DE3328753C2

DE3328753C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Abbildung einer Szene

Info

Publication number: DE3328753C2
Application number: DE3328753A
Authority: DE
Inventors: Richard Ariel
Original assignee: Novon Inc
Current assignee: Novon Inc
Priority date: 1982-08-18
Filing date: 1983-08-09
Publication date: 1993-10-28
Anticipated expiration: 2003-08-10
Also published as: JPS5958575A; US4499492A; JPH0797403B2; GB2125648A; GB2125648B; DE3328753A1; GB8320045D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Abbildungen, insbesondere auf die Bereichsabbildung unter Verwendung der Parallaxe.

Die Verwendung von Robotern in der Industrie wird immer üblicher. Die meisten Roboteranwendungen sind auf einfache Aufgaben begrenzt, wie z. B. das Spritzlackieren, das Schweißen und die Materialhandhabung. Ein breiterer Bereich von Anwendungsmöglichkeiten wird von den technologischen Entwicklungen in zahlreichen Bereichen abhängen, von denen einer die verbesserte Ausführung von optischen Sensoren ist.

Die Technologie zum Bauen von Robotern gibst es seit mindestens zwei Jahrzehnten. Die Mechanik der Bewegung eines geeigneten Manipulators im dreidimensionalen Raum ist eine gut bekannte Technologie, in der Verbesserungen entwicklungsmäßig und steigernd erfolgen. Die Entwicklungen bei Robotern haben Schrittmacherdienste erhalten durch die Anwendung der elektrischen/elektronischen Steuertechnologie im industriellen Bereich. Die ersten Roboter waren einfach und nicht ohne weiteres umprogrammierbar. Mit der Verfügbarkeit von Mikroprozessoren und der Führung von japanischer Robotertechnik waren amerikanische Hersteller gezwungen, Roboter zu verwenden, um die Produktivität zu verbessern.

Viele der heute verfügbaren Roboter sind für einfache, begrenzte Aufgaben ausgerichtet, die eine nicht-angepaßte Wiederholungssteuerung erfordern. Die typische Installation verursacht versteckte Kosten, die größer sind als die Einzelkosten des Roboters selbst, und zwar wegen der speziellen peripheren Arbeiten, die zur Unterstützung des Roboters erforderlich sind. Ein zuverlässiges, leicht zu verwendendes Videosystem, das den Roboter mit mehr Flexibilität im Umgang mit einer menschlichen Umgebung ausstattet, würde diese zusätzlichen Systemkosten vermeiden. Ein solches System würde auch die Anwendungsmöglichkeiten der Roboter für komplexere Vorgänge verbreitern, wie z. B. die Montage, die einen weit größeren Anteil an Aufgaben und Arbeiten in amerikanischen Fabriken ausmacht als das Schweißen und Spritzlackieren.

Das Robotersehvermögen ist ein altes Problem, das angegriffen worden ist, indem man versucht hat, den menschlichen Sehvorgang zu imitieren. Während ein ständiger Fortschritt gemacht worden ist, war er langsam und erfordert einen grundsätzlichen theoretischen Durchbruch, bevor das Sehvermögen sein volles Potential in der Robotertechnik erreicht. Der jetzige Stand der Technik ist gerade beim Eintritt in die Realzeit-Grauleiter-Verarbeitung für Roboter und war nur am Rande verwendbar bei der militärischen Aufklärung und Industrie.

Ein Symptom der jetzigen Schwierigkeiten bei dem Robotersehvermögen besteht darin, daß die meisten Anwendungen spezielle Entwicklungen erfordern, wie z. B. angepaßte Beleuchtung und spezielle Computersoftware. Die Systemkosten sind oft hoch und die Ansprechzeiten langsam. Während einige Firmen ein generelles Sehvermögen versprechen, ergibt eine kleinere Untersuchung verbesserte Verarbeitungsfähigkeiten bei der zweidimensionalen Abbildung, die durch die gleichen fundamentalen Probleme beschränkt ist.

Stellen wir uns beispielsweise einen Roboter vor, der in einen Behälter von Teilen sieht, die verschiedene Abdeckungen, Schilder, Schatten und Konturen haben. Der erste Schritt bei den derzeit verfügbaren Video-Prozessoren besteht darin, das Bild in Bereiche der "Gleichheit" oder "Kleckse" einzuteilen. Die Definition der "Gleichheit" kann auf der Intensität, Farbe oder Struktur bei der herkömmlichen Bildverarbeitung beruhen, aber das Ergebnis bei realen Bildern ist im allgemeinen das gleiche: Verwirrung! Ein Bild zerfällt in viele Bereiche von Glanzpunkten, Schatten und Konturen, die für den Roboter ohne weitere Verarbeitung nutzlos sind. Auch ein Mensch hat oft Schwierigkeiten, eine Szene bei dieser Unterteilung auf einem ersten Niveau zu erkennen.

Die Bildaufteilung ist nicht nur schwer zu verwenden, sondern sie ist sehr teuer und langsam zu erzeugen. Eine einfache Pegelaufteilung oder binäre Abbildung ist sinnlos, ausgenommen dann, wenn eine spezielle Beleuchtung und ein Hintergrund verwendet werden können. Somit ist im allgemeinen eine serielle Verarbeitung erforderlich, die eine komplexe Logik mit sich bringt und ernsthafte Engpässe schafft.

Zur Überwindung der Probleme, die bei der Intensitätsabbildung oder dgl. auftreten, hat man die Bereichsabbildung verwendet. Laufzeitsysteme verwenden eine Phasendifferenz zwischen reflektiertem Licht und Referenzlicht, um die Länge der Zeit zu bestimmen, bis übertragenes Licht zurückreflektiert worden ist, und zwar als Angabe für den Bereich bzw. die Entfernung. Derartige Systeme sind in der US-PS 39 45 729, der Veröffentlichung "Use of Range and Reflectance Data to find Planar Surface Regions" in IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Band PAMI-1, No. 3, Juli 1979, und Nitzan et al., "The Measurement and Use of Registered Reflectance and Range Data in Scene Analysis", in Proceedings of the IEEE, Band 65, No. 2, Februar 1977, beschrieben. Derartige Systeme sind für die Robotersteuerung ungeeignet, da die Abtastsysteme zu langsam sowie im allgemeinen ungenau und ohne ausreichende Auflösung sind.

Die Bereichsabbildung kann auch unter Verwendung der Parallaxe durchgeführt werden. Stereo-Korrelationssysteme und Abtastflächen von Lichtsystemen können beide als Parallaxensysteme angesehen werden. Die Stereo-Korrelation ist langsam wegen ihres Software-Verarbeitungsaufwandes und geringer Auflösung, da sie viele Bildpunkte zusammenpassen muß, um eine Bereichsmessung zu erhalten. Sie erfordert auch eine Objektstruktur, um die Bereichsmessung vorzunehmen, was ein größerer Schwachpunkt für einen Robotersensor ist, von dem gefordert wird, unmarkierte Objekte zu handhaben.

Bereichssensoren, die auf der Lichtflächentechnik (sheet of light technique) basieren, sind in der Veröffentlichung von Nevatia et al, "Structured Descriptions of Complex Objects", Proc. 3rd Int. Joint Conf. Artificial Intelligence, August 1973 und von Shirai et al., "Recognition of Polyhedrons with a Range Finder", Proc. 2nd Int. Joint Conf. Artificial Intelligence, September 1971, beschrieben. In der Theorie können Lichtflächensysteme schnell gemacht werden, in der Praxis sind sie jedoch langsam. Zum Erzielen einer schmalen abtastenden Lichtfläche in einer Entfernung von einigen Metern ist ein Laserstrahl erforderlich, der entweder auf wenige Milliwatt begrenzt oder außerordentlich teuer ist. Die geringe Beleuchtungsleistung bringt zwangsläufig eine langsame Abtastgeschwindigkeit mit sich, um ein geeignetes Signal-Rausch-Verhältnis zu erzielen. Der Sensor muß die Zeit messen, in der jeder Bildpunkt beleuchtet wird, und diese Zeit ist direkt übersetzbar in Bildpunktbereiche oder Bildpunktentfernungen. Diese Messung ist langsam, da ein voller Rahmen für jede Position der Laserstrahl-Beleuchtungslinie erforderlich ist. Man könnte sich vorstellen, daß man mehr als eine Beleuchtungslinie in jedem Rahmen hat, um den Vorgang schneller zu machen, aber man müßte immer noch die Abtastung viele Male in Synchronisation mit der Fernsehkamera wiederholen, um das gesamte Bild abzudecken.

In der Veröffentlichung von Rocker et al. in "Methods for Analyzing Three Dimensional Scenes", Proc. 4th Int. Joint Conf. Artificial Intelligence, September 1975, wird vorgeschlagen, ein optisches Gitter zu verwenden, das auf eine abzubildende Szene projiziert wird. Diese Veröffentlichung gibt an, daß die Verarbeitung vorgenommen werden kann, indem man die Bilder von sich kreuzenden Linien im Bild aufzeichnet. Die Berechnung von dreidimensionalen Koordinaten kann nur vorgenommen werden, wenn es möglich ist, die Bilder der Linien durch ihre mathematischen Gleichungen zu identifizieren. Die Veröffentlichung gibt an, daß der Computer ungefähr 30 Sekunden braucht, um die vollständigen dreidimensionalen Koordinaten der Linien zu bestimmen. In vielen Anwendungsfällen, einschließlich der Robotertechnik, kann diese Zeitspanne übermäßig lang sein.

In der US-PS 38 66 052 wird der Bereich zwischen einem vorgegebenen Punkt und einem Feld, das eine abzubildende Szene enthält, in eine Reihe von Segmenten unterteilt. Vier verschiedene Lichtmuster werden sequentiell auf das Feld projiziert und von der Szene reflektierte Intensitätsdaten erhalten. Diese Intensitätsdaten werden dann kombiniert, um zu bestimmen, in welchem der Segmente jedes der Elemente der Szene liegt. Ein Problem bei diesem System besteht darin, daß die Auflösung auf die Größe der Segmente beschränkt ist.

In der US-PS 41 45 991 ist ein Bereichsabbildungssystem mit verbesserter Auflösung angegeben. Dabei wird, wie bei dem System der US-PS 38 66 052, die Szene in eine Anzahl von Segmenten unterteilt. Die Auflösung wird durch Überlappung der unterteilten Segmente verbessert, so daß ein Teil eines Segmentes mit einem Teil eines benachbarten Segmentes überlappt. Die Auflösung wird auf das Maximum gebracht, wenn die Anzahl von Segmenten vergrößert wird.

Gemäß dieser US-PS 41 45 991 wird die Szene mit einer Anzahl von verschiedenen Modulationsmustern beleuchtet, und die reflektierte Intensitätsinformation wird verwendet, um den Bereich bzw. die Entfernung der Punkte in der Szene zu bestimmen. Gemäß dieser US-PS 41 45 991 ist die Auflösung, die erhalten werden kann, verknüpft mit der Anzahl von verschiedenen Modulationsmustern, die auf die Szene projiziert werden. Somit ist das System dieser US-PS 41 45 991 ähnlich dem in der US-PS 38 66 052 insofern, als der Bereich in eine Anzahl von Segmenten unterteilt und die Auflösung auf die Bestimmung begrenzt ist, in welchem Segment ein Punkt der Szene liegt. Die US-PS 41 45 991 gibt die zusätzliche Lehre, daß die Auflösung verbessert werden kann, indem man die Größe der Segmente verringert, was wiederum erreicht wird, indem man die Anzahl von auf die Szene projizierten Modulationsmustern erhöht.

In der US-PS 42 59 017 und der Stammanmeldung sind weitere Verbesserungen für die Bereichsabbildungtechnik auf Parallaxenbasis angegeben. Insbesondere wird eine Bereichsabbildungstechnik angegeben, bei der der Bereich bzw. der Abstand kontinuierlich bestimmt werden können. Anstatt Beleuchtungsmuster zu verwenden, die binär sind, d. h. entweder lichtdurchlässig oder lichtundurchlässig, werden sinusförmig variierende Beleuchtungsmuster verwendet. Vier Rahmen von reflektierten Intensitätsdaten werden gesammelt, um ein Bereichsbild zu liefern.

