DE69000564T2 - Optisches system zum messen von linear- oder winkelaenderungen. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Systeme zum Messen der Versetzung von sich bewegenden Objekten und spezieller betrifft es ein auf optischer Interferometrie basierendes System zum Messen von Linear- und Winkelversetzungen.
• Genaue Messungen der Versetzungen von sich bewegenden Gegenständen sind in der Technik oft gefordert. Jedoch ist die gewünschte Genauigkeit oft schwierig zu erhalten, vor allem wenn sehr begrenzte Winkelversetzungen zu messen sind.
• Zur Zeit sind die sogenannten optischen die genauesten Winkelmeßsysteme. Sie bestehen generell aus einer Glasscheibe, deren Oberfläche geeignet angeordnete opake und transparente Sektoren besitzt und welche integral mit einer rotierenden Welle ist, deren Winkelposition zu bestimmen ist.
• Die Scheibe ist zwischen einer Lichtquelle und einem Fotodetektor angeordnet, welcher, je nachdem ob der Codierer ein inkrementaler oder eine absoluter Codierer ist, eine Reihe von Impulsen, deren Anzahl proportional der Erhöhung des Winkels ist, um welchen die Welle gedreht wird, oder eine die Wellenposition codierende Bitkonfiguration liefert.
• Diese Systeme gestatten es, daß Winkel im Winkelsekundenbereich gemessen werden, sie weisen jedoch mechanische Empfindlichkeitsund Genauigkeitsgrenzen auf, und zwar einerseits aufgrund der Unmöglichkeit des Verringerns der Größe der opaken und transparenten Sektoren und der Detektorabtastfläche unter eine bestimmte Grenze und andererseits aufgrund der Notwendigkeit, die Codierscheibengröße zu begrenzen. Außerdem verringert sich die Genauigkeit, wenn sich der zu messende Winkel verkleinert.
• Diese Nachteile werden durch das System nach der vorliegenden Erfindung überwunden, welches das Messen selbst sehr kleiner Winkel mit einer hohen Genauigkeit gestattet, welche grundsätzlich von der Größe des zu messenden Winkels unabhängig ist.
• Ferner kann das System zum Messen sowohl von Linear- als auch von Winkelversetzungen genutzt werden.
• Gemäß der Erfindung enthält ein System zum Messen der Versetzungen eines sich bewegenden Gegenstandes:
• - eine Quelle eines monochromatischen Lichtbündels einer ersten Wellenlänge;
• - einen akusto-optischen Modulator, der als Bragg-Modulator betrieben ist, zum Erzeugen eines ersten Bündels, das die gleiche Wellenlänge hat wie das von der Quelle emittierte Bündel, und eines zweiten Bündels, das Strahlungen mindestens einer zweiten, von der ersten Wellenlänge unterschiedlichen Wellenlänge enthält, aus dem von der Quelle emittierten Lichtbündel und zum Senden der beiden Bündel entlang zwei unterschiedlichen Wegen;
• - Einrichtungen zum Rekombinieren der beiden Bündel am Ende der Wege;
• - Einrichtungen zum Erzeugen wenigstens eines elektrischen Signals, das die Schwebung zwischen den rekombinierten Bündeln wiedergibt, und
• - Einrichtungen zum Verarbeiten des Schwebungssignals oder der Schwebungssignale;
• und ist dadurch gekennzeichnet, daß:
• - der akusto-optische Modulator durch ein elektrisches Signal getrieben wird, dessen Frequenz periodisch so verändert wird, daß das zweite Bündel ein Bündel sich ändernder Frequenz ist und mit einem Winkel emittiert wird, der sich mit der Treibfrequenz des Modulators ändert;
• - zwischen dem Modulator und den rekombinierenden Einrichtungen ein optisches Kollimatorsystem auf dem Weg des zweiten Bündels angeordnet ist, um das zweite Bündel zu einem kollimierten Bündel umzuwandeln, das unabhängig vom Emissionswinkel in einer konstanten Richtung fortschreitet;
