DE19528513A1 - Verfahren zur berührungslosen, schnellen und genauen Erfassung der Oberflächengestalt von Objekten - Google Patents

Description

Es wird ein Verfahren beschrieben, mit dem berührungslos die makroskopische Topologie von vorzugsweise rauhen Oberflächen, sehr schnell oder sehr genau mit allen Zwischenlö­ sungen vermessen werden kann (3D-Sensor).

Die Oberflächengestalt wird dabei entsprechend Abb. 1 in einem orthogonalen, dreiachsigen Koordinatensystem (1) beschrieben, in dem die x- und y-Koordinate den lateralen und die z- Koordinate den longitudinalen Ort eines Objektpunktes festlegt. Die longitudinale Kompo­ nente entspricht dabei der Beleuchtungsrichtung (hier auch Beobachtungsrichtung) des Sen­ sors. Sensoren, die eine solche Oberflächengestalt, meist als Funktion z(x,y) vermessen, werden 3D-Sensoren genannt.

Es gibt nun grundsätzlich vier verschiedene Methoden, mit denen Objekte berührungslos ver­ messen werden können: die Triangulation mit all ihren verschiedenen Ausführungen, die fokussuchenden Verfahren, die die Laufzeit messenden Verfahren und schließlich die inter­ ferometrischen Verfahren.

Bei den Triangulationssensoren wird aus verschiedenen Richtungen beleuchtet und beobachtet (Triangulationswinkel). Die Höheninformation wird daher auf der Beobachtungsseite in eine laterale Information übersetzt. Systemimmanente Probleme bei diesen Sensoren sind die durch die nicht koaxiale Beleuchtung und Beobachtung hervorgerufenen Abschaftungen; bei den flächenhaft beleuchtenden Sensoren (codierte Beleuchtung) kommen noch Schärfentiefe­ probleme hinzu. Weiterhin ist die Beobachtungsapertur ein begrenzender Faktor, die bei vor­ gegebenem Arbeitsabstand nur eine begrenzte Meßgenauigkeit zuläßt. Hinzu kommt bei (teil-)kohärenter Beleuchtung das Auftreten von Speckle, wie sie Goodman in "Statistical Properties of Laser speckle pafterns" in "Laser Speckle and related phenomena" (ed. Dainty, Berlin 1984). Diese ziehen eine statistische Meßunsicherheit nach sich, wie sie Häusler in "About fundamental limits of three-dimensional sensing or nature makes no presents", Proc. 15th ICO Congress (1990) und in "physical limits of 3D-sensing", Proc. SPIE 1822 (1992) beschrieben hat.

Für die fokussuchenden Verfahren gelten die oben bezüglich der Beobachtungsapertur und der (teil-)kohärenten Beleuchtung getroffenen Aussagen ebenfalls, wie Häusler und Herrmann in "3D-sensing with a confocal optical macroscope" (Proc. of the 15th ICO Congress, 1990) gezeigt haben.

Die die Laufzeit messenden Verfahren sind für die Vermessung von Objekte mit einer Ge­ nauigkeit im Mikrometerbereich nicht geeignet, da man beispielsweise eine Zeitauflösung in der Größenordnung von 10^-14 s benötigt, um einen Mikrometer auflösen zu können.

Die klassische Interferometrie kann nur bei optisch glatten Oberflächen eingesetzt werden, d. h. bei einer Oberflächenrauhigkeit, die deutlich unter der verwendeten Wellenlänge der Be­ leuchtung liegt. Nur dann wird die reflektierte Wellenfront nicht zerstört und eine Phasen­ auswertung kann durchgeführt werden. Fercher schlägt deshalb in "Rough Surface Interfero­ metry with a Two-Wavelength Heterodyne Speckle Interferometer" (Applied Optics 24; 1985) vor, bei rauhen Oberflächen mit heterodyner Beleuchtung zu arbeiten, d. h. es wird mit einer synthetischen Wellenlänge beleuchtet, die größer als die Rauhigkeit des Objektes ist. Bei den interferometrischen Verfahren treten allerdings Eindeutigkeitsprobleme auf, sobald das zu vermessende Objekt Unstetigkeitsstellen aufweist, die größer als die halbe synthetische Wel­ lenlänge sind. Dresel et al. stellt in "Three dimensional sensing of rough surfaces by cohe­ rence radar" (Applied Optics 31, 1992) ebenso wie Häusler in der Deutschen Patentschrift DE 41 08 944 C2 sowie Häusler et al. in "Coherence radar - an accurate sensor for rough surfa­ ces" (Porc. SPIE 1822, 1992) einen Sensor vor, das Kohärenzradar, welches auf dem Michel­ son Interferometer Prinzip beruht.