In der US-PS 4 212 073 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Oberflächenkontur beschrieben, wobei ein sinusförmiges Muster auf die Oberfläche eines zu erfassenden Gegenstandes projiziert, das Muster in drei getrennten Schritten verschoben und die Intensität der Lichtstrahlung gemessen wird. Die daraus erhaltene Information wird dazu verwendet, um eine sinusförmige trigonometrische Funktion des Phasenwinkels von jeder dieser drei Positionen zu berechnen, wobei die Überwachung durch ein Ronchi-Gitter erfolgt, um das dadurch erhaltene Moir´-Muster zu ermitteln.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der US-PS 4 212 073 basieren dabei in spezieller Weise auf drei statischen Messungen, die jeweils um 90° voneinander getrennt sind und bei 0°, bei 90° und bei 180° durchgeführt werden, wobei ein zweites Gitter vor den Sensor davorgeschaltet ist, um das Moir´-Muster zu erhalten. Die drei einzelnen, phasenmäßig verschobenen Bilder werden auf die zu bestimmende Szene projiziert. Anschließend werden Videosignale von dieser zu bestimmenden Szene aufgefangen. Anschließend wird unter Verwendung des Arkustangens die räumliche Entfernung zu dem Zielobjekt bestimmt.

Zu diesem Zweck wird bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der US-PS 4 212 073 eine Kamera mit einem verschließbaren Verschluß verwendet, und zwar in der Weise, daß die Kamera jeweils nur ein einzelnes Bild zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt aufnimmt, nämlich dann, wenn der Verschluß gerade geöffnet ist. Der Verschluß der Kamera ist während der Bewegung des zweiten Musters verschlossen und öffnet jedesmal nur für einen Augenblick, nachdem das Muster verschoben worden ist, so daß drei verschiedene und voneinander getrennte Bilder entsprechend den drei diskreten Positionen des sinusförmigen Musters erhalten werden. Zu diesem Zweck ist ein Muster-Verschiebungselement vorgesehen, welches eine Maske mit einem sinusförmigen Muster verschiebt.

Aufgrund der Verwendung eines derartigen stufenförmigen Modulationsmusters, das sich zu verschiedenen Zeiten jeweils in einer von drei verschiedenen Positionen befindet, ergeben sich bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der US-PS 4 212 073 erhebliche Unzulänglichkeiten hinsichtlich des Dynamikbereiches und der Arbeitscharakteristiken. Da nämlich die Kamera nur zu diskreten Zeiten Bilder aufnimmt, geht nämlich zwischen jeweils zwei Aufnahme-Positionen wichtige Information verloren, die naturgemäß überhaupt nicht berücksichtigt werden kann. Mit anderen Worten, bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der US-PS 4 212 073 wird zur Bestimmung der Oberflächenkontur ein zweites, sinusförmiges Modulationsmuster eingesetzt, das zwischen den jeweils drei Schritten der Aufnahme von Bildern verdeckt bleibt. Insofern bedient sich das herkömmliche Verfahren der Aufnahme von Schnappschüssen von verschiedenen Teilen einer Sinuswelle, die nicht bewegt wird. Auf diese Weise kann eine Durchschnittsbildung für die Intensität des reflektierten Lichtes nicht erfolgen. Damit ist die Genauigkeit bei der Bilderfassung gemäß der US-PS 4 212 073 ungenügend und nicht sehr genau, obwohl ein Modulationsgitter mit sinusförmigem Muster verwendet wird, das vergleichsweise kompliziert und aufwendig in der Herstellung ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abbildung einer Szene anzugeben, die unter Verwendung eines vereinfachten optisch-mechanischen Aufbaus eine zuverlässige Abbildung mit gutem Auflösungsvermögen gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abbildung einer Szene anzugeben, wie es in den Ansprüchen 1 und 9 angegeben ist. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird das Ziel in zufriedenstellender Weise erreicht. Insbesondere wird eine besonders hohe Meßgenauigkeit erzielt, obwohl ein vergleichsweise einfaches Modulationsmuster verwendet wird, das ein einfaches Ronchi-Gitter sein kann. Dennoch betrug der maximale Fehler bei der Abbildung mit dem kontinuierlich bewegten Ronchi-Gitter nur etwa 1.1°, während bei der Verwendung eines herkömmlichen Moir´-Ronchi-Gitters ein maximaler Fehler von etwa 4.1° ermittelt wurde, so daß der Fehler nur etwa ein Viertel betrug. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß eine erheblich größere Tiefenschärfe und ein verbessertes optisches Auflösungsvermögen erzielt werden können. Ein weiterer Vorteil für die Praxis besteht darin, daß aufgrund der kontinuierlichen Bewegung des Musters ein verhältnismäßig grobes Modulationsgitter verwendet werden kann, das sich vergleichsweise leichter im Brennpunkt halten läßt, so daß der Variationsbereich besser ausgeglichen werden kann.

Die Erfindung überwindet die oben angegebenen Probleme von herkömmlichen Bereichsabbildungssystemen unter Verwendung einer Standardfernsehkamera, einer speziellen Beleuchtung und eines Realzeit-Bildprozessors für spezielle Zwecke, um eine hohe Rahmengeschwindigkeits-Bereichsabbildung zu liefern. Die Bildverarbeitung beruht auf Hochgeschwindigkeits-Interferenzmeßverfahren und wird wirtschaftlich durchführbar durch die ständige Abnahme der Kosten von Digitalspeichern, welche ganze Rahmen von optischen Daten speichern.

Gemäß der Erfindung wird ein einziges, bewegliches periodisches Muster auf eine Szene projiziert. Wenn die Szene flach ist, wird das darauf projizierte Muster gleichmäßige Streifen von hellen und dunklen Bereichen haben. Da sich jedoch die Szene im Bereich bzw. der Entfernung ändert, verschieben sich die Streifen im Verhältnis zum Bereich bzw. zur Entfernung, wenn sie unter einem Winkel bezüglich der Beleuchtungsachse betrachtet werden. Die zeitliche Phase des Lichtes bezüglich des periodischen Musters wird bei jedem Bildpunkt als Anzeige für den Bereich bzw. die Entfernung gemessen.

Das periodische Muster kann auf beliebige Art und Weise erzeugt werden. Beispielsweise kann eine Platte, die eine sich periodisch ändernde Durchlässigkeit hat, vor einer gewöhnlichen Lampe bewegt werden. Alternativ dazu kann eine Scheibe, die eine sich über den Umfang ändernde Durchlässigkeit besitzt, vor der Lampe gedreht werden. Diese beiden Techniken liefern kontinuierlich sich bewegende Muster.

Somit kann jede Linie des Musters als eine sich bewegende Lichtfläche betrachtet werden. Die periodische Natur des Lichtes ändert jedoch die Verarbeitung zur Messung einer Zeitverzögerung zur Messung einer Phase. Da sich bei Interferometern gezeigt hat, daß Phasenänderungen bis zu einem Hundertstel und sogar einem Tausendstel einer Periode gemessen werden können, und zwar in Abhängigkeit vom Signal-Rausch-Verhältnis, ist die Genauigkeit der Bereichs- oder Abstandsmessung sehr gut.

Bei einer Ausführungsform erfordert die Signalverarbeitung vier Videorahmen von Daten. Durch geeignete Kombination der vier Videorahmen können sowohl die Effekte der Hintergrundbeleuchtung als auch die Effekte von sich änderndem Reflexionsvermögen beseitigt werden.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die reflektierte Intensitätsinformtion in drei Punkten des zeitlichen Zyklus erforderlich. Durch geeignete Kombination der drei Videorahmen können sowohl die Effekte der Hintergrundbeleuchtung als auch die Effekte von sich änderndem Reflexionsvermögen beseitigt werden.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei der Erfindung aus einer photoempfindlichen Einrichtung, die das auf sie fallende Licht integriert, wie z. B. eine Fernsehkamera. Wenn ein Rechteckwellen-Ronchi-Muster auf die Szene projiziert und eine photoempfindliche Einrichtung vom Integrationstyp verwendet wird und wenn weiterhin die photoempfindliche Einrichtung über einen Teil des zeitlichen Zyklus der Musterbewegung integrieren kann, so hat das Resultat die Tendenz, ein sinusförmiges Muster zu approximieren. Somit läßt sich der hohe Auflösungsgrad erzielen, der aus kontinuierlichen, von einem sinusförmigen Muster erzeugten Daten hervorgerufen wird, indem man ein sich bewegendes binäres Muster verwendet. Ein binäres Muster ist viel leichter genau herzustellen als ein sinusförmiges Muster.

Somit können gemäß der Erfindung Realzeit-Bildrahmen erzeugt werden, wenn man eine Standardfernsehkamera verwendet, und man hat ausgezeichnete Genauigkeit und Auflösungsvermögen, z. B. einen Millimeter bei einem Bereich oder Abstand von zwei Metern. Außerdem ist es gemäß der Erfindung möglich, ein Intensitätsbild in perfekter Übereinstimmung mit der Bereichsabbildung für eine detailliertere Analyse von Etiketten, Markierungen, Defekten usw. zu liefern.

Außerdem umgeht das bewegliche periodische Muster das Problem der Beleuchtungsleistung, da eine Standardglühlampe anstelle eines Lasers verwendet werden kann, was die Beleuchtungsleistung bei geringeren Kosten auf ein Tausendfaches erhöht.

Da die Phasenänderung abgetastet bzw. gemessen wird, haben die Bereichsdaten oder Entfernungsdaten eine Doppeldeutigkeit: Wenn zwei Punkte in dem Bereich einen bestimmten Abstand haben, so erscheinen ihre periodischen Muster um genau eine volle Periode verschoben. Dieses Doppeldeutigkeitsproblem wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß man mehr als ein periodisches Muster bei der Beleuchtungseinrichtung oder aber Beleuchtungseinrichtungen mit unterschiedlichen periodischen Mustern verwendet. Die Muster haben verschiedene räumliche Frequenzen. Das Muster hoher Frequenz wird für die Genauigkeit verwendet, und das Muster niedriger Frequenz wird für den Bereich bzw. den Abstand verwendet.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Zeitdiagramm für die Schaltung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 ein Zeitdiagramm der Schaltung gemäß Fig. 3;

Fig. 5 ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 ein Zeitdiagramm der Schaltung gemäß Fig. 5;

Fig. 7 ein Schaltbild einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 ein Zeitdiagramm der Schaltung gemäß Fig. 7;

Fig. 9 eine Draufsicht auf eine ein periodisches Muster erzeugende Platte gemäß der Erfindung;

Fig. 10 eine graphische Darstellung eines sich ändernden Durchlässigkeitsmusters für die Platte der Ausführungsform gemäß Fig. 5;

Fig. 11 eine Draufsicht auf eine ein periodisches Muster erzeugende Scheibe gemäß der Erfindung;

Fig. 12 ein Schaltbild zur Vergrößerung des Bereiches, in dem keine Doppeldeutigkeit auftritt;

Fig. 13 und 14 schematische Darstellungen der Zusammenhänge zwischen zwei Paaren von periodischen Mustern, die gleichzeitig bei Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden können; und in

Fig. 15 und 16 weitere Schaltbilder zur Vergrößerung des Bereiches, in dem keine Doppeldeutigkeit auftritt.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Systems zur Erzeugung eines Bildes einer Szene 100. Die Szene 100 wird mit einer Beleuchtungseinrichtung 102 beleuchtet, die eine Bogenlampe 104, einen Wärmefilter 106, einen Mustergenerator 108 und eine Linse 110 aufweist. Der Mustergenerator 108 erzeugt periodische Muster 112 auf der Szene 100. Wenn sämtliche Gebiete der Szene 100 den gleichen Abstand von der Beleuchtungseinrichtung 102 hätten, würde die Szene 100 mit gleichmäßigen Streifen von hellen und dunklen Flächen beleuchtet. Da jedoch die Objekte in der Szene 100 unterschiedliche Entfernungen von der Beleuchtungseinrichtung 102 haben und die Szene unter einem Winkel 103 betrachtet wird, erfolgt eine Biegung der Bereiche von Helligkeit und Dunkelheit und diese Biegung wird verwendet, um den Bereich bzw. die Entfernung dieser Objekte in der Szene 100 zu bestimmen.

