DE102004054244A1

DE102004054244A1 - Verfahren und Gerät zur dreidimensionalen Analyse der Form, Bewegung und räumlichen Lage von Gelenksystemen, insbesondere der Wirbelsäule

Info

Publication number: DE102004054244A1
Application number: DE200410054244
Authority: DE
Inventors: Robert Seibt; Jan Schneider
Original assignee: Thumedi & Co KG GmbH
Current assignee: Thumedi & Co KG GmbH
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2004-11-09
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2024-11-10
Also published as: DE102004054244B4

Abstract

Verfahren und Geräte nach dem Stand der Technik zur Bestimmung der Form, Bewegung und räumlichen Lage der menschlichen oder tierischen Wirbelsäule sind durch eine oder mehrere der folgenden Merkmale gekennzeichnet, die die Feldtauglichkeit bei gleichzeitig hoher Qualität der Messungen einschränken oder verhindern: Die Systeme messen in weniger als drei Raumachsen, erfordern nicht am Messobjekt befestigte oder ortsfeste Teilsysteme, beeinflussen durch mechanische Kopplung von Teilsystemen oder durch Ermittlung statischer Kennwerte aus Integration dynamischer Kennwerte das Messergebnis negativ oder bestimmen die Messgröße aus nicht ausschließlich von der Messgröße abhängigen Variablen. Die im Folgenden vorgestellte Erfindung ermöglicht eine multisegmentale Analyse der Form, Bewegung und räumlichen Lage der Wirbelsäule ohne die sich aus den oben genannten Bedingungen ergebenden Einschränkungen. DOLLAR A Das System besteht aus mehreren, mechanisch schwach oder nicht gekoppelten einzelnen Sensorsystemen (1), die mittels gravimetrischen Lagesensoren und polarimetrischen, auf linear polarisierten elektromagnetischen Wellen basierenden Drehwinkelsensoren die Lage beliebiger Segmente der Wirbelsäule gegenüber der Erdachse und in Relation zueinander bestimmen. Eine Datenauswerte- und Verarbeitungseinheit (20) errechnet aus den relativen oder absoluten Sensordaten die gewünschten Form-, Lage- und Bewegungsparameter. Damit sind feldtaugliche Partial- und Gesamtanalysen der Wirbelsäule bei ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Messsystem zur dreidimensionalen Lage- und Bewegungsanalyse von Gelenksystemen, vorzugsweise zur Anwendung in biometrischen Analysen, insbesondere der Form-, Lage- und Bewegungsbestimmung der Wirbelsäule.
Bislang beschriebene Messsysteme sind in ihren Einsatzbereichen dadurch beschränkt dass sie

• in weniger als drei Raumdimensionen messen (z.B. mittels Beschleunigungssensoren lt. Patent Nr. DE19509680 ) oder
• ortsfeste und oder zumindest nicht am Messobjekt befestigte Teilsysteme (z.B. Ultraschall-Peilung lt. Patent DE0019604262A1 ) benötigen, oder
• das Messobjekt beeinflussen, indem beispielsweise am Messobjekt befestigte Teilsysteme mechanisch miteinander verbunden sind (z.B. Drehpotentiometer mit verlängerter Welle lt. Patent DE19608098A1 ), oder
• dynamische Messgrößen mittels Integration zur Bestimmung statischer Parameter benutzen (z.B. ein oder mehrfache Integration der Beschleunigung bzw. Drehwinkelbeschleunigung zur Bestimmung des Weges, der Lage bzw. des Winkels lt. Patent lt. Patent DE19849673A1 ), oder
• die zu erfassende Messgröße durch Nutzung eines anderen, nicht ausschließlich von der Messgröße abhängigen Parameters (Abstandsmessung zweier oder mehrerer Messpunkte mittels Ultraschall zur Winkelbestimmung lt. Patent US20030036858A1 ) bestimmt wird.

Die hier vorgestellte Erfindung umfasst ein Messsystem, welches nicht durch die vorgenannten Nachteile gekennzeichnet ist.