Der eine Spiegel wird dabei durch das diffus streuende, zu vermessende Objekt ersetzt. Der Aufbau ist in Abb. 1 gezeigt. Die Lichtquelle (2) wird über eine Linse (3) ins Unendliche abgebildet. Über den Strahlteiler (4) wird das parallele Strahlenbündel aufgeteilt und ein Teil wird vom Referenzspiegel (5) reflektiert, der andere Teil wird am rauhen Objekt (6) gestreut. Damit die Intensitäten der rücklaufenden Strahlen jeweils ungefähr gleich sind, ist in den Referenzarm noch ein Graufilter (7) eingesetzt worden. Die Glasplatte (8) im Objektstrahlen­ gang kompensiert die durch den Graufilter eingeführte Dispersion. Der Referenzspiegel (und damit auch die Teile des Objektes, deren optische Weglängen mit dem Referenzspiegel abge­ glichen sind) wird über eine Abbildungsoptik (9) auf den Photoempfänger, üblicherweise eine CCD-Kamera (10) abgebildet.

Aufgrund der teilkohärenten Beleuchtung und der Tatsache, daß die Beobachtungsapertur größer als die Beleuchtungsapertur ist, sieht die Kamera auf der Beobachtungsseite Speckle (optimal: jedes Kamerapixel wird durch gerade ein Speckle ausgeleuchtet). Die gewählte Abbildung ordnet jedem Speckle eindeutig einen lateralen Ort (x,y) auf der Objektoberfläche zu. Bei einer rauhen Oberfläche ist die Phase in den einzelnen Speckle zufällig, d. h. es kann nicht wie bei der klassischen Interferometrie aus der Phase eine Höheninformation gewonnen werden.

Wird das Objekt (oder bei kleinem Meßbereich die Referenz) mit Hilfe einer Verschiebeein­ heit (11) koaxial zur Beleuchtung verfahren, so zeigen diejenigen Speckle eine Intensitäts­ modulation, für die das Interferometer innerhalb der Kohärenzlänge der Lichtquelle abgegli­ chen ist.

Bei dieser Intensitätsmodulation handelt es sich um eine Amplitudenmodulation, wobei diese - im Gegensatz zu der aus der Nachrichtentechnik bekannten Version - ortsabhängig und zu­ dem mit einem Gleichanteil behaftet ist. Abb. 2 zeigt eine solche Modulation (13), wobei die Intensität über den Ort aufgetragen ist. Die inverse örtliche (!) Trägerfrequenz des amplitu­ denmodulierten Signals entspricht der halben mittleren Wellenlänge der verwendeten Licht­ quelle.

Für die Auswertung ist nur die Einhüllende (14) von Interesse, genauer der Ort z₀ Maxi­ mums. Dort weisen nämlich der zum Speckle gehörige Objektpunkt (x₀, y₀) und die Referenz gleiche optische Weglängen auf. Wird nun das Objekt vollständig durch die Ebene verfahren, bei der die optische Weglänge mit der Referenz abgeglichen ist, und zeichnet man immer dann, wenn ein Speckle maximal moduliert ist, für den entsprechenden Objektpunkt die Position der Verschiebeeinheit auf, so erhält man ein vollständiges Höhenbild des Objektes. Die Nachrichtentechnik kennt nun unter anderem die Hüllkurvendemodulation als Dekodier­ verfahren für ein solches amplitudenmoduliertes Signal, wie es ortsabhängig in jedem Speck­ le auftritt. Verfährt man das Objekt bzw. den Referenzspiegel mit einer möglichst konstanten Geschwindigkeit, so läßt sich die Hüllkurvendemodulation analog einfach realisieren, wie dies in Abb. 3 gezeigt ist: Zur Dekodierung muß das Signal (15) einen Bandpaß (16) eine Gleichrichtung (17) und schließlich einen Tiefpaß (18) durchlaufen. Das Maximum der Ein­ hüllenden ergibt den Ort gleicher Weglängen. Für einen Punktsensor, der nur ein einziges Speckle auswertet, wurde dies auch realisiert, wie dies in der Deutschen Patentschrift DE 41 08 944 C2 von Häusler vorgeschlagen ist. Für einen Flächensensor, der parallel viele Speckle auswerten muß, ist dieses Demodulationsverfahren aber nur bedingt einsetzbar. Bis­ lang sind drei verschiedene Ansätze dafür bekannt:
Die erste Möglichkeit besteht lt. Häuslers Patentschrift darin, nicht die Einhüllende auszuwer­ ten, sondern direkt die Modulation. Dazu wird zunächst mit einer Verschiebeeinheit - s. Abb. 1 (11) - das Objekt verschoben.

