit der betreffende Strahl ebenfalls aus- und einschalten.The optical switching unit 2 can be realized by a shutter unit 23 which is connected to the shutter signal line 8 . A lens system 21 is positioned in front of the closure unit 23 in the beam 4 . Between the lens system 21 and the shutter unit 23 , a switchable optical filter 22 can be positioned, which is connected to the field change signal line 8 '. Acoustic-optical modulators can be used as the closure unit 23 . The principle of the acousto-optical modulators is based on the diffraction of a light wave incident on a crystal at a refractive index grating, which is generated by an ultrasound wave running in the crystal, which in turn is coupled into the crystal by a piezoelectric transmitter. The scope of delivery of an acousto-optical modulator includes a corresponding driver device for controlling the piezoelectric transmitter. The beam deflected by the grating is considered. If the piezoelectric transmitter is not activated, there is no grating and no diffraction takes place. By switching the driver off and on, the relevant beam can also be switched on and off.

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

Die Aufnahme- und Wiedergabeeinheit 3 besteht, wie Fig. 4 zeigt, mindestens aus einer Kameraeinheit 31. Von besonderem Vorteil ist, daß eine beliebige für das jeweilige Meßproblem geeignete Videokamera, z. B. eine CCD-Kamera eingesetzt werden kann. Dabei ist es möglich, daß die schaltbare Verschlußeinheit 23 direkt mit der Kameraeinheit 31 verbunden ist. Möglich ist darüber hinaus, daß die Verschlußeinheit 23 in die Kameraeinheit 31 eingebaut wird und somit ein integrierter Bestandteil der Videokamera wird. Diese beiden Möglichkeiten bieten sich insbesondere an, wenn ein elektronischer Bildverstärker als Verschlußeinheit genutzt wird. An die Kameraeinheit 31 ist eine Monitoreinheit 32 angeschlos­ sen. Verwendet werden können hier bekannte Videomoni­ tore, wie sie z. B. zur Wiedergabe anderer Aufzeichnungen verwendet werden. An die Kameraeinheit 31 ist darüber hinaus eine Videorekordereinheit 33 angeschlossen, die zur permanenten Speicherung aufgenommener Bilder eingesetzt wird. Von besonderem Vorteil ist, daß das Speichermedium des Videorekorders eine sehr große Speicherkapazität hat und äußerst preisgünstig ist. 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.As shown in FIG. 4, the recording and playback unit 3 consists of at least one camera unit 31 . It is particularly advantageous that any video camera suitable for the respective measurement problem, e.g. B. a CCD camera can be used. It is possible that the switchable shutter unit 23 is connected directly to the camera unit 31 . It is also possible that the shutter unit 23 is installed in the camera unit 31 and thus becomes an integrated part of the video camera. These two options are particularly useful when an electronic image intensifier is used as a shutter unit. To the camera unit 31 , a monitor unit 32 is ruled out. Well-known Videomoni gates can be used, such as those used for. B. can be used to play other records. A video recorder unit 33 is also connected to the camera unit 31 and is used for the permanent storage of recorded images. It is particularly advantageous that the storage medium of the video recorder has a very large storage capacity and is extremely inexpensive. In addition, an image processing unit 34 is connected to the camera unit 31 , with which a quantitative evaluation of the recorded images can be carried out and which enables the display of false color representations via an RGB (red-green-blue) signal line 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. Damit wird eine sehr kostengünstige Realisierung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens ermöglicht, da lediglich noch die Synchronisationssteuereiheit 5 angeschafft zu werden braucht. It is particularly advantageous that in particular the partial components of the measurement unit 1 , the optical switching unit 2 and the recording and playback unit 3 are already available in many institutions, in particular in research and development facilities which deal with specific measurement problems. This enables a very cost-effective implementation of the device and method according to the invention, since only the synchronization control unit 5 needs to be purchased.

In Fig. 5 ist die Synchronisationssteuereinheit im Detail dargestellt. 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. Eine digitale Triggersignalleitung 56 verbindet die Belichtungssequenzsteuerungseinheit mit einer Auslöseeinheit 52, zu der die Triggersignalleitung 6 führt. Eine Belichtungsvorgabeeinheit 53 ist über eine Verzögerungsvorgabeleitung 57, einer Belichtungszeit­ vorgabeleitung 58, einer Mehrfachbelichtungsvorgabe­ leitung 59′ und einer Bildendesignalleitung 59 mit der Belichtungssequenzsteuerungseinheit verbunden.In FIG. 5, the synchronization control unit in detail is shown. It consists of an exposure sequence control unit 54 , which is connected via an exposure ready signal line to a video synchronization unit 51 , to which the video signal line 7 leads. A digital trigger signal line 56 connects the exposure sequence control unit to a trigger unit 52 , to which the trigger signal line 6 leads. An exposure setting unit 53 is setting circuit via a delay line 57 setting, an exposure time 58, a multiple exposure bias line 59 'and a picture sending signal line 59 connected to 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 is composed as shown in FIG. Represents 5b, from a synchronization signal discriminator 51.1, a counter unit 51.3 with start line code unit 51.2, a counter unit 51.5 with Endzeilenvorwahleinheit 51.4, a flip-flop unit 51.6 and an OR gate 51.7 together.