• - die Einrichtungen zum Erzeugen des/der Schwebungssignals(/e) ein Signal erzeugen können, dessen Frequenz variabel ist und zu jedem Zeitpunkt von der augenblicklichen Stellung des sich bewegenden Gegenstands in Bezug zu einer Referenzposition abhängt; und
• - die Einrichtungen zum Verarbeiten des/der Schwebungssignals(/e) die Frequenz des Schwebungssignals in der augenblicklichen Position des sich bewegenden Gegenstands messen können, um sie mit einer Frequenz des/der selben Schwebungssignals(/e) zu vergleichen, die in der Referenzposition des sich bewegenden Gegenstands bestimmt wurde, und den Wert der Ortsveränderung berechnen können, wobei sie vom Unterschied zwischen den beiden Frequenzwerten ausgehen.
• Wenn lineare Versetzungen zu messen sind, ist der sich bewegende Gegenstand integral mit den das Schwebungssignal erzeugenden Einrichtungen und das optische Kollimationssystem sendet das kollimierte Bündel in eine Richtung, welche nicht parallel zur Versetzungsrichtung des sich bewegenden Gegenstandes ist.
• Zur Messung von Winkelversetzungen ist eine transparente Platte mit parallelen und ebenen Flächen zwischen dem kollimierenden optischen System und den das Schwebungssignal erzeugenden Mitteln plaziert. Diese Platte ist für die Rotation integral mit dem sich bewegenden Gegenstand und ist senkrecht zur Achse des optischen Systems angebracht, wenn dieser sich bewegende Gegenstand in seiner Referenzposition ist.
• Die Erfindung wird mit Bezug auf die angefügte Zeichnung besser verständlich, in welcher:
• Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des durch die Erfindung gelieferten Apparates;
• Fig. 2 zeigt in vereinfachter Weise und vergrößert einen Teil des Apparates von Fig. 1;
• Fig. 3 zeigt eine Variante der Vorrichtung von Fig. 1, und
• Fig.n 4 und 5 sind Teilansichten von weiteren Varianten.
• Wie in den Zeichnungen gezeigt, wird das von einer im wesentlichen monochromatischen Quelle, spezieller von einem mit einer Frequenz f0 arbeitendem Laser 1, ausgehende Lichtbündel 100 zu einer akustooptischen Zelle 2 gesendet, welche durch ein elektrisches Signal mit variabler Frequenz angetrieben wird und als Bragg-Modulator arbeitet: mit anderen Worten, kommt das Lichtbündel 100 an Zelle 2 mit einem Auftreff winkel gleich dem Bragg-Winkel ΘB an, welcher, wie bekannt, von der Wellenlänge λ des optischen Signals und Λ des akustischen Signals, das durch das elektrische Signal induziert wird, gemäß der Beziehung ΘB=λ/2Λ abhängt.
• Das Antreiben einer akusto-optischen Zelle mit einer variablen Radiofrequenz ist in der Branche gut bekannt, und durch Signale, deren Frequenz von einigen MHz bis zu etwa einem GHz variiert, getriebene Zellen sind kommerziell verfügbar. Vorzugsweise wird das elektrische Signal durch Modulieren des Radiofrequenzsignals erhalten, das durch einen Oszillator mit einem periodischen Rampensignal erzeugt wird, dessen Frequenz niedriger als die des Oszillatorsignals (z.B. im Bereich von kHz) ist. Bezugszeichen 3 in der Zeichnung bezeichnet den die Zelle 2 treibenden Generator der variablen Frequenz f. Beispielsweise variiert diese Frequenz um einen Mittenwert f1 und liegt zwischen zwei Extremwerten f1-f2, f1+f2.