Anschließend wird der auf einem Piezo (12) angebrachte Referenzspiegel um k·λ/3 (k=0, 1, 2) verschoben und jeweils mit der CCD-Kamera ein Bild aufgenommen.

Pixelweise werden dann die drei Bilder miteinander verrechnet und daraus die jeweilige Pixel-/Specklemodulation berechnet. Wird die Modulation in einem Pixel maximal, so wird die zugehörige Position der Verschiebeeinheit abgespeichert. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß pro Höhenstufe drei Bilder aufgenommen und verrechnet werden müssen. Für jedes Bild muß zudem der Piezo verstellt werden und auch eingeschwungen sein. Zwischen je zwei Höhenbildern muß die Verschiebeeinheit ebenfalls bewegt werden und eingeschwungen sein. Dieses Verfahren ist also quasistatisch und damit sehr zeitaufwendig.

Ein anderer Ansatz verfolgt zwar grundsätzlich die gleiche Strategie, d. h. es wird auch nur die Modulation bestimmt, allerdings wird das Objekt kontinuierlich verfahren. Mit einer Hochgeschwindigkeitskamera werden bei fahrendem Objekt alle von der Kamera kommenden Bilder abgespeichert und offline ausgewertet. Die Kamera muß dabei so schnell sein, daß nicht nur die Modulation nach Nyquist vollständig abgetastet wird, sondern auch noch Inten­ sitätsänderungen während der Integrationszeit der Kamera vernachlässigt werden können.

Dieses Verfahren hat zwar eine stark verkürzte Meßzeit, der Meßbereich ist aber durch die Anzahl der abspeicherbaren Bilder begrenzt (1 mm Meßbereich bei 10 Abtastungen pro Mo­ dulation und einer mittleren Wellenlänge von 630 nm benötigt ca. 32.000 Bilder!)
Eine dritter Ansatz verfolgt eine online Auswertung mit Hilfe von digitalen Filtern, wie dies im U.S. Patent 5,133,601(1991) vorgeschlagen wird.

Hier wird tatsächlich pixelweise eine der Hüllkurvendemodulation ähnliche Filterung vor­ genommen, indem unter Beachtung des Nyquist-Kriteriums die Modulation vollständig abge­ tastet und einem digitalen Filter zugeführt wird. Dazu ist aber ebenfalls ein statischer Betrieb notwendig, d. h. die Verschiebeeinheit (Piezo) muß bei der Aufnahme der Bilder stehen, oder aber es wird nur sehr langsam verfahren.

Hier wird die Anwendung eines aus der Nachrichtentechnik (NT) bekannten, modifizierten Demodulationsverfahrens vorgeschlagen, mit dem das Objekt kontinuierlich verfahren werden kann, mit dem online ausgewertet werden kann und die Modulation nicht vollständig abgeta­ stet werden muß. Aufgrund der Möglichkeit des kontinuierlichen Verfahrens wird der Sensor im folgenden als dynamisches Kohärenzradar bezeichnet, wobei dieses Verfahren auch für ein konventionelles Weißlichinterferometer eingesetzt werden kann, ohne dabei allerdings die Ge­ nauigkeit der phasenmessenden Verfahren erreichen zu können.

Das vorgeschlagene Verfahren ähnelt der kohärenten Demodulation aus der NT, welches in Abb. 4 gezeigt ist und z. B. von Kammeyer in "Nachrichtenübertragung" (Stuttgart 1992) erläutert wird.

Dort wird üblicherweise im Sender (19) dem Nutzsignal (20) ein Träger (21) aufmoduliert und über die Strecke (22) geschickt. Im Empfänger (23) wird die gleiche Trägerfrequenz wiederum aufmoduliert (24), wodurch das Nutzsignal (26) und ein Anteil bei der doppelten Trägerfrequenz gewonnen wird. Letzterer kann durch einen einfachen Tiefpaß (25) weggefil­ tert werden. Die verschiedenen Operationen lassen sich auch im Fourierraum darstellen (27). Da alle Operationen linear sind, können sie auch vertauscht werden, was eine Übertragung auf das Kohärenzradar ermöglicht.