In Wirklichkeit besitzt der Mustergenerator 108 eine Einrichtung, um das Muster über die Szene 100 zu bewegen. Was tatsächlich gemessen wird, ist die Phasenverschiebung der Bereiche von Dunkelheit und Helligkeit bezüglich der Bewegung des Musters. Die Szene 100, die von der Beleuchtungseinrichtung 102 beleuchtet wird, wird mit der elektronischen Kamera 114 betrachtet. Das System benötigt keinerlei Hochleistungskamera. Während Feldverzerrungen als kleinere Form-Deformationen interpretiert werden, können diese auch leicht durch Eichen beseitigt werden, wenn es erforderlich ist. Eine CCD-Kamera oder Kamera mit ladungsgekoppelter Einrichtung würde die beste Abtaststabilität und den besten Rauschabstand liefern.

Das Ausgangssignal der Kamera 114 wird an eine Synchronisations- und Zeitsteuerungsschaltung 116 sowie an einen Analog/Digital-Wandler 118 angelegt. Die Synchronisations- und Zeitsteuerungsschaltung 116 entnimmt aus dem Kamerasignalrahmen Start- und Zeilen-Synchronisationssignale. Die in dem Signal von der Kamera 114 enthaltenen Videodaten werden mit dem Analog/Digital-Wandler 118 in einen digitalen Wert umgewandelt und an die Dateneingänge der Speicher mit wahlfreiem Zugriff oder RAMs 120-126 angelegt.

Zur Steuerung der Adressen, in welche die Daten eingeschrieben werden, sind Zeilenzähler 128 und Spaltenzähler 130 vorgesehen. Der Zeilenzähler 128 zählt die Anzahl von Zeilen, die in jedem Rahmen abgetastet worden sind. Somit wird der Zeilenzähler 128 von dem Zeilen-Synchronisationssignal von der Synchronisations- und Zeitsteuerschaltung 116 stufenweise weitergeschaltet und vom Rahmen-Startsignal ebenfalls von der Synchronisations- und Zeitsteuerungsschaltung 116 zurückgesetzt. Der Spaltenzähler 130 bestimmt den Bildpunkt, den die Kamera 114 über die Zeile abtastet. Somit wird der Spaltenzähler 130 vom Taktgeber 132 schrittweise weitergeschaltet und vom Zeilen-Synchronisationssignal von der Synchronisations- und Zeitsteuerungsschaltung 116 zurückgesetzt. Offensichtlich muß der Taktgeber 132 mit der Kamera 114 koordiniert sein, so daß die Frequenz des Taktgebers 132 mit der Geschwindigkeit zusammenpaßt, mit der sich die Kamera 114 längs der Zeile bewegt. Diese Koordination kann durchgeführt werden, indem man entweder sorgfältig die Frequenz des Taktgebers 132 steuert oder indem man den Taktgeber 132 mit der Synchronisations- und Zeitsteuerungsschaltung 116 synchronisiert, wie es mit der gestrichelten Linie in Fig. 1 angedeutet ist.

Das Ausgangssignal des Zeilenzählers 128 bildet die Bits größter Wertigkeit des Adresseneingangssignals der RAMs 120-126, und das Ausgangssignal des Spaltenzählers 130 bildet die Bits geringster Wertigkeit des Adresseneingangssignals.

Bei dieser Ausführungsform werden Bereichs- oder Abstandsdaten aus vier Rahmen von Intensitätsdaten erzeugt. Zwischen jedem der vier Rahmen bewegt sich das Muster 112 um eine Viertel-Periode. Nachdem die vier Rahmen von Daten gesammelt worden sind, wird der Intensitätswert des entsprechenden Bildpunktes im ersten Rahmen subtrahiert, und der Intensitätswert jedes Bildpunktes im vierten Rahmen wird vom Intensitätswert des entsprechenden Bildpunktes im zweiten Rahmen subtrahiert. Es darf darauf hingewiesen werden, daß die Intensitätswerte in den ersten und dritten Rahmen und die Intensitätswerte in den zweiten und vierten Rahmen halbe Periodenverschiebungen beim sich bewegenden Muster 112 repräsentieren. Als Ergebnis der Subtraktion werden jegliche Wirkungen der Hintergrundbeleuchtung ausgelöscht.

Außerdem darf darauf hingewiesen werden, daß sich das bewegliche Muster 112 um eine Viertel-Periode zwischen den ersten und zweiten Rahmen und den dritten und vierten Rahmen bewegt bzw. verschiebt. Nachdem diese Subtraktionen stattgefunden haben, sind dementsprechend, was übrigbleibt, zwei Rahmen von Daten, die miteinander um eine Phasenverschiebung von einer Viertel-Periode des beweglichen Musters 112 zusammenhängen. Wenn ein Satz von Daten längs der X-Achse aufgezeichnet wird und der andere Satz von Daten längs der Y-Achse aufgezeichnet wird, wird ein Vektor definiert, dessen Winkel einzig mit der Phasenverschiebung des beweglichen Musters 112 in Beziehung steht, und somit mit dem Bereich bzw. dem Abstand jedes speziellen Bildpunktes über eine geometrisch bestimmte Konstante.

Wenn beispielsweise das Muster 112 tatsächlich sinusförmig wäre, kann der eine Differenzrahmen für Sinusdaten und der andere Rahmen für Kosinusdaten angesehen werden. Die Sinusdaten werden dann durch die Kosinusdaten geteilt, um einen Rahmen von Werten zu erzeugen, die jeweils auf den Tangens der Anzahl von Graden der Phasenverschiebung bei jedem bestimmten Bildpunkt bezogen sind. Der Arkustangens dieses Wertes wird dann bestimmt, der die Phase, d. h. die Anzahl von Graden oder dgl. des periodischen Musters 112 bei dem speziellen Bildpunkt ist. Wie oben angegeben, hängt die Phase direkt mit dem Bereich bzw. dem Abstand des bestimmten Bildpunktes über eine geometrisch bestimmte Konstante zusammen.

Aus dem vorstehenden ist ebenfalls klar, daß dann, wenn die Daten der vier Rahmen summiert werden, der resultierende Rahmen von Werten ein Intensitätsbild repräsentiert.

Zur Durchführung der oben angegebenen Operationen hat der Ringzähler 134 fünf Ausgangsanschlüsse, die sequentiell und einzeln auf hohen Pegel gehen, und zwar in Abhängigkeit von Rahmen-Startsignalen, die an einen Takteingang angelegt werden. Somit geht zu Beginn jedes Rahmens der nächste Ausgangsanschluß des Ringzählers 134 auf hohen Pegel. Die ersten vier Ausgangsanschlüsse des Ringzählers 134 sind an die jeweiligen AND-Gatter 136-142 angeschlossen. Die anderen Eingänge der AND-Gatter 136-142 sind an eine Verzögerungsschaltung 144 angeschlossen, die ein Signal mit derselben Frequenz wie das Ausgangssignal des Taktgebers 132 liefert, jedoch mit verzögerter Phase. Die Ausgangssignale der AND-Gatter 136-142 werden an die Schreib-Steuereingänge von RAMs 120, 124, 122 bzw. 126 angelegt.

Der fünfte Ausgangsanschluß des Ringzählers 134 ist an das AND-Gatter 146 angeschlossen. Der andere Eingang des AND-Gatters 146 erhält ebenfalls ein Signal von der Verzögerungsschaltung 144. Das Ausgangssignal des AND-Gatters wird an die Leseeingänge der RAMs 120-126 angelegt.

Die Ausgangssignale der RAMs 120-126 werden mit Hilfe von Addierern 148-152 aufaddiert, um ein Intensitätsbild zu erzeugen. Das Ausgangssignal des RAMs 122 wird vom Ausgangssignal des RAMs 120 mit Hilfe des Addierers 154 subtrahiert, und das Ausgangssignal des RAMs 126 wird vom Ausgangssignal des RAMs 124 mit Hilfe des Addierers 156 subtrahiert. Die Ausgangssignale der Addierer 154 und 156 werden an die Adresseneingänge des ROMs 158 angelegt. Der ROM 158 liefert an seinem Ausgang einen Wert, der den Arkustangens des Quotienten der Werte repräsentiert, die von den Addierern 154 und 156 geliefert werden. Offensichtlich kann auch eine Rechnereinrichtung anstelle des ROM 158 verwendet werden.

Fig. 2 zeigt ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig. 1. Nehmen wir an, daß der erste Ausgangsanschluß des Ringzählers 134 auf hohem Pegel ist. Dies bewirkt, daß die Daten in den RAM 120 eingeschrieben werden.

Zu Beginn des ersten Rahmens hat ein Rahmen-Startsignal den Zeilenzähler 128 zurückgesetzt, und ein Zeilen-Synchronisationssignal hat den Spaltenzähler 130 zurückgesetzt. Danach inkrementiert der Taktgeber 132 den Spaltenzähler 130, um seriell verschiedene Speicherorte zu adressieren, die den Bildpunkten längs der ersten Zeile entsprechen. Am Ende der ersten Zeile bewirkt das Zeilen- Synchronisationssignal, daß der Spaltenzähler 130 zurückgesetzt wird und daß der Zeilenzähler 128 inkrementiert wird, so daß Speicherorte entsprechend der zweiten Zeile von Bildpunkten sequentiell adressiert werden, wenn der Spaltenzähler 130 vom Taktgeber 132 inkrementiert wird. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis der gesamte erste Rahmen abgetastet worden ist.

Während die Zähler 128 und 130 die an die RAMs 120-126 angelegten Adressensignale inkrementieren, tastet die Kamera 114 den gesamten Rahmen ab. Für jeden Bildpunkt werden Daten an den Dateneingang der RAMs 120-126 angelegt. Sobald die Adressen an den Ausgangsleitungen der Zähler 128 und 130 stabilisiert worden sind, liefert die Verzögerungsschaltung 144 einen Impuls, der durch das AND-Gatter 136 hindurchgeht und bewirkt, daß der RAM 120 an der geeigneten Adresse die Daten einschreibt, die am Eingangsanschluß des RAM geliefert werden. Das an den RAM 120 angelegte Adressensignal wird dann inkrementiert, und die nächste Datengruppe wird in den RAM 120 eingeschrieben. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis der gesamte Rahmen von der Kamera 114 abgetastet worden ist.

Beim Beginn des nächsten Rahmens setzt das Rahmen-Startsignal den Zeilenzähler 128 zurück und inkrementiert den Ringzähler 134, so daß der zweite Ausgangsanschluß auf hohen Pegel geht. Das Zeilensynchronisationssignal setzt den Spaltenzähler 130 zurück. Da der zweite Ausgang des Ringzählers 134 auf hohem Pegel ist, läßt das AND-Gatter 138 Impulse von der Verzögerungsschaltung 144 zum Schreibeingang des RAM 124 durch. Infolgedessen werden Daten vom Analog/Digital-Wandler 118 in den RAM 124 eingeschrieben, und zwar in gleicher Weise wie der erste Rahmen von Daten in den RAM 120 eingeschrieben wurde.

In gleicher Weise werden die RAMs 122 und 126 mit Daten aus den dritten bzw. vierten Rahmen geladen. Am Ende dieses Ladestadiums enthalten die RAMs 120-126 jeweils die Intensitäten von Werten für einen Rahmen. Zwischen dem Laden der sequentiellen Speicher verschiebt sich das bewegliche Muster 112 um eine Viertel-Periode.