• Unter obigen Bedingungen emittiert die akusto-optische Zelle ein nicht abgelenktes Bündel 101 mit der selben Frequenz f0 wie das durch den Laser 1 emittierte Bündel und ein abgelenktes Bündel 102 welches mit Bündel 101 einen Winkel gleich dem doppelten Bragg- Winkel bildet und dessen Frequenz sich von dem Wert f0 um einen Betrag gleich der Modulationsfrequenz f unterscheidet. Als Beispiel wird angenommen, daß das Bündel 102 eine Frequenz f+f0 hat. Da die Modulationsfrequenz variabel ist, ändern sich sowohl der Emissionswinkel als auch die Frequenz des abgelenkten Bündels 102 zu jedem Zeitpunkt; spezieller: werden der der Mittenfrequenz f1 entsprechende Bragg-Winkel mit ΘB1 und der einer der extremen Frequenzen des Modulationsbereichs (z.B. Minimumfrequenz f1-f2) entsprechende Bragg-Winkel mit ΘB2 (Fig. 2) bezeichnet, so gilt: das abgelenkte Bündel wird während einer Periode des Rampensignals über einen Winkel 2φ bewegt, wobei φ = 2(ΘB1 - ΘB2). Ein unterschiedlicher Frequenzwert stimmt mit jeder Position innerhalb dieses Winkels 2φ überein.
• Das abgelenkte Bündel 102 wird durch ein optisches System 4 kollimiert, welches in fokalem Abstand von der Ausgangsfläche der Zelle 2 plaziert ist und eine Größe hat, die es ihm erlaubt, den gesamten Winkel 2 zu umfassen. Strahlungen mit der Frequenz f0+f1 (entsprechend der Mittenfrequenz des Modulationsbereichs) werden entlang der Achse des optischen Systems 4 fortschreiten und die von den beiden Extremfrequenzen angenommen Positionen werden, wenn D die Brennweite des optischen Systems 4 ist, einen gegenseitigen Abstand von 2Y aufweisen, wobei
• Y = D tanφ = D tan 2(ΘB1-ΘB2) (1)
• Mit anderen Worten, wird für jede elementare Änderung der modulierenden Signalfrequenz das kollimierte Bündel 103 einer Versetzung senkrecht zu der Achse des optischen Systems 4 unterliegen, die gegeben ist durch
• y = D [tan 2(ΘB1-ΘB2)]/f2) (2)
• Die Zeichnung zeigt die den beiden extremen Frequenzen und der Mittenfrequenz des Bündels 103 am Ausgang des optischen Systems 4 (Fig. 2) entsprechenden Bahnen. Die Winkelgrößen wurden vergrößert, um die Zeichnung deutlicher zu machen.
• Eine transparente Platte 5 mit ebenen und parallelen Flächen befindet sich entlang der Bahn des kollimierten Bündels 103 und ist auf einen rotierenden Trager montiert (schematisiert durch einen gestrichelten Kreis 6 in Fig. 1), was der Platte ein Rotieren um eine Achse parallel zu den Hauptflächen dieser Platte gestattet, spezieller einer Achse, die senkrecht zu der Zeichenebene und durch die Plattenmitte verläuft. Vorteilhaft liegt die Plattenmitte auf der Achse des optischen Systems 4. Abhängig von den Anwendungen der Erfindung kann der Träger 6 z.B. integral mit dem Träger eines Prismas sein, dessen Raumwinkel oder minimaler Abweichwinkel gemessen werden sollen, oder mit dem Träger eines Spektrometerprismas oder mit den Auslegegeräten einer Antenne, usw.; somit ist der Plattenrotationswinkel der zu messenden Winkel.
• Die verschiedenen Frequenzen in dem kollimierten Bündel 103 treffen zu unterschiedlichen Zeitpunkten und an verschiedenen Plattenpunkten auf der Platte 5 ein und werden, entsprechend dem Auftreffwinkel i auf der Platte (gleich dem Winkel der Platte mit der vertikalen Richtung), einer Verschiebung s unterworfen (möglicherweise gleich 0), die durch die Beziehung gegeben ist:
• s = d sin (i-r)/cos r (3)
• wobei r der Refraktionswinkel und d die Plattendicke ist. Beziehung (3) wird direkt durch Verwenden der üblichen trigonometrischen Formeln gefolgert.
• Ein teildurchlässiger Spiegel 7 (Fig. 1), der als ein Bündelrekombinierer dient, ist auf dem Weg des von der Platte ausgehenden Bündels plaziert, wird von diesem Bündel durchlaufen und empfängt auch an der reflektrierenden Fläche das von der akusto-optischen Zelle 2 ausgehende Bündel 101 mit der Frequenz f0. Dieses Bündel wird zu dieser Fläche über Spiegel 8, 9 gesandt und seine Querschnittgröße wird durch einen Strahlaufweiter 10 in Übereinstimmung mit der Größe des halbdurchlässigen Spiegels 7 gebracht.