Ordnet man das Kohärenzradar in eine solche Struktur ein, wie dies in Abb. 5 geschehen ist, dann ist die Lichtquelle der Sender (30), die Strecke (29) wird vom Referenz- und dem Ob­ jektstrahlengang gebildet; der Empfänger (32) schließlich ist die Kamera. Hier ist es nun die Strecke, wo sowohl Nutzsignal (Einhüllende der Modulation), als auch Trägerfrequenz (28) entstehen. Anstelle der kohärenten Demodulation im Empfänger wird nun der Sender, also die Lichtquelle mit der erwarteten Modulationsfrequenz moduliert (31). Aufgrund des Gleich­ anteils des Modulationssignales erhält man noch einen Anteil bei der Trägerfrequenz (34). Als Tiefpaß wird die Integrationszeit der Kamera ausgenutzt (33).

Es handelt sich hier also nicht um eine kohärente Demodulation wie im nachrichtentechni­ schen Fall, sondern um eine kohärente (Licht-)Modulation.

Geht man von einer sinusförmigen zu einer digitalen (Ein/Aus) Modulation über, so läßt sich dieses Verfahren einfach veranschaulichen: Betrachtet man die Modulation aus Abb. 2 und schaltet die Lichtquelle immer dann ein, wenn eine bezüglich des Mittelwerts positive Halb­ welle in der Modulation erwartet wird und immer dann aus, wenn eine negative Halbwelle erwartet wird, so liefert eine anschließende Tiefpaßfilterung oder eine abschnittsweise Inte­ gration die Einhüllende der Modulation.

Da die mittlere Wellenlänge der Lichtquelle als bekannt vorausgesetzt wird, kann eine Licht­ modulation unmittelbar von der aktuellen Position der Verschiebeeinheit des Sensors gesteu­ ert werden. Abb. 6 zeigt zunächst eine Modulation (35), wie sie ohne modulierte Lichtquelle auf einen Photoempfänger treffen würde. Die Intensität ist dabei über den Ort der Verschie­ beeinheit (entspricht der longitudinalen z-Komponente) aufgetragen. Wird die Lichtmodula­ tion eingeschaltet und eine CCD-Kamera mit einer bestimmten Integrationszeit verwendet, so liefert ein Pixel eine diskretisierte Einhüllende (36). Die dicken Balken kennzeichnen dabei Beginn und Ende der Kameraintegration. Da hier alle Balken die gleiche Länge besitzen, wurde das Objekt mit einer konstanten Geschwindigkeit verfahren. Um die Nachteile der Diskretisierung auszugleichen, kann noch eine Dreipunkt-Subpixelinterpolation um das Maxi­ mum durchgeführt werden, d. h. durch das Maximum und die beiden benachbarten Punkte wird eine Gaußfunktion oder einfach eine Parabel gelegt, deren Maximum dann verwendet wird. Ändert man nach jedem Bildtakt (in der Regel 40 ms) die Phase der Lichtmodulation um 180° und addiert aufeinanderfolgende Bilder pixelweise, so fällt der Gleichanteil noch weg.

Dieses Verfahren funktioniert aber nur dann gut, wenn Lichtmodulation und Specklemodula­ tion etwa phasengleich sind. Da jedoch die Specklephase zufällig ist und viele Speckle auf vielen Kamerapixeln parallel ausgewertet werden, läßt sich keine für alle Speckle geeignete Phase für die Lichtmodulation finden.

Eine weitere Ausprägung des dynamische Kohärenzradars basiert daher auf der modifizierten Anwendung der ebenfalls aus der Nachrichtentechnik bekannten Quadraturamplitudenmodu­ lation (QAM). Wie Abb. 7 zeigt, wird dort das amplitudenmodulierte Signal (37) im Empfän­ ger zunächst aufgespaltet (38) und dann mit zwei um 90° zueinander phasenverschobenen Signalen (39) (40) kohärent demoduliert. Beide so entstandene Signale werden je einem Tief­ paß (41) zugeführt und anschließend quadriert (42). Die abschließende Addition (43) der bei­ den Signale liefert das quadrierte Nutzsignal (44).