Das vorgestellte Messsystem besteht aus zwei oder mehreren am Messobjekt befestigten oder sich zumindest gemeinsam mit dem Messobjekt bewegenden Sensorsystemen. Jedes dieser Sensorsysteme ist in der Lage, seine Ausrichtung zum Schwerefeld der Erde (2) in zwei oder mehreren Ebenen (3) mittels Schwerkraft-Lagesensoren ohne äußere Hilfsmittel oder Hilfsenergien (energetische Felder und/oder Strahlungen) zu bestimmen. Diese Ebenen sind dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor der Erdachse (4) in jeder dieser Ebenen liegt (1). Außerdem ist jedes der Sensorsysteme (1) fähig, seine Drehung um eine oder mehrere, jeweils durch zwei der Sensorsysteme gedachte Achsen (5) relativ zu jeweils einem weiteren Sensorsystem mittels eines oder mehrerer polarimetrischer Drehwinkelsensoren zu bestimmen (2).
Als Schwerkraft-Lagesensoren können verschiedene Sensortypen, wie beispielsweise Flüssigkeitsneigungssensoren, mechanische oder mikromechanische Inklinometer oder Beschleunigungssensoren mit einer unteren Grenzfrequenz von Null Herz einzeln oder kombiniert eingesetzt werden. Den Neigungswinkel zur Erdachse als Eingangssignal transformieren diese Sensoren in ein sinusförmiges Ausgangssignal, dessen Maximum bzw. Minimum jeweils bei senkrechter Ausrichtung zur Erdachse liegt. Beschleunigungen, die nicht aus einer quasistationären Winkeländerung gegenüber der Erdachse resultieren – beispielsweise Beschleunigungen aus Translationen oder Rotationen – werden mit dem vorgenannten Signal superpositioniert. Die technische Ausprägung des Ausgangssignals, beispielsweise als Analogsignal, pulsweiten- oder frequenzmoduliertes Signal, bestimmt die Art der im Signalweg folgenden Integrations-, Filter- und Analysemodule. Mit Hilfe von elektronisch oder mathematisch (mittels Software) realisierten Hoch- und Tiefpassfiltern (6) können einzelne Spektralanteile des Signals extrahiert werden, indem mehrere dieser Filter parallel geschaltet werden und im Signalweg hinter einem geeigneten Signalverteiler (7) angeordnet sind (3). Somit lassen sich beispielsweise die Neigung eines Sensors – und damit den Systems – gegenüber der Erdachse von superpositionierten Beschleunigungen trennen. Alternativ können für eine Richtung der Sensitivität mehrere Sensoren mit unterschiedlichen Übertragungsfunktionen, insbesondere unterschiedlichem Zeitverhalten, eingesetzt werden.
Prinzipiell fehlt den bisher beschriebenen Sensoren die Eigenschaft, eine Drehung um die Erdachse detektieren zu können. Aus diesem Grund wird in jedem Sensorsystem in einer dritten, jeweils zu den, durch die Anordnung der beiden Schwerkraft-Lagesensoren (8) bestimmten Ebenen orthogonal angeordneten dritten Ebene ein nachfolgend beschriebener polarimetrischer Drehwinkelsensor (9) dergestalt angeordnet, dass er die Drehung des Teilsystems um den Normalenvektor dieser dritten Ebene in Relation zu einem korrespondierenden Sensorsystem bestimmen kann (4).