• Ein Teil des rekombinierten Bündels wird durch einen Fotodetektor 12 aufgenommen, welcher ein elektrisches Schwebungssignal erzeugt. In Folge der endlichen Größe der Detektorfläche nimmt ein bestimmter Bereich der das Bündel, das die Platte 5 durchläuft, bildenden Frequenzen an der Schwebungserzeugung teil: da die verschiedenen Frequenzen in dem Bündel 103 zu verschiendenen Zeitpunkten emittiert wurden, hat das Schwebungssignal eine variable Frequenz, und man mißt eine durchschnittliche Frequenz. Zieht man in Betracht, daß die unterschiedlichen Frequenzen an verschiedenen Punkten der Platte 5 auftreffen und einer von der Orientierung der Platte bezüglich der Achse des optischen Systems abhängigen Versetzung unterliegen, hängt die durchschnittliche Schwebungsfrequenz von der relativen Position des Fotodetektors und des Bündels und folglich von der Winkelposition der Platte ab.
• Vorteilhaft ist der Fotodetektor 12 im wesentlichen auf die Achse des optischen Systems 4 ausgerichtet, um so die Messung von Winkelversetzungen in beiden Richtungen zu gestatten. Durch diese Anordnung ist in einer Referenzbedingung, in welcher die Platte senkrecht zum optischen System 4 liegt, die Fotodetektorachse auf die Fortschreitungsrichtung der Frequenz f0+f1 ausgerichtet und die durchschnittliche Schwebungsfrequenz ist f1.
• Der Fotodetektor 12 ist an eine Meßgerät 13 angeschlossen, z.B. einen Zähler, der die durchschnittliche Schwebungsfrequenz innerhalb eines Meßintervalls von geeigneter Dauer (z.B. eine Sekunde) als durchschnittliche Anzahl von durch den Fotodetektor erzeugten Impulsen ermittelt; dem Meßgerät 13 folgt ein Prozessor 14, welcher den Versetzungswert erhält und folglich den Auftreffwinkelwert aus der Frequenzdifferenz in Bezug zu einer Referenzbedingung, in welcher die Platte senkrecht zu dem kollimierten Bündel des optischen Systems 4 liegt, liefert.
• Die Arbeitsweise des beschriebenen Geräts ist die folgende. Als erstes ist das Gerät zu kalibrieren. Zu diesem Zweck sind die Wertepaare i, s, die sich auf die spezielle benutzte Platte beziehen, im Prozessor 14 gespeichert. Diese Tätigkeit kann von der Rechneneinheit des Prozessors selbst unter Verwenden der Beziehung (3) ausgeführt werden. Danach ist es nötig, eine Referenzposition der Platte 5 zu bestimmen, spezieller eine Position senkrecht zu dem durch das optische System 4 kollimierten Bündel. Zu diesem Zweck wird die Frequenz des Ausgangssignals vom Fotodetektor 12 zuerst unter Abwesenheit der Platte und dann mit der senkrecht zum Bündel angebrachten Platte gemessen. Unter beiden Bedingungen gibt es kein Verschieben des die Platte durchsetzenden Bündels, und somit sollte unter den gemachten Hypothesen (die Fotodetektorachse ist auf die Achse des optischen Systems 4 ausgerichtet und die Modulationsfrequenz der Zelle 2 variiert symmetrisch um einen Mittenwert f1) die vom Detektor 12 gelieferte Schwebung in beiden Fällen eine Mittenfrequenz f1 haben. Klar ist, daß, wenn diese Frequenz bei vorhandener Platte nicht erhalten wird, die Plattenposition einzustellen ist, bis der gewünschte Wert erhalten wird. Nun ist das Gerät kalibriert und bereit zur Benutzung.
• Als Beispiel sei angenommen, daß das Gerät gemäß der Erfindung mit einer optischen Bank zum Charakterisieren eines Prismas verbunden ist, beginnend mit der Kenntnis des minimalen Abweichungswinkels. Das erfordert die Bestimmung der Winkelposition, die von einem Fernrohr mit Bezug auf eine Referenzposition angenommen wird, wobei das Prisma von dem Träger entfernt wird und das Fernrohr das Meßlichtbündel direkt aufnimmt. Der Träger 6 der Platte 5 ist für eine solche Messung dann integral mit dem Träger des Fernrohrs.