Am Synchronisationssignaldiskriminator 51.1 kommt die Videosignalleitung 7 an und geht die Halbbildwechsel­ signalleitung 8′ ab. 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. 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. Vom Ausgang der Flipflopeinheit 51.6 geht die Belichtungs­ bereitschaftssignalleitung 55 ab.At the synchronization signal discriminator 51.1 the video signal line 7 arrives and the field change signal line 8 'starts. Via a vertical and a horizontal synchronizing line, the synchronization signal discriminator 51.1 is connected to both the first counter unit 51.3 and the second counter unit 51.5 , the horizontal synchronizing line 51.8 being connected to the clock inputs and the vertical synchronizing line 51.9 to the triggering inputs of the counters. 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 is connected to the reset input of the flip-flop unit 51.6 via the OR gate 51.7 , at the second input of which the picture end signal line 59 is present. The exposure ready signal line 55 goes from the output of the flip-flop unit 51.6 .

Eine Realisierungsmöglichkeit der Belichtungsvorgabe­ einheit 53 zeigt 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. Die Verzögerungs­ vorgabeleitung 57 ist an einer Multiplizierereinheit 53.5 mit einer Zeitauflösungsvorwahleinheit 53.4 angeschlossen. 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.A possible implementation of the exposure specification unit 53 is shown in FIG. 5c. From an exposure time setting unit 53.6 leads the exposure time line 58 directly away, likewise leads from a multiple exposure setting unit 53.7 directly to the multiple exposure setting line 39 '. The delay line 57 is connected to a multiplier unit 53.5 with a time resolution preselection unit 53.4 . The multiplier unit 53.3 is connected to a counter unit 53.3 with a preselection unit for a minimum number of delay steps 53.1 and a preselection unit for a maximum number of delay steps 53.2 , at whose clock input the end of signal line ( 59 ) is present.

In Fig. 5d ist eine Ausgestaltungsmöglichkeit einer Belichtungssequenzsteuereinheit 54 dargestellt. Eine Taktgeneratoreinheit 54.1 ist mit einer Taktleitung 54.5 an den Takteingängen einer Zählereinheit 54.2 und einer Zählereinheit 54.3 angeschlossen. 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. Der Ausgang der Zählereinheit 54.2 führt auf den Auslöse­ eingang der Zählereinheit 54.3 und auf den Setzeingang einer Flipflopeinheit 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. Der Ausgang der Zählereinheit 54.3 führt auf den Takteingang einer Zählereinheit 54.7 und auf den Rücksetzeingang der Flipflopeinheit 54.4. Vom Ausgang der Flipflopeinheit 54.4 geht die Verschlußsteuersignalleitung 8 ab. An den Vorwahleingang der Zählereinheit 54.7 führt die Mehrfachbelichtungsvorgabeleitung 59′, ihr Auslöseein­ gang ist mit der Belichtungsbereitschaftssignalleitung 55 verbunden. Vom Ausgang der Zählereinheit 54.7 geht die Bildendesignalleitung 59 ab.In FIG. 5d shows a possible embodiment of an exposure sequence controller 54 is shown. 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 counter unit 54.3 . The delay input line 57 leads to the preselection input of the counter unit 54.2 , an und gate 54.6 is connected to its trigger input, the digital trigger line 56 leads to its first input and the exposure ready signal line 55 leads to its second input. The output of the counter unit 54.2 leads to the trigger input of the counter unit 54.3 and to the set input of a flip-flop unit 54.4 . The exposure time line 58 leads to the preselection input of the counter unit 54.3 , its trigger input is connected to the output of the counter unit 54.2 . 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 . From the output of flip-flop unit 54.4 the shutter control signal line goes from the eighth The multiple exposure preset line 59 'leads to the preselection input of the counter unit 54.7 , its trigger input is connected to the exposure ready signal line 55 . The end of signal line 59 leads from the output of the counter unit 54.7 .