Prinzipiell besteht der polarimetrische Drehwinkelsensor aus mindestens einer elektromagnetischen Strahlungsquelle und mindestens einer elektromagnetischen Strahlungssenke. Die Strahlungsquelle (Sender) emittiert eine nicht gerichtete, oder teilweise gerichtete, vorzugsweise jedoch nahezu gleichmäßig diffuse elektromagnetischen Strahlung. Je nach Anwendungsfall kann der von der Strahlung umfasste Raumwinkel unterschiedlich ausgestaltet sein. Gegebenenfalls sind zur Erhöhung der Homogenität der Strahlungsverteilung des Senders ein oder mehrere Diffusoren nachzuschalten. Die für das Messprinzip erforderliche lineare Polarisierung der emittierten elektromagnetischen Strahlung kann auf zweierlei Arten erreicht werden: Ein elektromagnetischer Strahler kann aufgrund seines physikalischen Wirkprinzips direkt linear polarisierte Strahlung erzeugen. Dies ist beispielsweise mit elektromagnetischen Strahlern in Form von Dipolantennen (Hertz'scher Dipol) möglich. Alternativ kann ein Sender, aufgrund seines physikalischen Wirkprinzips nicht polarisierte oder zirkular polarisierte Strahlung aussenden. Dies ist beispielsweise bei Photonen emittierenden pn – Übergängen von Halbleitern gegeben. Diesen nicht linear polarisierten Strahlern sind zur Erzeugung linear polarisierter Strahlung geeignete aktive oder passive Polarisatoren nachzuschalten. Im vorgenannten Beispiel der pn – Übergänge können dies u.a. Polarisationsfilter sein. Diese Polarisatoren müssen an den von der Strahlungsquelle bestimmten Raumwinkel angepasst sein.
Am korrespondierenden Teilsystem (Empfänger) ist ein Polarisationsanalysator angeordnet. Dieser besteht wiederum aus einem Strahlungsempfänger für elektromagnetische Strahlung, der aufgrund seines physikalischen Wirkprinzips sensitiv für eine Polarisationsrichtung linear polarisierter Strahlung ist. Alternativ kann der Empfänger – analog dem Sender – nicht Sensitiv für eine Polarisationsrichtung sein. In letzterem Fall ist vor dem Empfänger ein geeigneter Polarisator anzuordnen.
In beiden vorgenannten Anordnungen wird die auf den Empfänger wirkende Strahlflussdichte ermittelt. Der Empfänger, als Messelement ausgebildet, wandelt die empfangene elektromagnetische Strahlung in ein elektrisches Signal um. In Abhängigkeit vom Drehwinkel zwischen den beiden korrespondierenden Teilsystemen ändert sich die am Empfänger ermittelte Strahlflussdichte und damit das elektrische Signal des Empfängers. Die ermittelte Strahlflussdichte ist dementsprechend ein Maß für den Drehwinkel zwischen den korrespondierenden Teilsystemen.
In 5 sei beispielhaft eine mögliche Realisierung dieses Prinzips mit elektromagnetischen Wellen im Zentimeter-Bereich dargestellt. Das sinusförmige Signal des elektrischen Generators (10) wird mittels der Rahmenantenne (Bi-Quad-Antenne) (11) in eine linear polarisierte elektromagnetische Welle (12) umgewandelt. Generator (10) und Antenne (11) stellen das Teilsystem A dar. Das korrespondierende Teilsystem B, bestehend aus Bi-Quad-Antenne (11), Gleichrichter (13) und Messinstrument (14), kann um die zwischen den beiden Teilsystemen gedachte Achse verdreht werden. Das elektrische Signal, das vom Instrument (14) gemessen wird, wird von vorgenanntem Drehwinkel bestimmt.
In 6 ist eine bevorzugte Realisierung dieses Prinzips mit elektromagnetischen Wellen in Nanometer-Bereich beispielhaft visualisiert. Teilsystem A besteht hier aus Leuchtdiode (15) mit nachgeschaltetem Linear-Polarisationsfilter (16). Teilsystem B wird von Licht-zu-Spannungswandler (17), seinem vorgelagerten Linear-Polarisationsfilter (16) und dem Messinstrument (14) gebildet.