• In der mit der minimalen Abweichung des Prismas übereinstimmenden Position, ermittelt in bekannter Weise, nimmt die Platte einen bestimmten Winkel zur Referenzposition ein und dieser Winkel ist gleich dem Auftreffwinkel i des kollimierten Bündels 103 auf der Platte 5. Als Konsequenz wird das aus der Platte austretende Bündel um s(α), in Bezug auf das auftreffende Bündel, verschoben, so daß anstelle der Frequenz f0+f1 eine Frequenz f0+f(α) in Übereinstimmung mit der Achse des optischen Systems fortschreitet. Die Durchschnittsfrequenz des von dem Detektor 12 gelieferten Schwebungssignals ist dann f(α) anstatt f1. Zieht man Beziehung (2) in Betracht, berechnet der Prozessor aus der Frequenzdifferenz Δf = f(α)-f1 die Verschiebung
• s(α) =Δf [tan 2(ΘB1 - ΘB2)]/f2
• und erhält den gewünschten Wert i aus dem Wert s(α). Das Vorzeichen der Frequenzdifferenz und somit der Verschiebung s(α) zeigt die rechts- oder linksläufige Drehung des sich bewegenden Gegenstands an.
• Um den Betrieb gemäß der Erfindung auszuwerten, wird Bezug auf die folgenden beispielhaften Ausführungsformen genommen. Die akustooptische Zelle 2 ist eine kommerzielle Zelle, moduliert durch eine Frequenz von 150+50 MHz, so daß f2 = 50 MHz; die Brennweite D des optischen Systems 4 ist so ausgewählt, daß die Verschiebung Y des Bündels, entsprechend der Variation der Modulationsfrequenz um 50 MHz, 5 mm beträgt; folglich ist y = 0,1 mm/MHz; die Platte 5 ist eine Platte aus LiNbO&sub3; (n = 2,28) mit einer Dicke d = 10 mm. Die Initialisierung ergibt für i und s die in der folgenden Tabelle aufgelisteten Werte:
• Zieht man den Wert von y in Betracht, kann man sehen, daß es für Winkelmessungen im Bereich von 1º nötig ist, eine Frequenzveränderung in der Größenordnung von 1 MHz in einem Signal, dessen maximale Frequenz 200 MHz erreicht, zu messen; für Winkelmessungen im Bereich von Sekunden (z.B. von Tausendsteln eines Grades) ist es nötig, eine Frequenzvariation von 1 kHz zu messen, usw.. Die Geräteempfindlichkeit und Genauigkeit hängen deshalb vom Typ des Geräts ab, das benützt wird, um die Schwebungsfrequenz zu messen. Beispielsweise können hochgenaue und nicht besonders teure kommerziell verfügbare Zähler Frequenzen im Bereich von einigen hundert MHz mit einer Genauigkeit von etwa hundert Hz messen (und damit 10 mal höher als zum Messen von Sekunden eines Grades nötig). Unter der Hypothese der Benutzung einer dieser Zähler als Gerät 13 kann das System Winkel messen, deren Amplitude ein Bruchteil einer Sekunde ist (etwa 1/10000 eines Grades).
• Die beschriebene Anordnung, in der die Rotationsachse der Platte 5 das optische System 4 durchsetzt, ist gut zum Messen von Winkeln im wesentlichen im Bereich zwischen ± 45º geeignet. Um jede Drehung innerhalb 360º zu messen, kann das Gerät wie in Fig. 3 gezeigt verändert werden, wobei der Einfachheit halber weder die Quelle 1 noch der Oszillator 3 gezeigt sind. Die Elemente, die auch in Fig. 1 vorhanden sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
• In dieser Ausführungsform ist die Achse der Platte 5 relativ zur Achse des optischen Systems 4 verschoben und auf den Bahnen der Bündel 101, 103 befinden sich entsprechende Strahlteiler 20, 21, die die empfangenen Bündel in zwei Teile 101a, 101b und 103a, 103b auf spalten. Ein Teil jedes der beiden Bündel (z.B. die durchlaufenden Teile 101a, 103a) wird, wie in dem Schema von Fig. 1, zum Spiegel 7 gesendet und erzeugt ein erstes Schwebungssignal am Detektor 12.