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 mode of operation of the device for observing rapid, repetitive, spatio-temporal processes, which the method according to the invention realizes and how it results from the illustrated exemplary embodiments, is 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. 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. 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; 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.Through the sodium vapor cell as a measurement object passes the laser beam 14 , which is a dye laser beam with visible light in the vicinity of the sodium D1 line (wavelength 589.6 nm). As long as the laser beam 14 does not interact with the sodium vapor, it has a Gaussian beam profile with a diameter of at least 50 microns and a divergence angle of at most 20 mrad. When interacting with the sodium vapor, the beam can split into two parts with different circular polarization directions, between the axes of which there is an angle of up to 50 mrad; measurements with the additional feedback mirror can result in more complicated patterns, usually hexagonal or ring-shaped structures, the beam is then less divergent and has a diameter of at most 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. Dieser lenkt im eingeschalteten Zustand den eintretenden Strahl 4 um einen Winkel von 24 mrad ab (1. Beugungsordnung). In der Achse dieses abgelenkten Strahls 4 wird die Kameraeinheit 31 aufgestellt. Because of the small opening angle of the beam 4 emanating from the measurement object 1 , a commercially available acousto-optical modulator is used as the optical shutter unit 23 . In the switched-on state, this deflects the incoming beam 4 by an angle of 24 mrad (1st diffraction order). The camera unit 31 is set up in the axis of this deflected beam 4 .

Das gradlinig durch den Modulator tretende Licht (0. Beugungsordnung) wird abgeblendet.The light passing straight through the modulator (0. Diffraction order) is dimmed.

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.In front of the shutter unit 23 , a small portion of the light is branched off from the beam 4 and imaged on a displaceable pinhole, behind which a photo detector is attached, which measures the time course of intensity in a small area of the structure to be examined and thus initially an estimate enables the necessary temporal resolution and later provides the trigger signal 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.In order to implement a polarization-discriminating measurement, a quarter-wave plate and an electro-optical modulator are additionally used as a switchable optical filter 22 , the latter being operated here as a polarization-rotating element and allowing a distinction to be made between left and right circular polarized light.

Die Kameraeinheit 31 ist eine handelsübliche Schwarz- Weiß-Videokamera, wie sie für Meßzwecke eingesetzt wird. Das Videosignal 70 wird auf der Monitoreinheit 32, die ein Schwarz-Weiß-Analogmonitor ist, dargestellt und mit der Videorekordereinheit aufgezeichnet. 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.The camera unit 31 is a commercially available black and white video camera as used for measurement purposes. The video signal 70 is displayed on the monitor unit 32 , which is a black and white analog monitor, and recorded with the video recorder unit. An image processing card 34 with an RGB color monitor 36 is used for storage on a ′ 486 microcomputer and for displaying still images and converting them into false color images.

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. 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. Der aktive Bereich wird beendet, wenn die voreingestellte Anzahl von Belichtungen durchgeführt wurde. 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. Es sind die üblichen Einstellmöglich­ keiten (AC/DC-Triggerung, positive/negative Flanke) vorhanden.The synchronization control unit uses a commercial integrated circuit (LM1881) to extract from the video signal a vertical synchronizing signal 71 and a horizontal synchronizing signal (see lines 51.8 and 51.9 ) and the information as to whether the current field comprises the even or the odd lines. The position and the duration of the (maximum) active area (exposure ready signal 72 ) within the 20 ms long image spacing can be set in units of the line duration of 64 microseconds, for example to allow adaptation to an internal electronic shutter. The active area ends when the preset number of exposures has been made. Within the synchronization control unit, the trigger unit (trigger unit) 52 generates the digital trigger signal 61 from an analog input signal 60 , which, within the active window, triggers the exposure sequence. The usual setting options (AC / DC triggering, positive / negative edge) are 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. Wenn die voreingestellte Anzahl von Belichtungen durchgeführt wurde und beide Halbbilder eines Vollbildes belichtet sind, wird die Zeitverzögerung um den Zeitschritt erhöht; ist die maximale Zeitverzögerung erreicht, wird wieder die minimale Zeitverzögerung gesetzt. Die Zählereinheiten 51.3 und 51.5 lassen sich im Betrieb anhalten, um das Verhalten an einem bestimmten Zeitpunkt untersuchen zu können. 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.The exposure presetting unit 53 allows the selection of an amount Δt of the time step by which a time delay is increased from picture to picture (values: 100 ns, 200 ns, 500 ns..., 50 µs, 100 µs) and the minimum and maximum time delay each between 0 and 999 of these time steps. When the preset number of exposures have been made and both fields of a frame are exposed, the time delay is increased by the time step; if the maximum time delay is reached, the minimum time delay is set again. The counter units 51.3 and 51.5 can be stopped during operation in order to be able to examine the behavior at a specific point in time. Furthermore, the exposure preset unit allows the exposure time to be preset in 1 to 99 time steps, which can be selected from the same values as the delay time steps, and the preselection of up to 99 times the 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. 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. Da alle in Fig. 9 dargestellten schnellen Digitaloperationen auf den bereits erwähnten zentralen Takt von 10 MHz synchroni­ siert werden, ist der Jitter, d. h. die Auslöseungenauig­ keit der Belichtungssequenz nur durch die Periodendauer des Quarzoszillators bedingt. Es kann maximal 100 ns dauern, bis nach Auslösung des Triggersignals 61 der eigentliche Zählprozeß der Zählereinheiten beginnt. In Fig. 9 ist eine Verzögerung von 600 ns (6 Taktperioden, 10 MHz) bei einer Pulsbreite von 200 ns (2 Taktperioden) gewählt. Auch bei Vorwahl größerer Verzögerungszeit­ schritte bleibt ein Jitter von 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.The exposure sequence control unit 54 realizes the delay time 82 and the exposure time, the delay time 82 and the exposure time 80 with fast counter units 54.2 and 54.3 , which are clocked simultaneously with a free-running clock 81 of 10 MHz. Before the exposure signal 72 was formed from the video signal 70 and the digital trigger signal 61 was derived from the trigger threshold of the analog trigger signal 60 . Since all the fast digital operations shown in FIG. 9 are synchronized to the already mentioned central clock of 10 MHz, the jitter, ie the triggering inaccuracy of the exposure sequence, is only due to the period of the quartz oscillator. It may take a maximum of 100 ns until the actual counting process of the counter units begins after triggering the trigger signal 61 . A delay of 600 ns (6 clock periods, 10 MHz) with a pulse width of 200 ns (2 clock periods) is selected in FIG. 9. A jitter of 100 ns remains even if longer delay times are selected. Due to the different gate delays, the minimum delay between the arrival of the trigger signal 61 and the switching on of the exposure pulse 80 is approximately 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 means of a corresponding logical combination of the ready-to-illuminate signal 72 , the digital trigger signal 61 and the clock 81 , the following sequence is achieved:

  • - 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;The counter unit 54.2 (delay counter) is started on the next clock edge after the arrival of the information that after the start of the predetermined exposure period of a new image a repetition of the process to be observed occurs;
  • - nach Ablauf der Zählereinheit 54.2 wird der Ausgang für den Belichtungsimpuls eingeschaltet und die Zählereinheit 54.3 (Belichtungszähler) gestartet;- After counter unit 54.2 has expired, the output for the exposure pulse is switched on and counter unit 54.3 (exposure counter) is started;
  • - nach Ablauf der Zählereinheit 54.3 wird der Ausgang für den Belichtungsimpuls ausgeschaltet und die Zählereinheit 54.7 (Mehrfachbelichtungszähler) um einen Schritt heruntergezählt;- After counter unit 54.3 has expired, the output for the exposure pulse is switched off and counter unit 54.7 (multiple exposure counter) is counted down 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 54.7 has not yet expired, the next trigger signal 61 is waited for and the sequence runs 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 expiry of the counter unit 54.7 , the exposure-ready signal 72 is reset and the signal for incrementing or resetting the exposure preselection unit 53 is given.

Mit der so realisierten Vorrichtung läßt sich ein Zeitlupenfaktor von bis zu 400 000 erreichen, d. h. 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, one can Achieve a slow motion factor of up to 400,000, d. H. in the full output at a time interval of 40 ms pictures correspond to a time interval of the amount Δt of 100 ns in the process examined.

In den Fig. 7a . . . 7r ist eine Auswahl von Einzelauf­ nahmen eines Strahlaufspaltungsvorgangs zu sehen, die bei repetierendem Einschalten des Laserstrahls 14 aufgenommen wurden. Die Einzelbilder sind mit einer minimalen verzögerungsschrittweite des Betrages Δt von 100 ns zwischen aufeinanderfolgenden Bildern aufgenom­ men. 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. Zunächst ist nur ein Spot zu sehen, dessen Licht zirkular polarisiert ist. In der Zeiteinteilung von Fig. 7a wird dieses erste Licht dem Zeitnullpunkt t = 0 zugeordnet. Die Intensität dieses Spots nimmt während weiterer 500 ns (Fig. 7b) monoton zu. Bei t = 600 ns (Fig. 7c) ist ein weiterer Spot zu erkennen, der entgegengesetzt zirkular polarisiert ist. Die Intensität des zweiten Spots nimmt während der folgenden Zeit stärker zu als die der ersten Komponente. Nach 1 ms (Fig. 7g) kann eine Drehung der beiden Spots im Uhrzeigersinn festgestellt werden. Dies setzt sich, wie ab Fig. 7j zu sehen ist, während der nächsten Mikrosekunden fort, wobei sich das Intensitätsverhältnis der Spots kaum noch ändert. Wenn nach ca. 8 ms (Fig. 7r) die stationäre Position ereicht ist, ist ein Drehwinkel von 150° überschritten worden.In the FIG. 7a. . . 7r shows a selection of individual recordings of a beam splitting process, which were recorded when the laser beam 14 was switched on repeatedly. The individual images are recorded with a minimum delay increment of the amount Δt of 100 ns between successive images. By appropriate wiring of the modulation generator 12 , in that the trigger signal 60 500 ns was given before triggering the modulation signal 13 , the immediate switch-on time was also observed. At first you can only see a spot whose light is circularly polarized. In the timing of Fig. 7a, this first light is the zero of the time t = 0, associated with. The intensity of this spot increases monotonously over a further 500 ns ( FIG. 7b). At t = 600 ns ( FIG. 7c), another spot can be seen that is circularly polarized in opposite directions. The intensity of the second spot increases more than that of the first component during the following period. After 1 ms ( Fig. 7g) a rotation of the two spots can be determined clockwise. As can be seen from FIG. 7j, this continues during the next microseconds, the intensity ratio of the spots barely changing. When the stationary position is reached after approx. 8 ms ( Fig. 7r), a rotation angle of 150 ° has been exceeded.