Nachdem der vierte Rahmen geladen worden ist, bewirkt das nächste Rahmen-Startsignal, daß der fünfte Ausgangsanschluß des Ringzählers 134 auf hohen Pegel geht. Infolgedessen werden Impulse von der Verzögerungsschaltung 144 an die Lese-Steuereingänge der RAMs 120-126 über das AND-Gatter 146 angelegt. Zur gleichen Zeit werden die Zähler 128 und 130 weiterhin ständig in der oben beschriebenen Weise getaktet und zurückgesetzt, so daß auf die Intensitätswerte für jeden Bildpunkt in den RAMs 120-126 schrittweise Zugriff genommen wird. Da das Ausgangssignal des AND-Gatters 146 die RAMs 120-126 in Lesebetriebsart versetzt, werden die Intensitätswerte aus den RAMs 120- 126 ausgegeben. Die Daten aus dem ersten Rahmen im RAM 120 werden an die Addiereingänge der Addierer 148 und 154 angelegt. Die Daten aus dem dritten Rahmen im RAM 122 werden an einen Addiereingang des Addierers 148 und einen Subtrahiereingang des Addierers 154 angelegt. Die vom Addierer 154 erzeugte Differenz wird an einen Adresseneingang des Festwertspeichers oder ROM 158 angelegt.

Die Intensitätswerte für die Bildpunkte des zweiten Rahmens, die im RAM 124 gespeichert sind, werden an die Addiereingänge der Addierer 150 und 156 angelegt. Die Intensitätswerte der Bildpunkte im vierten Rahmen, die im RAM 126 gespeichert sind, werden an einen Addiereingang des Addierers 150 und einen Subtrahiereingang des Addierers 156 angelegt. Die vom Addierer 156 erzeugte Differenz wird ebenfalls an den ROM 158 an einen anderen Teil der Adressen angelegt.

Die Ausgangssignale der Addierer 148 und 150 werden an den Addierer 152 angelegt. Das Ausgangssignal des Addierers 152 repräsentiert eine Folge von Summen der Intensitätswerte an den entsprechenden Bildpunkten der ersten bis vierten Rahmen. Somit ist das Ausgangssignal des Addierers 152 ein Intensitätsbild der Szene 100.

Die vom Addierer 154 erzeugten Differenzen repräsentieren die Differenzen der Intensitätswerte der entsprechenden Bildpunkte zwischen den ersten und dritten Rahmen. Dementsprechend repräsentieren die vom Addierer 156 erzeugten Differenzen die Differenzen der Intensitätswerte der entsprechenden Bildpunkte zwischen den zweiten und vierten Rahmen. Somit kann das Ausgangssignal des Addierers 154 so betrachtet werden, daß es mit Sinuswerten verknüpft ist, und das Ausgangssignal des Addierers 156 kann so betrachtet werden, daß es mit Kosinuswerten verknüpft ist. Der ROM 158 ist so programmiert, daß er eine Funktion erzeugt, die mit dem Arkustangens des Quotienten der Signale verknüpft ist, die von den Addierern 154 und 156 geliefert werden. D. h., jede denkbare Kombination von Werten, die von den Addierern 154 und 156 erzeugt werden, adressiert einen ganz bestimmten Ort im ROM 158, und an diesem Ort wird der Arkustangens des Quotienten der beiden Adressenwerte gespeichert. Wie oben angegeben, repräsentiert dieser einen Wert, der proportional zum Bereich bzw. Abstand der Objekte in der Szene 100 ist.

Die Division der Sinusdaten durch die Kosinusdaten bewirkt, daß sämtliche Intensitätsschwankungen, die mit Reflexionsschwankungen zusammenhängen, ausgelöscht werden, so daß der resultierende Wert nur mit der Phasenänderung des beweglichen Musters 112 verknüpft ist, die durch Abstandsdifferenzen hervorgerufen wird.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Anzahl von Speichern, die zur Speicherung der Rahmen von Intensitätsdaten benötigt wird, reduziert ist. Diejenigen Bauelemente in Fig. 3 und den folgenden Figuren, die mit den Bauelementen in Fig. 1 identisch sind, haben entsprechende Bezugsszeichen. Bei dieser Ausführungsform sind, wie in Fig. 4 dargestellt, nicht ein, sondern drei Signale mit verschiedenen Verzögerungen bezüglich des Ausgangssignals des Taktgebers 132 erforderlich. Somit liefert eine Verzögerungsschaltung 160 ein Verzögerungssignal D₁, eine Verzögerungsschaltung 162 liefert ein Verzögerungssignal D₂ und eine Verzögerungsschaltung 164 liefert ein Verzögerungssignal D₃. Die Verzögerungssignale D₁ bis D₃ werden verwendet, um die Zeitsteuerung der verschiedenen Ereignisse während des Betriebes der Schaltung zu steuern.

Anstatt die Ausgangssignale direkt an die Speicher anzulegen, wird das Ausgangssignal des Analog/Digital-Wandlers 118 an den Addierer 166 angelegt. Das Ausgangssignal des Addierers 166 wird an die Dateneingänge der RAMs 168 und 170 angelegt. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 erfolgt die Adressierung der RAMs 168 und 170 durch Zähler 128 und 130. Der Ringzähler 134, die AND-Gatter 172-184 und die OR-Gatter 186-192 steuern das Einschreiben in die und das Auslesen aus den RAMs 168 und 170.

Die Ausgangssignale der RAMs 168 und 170 werden sowohl an einen Zwischenspeicher 194 als auch den ROM 158 angelegt. Wenn der Zwischenspeicher 194 eingeschaltet ist, werden seine Eingangssignale gespeichert und seinem Ausgangssignal zugeführt. Anstelle der dargestellten Anordnung kann jede entsprechende Ausgangsleistung der RAMs 168 und 170 an ein OR-Gatter angelegt werden, dessen Ausgangssignal an einen herkömmlichen Zwischenspeicher anstelle des Zwischenspeichers 194 angelegt wird. Somit hat der Zwischenspeicher 194 zwei Eingänge, die einer OR-Verknüpfung unterworfen werden.

Das Ausgangssignal des ROM 158 wird an die Gatterschaltung 196 angelegt, die dem Ausgangssignal des ROM 158 den Durchgang ermöglicht, wenn ein Signal mit hohem Pegel an ihren Steueranschluß angelegt ist. Das AND-Gatter 198 erzeugt das Steuersignal durch die logische Kombination des Ausgangssignals vom Ausgangsanschluß 5 des Ringzählers 134 mit dem Verzögerungssignal D₂.

Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig. 3 ist im Zeitdiagramm gemäß Fig. 4 dargestellt. Ganz am Anfang des ersten Rahmens werden die beiden Zähler 128 und 130 beide zurückgesetzt, und der erste Ausgangsanschluß des Ringzählers 134 ist auf hohem Pegel. Das Ausgangssignal des Taktgebers 132 bewirkt, daß der Spaltenzähler 130 inkrementiert wird, so daß die erste Adresse, die dem ersten Bildpunkt des Rahmens enspricht, an die RAMs 168 und 170 angelegt wird. Nachdem die Adresse eingestellt worden ist, geht das Verzögerungssignal D₃ von der Verzögerungsschaltung 164 durch das AND-Gatter 172 und das OR-Gatter 186 hindurch zum Schreib-Steuereingang des RAM 168. Dies bewirkt, daß der Intensitätswert für den ersten Bildpunkt, der durch den Addierer 166 durchgegangen ist (das Ausgangssignal des Zwischenspeichers 194 hat den Wert Null), an der entsprechenden Adresse eingeschrieben wird. Der Taktgeber 132 bewirkt dann, daß der Spaltenzähler 130 wieder inkrementiert wird, so daß die dem nächsten Bildpunkt entsprechende Adresse an die RAMs 168 und 170 angelegt wird. Auf diese Weise werden die Intensitätswerte für die erste Zeile oder Reihe von Bildpunkten im RAM 168 gespeichert.

Am Ende der Zeile bewirkt das Zeilen-Synchronisationssignal, daß der Spaltenzähler 130 zurückgesetzt und der Zeilenzähler 128 inkrementiert wird. Danach wird die nächste Reihe von Intensitätswerten in den RAM 168 eingeschrieben. Dieser Prozeß wird solange fortgesetzt, bis ein ganzer Rahmen von Werten im RAM 168 gespeichert ist.

Mit dem nächsten Rahmen-Startsignal werden die Zähler 128 und 130 zurückgesetzt und der Ringzähler 134 inkrementiert, so daß sein zweiter Ausgangsanschluß auf hohen Pegel geht. Danach wird ein zweiter Rahmen von Intensitätswerten im RAM 170 dadurch gespeichert, daß das Verzögerungssignal D₃ durch das AND-Gatter 184 und das OR- Gatter 192 passieren kann, um Schreibbefehle für den RAM 170 zu liefern. Somit wird der zweite Rahmen von Daten im RAM 170 gespeichert, und zwar in gleicher Weise wie der erste Rahmen von Daten im RAM 168 gespeichert wurde.

Am Ende des zweiten Rahmens bewirken das Rahmen-Startsignal und das Zeilen-Synchronisationssignal, daß die Zähler 128 und 130 zurückgesetzt und der Ringzähler 134 inkrementiert wird, so daß sein dritter Ausgangsanschluß auf hohen Pegel geht. Dieses Signal mit hohem Pegel vom Ringzähler 134 wird an die AND-Gatter 174 und 176 angelegt, um zu ermöglichen, daß sämtliche anderen Signale, die an ihre anderen Eingangsanschlüsse angelegt werden, hindurchgehen. Wenn dementsprechend die Kamera 114 den ersten Bildpunkt des Rahmens liest und die entsprechende Adresse an die RAMs 168 und 170 angelegt ist, geht das Verzögerungssignal D₁ durch das AND-Gatter 176 und das OR-Gatter 188 hindurch zum Lese-Steuereingang des RAM 168. Dies bewirkt, daß der Intensitätswert des ersten Bildpunktes vom Rahmen 1, der vorher im RAM 168 gespeichert war, ausgelesen und an den Eingang des Zwischenspeichers 194 angelegt wird. Mit dem Verzögerungssignal D₂ wird dieser Intensitätswert im Zwischenspeicher 194 gespeichert. Das Verzögerungssignal D₃ geht dann durch das AND-Gatter 174 und das OR-Gatter 186 zum Schreib- Steuereingang des RAM 168 hindurch. Zu diesem Zeitpunkt wird der Intensitätswert für den ersten Bildpunkt des Rahmens 3 an den positiven Eingang des Addierers 166 angelegt, und der Intensitätswert für den ersten Bildpunkt im Rahmen 1 wird vom Zwischenspeicher 194 an den negativen Eingang des Addierers 166 angelegt. Beim Schreibbefehl wird die Differenz an der geeigneten Adresse des RAM 168 gespeichert.

Beim nächsten Taktimpuls wird der Spaltenzähler 130 inkrementiert, so daß die Adressen des nächsten Bildpunktes in den RAMs 168 und 170 adressiert werden. Nachdem das Adressensignal sich stabilisiert hat, geht ein Impuls des Verzögerungssignals D₁ durch das AND-Gatter 176 und das OR-Gatter 188 zum Lese-Steuereingang des RAM 168 hindurch. Dies bewirkt, daß der Intensitätswert des zweiten Bildpunktes des ersten Rahmens zum Zwischenspeicher 194 ausgegeben wird. Mit dem Impuls des Verzögerungssignals D₂ wird dieser Wert im Zwischenspeicher 194 gespeichert. Der nächste Impuls des Verzögerungssignals D₃ geht durch das AND-Gatter 174 und das OR-Gatter 186 zum Schreib- Steuereingang des RAM 168 hindurch, so daß der RAM 168 die Differenz zwischen den Intensitätswerten des zweiten Bildpunktes der ersten und dritten Rahmen speichert. Dieser Vorgang wird solange fortgesetzt, bis der RAM 168 die Differenzen der Intensitätswerte der Bildpunkte der ersten und dritten Rahmen gespeichert hat.