• Der zweite Teil 103b des kollimierten Bündels wird über die Spiegel 22, 23 zu einer Zone der Platte 5, die verschieden von der den ersten Teil empfangenden Zone ist, gesendet und trifft auf einen zweiten Bündelrekombinierer 24 auf, der auch den zweiten Teil 101b des Bündels 101 empfängt, und wird durch einen Spiegel 25 und einen Strahlaufweiter 26 zu diesem Rekombinierer gesandt. Auf der Bahn des rekombinierten Bündels 24 ist ein zweiter Detektor 27 vorhanden, der an einen entsprechenden Zähler 28 angeschlossen ist, welcher die durch den Detektor 27 erzeugte Schwebungsfrequenz ermittelt und auch an den Prozessor 14 angeschlossen ist.
• Das Arbeitsprinzip der in in dieser Fig. beschriebenen Variante ist grundsätzlich zu dem der Ausführungsform von Fig. 1 gleich. Jedoch sind zwei Referenzplattenpositionen (z.B. senkrecht zueinander, gemäß der in der Fig. gezeigten Anordnung), an denen die durch die beiden Detektoren gelieferten Frequenzen der Bündel f1 ist, zu ermitteln.
• Es ist außerdem bemerkenswert, daß im Falle von Drehwinkeln nahe 0º oder 90º die Platte 5 nur einen der zwei Teile des kollimierten Bündels auffängt und somit nur einer der zwei Dektoren 12, 27 ein nutzbares Signal liefert; wenn im Gegensatz dazu beide Teile des kollimierten Bündels von der Platte 5 aufgefangen werden, ist es möglich, von vornherein festzulegen, welches Signal benutzt werden soll: z.B. kann das von Detektor 12 gelieferte Signal für Drehungen bis zu 45º genutzt werden (an welchem Winkel die von den beiden Detektoren gelieferten Schwebungssignale die gleiche Frequenz haben), während das von Detektor 27 gelieferte Signal für größere Winkel genutzt werden kann. In dem letzteren Fall wird der aktuelle Plattendrehwinkel 90º±β sein, wobei β der durch Benutzen des durch den Detektor 27 erzeugten Bündels bestimmte Auftreffwinkel ist.
• Es ist klar, daß das, was beschrieben wurde, nur als nicht eingeschränktes Beispiel gegeben wurde und daß Variationen und Modifikationen möglich sind, ohne den Bereich der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, zu verlassen. Spezieller kann das Gerät nach Fig. 1, ohne Platte 5 oder mit senkrecht zu dem kollimierten Bündel fest montierter Platte, zum Messen linearer Versetzungen eines sich bewegenden Gegenstandes benutzt werden, der integral mit dem Fotodetektor 12 und in der Lage ist, diesen parallel zur Achse des optischen Systems zu versetzen. In diesem Fall wird das kollimierte Bündel nicht verschoben und die Schwebungsfrequenzvariation ergibt sich aus der Dektorversetzung.
• Außerdem können im Falle von Winkelversetzungsmessungen zum Vermeiden von durch nicht exakte Parallelität der Flächen der Platte 5 hervorgerufene Fehler, die Detektoren 12 und/oder 27 integral mit der Rückfläche der Platte angeordnet werden, wie in den Fig.n 4 und 5 gezeigt ist. Eine den Detektor bzw. die Detektoren beinhaltende hohle Platte kann auch benutzt werden. Natürlich muß in diesem Falle die Rekombination der beiden Bündel stromaufwärts der Platte 5 stattfinden. Die Tätigkeit des Geräts ist wie bereits beschrieben, der einzige Unterschied ist, daß die Platte 5 das rekombinierte Bündel anstatt des kollimierten Bündels verschiebt. Im Falle einer Winkelversetzungsmessung ist es auch möglich, den Modulator 2 mit einer festen Frequenz zu treiben und aus den durch die Plattenrotation hervorgerufenen optischen Wegänderungen resultierende Phasenvariationen der Schwebung zu analysieren.