In Fig. 8 ist die Bewegung während der ersten 10 ms nach dem Einschalten des Lasers zusammenfassend dargestellt. 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.In Fig. 8 the movement is summarized during the first 10 ms after turning on the laser. The time-resolved observation of such behavior enables the investigation and identification of various cooperating mechanisms whose effects on the direction of the splitting on the one hand and their typical time constants on the other hand are known, which would only be possible on the basis of stationary behavior.

Beobachtung ist wesentlich vom Auflösungsvermögen ab­ hängig. 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.Observation depends essentially on the resolving power pending. The resolving power of a representation driving is the measure of the smallest distance between two in Space and / or time of neighboring observation values or Objects to be observed by an observation or Measuring device registered with certainty with certainty can be.

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 inventive method and the device are used to obtain a good temporal resolution in short exposure times with a high Repetition rate realized and for representation for the Consideration prepared by the human eye since whose low temporal resolving power is one direct observation 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. 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.The spatial information is also displayed in such a way that the human eye can know it. When realizing the representation, the visualizability is ensured by the selection of a sufficiently large screen 32 so that the (relative) resolution specified by the camera 31 is available to the eye without loss.

Zur raum-zeitlichen Beobachtung/Darstellung wird hier ein Funktionsprinzip realisiert, das hohe zeitliche und räumliche Auflösung miteinander verbindet. Wie insbeson­ dere die Fig. 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.For spatial-temporal observation / representation, a functional principle is implemented here that combines high temporal and spatial resolution. As in particular the Fig. 7a,. . . , 7r show, a suitable form of documentation of spatio-temporal behavior is offered here, which makes the behavior visible precisely in the resolution limits of the human eye.

Claims (23)