Am Ende des dritten Rahmens bewirken die nächsten Rahmenstart- und Zeilensynchronisationssignale wiederum, daß die Zähler 128 und 130 zurückgesetzt und der Ringzähler 134 inkrementiert wird, so daß der vierte Ausgangsanschluß des Ringzählers 134 auf hohen Pegel geht. Dies schaltet die AND-Gatter 180 und 182 ein, so daß die Differenz der Intensitätswerte für die Bildpunkte in den zweiten und vierten Rahmen im RAM 170 in ähnlicher Weise gespeichert werden kann, wie es gerade im Hinblick auf die Speicherung im RAM 168 für die Differenz der Intensitätswerte zwischen den ersten und dritten Rahmen beschrieben worden ist. Am Ende des vierten Rahmens speichern die RAMs 168 und 170 die Differenzen zwischen den ersten und dritten Rahmen bzw. den zweiten und vierten Rahmen. Das nächste Rahmenstartsignal und Zeilensynchronisationssignal bewirken, daß die Zähler 128 und 130 zurückgesetzt werden und der Ringzähler 134 inkrementiert wird, so daß sein fünfter Ausgangsanschluß auf hohen Pegel geht. Dies Signal mit hohem Pegel schaltet das AND-Gatter 178 ein. Beim nächsten Taktimpuls vom Taktgeber 132 wird der Spaltenzähler 130 inkrementiert, so daß die RAMs 168 und 170 dazu gebracht werden, den Ort zu adressieren, an dem die Daten für die ersten Bildpunkte gespeichert sind. Sobald das Adressensignal stabilisiert ist, geht ein Impuls vom Verzögerungssignal D₁ durch das AND-Gatter 178 und die OR-Gatter 188 und 190 hindurch, um die RAMs 168 und 170 zu veranlassen, die darin gespeicherten Differenzwerte auszulesen. Diese Werte werden an die Adresseneingänge des ROM 158 angelegt. Wie vorher erzeugt der ROM 158 einen Wert, der mit dem Arkustangens des Quotienten dieser Adressensignale verknüpft ist. Da das Ausgangssignal mit hohem Pegel am fünften Ausgangsanschluß des Ringzählers 134 auch das AND-Gatter 198 einschaltet, bewirkt der nächste Impuls des Verzögerungssignals D₂, daß die Gatterschaltung 196 das Ausgangssignal des ROM 158 zu seinem Ausgang hindurchläßt. Dieses Ausgangssignal repräsentiert den relativen Abstand des Objektes der Szene 100 am Ort des ersten Bildpunktes.

Beim nächsten Taktimpuls werden die Daten des zweiten Bildpunktes aus den RAMs 168 und 170 ausgelesen und der Bereich bzw. Abstand berechnet. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis der gesamte Rahmen so verarbeitet worden ist.

Fig. 5 zeigt ein System gemäß der Erfindung zur Erzeugung eines Bildes der Szene 100, bei der nur drei Rahmen von Daten verwendet werden. Diese Ausführungsform verwendet ebenfalls eine Beleuchtungseinrichtung 102 mit einer Bogenlampe 104, einem Filter 106, einem Mustergenerator 108 und einer Linse 110; eine Kamera 114; eine Synchronisations- und Zeitsteuerungsschaltung 116; einen Analog/ Digital-Wandler 118; einen Taktgeber 132; einen Zeilenzähler 128 sowie einen Spaltenzähler 130.

Die Videodaten, die in dem Signal von der Kamera 114 enthalten sind, werden mit Hilfe des Analog/Digital-Wandlers 118 in einen digitalen Wert umgewandelt und an die Dateneingänge der Speicher mit wahlfreiem Zugriff oder RAMs 200-204 angelegt. Der Ausgang des Zeilenzählers 128 liefert die Bits mit höchster Wertigkeit des Adresseneingangssignals der RAMs 200-204, und der Ausgang des Spaltenzählers 130 liefert die Bits geringster Wertigkeit des Adresseneingangssignals.

Bei dieser Ausführungsform werden die Bereichs- oder Abstandsdaten aus drei Rahmen von Intensitätsdaten erzeugt.

Zwischen jedem der drei Rahmen bewegt sich das Muster 112 um ein Drittel einer Periode. Nachdem die drei Rahmen von Daten gesammelt worden sind, wird der Intensitätswert jedes Bildpunktes im dritten Rahmen von den Intensitätswerten der entsprechenden Bildpunkte sowohl des ersten Rahmens als auch des zweiten Rahmens subtrahiert, um zwei Rahmen von Differenzdaten zu erzeugen. Als Folge der Subtraktionen werden jegliche Wirkungen der Hintergrundbeleuchtung ausgelöscht.

Außerdem darf darauf hingewiesen werden, daß sich das bewegliche Muster 112 um eine Drittel-Periode zwischen den ersten und zweiten Rahmen verschiebt. Nachdem die Subtraktionen stattgefunden haben, ist dementsprechend das, was übrigbleibt, zwei Rahmen von Daten, die miteinander durch eine Phasenverschiebung des beweglichen Musters 112 um eine Drittel-Periode verknüpft sind. Wenn ein Satz von Daten längs der X-Achse aufgezeichnet wird und der andere Satz von Daten längs der Y-Achse aufgezeichnet wird, wird ein Vektor definiert, dessen Winkel ausschließlich mit der Phasenverschiebung des beweglichen Musters 112 und somit mit dem Bereich bzw. Abstand jedes bestimmten Bildpunktes über eine geometrisch bestimmte Konstante verknüpft ist.

Wenn beispielsweise das Muster 112 tatsächlich sinusförmig wäre, so können die Intensitätsdaten für die drei Rahmen folgendermaßen angesetzt werden:

Rahmen 1: A+B sin (R-120°)
Rahmen 2: A+B sin R
Rahmen 3: A+B sin (R+120°),

wobei R der Betrag der Phasenverschiebung ist, die durch Änderung des Bereiches oder Abstandes hervorgerufen wird. Wenn der Rahmen 3 von den Rahmen 1 und 2 subtrahiert wird, ergeben sich zwei Rahmen von Differenzwerten:

V₁ = B [sin (R-120°)-sin (R+120°)]
V₂ = B [sin R-sin (R+120°)],

wobei R die Phasenverschiebung des Musters aufgrund der sich ändernden Intensität ist. Löst man diese beiden Gleichungen nach R auf, so ergibt sich:

R = arctan [(V₁-2 V₂)/ (V₁)].

Wie oben angegeben, ist die Phase R direkt mit dem Bereich bzw. Abstand des bestimmten Bildpunktes über eine geometrisch bestimmte Konstante verknüpft. Des weiteren ergibt sich ohne weiteres, daß dann, wenn die Daten der drei Rahmen summiert werden, der resultierende Rahmen von Werten ein Intensitätsbild repräsentiert.

Zur Durchführung der oben angegebenen Operationen hat der Ringzähler 206 vier Ausgangsanschlüsse, die der Reihe nach und einzeln auf hohen Pegel gehen, und zwar in Abhängigkeit von Rahmenstartsignalen, die an einen Takteingang angelegt werden. Somit geht zu Beginn jedes Rahmens der nächste Ausgangsanschluß des Ringzählers 206 auf hohen Pegel. Die ersten drei Ausgangsanschlüsse des Ringzählers 206 sind an die jeweiligen AND-Gatter 208-212 angeschlossen. Die anderen Eingänge der AND-Gatter 208-212 sind an eine Verzögerungsschaltung 214 angeschlossen, die ein Signal mit der gleichen Frequenz wie das Ausgangssignal des Taktgebers 132, aber mit verzögerter Phase liefert. Die Ausgänge der AND-Gatter 208-212 sind an die jeweiligen Schreib-Steuereingänge der RAMs 200, 202 bzw. 204 angeschlossen.

Der vierte Ausgangsanschluß des Ringzählers 206 ist an das AND-Gatter 216 angeschlossen. Der andere Eingang des AND-Gatters 216 erhält ebenfalls ein Signal von der Verzögerungsschaltung 214. Der Ausgang des AND-Gatters 216 ist an die Leseanschlüsse der RAMs 200-204 angeschlossen.

Die Ausgangssignale der RAMs 200-204 werden mit Hilfe des Addierers 218 addiert, um ein Intensitätsbild zu erzeugen. Das Ausgangssignal des RAM 204 wird von den Ausgangssignalen vom RAM 200 und vom RAM 202 mit Hilfe der Addierer 220 bzw. 222 subtrahiert, um die Werte V₁ und V₂ zu erzeugen.

Die Ausgangssignale der Addierer 220 und 222, nämlich die Werte V₁ und V₂, werden an die Adresseneingänge des ROM 224 angelegt. Der ROM 224 liefert an seinem Ausgang einen Wert, der die oben angegebene Arkustangens-Funktion repräsentiert. Somit definiert jede denkbare Kombination von V₁ und V₂ eine Adresse im ROM 224, an der ein Wert gespeichert wird, der mit

arctan [(V₁-2 V₂)/ (V₁)]

verknüpft ist. Offensichtlich kann eine Recheneinrichtung anstelle des ROM 224 verwendet werden.

Fig. 6 zeigt ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig. 5. Nehmen wir an, daß der erste Ausgangsanschluß des Ringzählers 206 auf hohem Pegel ist. Dies bewirkt, daß die Daten in den RAM 200 eingeschrieben werden.

Zu Beginn des ersten Rahmens hat ein Rahmenstartsignal den Zeilenzähler 128 zurückgesetzt, und ein Zeilensynchronisationssignal hat den Spaltenzähler 130 zurückgesetzt. Danach inkrementiert der Taktgeber 132 den Spaltenzähler 130, um seriell oder der Reihe nach verschiedene Speicherorte zu adressieren, die den Bildpunkten längs der ersten Zeile entsprechen. Am Ende der ersten Zeile bewirkt das Zeilensynchronisationssignal, daß der Spaltenzähler 130 zurückgesetzt und der Zeilenzähler 128 inkrementiert wird, so daß die Speicherorte, die der zweiten Zeile oder Reihe von Billdpunkten entsprechen, sequentiell oder der Reihe nach adressiert werden, wenn der Spaltenzähler 130 vom Taktgeber 132 inkrementiert wird. Dieser Vorgang wird solange fortgesetzt, bis der gesamte erste Rahmen abgetastet worden ist.

Während die Zähler 128 und 130 die an die RAMs 200-204 angelegten Adressensignale inkrementieren, tastet die Kamera 114 den Rahmen ab. Für jeden Bildpunkt werden Daten an die Dateneingänge der RAMs 200-204 angelegt. Sobald die Adresse an den Ausgangsleitungen der Zähler 128 und 130 stabilisiert worden ist, liefert die Verzögerungsschaltung 214 einen Impuls, der durch das AND-Gatter 208 hindurchgeht, um den RAM 200 zu veranlassen, an der geeigneten Adresse die Daten einzuschreiben, die am Eingangsanschluß des RAM 200 geliefert werden. Das an den RAM 200 angelegte Adressensignal wird dann inkrementiert, und die nächste Datengruppe wird in den RAM 200 eingeschrieben. Dieser Vorgang wird solange fortgesetzt, bis der gesamte Rahmen von der Kamera 114 abgetastet worden ist.

Zu Beginn des nächsten Rahmens setzt das Rahmenstartsignal den Zeilenzähler 128 zurück und inkrementiert den Ringzähler 206, so daß sein zweiter Ausgangsanschluß auf hohen Pegel geht. Das Zeilensynchronisationssignal setzt den Spaltenzähler 130 zurück. Da der zweite Ausgangsanschluß des Ringzählers 206 auf hohem Pegel ist, läßt das AND-Gatter 210 Impulse von der Verzögerungsschaltung 214 zum Schreibeingang des RAM 202 hindurch. Infolgedessen werden Daten vom Analog/Digital-Wandler 118 in den RAM 202 eingeschrieben, und zwar in gleicher Weise wie beim ersten Rahmen die Daten in den RAM 200 eingeschrieben wurden.

In gleicher Weise wird der RAM 204 mit Daten aus dem dritten Rahmen geladen. Am Ende dieses Ladestadiums enthalten die RAMs 200-204 jeweils die Intensitätswerte für einen Rahmen. Zwischen dem Laden der aufeinanderfolgenden Speicher verschiebt sich das bewegliche Muster 112 um ein Drittel einer Periode.