Claims (12)

1. System zum Messen der Versetzung eines sich bewegenden Gegenstands, mit:

- einer Quelle (1) eines monochromatischen Lichtbündels (100) einer ersten Wellenlänge;

- einem akusto-optischen Modulator (2), der als Bragg-Modulator betrieben ist, zum Erzeugen eines ersten Bündels (101), das die gleiche Wellenlänge hat wie das von der Quelle (1) emittierte Bündel, und eines zweiten Bündels (102), das Strahlungen mindestens einer zweiten, von der ersten Wellenlänge unterschiedlichen Wellenlänge enthält, aus dem von der Quelle emittierten Lichtbündel (100) und zum Senden der beiden Bündel (101, 102) entlang zwei unterschiedlichen Wegen;

- Einrichtungen (7, 24) zum Rekombinieren der beiden Bündel (101, 102) am Ende der Wege;

- Einrichtungen (12, 27) zum Erzeugen wenigstens eines elektrischen Signals, das eine Schwebung zwischen den rekombinierten Signalen wiedergibt,

- Einrichtungen (13, 14, 28) zum Verarbeiten des Schwebungssignals;

dadurch gekennzeichnet, daß:

- der akusto-optische Modulator (2) durch ein elektrisches Signal getrieben ist, dessen Frequenz periodisch so verändert wird, daß das zweite Bündel (102) ein Bündel sich ändernder Frequenz ist und mit einem Winkel emittiert wird, der sich mit der Treibfrequenz des Modulators (2) ändert;

- zwischen dem Modulator (2) und den rekombinierenden Einrichtungen (7, 24) ein optisches Kollimatorsystem (4) auf dem Weg des zweiten Bündels (102) angeordnet ist, um das zweite Bündel (102) zu einem kollimierten Bündel (103) umzuwandeln, das unabhängig vom Emissionswinkel in einer konstanten Richtung fortschreitet;

- die Einrichtungen (12, 27) zum Erzeugen des Schwebungssignals ein Signal erzeugen können, dessen Frequenz variabel ist und zu jedem Zeitpunkt von der augenblicklichen Stellung des sich bewegenden Gegenstands in Bezug zu einer Referenzposition abhängt; und

- die Einrichtungen (14) zum Verarbeiten des Schwebungssignals die Frequenz des Schwebungssignals in der augenblicklichen Position des sich bewegenden Gegenstands messen können, um sie mit einer Frequenz des selben Schwebungssignals zu vergleichen, die in der Referenzposition des sich bewegenden Gegenstands bestimmt wurde, und den Wert der Ortsveränderung berechnen können, wobei sie vom Unterschied zwischen den beiden Frequenzwerten ausgehen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen linearer Versetzungen der sich bewegende Gegenstand mit den das Schwebungssignal erzeugenden Einrichtungen (12) integral ist und deren seitliche Verschiebung quer zur Achse des optischen Kollimatorsystems bewirkt.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen von winkelmäßigen Versetzungen zwischen dem optischen Kollimatorsystem (4) und den das Bündel rekombinierenden Einrichtungen (7, 24) eine Platte (5) mit ebenen und parallelen Flächen sowie einer gegebenen Brechungszahl und gegebenen Dicke angeordnet ist, die für die Drehung integral mit dem sich bewegenden Gegenstand ausgebildet und rechtwinklig zur Fortschreitungsrichtung des kollimierten Bündels (103) angeordnet ist, wenn sich der sich bewegende Gegenstand in seiner Referenzposition befindet.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen von winkelmäßigen Versetzungen strömungs-unterhalb der das Bündel rekombinierenden Einrichtungen (7, 24) eine Platte (5) mit ebenen und parallelen Flächen sowie einer gegebenen Brechungszahl und gegebenen Dicke angeordnet ist, die für die Drehung integral mit dem sich bewegenden Gegenstand ausgebildet und rechtwinklig zur Fortschreitungsrichtung des rekombinierten Bündels angeordnet ist, wenn sich der sich bewegende Gegenstand in seiner Referenzposition befindet, und daß die das Schwebungssignal erzeugenden Einrichtungen wenigstens einen mit der Plattenrückseite integralen ersten Photodetektor (12) umfassen.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen von winkelmäßigen Versetzungen strömungs-unterhalb der das Bündel rekombinierenden Einrichtungen (7, 24) eine hohle Platte (5) mit ebenen und parallelen Flächen sowie einer gegebenen Brechungszahl und gegebenen Dicke angeordnet ist, die für die Drehung integral mit dem sich bewegenden Gegenstand ausgebildet und rechtwinklig zur Fortschreitungsrichtung des rekombinierten Bündels angeordnet ist, wenn sich der sich bewegende Gegenstand in seiner Referenzposition befindet, und daß die das Schwebungssignal erzeugenden Einrichtungen wenigstens einen ersten innerhalb der Platte angeordneten Photodetektor (12) umfassen.