1. Verfahren zur Beobachtung schneller, repetierender, raum-zeitlicher Vorgänge, bei dem
  • - von einer Meßobjekteinheit (1) ein optischer Strahl (4) ausgesendet wird,
  • - der optische Strahl (4) durch eine optische Schalt­ einheit (2) unterbrochen wird,
  • - in der Meßobjekteinheit (1) mit dem Strahl (4) wenigstens ein Triggersignal (6) generiert wird,
  • - eine Aufnahme- und Wiedergabeeinheit (3) Bilder aus dem Strahl (4) aufnimmt und ein Videosignal (7) erzeugt und
  • - 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,
  • - wenn nach Beginn eines durch die Aufnahme- und Wiedergabeeinheit (3) vorgegebenen möglichen Be­ lichtungszeitraumes eines neuen Bildes eine Re­ petition des aufzunehmenden Vorganges (40a, . . . 40r) eintritt und
  • - eine von Bild zu Bild um einen Betrag (Δt) er­ höhte Zeitverzögerung zwischen dem Eintreten des jeweiligen Vorgangs (40a, . . . 40r) und dem Auslö­ sen der optischen Schalteinheit (2) eingefügt wird.
1. Procedure for the observation of fast, repetitive, spatio-temporal processes in which
  • - An optical beam ( 4 ) is emitted by a measurement object unit ( 1 ),
  • - The optical beam ( 4 ) is interrupted by an optical switching unit ( 2 ),
  • at least one trigger signal ( 6 ) is generated in the measurement object unit ( 1 ) with the beam ( 4 ),
  • - A recording and playback unit ( 3 ) takes pictures from the beam ( 4 ) and generates a video signal ( 7 ) and
  • - A synchronization control unit ( 5 ) receives the trigger signal ( 6 ) and the video signal ( 7 ) and forms a shutter / field change signal ( 8 ), by which the optical switching unit ( 2 ) is then triggered,
  • - If after the beginning of a possible exposure period of a new image given by the recording and reproduction unit ( 3 ) a re petition of the process to be recorded ( 40 a,... 40 r) occurs and
  • - An from picture to picture by an amount (Δt) he increased time delay between the occurrence of the respective process ( 40 a,... 40 r) and the triggering of the optical switching unit ( 2 ) is inserted.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrmaliger Repetition der Vorgänge (40a, . . . 40r) 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 with repeated repetition of the processes ( 40 a,... 40 r) within the predetermined exposure period, the optical switching unit ( 2 ) is triggered several times 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 the synchronization control unit ( 5 ) as a shutter field change signal forms 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 a shutter unit ( 23 ) in the optical switching unit ( 2 ) is controlled with the shutter control signal ( 80 ). 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 with the field change signal ( 80 ') switchable optical filter ( 22 ) in the optical switching unit is controlled so that the even and the odd field of the video signal ( 70 ) with different Portions of the light emitted by the measuring unit ( 1 ) are exposed. 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 even and the odd field of the video signal ( 70 ) with different spectral components or different polarization components of the light are exposed. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggersignale (6) aus
  • - einem Synchronisationssignalausgang einer Modula­ tionseinheit (12),
  • - dem Strahl (4) mittels einer Repetitions­ frequenzdetektionseinheit (12′) und/oder
  • - akustischen Schwingungen der Vorgänge (40a, . . . 40r) mittels einer Mikrofoneinheit (12′′) in der Meßobjekteinheit (1) gebildet werden.
7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the trigger signals ( 6 )
  • - A synchronization signal output of a modulation unit ( 12 ),
  • - The beam ( 4 ) by means of a repetition frequency detection unit ( 12 ') and / or
  • - Acoustic vibrations of the processes ( 40 a,... 40 r) by means of a microphone unit ( 12 '') in the test object unit ( 1 ).
8. Vorrichtung zur Beobachtung schneller, repetierender, raum-zeitlicher Vorgänge zur Durchführung des Ver­ fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend
  • - eine Meßobjekteinheit (1) und eine Aufnahme- und Wiedergabeeinheit (3), die durch einen Strahl (4) miteinander in Verbindung stehen,
  • - eine optische Schalteinheit (2) die im Strahl (4) angeordnet ist, und
  • - 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.
8. A device for observing fast, repetitive, spatio-temporal processes for carrying out the method according to one of claims 1 to 7, comprising
  • a measuring object unit ( 1 ) and a recording and reproducing unit ( 3 ) which are connected to one another by a beam ( 4 ),
  • - An optical switching unit ( 2 ) which is arranged in the beam ( 4 ), and
  • - A synchronization control unit ( 5 ) which is connected to the optical switching unit ( 2 ) and is connected both to the measurement unit ( 1 ) and to the recording and playback unit ( 3 ).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationssteuereinheit (5) aus einer Belichtungssequenzsteuerungseinheit (54)
  • - die über eine Videosynchronisationseinheit (51) an einer Videosignalleitung (7), die zur Aufnahme- und Wiedergabeeinheit (3) führt, anliegt,
  • - die über eine Auslöseeinheit (52) an einer Trigger­ signalleitung (6′), die zur Meßobjekteinheit (1) führt, anliegt,
  • - die mit einer Belichtungsvorgabeeinheit (53), ver­ bunden ist und
  • - die an einer Verschlußsteuersignalleitung (8), die zur optischen Schalteinheit (2) führt, anliegt, besteht.
9. The device according to claim 8, characterized in that the synchronization control unit ( 5 ) from an exposure sequence control unit ( 54 )
  • - which is connected via a video synchronization unit ( 51 ) to a video signal line ( 7 ) leading to the recording and playback unit ( 3 ),