Dieses Prinzip ist nicht unmittelbar auf das Kohärenzradar übertragbar, da hier nur ein Tief­ paß, nämlich die Integrationszeit eines Kamerapixels, zur Verfügung steht. Schaltet man aber nach jedem Videotakt die Phase der Lichtmodulation zwischen 0° und 90° um, so kann mit Hilfe einer nachgeschalteten Bildverarbeitung die folgende Gleichung pixelweise ausgeführt werden:

Dabei ist I_n bzw. I_n-1 die Intensität des Pixels beim n-ten bzw. (n-1)-ten Videobild und I¯ die mittlere Intensität des Pixels außerhalb des Modulationsbereiches. Abb. 8 zeigt eine so ge­ wonnene Einhüllende: man sieht, wie nach jedem Videobild zwischen den beiden Phasen umgeschaltet wird (45) (46). (47) zeigt schließlich die nach obiger Gleichung gewonnene Einhüllende. Die kohärente Lichtmodulation ist damit phasenunabhängig geworden.

Alternativ dazu kann auch einfach pixelweise der Absolutbetrag der Differenz aufeinand­ erfolgender Bilder, also also

| I_n - I_n-1 | (2)

gebildet und einer Maximumsbestimmung unterzogen werden. Dies entspricht einer nicht­ normierten Kontrastbildung in aufeinanderfolgenden Bildern, der Gleichanteil verschwindet ebenfalls.

Der entscheidende Vorteil des dynamischen Kohärenzradars gegenüber den bislang bekannten Verfahren liegt in der Möglichkeit, das Objekt kontinuierlich verfahren zu können ohne dabei den Meßbereich einzuschränken und ohne die Modulation vollständig abtasten zu müssen. Da je nach Verfahrgeschwindigkeit der Verschiebeeinheit ein mehr oder weniger großer Teil der Modulation integriert wird (längere oder kürzere Balken in Abb. 6/8), kann mit der Verfahr­ geschwindigkeit die Genauigkeit des Sensors beeinflußt werden. Es gilt allgemein, daß der Quotient aus Meßfehler und Verfahrgeschwindigkeit konstant ist, d. h. verfährt man bei einer ersten Messung mit einer bestimmten Geschwindigkeit, so kann das Maximum und damit der Ort nur bis auf einen bestimmten Meßfehler genau bestimmt werden; verdoppelt man bei einer zweiten Messung die Geschwindigkeit, so verdoppelt sich auch der Meßfehler (ver­ wendet man allerdings zusätzlich eine Interpolation um das Maximum, so läßt sich die Ge­ nauigkeit noch steigern).

Dieser konstante Quotient hängt von der Kameraintegrationszeit ab. Mit einer Hochgeschwin­ digkeitskamera, die zum Beispiel 800 statt nur 25 Bilder in der Sekunde aufnimmt, kann bei gleicher Meßgenauigkeit mit der 32-fachen Geschwindigkeit verfahren werden.

Möchte man genau vermessen, muß demnach langsam verfahren werden, was Schwierigkei­ ten bringt, sobald innerhalb einer Kameraintegrationszeit nicht um viele Wellenlängen oder ganzzahlige Vielfache von λ/2 verfahren wird. Dann nämlich führt die zum Bildtakt asyn­ chrone Lichtmodulation zu unterschiedlichen pro Bildtakt ausgesandten Lichtmengen, also zu Flackern. Für langsame Verfahrgeschwindigkeiten muß damit die ausgesandte Lichtmenge pro Kameraintegrationszeit konstant gehalten werden.

Die höchste Genauigkeit erreicht man für eine Modulationsfrequenz von f= 0 und bei einer Verfahrgeschwindigkeit von ν_z=λ/6 pro Videotakt bei ansonsten gleichbleibender Auswer­ tung nach Gleichung (II). Dann wird innerhalb einer Kameraintegrationszeit über ein Drittel der Modulation integriert. Dies führt bei mindestens zwei von drei aufeinanderfolgenden Bildern zu einer hohen Differenz nach Gleichung (II). Auch hier wird wieder nach dem Maximum gesucht.