6. System nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Photodetektor (12) auf die Achse des optischen Kollimatorsystems (4) ausgerichtet ist.

7. System nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Weg des ersten Bündels (101) und des kollimierten Bündels (103) jeweilige Strahlspalter (20, 21) angeordnet sind, die das von ihnen empfangene Bündel in zwei Teile (101a, 101b, 103a, 103b) spalten und diese Teile (101a, 101b, 103a, 103b) an jeweilige erste und zweite rekombinierende Einrichtungen (7, 24) senden, die ersten bzw. zweiten Schwebungssignale-Generatoreinrichtungen (12, 27) zugeordnet sind, denen erste und zweite Signalverarbeitungseinrichtungen (13, 28, 14) folgen, wobei der erste und der zweite Teil (103a, 103b) des kollimierten Bündels entlang unterschiedlichen Richtungen zur Platte (5) gesendet sind und auf unterschiedlichen Bereichen der Oberfläche der Platte (5) auftreffen.

8. System nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Weg des ersten Bündels (101) und des kollimierten Bündels (103) jeweilige Strahlspalter (20, 21) angeordnet sind, die das von ihnen empfangene Bündel in zwei Teile (101a, 101b, 103a, 103b) spalten und diese Teile (101a, 101b, 103a, 103b) an jeweilige erste und zweite rekombinierende Einrichtungen (7, 24) senden, die ersten bzw. zweiten Schwebungssignale-Generatoreinrichtungen (12, 27) zugeordnet sind, denen erste und zweite Signalverarbeitungseinrichtungen (13, 28, 14) folgen; daß die rekombinierenden Einrichtungen (7, 24) jeweilige Bündel erzeugen, die entlang unterschiedlichen Richtungen zur Platte (5) gesendet sind und auf unterschiedlichen Bereichen der Oberfläche der Platte (5) auftreffen; und daß die ersten und die zweiten Schwebungssignal- Generatoreinrichtungen einen ersten und einen zweiten Photodetektor (12, 27) umfassen, die jeweils in der Bahn eines betreffenden von der rekombinierenden Einrichtung kommenden Bündels angeordnet sind.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Photodetektor (12) und der zweite Photodetektor (27) integral mit der Ausgangsfläche der Platte sind.

10. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte eine hohle Platte ist und der erste Photodetektor (12) und der zweite Photodetektor (27) innerhalb der Platte angeordnet sind.

11. System nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Photodetektor auf die Achse des optischen Kollimatorsystems (4) ausgerichtet ist und der zweite Photodetektor auf die Bahn ausgerichtet ist, gemäß der eine Strahlung mit einer zentralen Frequenz im zweiten Teil (103b) des kollimierten Bündels (103) oder im von der zweiten rekombinierenden Einrichtung ausgehenden Bündel auf der Platte (5) auftrifft.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil des kollimierten Bündels oder das von der zweiten rekombinierenden Einrichtung ausgehende Bündel auf der Platte rechtwinklig zur Achse des optischen Kollimatorsystems eintrifft.