  • - which is connected via a trigger unit ( 52 ) to a trigger signal line ( 6 ') which leads to the test object unit ( 1 ),
  • - Which is connected to an exposure preset unit ( 53 ), and
  • - Which is applied to a shutter control signal line ( 8 ) leading to the optical switching unit ( 2 ).
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 ) on a field change signal line ( 8 '), which if just leads to the optical switching unit, is present. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Videosynchronisations­ einheit (51) besteht aus einem Synchronisationssig­ naldiskriminator (51.1),
  • - der an der Videosignalleitung (7) und der Halbbild­ wechselsignalleitung (81) anliegt und
  • - 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,
  • - wobei die Horizontalsynchronleitung (51.8) mit den Takteingängen und die Vertikalsynchronleitung (51.9) mit den Auslöseeingängen der Zähler verbun­ den ist,
  • - 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.
11. The device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the video synchronization unit ( 51 ) consists of a synchronization signal nal discriminator ( 51.1 ),
  • - The on the video signal line ( 7 ) and the field alternating signal line ( 81 ) is present and
  • - which is connected via a vertical and a horizontal sync line both to a first counter unit ( 51.3 ) with connected start line preselection unit ( 51.2 ) and to a second counter unit ( 51.5 ) with connected end line preselection unit ( 51.4 ),
  • - The horizontal synchronizing line ( 51.8 ) with the clock inputs and the vertical synchronizing line ( 51.9 ) with the triggering inputs of the meters is connected,
  • - 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 ), from which the exposure ready signal line ( 55 ) goes to the exposure sequence control unit ( 54 ).
12. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Belichtungsvorgabeeinheit (53) be­ steht aus
  • - 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;
  • - einer Belichtungszeitvorgabeeinheit (53.6), an der die Belichtungszeitvorgabeleitung (58) anliegt, die zur Belichtungssequenzsteuerungseinheit (54) führt;
  • - einer Mehrfachbelichtungsvorgabeeinheit (53.7), an der die Mehrfachbelichtungsvorgabeleitung (59′) an­ liegt, die zur Belichtungssequenzsteuerungseinheit (54) führt.
12. The apparatus according to claim 8 to 11, characterized in that the exposure preset unit ( 53 ) be from
  • - A third counter unit ( 53.3 ) with an arranged pre-selection unit for the minimum number of delay steps ( 53.1 ) and with an arranged pre- selection unit for the maximum number of delay steps ( 53.2 ), at whose clock input the end of the signal line ( 59 ) is present, and whose output with a multiplier ( 53.5 ) is connected to an arranged time resolution selection unit ( 53.4 ), from which the delay preset line ( 57 ) leads to the exposure sequence control unit ( 54 );
  • - an exposure time setting unit ( 53.6 ) on which the exposure time setting line ( 58 ) is applied, which leads to the exposure sequence control unit ( 54 );
  • - A multiple exposure control unit ( 53.7 ) on which the multiple exposure control line ( 59 ') is located, 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
  • - einem Taktgenerator (54.1), dessen Ausgang zu ei­ ner Taktleitung (54.5) führt,
  • - einer vierten Zählereinheit (54.2)
  • - deren Takteingang mit der Taktleitung (54.5) ver­ bunden ist,
  • - an deren Vorwahleingang die Verzögerungsvorgabe­ leitung (57) anliegt, die zur Belichtungsvorgabe­ einheit (53) führt,
  • - 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,
  • - 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,
  • - der fünften Zählereinheit (54.3),
  • - deren Takteingang mit der Taktleitung (54.5) ver­ bunden ist,
  • - an deren Vorwahleingang die Belichtungszeit­ vorgabeleitung (58) und
  • - an deren Auslöseeingang der Ausgang der vierten Zählereinheit (54.2) angeordnet ist,
  • - deren Ausgang mit dem Takteingang einer sechsten Zählereinheit (54.7) und mit dem Rücksetzeingang der zweiten Flipflopeinheit (54.4) verbunden ist
  • - der sechsten Zählereinheit (54.7),
  • - deren Takteingang mit dem Ausgang der fünften Zählereinheit (54.3) verbunden ist,
  • - deren Vorwahleingang mit der Mehrfachbelichtungs­ vorgabeleitung (59′) verbunden ist,
  • - deren Auslöseeingang mit der Belichtungsbereit­ schaftssignalleitung (55) verbunden ist,
  • - deren Ausgang über die Bildendesignalleitung (59) mit der Belichtungsvorgabeeinheit (53) und der Videosynchronisationseinheit (51) verbunden ist.
13. The apparatus of claim 8 to 12, characterized in that the exposure sequence control unit ( 54 ) consists of
  • - a clock generator ( 54.1 ), the output of which leads to a clock line ( 54.5 ),
  • - a fourth counter unit ( 54.2 )
  • - whose clock input is connected to the clock line ( 54.5 ),
  • - At the preselection input of the delay line ( 57 ) is applied, which leads to the exposure unit ( 53 ),
  • - Before their trigger input is an und gate ( 54.6 ), on the first input of which the digital trigger line ( 56 ) from the trigger unit ( 52 ) and on the second input of the ready signal line ( 55 ) from the video synchronization unit ( 51 ) leads,
  • - whose output is connected to the trigger input of a fifth counter unit ( 54.3 ) and to the set input of a second flip-flop unit ( 54.4 ), at whose output the shutter control signal line ( 8 ) is applied,
  • - the fifth counter unit ( 54.3 ),
  • - whose clock input is connected to the clock line ( 54.5 ),
  • - At the preselection input, the exposure time preset line ( 58 ) and
  • the output of the fourth counter unit ( 54.2 ) is arranged at the trigger input thereof,