Nachdem der dritte Rahmen geladen worden ist, bewirkt das nächste Rahmenstartsignal, daß der vierte Ausgangsanschluß des Ringzählers 206 auf hohen Pegel geht. Infolgedessen werden Impulse von der Verzögerungsschaltung 214 an die Lese-Steuereingänge der RAMs 200-204 über das AND-Gatter 216 angelegt. Zur gleichen Zeit werden die Zähler 128 und 130 weiterhin kontinuierlich getaktet und zurückgesetzt, und zwar in der oben beschriebenen Weise, so daß zu den Intensitätswerten für jeden Bildpunkt in den RAMs 200-204 schrittweise Zugriff genommen wird. Da das Ausgangssignal des AND-Gatters 216 die RAMs 200-204 in Lesebetriebsart versetzt, werden die Intensitätswerte aus den RAMs 200-204 ausgegeben. Die Daten aus dem ersten Rahmen im RAM 200 werden an die Addiereingänge der Addierer 218 und 220 angelegt. Die Daten vom zweiten Rahmen im RAM 202 werden an einen Addiereingang des Addierers 218 und einen Addiereingang des Addierers 222 angelegt. Die Intensitätswerte für die Bildpunkte des dritten Rahmens, die im RAM 204 gespeichert sind, werden an einen Addiereingang des Addierers 218 und an die Subtrahiereingänge der Addierer 220 und 222 angelegt.

Die von den Addierern 220 und 222 erzeugten Differenzen werden an den ROM 224 als eine Adresse angelegt. Das Ausgangssignal des Addierers 218 repräsentiert eine Folge der Summen der Intensitätswerte an den entsprechenden Bildpunkten der ersten bis dritten Rahmen. Somit liefert das Ausgangssignal des Addierers 218 ein Intensitätsbild der Szene 100.

Die vom Addierer 220 erzeugten Differenzen repräsentieren die Differenzen der Intensitätswerte der entsprechenden Bildpunkte zwischen den ersten und dritten Rahmen. Dementsprechend repräsentieren die vom Addierer 222 erzeugten Differenzen die Differenzen der Intensitätswerte der entsprechenden Bildpunkte zwischen den zweiten und dritten Rahmen. Der ROM 224 ist so programmiert, daß er eine Funktion erzeugt, die mit der Arkustangens-Funktion verknüpft ist, wie es oben entwickelt worden ist. Das bedeutet, jede denkbare Kombination von Werten, die von den Addierern 220 und 222 erzeugt werden, adressiert einen ganz bestimmten Ort im ROM 224, und an diesem Ort wird der geeignetee Wert der Arkustangens-Funktion gespeichert. Wie oben erwähnt, repräsentiert dieser einen Wert, der proportional zum Bereich bzw. Abstand der Objekte in der Szene 100 ist.

Die Division, die der Arkustangens-Funktion zugeordnet ist, bewirkt, daß sämtliche Intensitätsschwankungen, die mit Reflexionsschwankungen verknüpft sind, ausgelöscht werden, so daß der resultierende Wert allein mit der Phasenänderung des beweglichen Musters 112 verknüpft ist, die durch Abstandsdifferenzen hervorgerufen werden.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung von drei Rahmen von Daten, bei denen die erforderliche Anzahl von Speichern zur Speicherung der Rahmen reduziert ist. Bei dieser Ausführungsform sind, wie in Fig. 8 dargestellt, drei Signale mit unterschiedlichen Verzögerungen bezüglich des Ausgangssignals des Taktgebers 132 erforderlich. Somit liefert eine Verzögerungsschaltung ein Verzögerungssignal D₁, eine Verzögerungsschaltung 228 liefert ein Verzögerungssignal D₂, und eine Verzögerungsschaltung 230 liefert ein Verzögerungssignal D₃. Die Verzögerungssignale D₁ bis D₃ werden verwendet, um den Zeitablauf der verschiedenen Ereignisse während des Betriebes der Schaltung zu steuern.

Anstatt das Ausgangssignal direkt an die Speicher anzulegen, wird das Ausgangssignal des Analog/Digital-Wandlers 118 an Addierer 232 und 234 angelegt. Die Ausgangssignale der Addierer 232 und 234 werden an die Dateneingänge der jeweiligen Speicher mit wahlfreiem Zugriff oder RAMs 236 bzw. 238 angelegt. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 wird die Adressierung der RAMs 236 und 238 über die Zähler 128 und 130 vorgenommen. Der Ringzähler 206, AND-Gatter 240-248 und OR-Gatter 250-256 steuern das Einschreiben in die und das Auslesen aus den RAMs 236 und 238.

Die Ausgangssignale der RAMs 236 und 238 werden an Zwischenspeicher 258 bzw. 260 angelegt. Wenn die Zwischenspeicher 258 und 260 eingeschaltet sind, werden ihre Eingangssignale gespeichert und ihren Ausgängen zugeführt.

Die Ausgänge der RAMs 236 und 238 sind außerdem an den ROM 224 angeschlossen. Der Ausgang des ROM 224 ist mit einer Gatterschaltung 262 verbunden, die das Ausgangssignal des ROM 224 hindurchläßt, wenn ein Signal mit hohem Pegel an ihrem gesteuerten Anschluß anliegt. Ein AND-Gatter 264 erzeugt das Steuersignal durch die logische Kombination des Ausgangssignals vom Ausgangsanschluß 4 des Ringzählers 206 und des Verzögerungssignals D₂.

Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig. 7 ist anhand des Zeitdiagramms in Fig. 8 näher erläutert. Ganz zu Beginn des ersten Rahmens werden die Zähler 128 und 130 beide zurückgesetzt, und der erste Ausgangsanschluß des Ringzählers 206 auf hohen Pegel gebracht. Das Ausgangssignal des Taktgebers 132 bewirkt, daß der Spaltenzähler 130 inkrementiert wird oder schrittweise weitergeht, so daß die erste Adresse, die dem ersten Bildpunkt des Rahmens entspricht, an die RAMs 236 und 238 angelegt wird. Nachdem die Adressen stabilisiert sind, geht das Verzögerungssignal D₃ von der Verzögerungsschaltung 230 durch das AND-Gatter 240 und das OR-Gatter 250 zum Schreib- Steuereingang des RAMs 236 durch. Dies bewirkt, daß der Intensitätswert für den ersten Bildpunkt, der den Addierer 232 passiert hat (der Ausgang des Zwischenspeichers 258 hat den Wert Null), an den entsprechenden Adressen eingeschrieben wird. Der Taktgeber 132 bewirkt dann, daß der Spaltenzähler 130 wieder inkrementiert wird, so daß die dem nächsten Bildpunkt entsprechende Adresse an die RAMs 236 und 238 angelegt wird. Auf diese Weise werden die Intensitätswerte für die erste Reihe oder Zeile von Bildpunkten im RAM 236 gespeichert.

Am Ende der Reihe bzw. Zeile bewirkt das Zeilensynchronisationssignal, daß der Spaltenzähler 130 zurückgesetzt und der Zeilenzähler 128 inkrementiert wird. Danach wird die nächste Reihe oder Zeile von Intensitätswerten in den RAM 236 eingeschrieben. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis ein gesamter Rahmen von Werten im RAM 236 gespeichert ist.

Beim nächsten Rahmenstartsignal werden die Zähler 128 und 130 zurückgesetzt, und der Ringzähler 206 wird inkrementiert, so daß sein zweiter Ausgangsanschluß auf hohen Pegel geht. Danach wird ein zweiter Rahmen von Intensitätswerten im RAM 238 dadurch gespeichert, daß das Verzögerungssignal D₃ durch das AND-Gatter 242 und das OR- Gatter 254 hindurchgehen kann, um Schreibbefehle für den RAM 238 zu erzeugen. Somit wird der zweite Rahmen von Daten im RAM 238 in gleicher Weise gespeichert wie der erste Rahmen von Daten im RAM 236 gespeichert wurde.

Am Ende des zweiten Rahmens bewirken das Rahmenstartsignal und das Zeilensynchronisationssignal, daß die Zähler 128 und 130 zurückgesetzt werden und der Ringzähler 206 inkrementiert wird, so daß sein dritter Ausgangsanschluß auf hohen Pegel geht. Dieses Signal mit hohem Pegel vom Ringzähler 206 wird den AND-Gattern 244 und 246 zugeführt, um sämtliche Signale hindurchzulassen, die an ihre anderen Eingänge angelegt werden. Wenn dementsprechend die Kamera 114 den ersten Bildpunkt des Rahmens liest und die entsprechende Adresse an die RAMs 236 und 238 angelegt wird, geht das Verzögerungssignal D₁ durch das AND-Gatter 244 und die OR-Gater 252 und 256 hindurch zu den Lese-Steuereingängen der RAMs 236 und 238. Dies bewirkt, daß die Intensitätswerte des ersten Bildpunktes aus den ersten beiden Rahmen, die vorher in den RAMs 236 und 238 gespeichert waren, ausgelesen und an die Eingänge der Zwischenspeicher 258 bzw. 260 angelegt werden. Mit dem Verzögerungssignal D₂ werden diese Intensitätswerte in den Zwischenspeichern 258 und 260 gespeichert. Das Verzögerungssignal D₃ geht dann durch das AND-Gatter 246 und die OR-Gatter 250 und 254 zu den Schreib-Steueranschlüssen der RAMs 236 und 238 hindurch. Zu diesem Zeitpunkt wird der Intensitätswert für den ersten Bildpunkt des Rahmens 3 an die positiven Eingänge der Addierer 232 und 234 angelegt, und die Intensitätswerte für den ersten Bildpunkt in den Rahmen 1 und 2 werden durch die Zwischenspeicher 258 und 260 an die negativen Eingänge der Addierer 232 bzw. 234 angelegt. Beim Schreibbefehl werden die Differenzen an den geeigneteen Adressen der RAMs 236 und 238 gespeichert.

Mit dem nächsten Taktimpuls wird der Spaltenzähler 130 inkrementiert, so daß die Adressen des nächsten Bildpunktes in den RAMs 236 und 238 adressiert werden. Nachdem das Adressensignal stabilisiert worden ist, geht ein Impuls des Verzögerungssignals D₁ durch das AND-Gatter 244 und die OR-Gatter 252 und 256 zu den Lese-Steuereingängen der RAMs 236 und 238 hindurch. Dies bewirkt, daß die Intensitätswerte des zweiten Bildpunktes der ersten beiden Rahmen an die Zwischenspeicher 258 bzw. 260 ausgegeben werden. Mit dem Impuls des Verzögerungssignals D₂ werden diese Werte in den Zwischenspeichern 258 und 260 gespeichert. Der nächste Impuls des Verzögerungssignals D₃ geht durch das AND-Gatter 246 und die OR-Gatter 250 und 252 zu den Schreib-Steueranschlüssen der RAMs 236 und 238 hindurch, so daß die RAMs 236 und 238 die Differenzen zwischen den Intensitätswerten des zweiten Bildpunktes der ersten und dritten Rahmen bzw. der zweiten und dritten Rahmen speichern. Dieser Vorgang wird solange fortgesetzt, bis die RAMs 236 und 238 die Differenzen der Intensitätswerte der Bildpunkte für die gesamten Rahmen speichern.