7 stellt beispielhaft das elektrische Ausgangssignal als analoges amplitudenvariiertes Signal als Funktion des Drehwinkels für die beschriebene einfachen Anordnung nach 6 mit einer räumlich und zeitlich fest an eines der beiden Sensorsysteme gebundenen Polarisationsrichtung des ausgesandten Lichts und einem räumlich und zeitlich fest an das korrespondierende Messsystem gebundenen Polarisationsanalysator dar. Für die Wandlung der Beleuchtungsstärke in ein elektrisches Signal sei hier vereinfachend eine lineare Kennlinie des Messelements angenommen. Aus dem Signalverlauf wird deutlich, dass eine eineindeutige Zuordnung von Ausgangssignalamplitude und Drehwinkel nur in einem Teilbereich der möglichen Drehwinkel gewährleistet ist. Eine Ausgangslage mit einem Versatz der Polarisationsrichtungen von Sender und Empfänger von 45° ermöglicht eine Messung der Drehwinkeländerung um +-45° (8). Liegen die Polarisationsrichtungen von Sender und Empfänger dagegen in einer Ebene oder sind um 90° versetzt, ist eine Messung der Auslenkung um +-90° möglich, wobei allerdings die Richtungsinformation verloren geht (9). Bestrahlungsstärkeänderungen, die nicht von einer Drehwinkeländerung verursacht werden, fließen in dieser bis hier vorgestellten einfachen Ausprägung (A) in das Messergebnis als Fehler ein.
In einer weiteren möglichen Ausprägung (B) des polarimetrischen Drehwinkelsensors wird wie in der vorstehend beschriebenen Anordnung ein Sender für linear polarisierte Strahlung an einem der beiden Teilsysteme angebracht. Am korrespondierenden Teilsystem werden zwei oder mehrere Polarisationsanalysatoren mit differenten Richtungen der sensitiven Polarisationsebenen angeordnet. Im Falle von zwei Polarisationsanalysatoren empfiehlt sich ein Versatz der Polarisationsrichtungen um 90°. Werden wiederum Messelemente mit linearem Kennwerteverlauf vorrausgesetzt, ergeben sich für diese beiden Polarisationsanalysatoren Ausgangssignale in Abhängigkeit vom Drehwinkel die um 90° versetzte Sinusfunktionen darstellen (10). Innerhalb eines Drehwinkelbereichs von +/- 45° sind mit dieser bevorzugten Anordnung Winkelmessungen mit erhöhter Genauigkeit möglich. Da zur Bestimmung des Drehwinkels nicht die Absolutmesswerte der einzelnen Messelemente sondern deren Relation verwendet wird, haben drehwinkelunabhängige Strahlflussdichteveränderungen keinen Einfluss auf das Messergebnis. Damit ist das Messergebnis insbesondere nicht vom Abstand der beiden Teilsysteme abhängig. Werden mehr als zwei Empfänger mit geeignetem Polarisationswinkelversatz verwendet, ergeben sich mehrere um die entsprechenden Winkel versetzte Sinusfunktionen. Damit lassen sich messbarer Drehwinkelbereich erweitern, die Auflösung erhöhen und Messfehler verringern. Die mit dieser Ausprägung ermöglichte zeitgleiche Erfassung aller betrachteten Polarisationsebenen ermöglicht eine hohe zeitliche Auflösung des Drehwinkels.
Die eingesetzten zwei oder mehr Empfänger lassen sich durch die Verwendung eines Messelements mit einem oder mehreren vorgeschalteten dynamischen Polarisator(en) mit veränderbarer Polarisationsrichtung ersetzen. Die verschiedenen Sinusfunktionen werden in dieser Ausprägung (C) im Zeitmultiplexverfahren ermittelt.
In einer weiteren alternativen Ausprägung (D), die durch die Verwendung von zwei oder mehreren, in verschiedenen Polarisationsebenen linear polarisierte elektromagnetische Strahlung nicht oder nur teilweise gerichtet emittierenden Sendern und nur eines Polarisationsanalysators gekennzeichnet ist, werden hinsichtlich Auflösung, Fehler durch nicht drehwinkelabhängige Änderungen der Lichtstärke und Erweiterung des Messbereichs äquivalente Ergebnisse zur oben beschriebenen Ausprägung (B) erzielt. Durch die Limitierung auf nur einen Polarisationsanalysator müssen die betrachteten Polarisationsebenen nacheinender, d.h., im Zeitmultiplex, erfasst und analysiert werden.
Die in Ausprägung (D) eingesetzten zwei oder mehr Sender lassen sich durch die Verwendung eines Senders mit einem oder mehreren nachgeschalteten dynamischen Polarisationsfilter(n) mit veränderbarer Polarisationsrichtung in einer Ausprägung (E) ersetzen.