  • - 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 )
  • - the sixth counter unit ( 54.7 ),
  • - whose clock input is connected to the output of the fifth counter unit ( 54.3 ),
  • - whose preselection input is connected to the multiple exposure presetting line ( 59 ′),
  • - whose trigger input is connected to the exposure-ready signal line ( 55 ),
  • - The output of which is connected via the end of image signal line ( 59 ) to the exposure setting 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; wenn das (analoge) Triggersignal (60, 60′, 60′′) oder wahl­ weise nur dessen Wechselspannungsanteil einen ein­ stellbaren Schwellwert über- oder unterschreitet.14. Device according to one of claims 8 to 13, characterized in that the trigger unit ( 52 ) which is connected to the trigger signal line ( 6 ) generates a digital trigger signal ( 56 ); if the (analog) trigger signal ( 60 , 60 ', 60 '') or alternatively only its AC voltage component exceeds or falls below an adjustable threshold value. 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:
  • a) Aufruf des Programmbausteins durch einen Inter­ rupt, wenn die Belichtungsendesignalleitung (59) aktiviert ist,
  • b) Erhöhen der Verzögerungszeitvorgabe bzw. Rückset­ zen auf dem Minimalwert bei Erreichen des Maximal­ werts und anschließendes Ausgeben an die Steckkarte (57),
  • c) Ausgeben der Belichtungszeitvorgabe (58) an die Steckkarte,
  • d) Ausgeben der Mehrfachbelichtungsvorgabe (59′) an die Steckkarte.
15. Device according to one of claims 8 to 14, characterized in that the synchronization unit ( 5 ) consisting of the video synchronization unit ( 51 ) and the exposure sequence control unit ( 54 ) is designed as a plug-in card which is installed in a computer unit , the exposure preset unit ( 53 ) being implemented as a program module as follows:
  • a) call of the program block by an interrupt when the exposure end signal line ( 59 ) is activated,
  • b) increasing the delay time specification or resetting to the minimum value when the maximum value is reached and then outputting it to the plug-in card ( 57 ),
  • c) outputting the exposure time specification ( 58 ) to the plug-in card,
  • d) Output the multiple exposure default ( 59 ') to the plug-in 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. B. a mechanical modulator, electro-optical modulator, acousto-optical modulator or the like, or also consists of a corresponding to controllable image intensifier unit, which is controlled via the shutter signal line ( 8 ). 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß die optische Schalteinheit (2) wenigstens aus
  • - einem schaltbaren optischen Filter (22) das über die Halbbildwechselsignalleitung (8′) angesteuert ist und
  • - der hinter dem schaltbaren optischen Filter (22) liegenden, durch die Verschlußsteuersignalleitung (8) angesteuerten optischen Verschlußeinheit (23) besteht und zusätzlich noch
  • - ein vor dem schaltbaren optischen Filter (22) ange­ brachtes Linsensystem (21) enthalten kann.
17. The device according to one of claims 8 to 16, characterized in that the optical switching unit ( 2 ) at least from
  • - A switchable optical filter ( 22 ) which is controlled via the field change signal line ( 8 ') and
  • - The behind the switchable optical filter ( 22 ), through the shutter control signal line ( 8 ) driven optical shutter unit ( 23 ) and additionally
  • - Before the switchable optical filter ( 22 ) brought lens system ( 21 ) may 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. Device according to one of claims 8 to 17, characterized in that the recording and playback unit from at least one video camera unit ( 31 ), for. B. a CCD camera. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Videokameraeinheit (31)
  • - eine Monitoreinheit (32),
  • - eine Videorekordereinheit (33) und/oder
  • - eine Bildverarbeitungseinheit (34) mit einer über eine RGB-Signalleitung (35) angeschlossenen Farb­ monitoreinheit (36)
19. The device according to one of claims 8 to 18, characterized in that on the video camera unit ( 31 )
  • - a monitor unit ( 32 ),
  • - A video recorder unit ( 33 ) and / or
  • - An image processing unit ( 34 ) with a color monitor unit ( 36 ) connected via an RGB signal line ( 35 )
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
  • - einer Modulationsgeneratoreinheit (12), die elektrisch mit dem Meßobjekt (11) verbunden ist,
  • - 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
  • - einer Mikrofoneinheit (12′′), die akustische Schwin­ gungen von dem Meßobjekt (11) aufnimmt,
20. Device according to one of claims 8 to 19, characterized in that in the measurement unit ( 1 ) at least one trigger signal generating unit ( 12 , 12 ', 12 '') is present, which consists of
  • a modulation generator unit ( 12 ) which is electrically connected to the measurement object ( 11 ),
  • - An optical repetition frequency detection unit ( 12 '), for. B. a photodiode to which part of the intensity is coupled out of the beam ( 4 ) via a beam splitter ( 13 '), and / or
  • - A microphone unit ( 12 ''), the acoustic vibrations from the measurement object ( 11 ) receives,
besteht.consists. 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. The device according to one of claims 8 to 20, characterized in that the measurement object unit ( 1 ) from a laser unit ( 11.1 ) with the electrically conductively connected modulation generator unit ( 12 ), a measurement object ( 11.2 ) arranged in the laser beam ( 4 ') and the repetition frequency detection unit ( 12 ') arranged in the beam ( 4 ) emerging from the measurement object ( 11.2 ).
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