Das nächste Rahmenstartsignal und Zeilensynchronisationssignal bewirken, daß die Zähler 128 und 130 zurückgesetzt werden und der Ringzähler 206 inkementiert wird, so daß der vierte Ausgangsanschluß auf hohen Pegel geht. Dieses Signal mit hohem Pegel schaltet das AND-Gatter 248 ein. Beim nächsten Taktimpuls vom Taktgeber 132 wird der Spaltenzähler 130 inkrementiert, so daß die RAMs 236 und 238 dazu gebracht werden, den Ort zu adressieren, an dem die Daten für die ersten Bildpunkte gespeichert werden. Sobald das Adressensignal stabilisiert ist, geht ein Impuls vom Verzögerungssignal D₁ durch das AND-Gatter 248 und die OR-Gatter 252 und 256 hindurch, um die RAMs 236 und 238 zu veranlassen, die darin gespeicherten Differenzwerte auszulesen. Diese Werte werden an die Adresseneingänge des ROMs 224 angelegt. Wie vorher erzeugt der ROM 224 einen Wert, der mit der oben entwickelten Arkustangens- Funktion verknüpft ist. Da das Signal mit hohem Pegel am vierten Ausgangsanschluß des Ringzählers 206 auch das AND-Gatter 264 einschaltet, bewirkt der nächste Impuls des Verzögerungssignals D₂, daß die Gatterschaltung 262 das Ausgangssignal des ROMs 224 zu ihrem Ausgang durchläßt. Dieses Ausgangssignal repräsentiert den relativen Abstand des Objektes der Szene 100 am Ort des ersten Bildpunktes.

Beim nächsten Taktimpuls werden die Daten des zweiten Bildpunktes aus den RAMs 236 und 238 ausgelesen und der Bereich bzw. der Abstand berechnet. Dieser Vorgang wird solange fortgesetzt, bis der gesamte Rahmen so verarbeitet worden ist.

Wie oben angegeben, besteht ein wesentlicher Aspekt der Erfindung in der Erzeugung des beweglichen periodischen Musters, das auf die Szene 100 projiziert wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Muster durch eine Platte erzeugt, die vor der Bogenlampe 104 angeordnet ist und deren Durchlässigkeit sich in einer Richtung ändert. Somit hat eine Platte 266 eines Mustergenerators 108, wie in Fig. 9 dargestellt, Bereiche 268 mit relativ niedriger Durchlässigkeit, die mit Bereichen 270 hoher Durchlässigkeit abwechseln. Derartige Platten sind an sich bekannt, beispielsweise aus der oben angegebenen Veröffentlichung von Rocker et al. Die Durchlässigkeit der Platte 266 ändert sich sinusförmig längs der Richtung 272. Die sinusförmige Änderung ist ideal, da die Arkustangens-Funktion verwendet wird, um die Phasenverschiebung der hellen und dunklen Bereiche zu bestimmen.

Es können jedoch auch andere Annäherungen für eine sinusförmige Variation verwendet werden. Somit zeigt Fig. 10 eine Darstellung zur Erläuterung der Änderungen oder Variationen der Durchlässigkeit in einer Richtung bei einer anderen Ausführungsform der Platte 266. In der Anordnung gemäß Fig. 10 sind die Bereiche 274 viel weniger durchlässig als die Bereiche 276. Wenn eine Platte mit einer Durchlässigkeit, die entsprechend Fig. 10 variiert, etwas außerhalb des Fokus auf die Szene 100 projiziert wird, ändert sich das resultierende Muster von hellen und dunklen Bereichen annähernd sinsufömig. Eine Platte, die entsprechend der Durchlässigkeitsfunktion von Fig. 10 aufgebaut ist, kann einfach aus einer Glasplatte bestehen, bei der entweder lichtundurchlässige oder teilweise durchlässige Bereiche aufgemalt sind.

Wie oben angegeben, muß die Bewegung des Mustergenerators, wie z. B. einer Platte 266, mit der Kamera 114 synchronisiert sein. Genauer gesagt, muß sich für jeden von der Kamera 114 abgetasteten Rahmen die Platte 266 um 90° in bezug auf das Muster der Durchlässigkeit verschieben. Offensichtlich ist das Muster gemäß Fig. 9 stark vergrößert, um seinen Aufbau deutlicher zu zeigen. Damit eine Standardkamera verwendet werden kann, ist es erforderlich, die Bewegung der Platte 266 mit den von der Kamera 114 erzeugten Signalen zu synchronisieren. Die Synchronisation der Bewegung eines Objektivs in bezug auf eine Reihe von Impulsen ist an sich bekannt und daher hier nicht im einzelnen beschrieben. Beispielsweise kann die Platte 266 von einem lose gekoppelten Schrittmotor in herkömmlicher Weise angetrieben werden.

Ein Problem tritt jedoch in bezug auf die in Fig. 9 dargestellte Ausführungsform auf. Wenn eine einfache Platte verwendet wird, wird schließlich das Ende der Platte erreicht, und die Platte muß in ihre Ausgangsstellung zurückkehren. Zur Vermeidung dieses Problems kann ein Mustergenerator 108 eine Scheibe 278 aufweisen, wie sie in Fig. 11 dargestellt ist. Über den Umfang der Scheibe 278 sind Bereiche 280 geringer Durchlässigkeit und Bereiche 282 hoher Durchlässigkeit angeordnet. Das Problem bei der Verwendung der Scheibe 278 besteht darin, daß das durch sie hindurchprojizierte Muster aufgrund der radialen Natur des Musters auf der Scheibe 278 keine parallelen Linien erzeugen wird. Wenn jedoch die Scheibe 278 groß gemacht wird und die von der Bogenlampe 104 beleuchtete Fläche ziemlich klein ist und am Außenumfang der Scheibe liegt, wird das projizierte Muster ausreichend parallel sein, um genaue Messungen zu erhalten. Anderenfalls liegt es im Rahmen des Fachwissens, eine entsprechende Korrektur der Daten vorzunehmen, um dieses Problem zu überwinden. Wie man weiß, wird nämlich das Problem der Synchronisation der Rotation der Scheibe 278 mit der Kamera 114 stark vereinfacht. Wiederum kann ein lose gekoppelter Schrittmotor verwendet werden.

Die beiden oben diskutierten Techniken liefern sich kontinuierlich bewegende Muster. Ein bewegliches periodisches Muster kann auch durch periodisches stroboskopisches Abtasten einer Reihe von stationären Mustern erzeugt werden, die untereinander eine Phasenverschiebung haben.

Wie oben im einzelnen erläutert, mißt das erfindungsgemäße System die Phasenverschiebung des beweglichen Musters, die aus Variationen oder Schwankungen des Bereiches bzw. Abstandes resultiert. Wenn eine plötzliche Abstandsänderung exisiert, die genau eine volle Periode der Verschiebung des Musters erzeugt, wird das System nicht in der Lage sein, diese Verschiebung zu unterscheiden. Somit gibt es eine Doppeldeutigkeit oder Mehrdeutigkeit der Bereichsdaten oder Abstandsdaten. Die Kontinuität der Oberflächen muß verwendet werden, um diese Doppeldeutigkeit oder Mehrdeutigkeit aufzulösen.

Nehmen wird beispielsweise an, daß das System eine Abstandsgenauigkeit von 1 mm oder besser bei einer Doppeldeutigkeit in der Tiefe des Feldes von 20 cm besitzt. Somit wird ein Bildpunkt, der 20 cm hinter einem anderen Bildpunkt liegt, die gleiche Abstandsmessung liefern. In vielen Anwendungsfällen ergibt diese Doppeldeutigkeit kein Problem, da die Oberflächen verwendet werden können, um die Doppeldeutigkeit zu lösen.

Es können jedoch Schritte unternommen werden, um die Tiefe des Feldes zu erweitern, in denen keine Doppeldeutigkeit auftritt. Wie es bei der Interferenzmessung getan wird, kann der Bereich vergrößert werden, bevor eine Doppeldeutigkeit auftritt, indem man mehr als eine Periode in den Mustern verwendet, die auf die Szene 100 projiziert werden. Die Periode des Musters ist direkt verknüpft mit dem Abstand, in welchem keine Doppeldeutigkeit auftritt. Somit kann ein größeres Periodenmuster verwendet werden, um den Abstand eines Objektes in der Szene 100 zu lokalisieren, und das kleinere Periodenmuster kann als "Feinabstimmung" verwendet werden, um den Ort des Objektes genauer zu identifizieren. Die Anwendung von Mustern mit unterschiedlichen Perioden kann durchgeführt werden, indem man entweder zwei Beleuchtungseinrichtungen oder eine Mustergeneratorplatte verwendet, die ein Durchlässigkeitsmuster besitzt, das sich mit zwei Frequenzen gleichzeitig ändert.

Fig. 12 zeigt eine Schaltung, die der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 oder Fig. 3 hinzugefügt werden kann, um den Bereich zu erweitern, in welchem keine Doppeldeutigkeit auftritt. Bei dem in Fig. 12 dargestellten System wird eine zweite Beleuchtungseinrichtung 284 verwendet. Die Beleuchtungseinrichtung 284 erzeugt ein Muster, dessen Periode achtmal so groß wie die der Beleuchtungseinrichtung 102 ist. Somit wird bei diesem System der Bereich, in welchem keine Doppeldeutigkeit existiert, um einen Faktor 8 erhöht. Offensichtlich kann durch Einstellung des Verhältnisses der Raumperioden zwischen den beiden Beleuchtungseinrichtungen jede Verbesserung in dem Bereich, wo keine Doppeldeutigkeit auftritt, erhalten werden. Der Bereich darf jedoch nicht in so hohem Maße vergrößert werden, daß nicht klar ist, in welchem Teil des breiteren Bereiches sich die Daten hoher Frequenz befinden. Im allgemeinen müssen die Perioden so gewählt werden, daß die grobe Genauigkeit besser sein muß als die halbe Periode des feinen periodischen Musters. Anderenfalls wird eine Doppeldeutigkeit dahingehend existieren, wo in dem groben Muter die Daten hoher Genauigkeit liegen.

Da die Beleuchtungseinrichtung 284 ein Raummuster erzeugt, dessen Periode das Achtfache der Periode der Beleuchtungseinrichtung 102 ausmacht, wird es, wenn keine Änderung getroffen wird, achtmal länger dauern, die Daten zu sammeln, wenn die Beleuchtungseinrichtung 284 verwendet wird. Um dieses Problem zu überwinden, bewegt sich das von der Beleuchtungseinrichtung 284 projizierte periodische Muster achtmal schneller als das von der Beleuchtungseinrichtung 102 projizierte Muster. Somit ist die zeitliche Frequenz der Beleuchtungseinrichtung 284 die gleiche wie die der Beleuchtungseinrichtung 102. Wie oben ange 23317 00070 552 001000280000000200012000285912320600040 0002003328753 00004 23198geben, arbeiten bei dieser Ausführungsform die Beleuchtungseinrichtung 102 und die Beleuchtungseinrichtung 284 abwechselnd. Somit muß zusätzlich zu dem Signal von der Synchronisations- und Zeitsteuerungsschaltung 116 auch ein Signal zum Einschalten und Ausschalten der Beleuchtungseinrichtungen 102 und 284 geliefert werden. Zu diesem Zweck ist, wie in Fig. 12 dargestellt, ein Teiler 286 vorgesehen, der von dem Rahmenstartsignal inkrementiert wird. Dies ist ein durch 5 teilender Zähler, so daß nach jeweils fünf Rahmenstartimpulsen sein Ausgang den Zustand ändert. Das Ausgangssignal des Teilers 286 wird der Beleuchtungseinrichtung 284 direkt und der Beleuchtungseinrichtung 102 über einen Inverter 288 zugeführt. Somit wird üblicherweise die Beleuchtungseinrichtung 102 zuerst für fünf Rahmen eingeschaltet sein und dann die Beleuchtungseinrichtung 284 für fünf Rahmen eingeschaltet sein.

Bei dieser Ausführungsform werden die Arkustangensdaten von ROM 158 sowohl an den RAM 290 als auch den Addiereingang des Addierers 292 angelegt. Bei dieser Ausführungsform liefert der ROM 158 an seinem Ausgang einen Wert zwischen Null und Eins. Der RAM 290 wird durch Schreibsignale vom AND-Gatter 294 und durch Lesesignale vom AND- Gatter 296 gesteuert. Das Ausgangssignal des RAM 290 wird an den Subtraktionseingang des Addierers 292 angelegt. Der Ausgang des Addierers 292 wird an einem Funktionsgenerator 298 für ganze Zahlen angelegt, dessen Ausgang an eine Gatterschaltung 300 angeschlossen ist. Das Bereichsbild oder Abstandsbild ist einfach das Ausgangssignal der Gatterschaltung 300 und das Ausgangssignal des RAM 290.