Der gleichzeitige Einsatz mehrerer Sender und mehrerer Empfänger mit unterschiedlichen Polarisationsebenen, wobei die Anzahl von Sendern und Empfängern nicht übereinstimmen muss, kennzeichnet die Ausprägung (F). Die erzielten Vorteile, wie erhöhte Auflösung und erweiterter Messbereich sowie Unabhängigkeit von drehwinkelunabhängigen Strahlflussdichteschwankungen, resultieren aus den gleichen Effekten wie bei Ausprägung (B) bis (E). Zwei Vorteile resultierten aus der Ausprägung (F):
Bedingen die Anforderungen an das Messsystem mehr als vier different geneigte Polarisationsebenen, ist bei gleicher Wellenlänge aller Sender und Empfänger und geeigneter, zeitlich wechselnder logischer Kombination von Sender und Empfänger eine Verringerung der notwendigen Anzahl von Sendern und Empfängern möglich.
Werden mehrere logisch fest kombinierte Sender-Empfänger-Paare mit elektromagnetischer Strahlung differenter Wellenlänge betrieben, und differieren, wie bisher beschrieben, auch die Richtungen ihre Polarisationsebenen, können die Vorteile der verschiedenen Wellenlängenbereiche kombiniert werden.
In einem möglichen Gesamtsystem zur Bestimmung der Form und Lage der menschlichen Wirbelsäule seien beispielhaft folgende mögliche Sensorsysteme verwendet: In jedem der Sensorsysteme (1) werden zwei Schwerkraft-Lagesensoren (8), die die Ausrichtung des jeweiligen Sensorsystems im Schwerefeld der Erde bestimmen, so angeordnet, dass jeweils ein Schwerkraft-Lagesensor in jeweils einer von zwei zueinander orthogonal orientierten Ebenen (3) angeordnet ist. Diese beiden Schwerkraft-Lagesensoren bestimmen die Drehung des Sensorsystems jeweils um die Normalenvektoren der beiden vorgenannten Ebenen (11). Zusätzlich trägt jedes dieser Sensorsysteme in der dritten, zu den beiden vorgenannten Ebenen jeweils orthogonalen Ebene an einem Ende des Sensors eine linear polarisierte Strahlungsquelle (18) und am anderen Sensorende zwei Polarisationsanalysatoren (19) für elektromagnetische Strahlung. Die Hauptstrahlungs- bzw. Hauptempfangsrichtungen entsprechen dem Normalenvektor dieser dritten Ebene und sind jeweils von der Sensormitte nach Außen gerichtet. Werden zwei oder mehrere dieser Sensorsysteme übereinander angeordnet, bilden jeweils der Sender eines und die Empfänger eines anderen Sensorsystems korrespondierende Systeme und damit jeweils einen polarimetrischen Drehwinkelsensor.
Im hier dargestellten Beispiel bestehen der Sender aus einer Leuchtdiode als Strahlungsquelle mit nachgeschaltetem linearem Polarisationsfilter, dessen Polarisationsebene jeweils um 45° gegenüber den beiden, durch die oben genannten Lagesensoren beschriebenen Ebenen geneigt ist. Die beiden Empfänger eines jeden Sensorsystems bestehen aus Photodetektoren mit vorgeschaltetem linearen Polarisationsfilter, wobei die Polarisationsebene jeweils eines Filters parallel zur Ebene jeweils eines Lagesensors liegt.
Ein mögliches Gesamtsystem zur Bestimmung der Form und Lage der menschlichen Wirbelsäule soll beispielhaft aus vier der vorstehend beschriebenen Sensorsysteme (1) und einer Datenverarbeitungseinheit (20), die die Aktivitäten der Sensorsysteme koordiniert und die von den Sensorsystemen ermittelten Messwerte sammelt und auswertet, bestehen. Der überwiegend senkrechten Haltung der menschlichen Wirbelsäule entsprechend, werden die vier Sensorsysteme reversibel so auf der Haut über der Wirbelsäule befestigt, dass die beiden, in jedem Sensorsystem enthaltenen Schwerkraft-Lagesensoren das Nach-Vorn-Neigen und Nach-Hinten-Neigen (Flexion/Retroflexion) und die Seitneigung der Wirbelsäule (Lateralflexion) erfassen können. Die Torsion der Wirbelsäule wird, jeweils relativ zwischen zwei Sensorsystemen, von den polarimetrischen Drehwinkelsensoren gemessen. Das Beispielsystem ist in 12 dargestellt.