Literatur

[1] J.W. Goodman, "Statistical properties of Laser speckle pafterns", in "Laser speckle and related phenomena", ed. J.C. Dainty (Springer Verlag, Berlin 1984)
[2] G. Häusler, "About fundamental limits of three-dimensional sensing or nature makes no presents", Proc. of the 15th Congress of the international Comission of Optics, Garmisch-Partenkirchen, SPIE 1319, 352 (August 1990)
[3] G. Häusler, J. Herrmann, "Physical Limits of 3D-Sensing", Proc. SPIE 1822: Optics, Illumination and Image Sensing for Machine Vision VII, Boston, Mass. (1992)
[4] G. Häusler, J. Herrmann, "3D-sensing with a confocal optical macroscope", Proc. of the 15th Congress of the international Comission of Optics, Garmisch-Partenkirchen, SPIE 1319, 352 (August 1990)
[5] A. F. Fercher, H. Z. Hu, U. Vry, "Rough Surface Interferometry with a Two-Wave­ length Heterodyne Speckle Interferometer", Appl. Opt. 24, 2181(1985)
[6] T. Dresel, G. Häusler, H. Venzke, "Three-dimensional sensing of rough surfaces by coherence radar", Appl. Opt. 31 (1992)
[7] G. Häusler, Deutsche Patentschrift DE 41 08 944 C2
[8] G. Häusler, J. Neumann, "Coherence radar - an accurate sensor for rough surfaces", Proc. SPIE 1822: Optics, Illumination and Image Sensing for Machine Vision VII, Boston, Mass. (1992)
[9] K. Cohen et al., US Patent US005133601 vom 28.07.1992
[10] K. D. Kammeyer, "Nachrichtenübertragung", Stuttgart 1992

Claims (15)

1. Abstandssensor bestehend aus einer Lichtquelle mit einer mittleren Wellenlänge, einer interferometrischen Anordnung, einer Verschiebeeinheit, die den Lichtweg in einem Interferometerarm verändert, und Photoempfängern mit zeitlichem Tiefpaßverhalten, die das entstehende, helligkeitsmodulierte Interferometersignal erfassen, und aus deren Aus­ gangssignal in Verbindung mit der Position der Verschiebeeinheit der Abstand von Objektpunkten bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle in der Intensität moduliert wird und in Verbindung mit den Photoempfängern die Modulations­ tiefe des Interferometersignals bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Lichtquelle während einer Verschiebung der Verschiebeeinheit um eine halbe mittlere Wellenlänge von hoher Intensität über niedrige Intensität wieder zu hoher Intensität, vorzugsweise sinusförmig, variiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1-2 dadurch gekennzeichnet, daß der Photoempfänger das Interferometersignal abschnittsweise integriert und die diskretisierte Einhüllende des Interferometersignals liefert.

4. Verfahren nach Anspruch 1-2 dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtmodulation mit einer konstanten zeitlichen Frequenz f erfolgt, die sich aus der konstanten Geschwin­ digkeit ν der Verschiebeeinheit und der mittleren Wellenlänge λ der verwendeten Licht­ quelle errechnet zu f = 2·ν/λ.

5. Verfahren nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle nicht stetig moduliert wird, sondern mit der Modulationsfrequenz ein- bzw. ausgeschaltet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1-5 dadurch gekennzeichnet, daß als Empfänger pixelweise organisierte Photoempfänger, vorzugsweise CCD-Flächensensoren, mit einer bestimmten Integrationszeit verwendet werden, die das entstehende Intensitätssignal abschnittsweise integrieren.

7. Verfahren nach Anspruch 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder Integrationszeit der Photoempfänger die Phase der Lichtmodulation verändert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1-7 dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der Lichtmodula­ tion nach jeder Integrationszeit um 180° gedreht wird, und daß je zwei aufeinanderfol­ gende aus den Photoempfängern ausgelesene Bilder pixelweise addiert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1-7 dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der Lichtmodula­ tion abwechselnd nach jeder Integrationszeit des Photoempfängers um +90° bzw. um - 90° verschoben wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1-7 und 9 dadurch gekennzeichnet, daß von allen Pixeln nach abgeschlossener Integrationszeit des Photoempfängers pixelweise der jeweilige Mittel­ wert abgezogen wird, das Ergebnis pixelweise quadriert wird und diese Quadrate zweier aufeinanderfolgender jeweils abgeschlossener Integrationszeiten pixelweise addiert wer­ den.

11. Verfahren nach Anspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Maximum des durch Integration empfangenen Signals benachbarte Werte mit aufgenommen werden und mit einer anschließenden Interpolation das Maximum genauer bestimmt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1-7, 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß pixelweise das Maximum der absoluten Differenz aufeinanderfolgender Bilder gebildet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1-12 dadurch gekennzeichnet, daß die pro Integrationszeit des Photoempfängers ausgesandte Lichtmenge konstant gehalten wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1-3 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Modula­ tionsfrequenz f→0 eine Verfahrgeschwindigkeit von ungefähr ν_z=λ/6 pro Integrationszeit gewählt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht modulierbaren Lichtquellen der Lichtstrom auf den Photoempfänger oder die Empfindlichkeit des Photoempfängers moduliert wird.