Die Energieversorgung der vier Sensorsysteme, die Synchronisation des Messablaufs und die Übertragung der Messdaten erfolgt über flexible Leitungen zwischen den Sensorsystemen bzw. der Datenverarbeitungseinheit und dem ersten Sensorsystem. Um eine – wenn auch nur lose – mechanische Kopplung der Sensorsysteme zu vermeiden, und damit die Messqualität zu erhöhen, können die Sensoren alternativ mit jeweils einem Sensorsystem-eigenen Energiespeicher ausgerüstet und die Datenübertragung durch Modulation der linear polarisierten elektromagnetischen Strahlung realisiert werden. Die Daten können in diesem Fall sequentiell von Sensorsystem zu Sensorsystem und schließlich vom ersten Sensorsystem zur Datenverarbeitungseinheit übertragen werden. Alternativ ist die Datenübertragung direkt von den Sensorsystemen zur Datenverarbeitungseinheit im Zeitmultiplex, oder bei Verwendung differenter Wellenlänge gleichzeitig möglich. Ein Prinzipschaltbild eines solchen Gesamtsystems ist in 13 dargestellt.

Claims

Messsystem zur dreidimensionalen Analyse der Form eines um alle drei Raumachsen beweglichen Gelenksystems, insbesondere der Wirbelsäule hinsichtlich Flexion, Lateralflexion und Torsion und seiner Neigung zur Erdachse in zwei orthogonalen Ebenen, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem aus einer zentralen Einheit und zwei oder mehreren Sensorsystemen besteht, wobei jedes der Sensorsysteme • seine eigene Ausrichtung in zwei oder mehreren Ebenen im Schwerefeld der Erde mittels eines oder mehrerer Schwerkraft-Neigungswinkel-Sensoren bestimmt, wobei jeweils mindestens eine sensitive Achse des Sensors bzw. der Sensoren in jeder der vorgenannten Ebenen liegt und • seine Drehung relativ zu einem oder mehreren korrespondierenden Sensorsystemen um eine, jeweils zwischen dem betrachteten und einem korrespondierenden Sensorsystem gedachte Achse ermittelt, indem die Strahlungsstärke einer linear polarisierten oder mehrerer, im letzteren Fall unter differenten Winkeln linear polarisierten, sich gemeinsam mit dem korrespondierenden Sensorsystem bewegenden, nicht gerichtet oder teilweise gerichtet(en), jedoch nicht einen einzelnen Strahl, emittierendende(n) elektromagnetische(n) Strahlungsquelle(n), von einem oder mehreren, im letzteren Fall unter differenten Winkeln sensitiven, sich gemeinsam mit dem Sensorsystem bewegenden Polarisationsanalysatoren bestimmt wird.
Messsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es für eine, mehrere oder alle der zu messenden Raumachsen zwei oder mehrere Schwerkraft-Neigungswinkel-Sensoren oder Beschleunigungssensoren enthält, die bei gleicher räumlicher Ausrichtung unterschiedliche Übertragungsfunktionen, insbesondere unterschiedliches Zeitverhalten besitzen, so dass superpositionierte Lageänderungen oder Bewegungen auch dann differenziert werden können, wenn ihre Richtungsvektoren identisch sind. Die differenten Übertragungsfunktionen können dabei auch durch unterschiedliche elektrische Beschaltung wie Dämpfungs- oder Differenzierglieder, Integratoren o.ä. Schaltungen oder durch mathematische Verfahren wie IIR- oder FIR-Filter realisiert werden.
Messsystem nach Anspruch 1 oder Messsystem nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der im Anspruch 1 genannten polarisierten elektromagnetischen Strahlungsquellen aus Strahlungsquellen bestehen, die aufgrund ihres physikalischen Wirkprinzips linear polarisierte elektromagnetische Strahlung aussenden und dementsprechend keinen im Strahlungsweg nachgeordneten Polarisator benötigen.
Messsystem nach Anspruch 1 oder Messsystem nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der im Anspruch 1 genannten polarisierten elektromagnetischen Strahlungsquellen aus Strahlungsquellen bestehen, die aufgrund ihres physikalischen Wirkprinzips unpolarisierte oder zirkular polarisierte Strahlung aussenden und deren Strahlung durch einen oder mehrere im Strahlungsweg nachgeschaltete Polarisatoren linear polarisiert wird.
Messsystem nach Anspruch 1 oder Messsystem nach Anspruch 1 und einer beliebigen Kombination aus den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der im Anspruch 1 genannten Polarisationsanalysatoren aus Strahlungssenken bestehen, die aufgrund ihres physikalischen Wirkprinzips sensitiv auf linear polarisierte elektromagnetische Strahlung reagieren und dementsprechend keinen im Strahlungsweg vorgeordneten Polarisator benötigen.
Messsystem nach Anspruch 1 oder Messsystem nach Anspruch 1 und einer beliebigen Kombination aus den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der im Anspruch 1 genannten Polarisationsanalysatoren aus Strahlungssenken bestehen, die aufgrund ihres physikalischen Wirkprinzips nicht sensitiv auf linear polarisierte elektromagnetische Strahlung reagieren und dementsprechend die sensitive Wirkung durch einen oder mehrere im Strahlungsweg vorgeschaltete Polarisatoren erzielt wird.
Messsystem nach Anspruch 1 oder Messsystem nach Anspruch 1 und einer beliebigen Kombination aus den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren ihre Lage nicht in Relation zu einem äußeren stationären Koordinatensystem, wie z.B. der Erdachse, sondern relativ zueinander, d.h., zwischen zwei oder mehreren korrespondierenden Sensorsystemen bestimmen.
Messsystem nach Anspruch 1 oder Messsystem nach Anspruch 1 und einer beliebigen Kombination aus den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Teilsysteme fest im geostationären Koordinatensystem ausgerichtet ist, so dass eine Absolutmessung der Drehung von korrespondierenden Sensorsystemen um die Erdachse möglich ist.
Messsystem nach Anspruch 1 oder Messsystem nach Anspruch 1 und einer beliebigen Kombination aus den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere, unter differenten Winkeln linear polarisierte elektromagnetische Strahlungsquellen durch eine oder mehrere, nicht gerichtet oder teilweise gerichtet, jedoch nicht einen einzelnen Strahl, emittierende elektromagnetische Strahlungsquelle(n) mit veränderlicher Polarisationsrichtung oder durch eine oder mehrere unpolarisiert, nicht gerichtet oder teilweise gerichtet(en), jedoch nicht einen einzelnen Strahl, emittierende(n) elektromagnetische(n) Strahlungsquelle(n) mit einem oder mehreren im Strahlungsweg nachgeschaltetem(n), in seiner (ihrer) Polarisationsrichtung veränderbarem(n), Polarisator(en) ersetzt werden.
Messsystem nach Anspruch 1 oder Messsystem nach Anspruch 1 und einer beliebigen Kombination aus den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere, unter differenten Winkeln sensitive Polarisationsanalysatoren durch eine oder mehrere, aufgrund ihres physikalischen Wirkprinzips sensitiv auf linear polarisierte elektromagnetische Strahlung reagierende Strahlungssenke(n), deren sensitive Achse(n) veränderbar ist (sind), ersetzt werden. Alternativ werden die Polarisationsanalysatoren durch Strahlungssenken gebildet, die aufgrund ihres physikalischen Wirkprinzips nicht sensitiv auf linear polarisierte elektromagnetische Strahlung reagieren, und bei denen die Sensitivität durch einen oder mehrere, im Strahlungsweg vorgeschaltete(n), in seiner (ihrer) Polarisationsrichtung veränderbare(n), Polarisator(en), erzeugt wird.