Im Betrieb ist zu Beginn des ersten Rahmens das Ausgangssignal des Teilers 286 auf niedrigem Pegel, so daß die Beleuchtungseinrichtung 102 betätigt wird. Das in Fig. 1 oder Fig. 3 dargestellte System sammelt dann die Daten in der oben beschriebenen Weise aus den vier Rahmen. Im fünften Rahmen, wenn die Daten ausgelesen und vom ROM 158 verarbeitet werden, wird das Signal vom Inverter 288 und das Signal vom AND-Gatter 146 oder 178 (in Abhängigkeit davon, ob die Ausführungsform gemäß Fig. 1 oder Fig. 3 verwendet wird) vom AND-Gatter 294 logisch kombiniert, um ein Signal mit hohem Pegel zu erzeugen. Dementsprechend werden die Daten vom ROM 158 in den RAM 290 an eine Adresse eingeschrieben, die mit dem Bildpunkt verknüpft ist, von dem die Daten erhalten wurden. Am Ende des fünften Rahmens ist der RAM 290 vollständig mit den Arkustangensdaten hoher Genauigkeit vom ROM 158 geladen.

Beim nächsten Rahmenstartsignal geht der Ausgang des Teilers 286 auf hohen Pegel, so daß die Beleuchtungseinrichtung 284 betätigt wird. Während der nächsten vier Rahmen werden die Daten in der oben im Zusammenhang mit Fig. 1 oder Fig. 3 beschriebenen Weise gesammelt.

Während des nächsten Rahmens wird der zweite Satz von Daten vom ROM 158 verarbeitet. Diese Daten werden, mit einem Bildpunkt zur Zeit, an den Addierer 292 angelegt. Bevor sie an den Addierer 292 angelegt werden, werden sie mit 8 multipliziert, also dem Verhältnis der Raumperioden der Muster, die von den Beleuchtungseinrichtungen 102 und 284 projiziert werden. Diese Multiplikation-Operation wird in einfacher Weise durchgeführt, indem man die Daten in an sich bekannter Weise um drei Bits verschiebt. Wenn die Daten von jedem einzelnen Bildpunkt an den Addierer 292 angelegt werden, werden feine oder genaue Daten von dem entsprechenden Bildpunkt aus dem RAM 290 unter der Steuerung des AND-Gatters 296 ausgelesen. Die feinen Daten werden von den groben Daten im Addierer 292 subtrahiert und dem Funktionsgenerator 298 für ganze Zahlen geliefert.

Der Funktionsgenerator 298 beseitigt einfach sämtliche Ziffern rechts vom Dezimalkomma oder besser vom Binärkomma. Da die Gatterschaltung vom Lese-Steuersignal vom AND-Gatter 296 betätigt wird, gehen die Daten vom Funktionsgenerator 298 direkt durch die Gatterschaltung 300 hindurch und bilden die Bits höherer Ordnung der Bereichs- oder Abstandsbilddaten. Die Bits niedriger Ordnung werden direkt von den Daten hoher Genauigkeit erhalten, die im RAM 290 gespeichert sind. Somit enthalten die resultierenden Bereichs- oder Abstandsbilddaten sowohl einen großen Bereich, in dem keine Doppeldeutigkeit existiert, als auch gleichzeitig eine hohe Genauigkeit.

Eine der Anordnung gemäß Fig. 12 ähnliche Schaltung kann aufgebaut werden, um den Bereich auszudehnen, wo bei der Anordnung gemäß Fig. 5 oder Fig. 7 keine Doppeldeutigkeit existiert. Der einzige wesentliche Unterschied würde darin bestehen, daß der Teiler 286 durch 4 teilen sollte, was den drei Rahmen des Einschreibens in die und dem einen Rahmen des Auslesens aus den RAMs entspricht. Die AND-Gatter 294 und 296 würden dann bei der Anordnung gemäß Fig. 5 an das AND-Gatter 216 und bei der Anordnung gemäß Fig. 7 an das AND-Gatter 248 angeschlossen werden. Der RAM 290 würde dann die Signale von dem ROM 224 erhalten.

Andere Ausführungsformen sind in den Fig. 13 bis 16 dargestellt. Bei diesen Ausführungsformen wird anstelle von zwei Beleuchtungseinrichtungen eine einzige Beleuchtungseinrichtung verwendet, die ein Muster projiziert, das aus der Überlagerung von zwei periodischen Mustern mit unterschiedlichen Frequenzen besteht. Bei dieser Ausführungsform soll angenommen werden, daß das eine Muster eine doppelt so große Periode hat wie das andere Muster. Somit wird der Bereich, wo keine Doppeldeutigkeit existiert, um einen Faktor 2 ausgedehnt. Wiederum kann dieser Bereich vergrößert werden, indem man das Verhältnis der Perioden der Muster einstellt. Derartige Muster sind in der Fig. 13 für vier Rahmen von Daten pro Bild und in Fig. 14 für drei Rahmen für Daten pro Bild dargestellt. Eine Bereichsabbildung, die sowohl den größeren Bereich ohne Doppeldeutigkeit als auch eine hohe Genauigkeit aufweist, kann erhalten werden, indem man die Intensitäten während der ersten acht Viertelperioden- Verschiebungen des Musters hoher Frequenz überwacht.

Fig. 15 zeigt eine Variante der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform. Die Daten werden den RAMs 302-316 von dem in Fig. 1 dargestellten Analog-Digital-Wandler 118 geliefert. Die Adressierung der RAMs 302-316 wird in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 durch Zähler 128 und 130 gesteuert.

Anstelle eines Ringzählers mit fünf Ausgangsanschlüssen, wie er bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwendet wird, weist die Ausführungsform gemäß Fig. 15 einen neunstufigen Ringzähler 318 auf. Jeder der Ausgangsanschlüsse 1 bis 8 ist an den Schreib-Steuereingang von einem der jeweiligen RAMs 302-316 über AND-Gatter 320-334 angeschlossen. Der andere Eingang jedes AND-Gatters 320-334 ist an die Verzögerungsschaltung 144 angeschlossen. Der neunte Ausgangsanschluß des Ringzählers 318 ist über ein AND-Gatter 336 an die Lese-Steueranschlüsse der RAMs 302 -316 angeschlossen.

Somit werden unter der Steuerung des Ringzählers 318 während der ersten acht Rahmen der Abtastung Intensitätsdaten in die RAMs 302-316 geladen, und zwar in gleicher Weise wie beim Laden der Daten bei der Anordnung gemäß Fig. 1. Während des neunten Rahmens werden Daten aus den RAMs 302-316 ausgelesen und von der übrigen Schaltungsanordnung verarbeitet, die in Fig. 15 dargestellt ist.

Da sich sowohl die Frequenzmuster hoher Frequenz als auch die niedriger Frequenz gleichzeitig ändern, ist es erforderlich, die Wirkung von Schwankungen bei dem Muster hoher Frequenz zu eliminieren, wenn grobe Daten erhalten werden, und umgekehrt ist es erforderlich, die Wirkungen von Schwankungen beim Muster niedriger Frequenz zu beseitigen, wenn feine Daten erhalten werden. Die Wirkungen von jedem Muster auf das andere können mit den acht Rahmen von Daten, die gesammelt werden, beseitigt werden. Genauer gesagt, man hat festgestellt, daß bei Verwendung der folgenden Gleichungen zur Ableitung der Phasendaten die Einflüsse jedes Musters auf das andere beseitigt bzw. ausgelöscht werden:

Feine Phasendaten = arctan [((1-3) + (5-7))/((2-4) + (6-8))]
Grobe Phasendaten = arctan [((1+2) - (5+6))/((3+4) - (7+8))].

Die Zahlen in den obigen Gleichungen beziehen sich auf die Rahmen. Genauer gesagt, die Zahlen beziehen sich auf die Intensitätsdaten in den entsprechenden Rahmen, die um die in gleicher Weise numerierten Punkte in Fig. 13 genommen sind. Somit werden die Daten aus den Rahmen 1 bis 8 in den jeweiligen Rahmen 302-316 gespeichert. Es ist erforderlich, die oben angegebenen Berechnungen für jeden der Bildpunkte im Rahmen getrennt durchzuführen.

Diese Berechnungen werden vorgenommen, wenn die Intensitätsdaten für jeden Bildpunkt sequentiell aus den RAMs 302-316 unter der Steuerung des Ringzählers 318 und der Zähler 128 und 130 ausgelesen werden. Der Festwertspeicher oder ROM 338 erzeugt die groben Daten, und der Festwertspeicher oder ROM 340 erzeugt die feinen Daten. Wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird jeder der ROMs 338 und 340 mit dem Zähler und Nenner der obigen Gleichungen adressiert, und die Werte, die aus den ROMs 338 und 340 ausgelesen werden, repräsentieren den Arkustangens des Quotienten der angelegten Werte. Um die groben Daten zu erhalten, erzeugt der Addierer 342 somit einen Wert, der mit der Summe der Intensitätswerte für jeden Bildpunkt in den Rahmen 1 und 2 aus den RAMs 302 und 304 verknüpft ist. Der Addierer 344 erzeugt Werte, die mit der Summe der Intensitätswerte aus den Rahmen 5 und 6 von den RAMs 310 und 312 verknüpft sind. Die vom Addierer 344 erzeugten Werte werden von den vom Addierer 342 erzeugten Werte im Addierer 346 subtrahiert. Das Ausgangssignal des Addierers 346 ist der Zähler der oben angegebenen Gleichung für grobe Daten und wird als ein Teil der Adresse für den ROM 338 angelegt.

Der Addierer 348 erzeugt Werte, die mit der Summe der Intensitätswerte der Rahmen 3 und 4 aus den RAMs 306 und 308 verknüpft sind. Der Addierer 350 erzeugt Werte, die mit der Summe der Intensitätswerte der Rahmen 7 und 8 aus den RAMs 314 und 316 verknüpft sind. Die vom Addierer 350 erzeugten Werte werden von den vom Addierer 348 erzeugten Werte im Addierer 352 subtrahiert. Die resultierenden Werte entsprechen dem Nenner der oben angegebenen Gleichung für grobe Daten und werden an den ROM 338 als Rest der Adresse angelegt. Wie oben angegeben, liefert der ROM 338 an seinem Ausgang einen Wert, der mit dem Arkustangens des Quotienten der Werte verknüpft ist, die von den Addierern 346 und 352 geliefert werden.

Der Addierer 354 erzeugt die Differenz der Intensitätswerte zwischen den Rahmen 1 und 3, die in den RAMs 302 und 306 gespeichert sind. Der Addierer 356 erzeugt die Differenz der Intensitätswerte zwischen den Rahmen 5 und 7, die in den RAMs 310 und 314 gespeichert sind. Die von den Addierern 354 und 356 erzeugten Werte werden im Addierer 358 addiert. Der resultierende Wert repräsentiert den Zähler der oben angegebenen Gleichung für feine Daten und wird an den ROM 340 als Teil der Adresse angelegt.

Der Addierer 360 erzeugt Werte, die mit der Differenz zwischen den Intensitätsdaten der Rahmen 2 und 4 verknüpft sind, die in den RAMs 304 und 308 gespeichert sind. Der Addierer 362 erzeugt die Differenz der Intensitätswerte der Rahmen 6 und 8, die in den RAMs 312 und 316 gespeichert sind. Der Addierer 364 erzeugt Werte, die mit der Summe der Ausgangssignale der Addierer 360 und 362 verknüpft sind. Diese Werte werden ebenfalls an den ROM 340 als Teil seiner Adresse angelegt. Diese Werte repräsentieren den Nenner der oben angegebenen Gleichung für feine Daten.

Entsprechend dem ROM 158 bei den oben beschriebenen Ausführungsformen liefern die ROMs 338 und 340 Werte zwischen Null und Eins. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 12 ist es erforderlich, die Ausgangssignale der ROMs 338 und 340 zu kombinieren, um einen einzigen Bereichs- oder Abstandswert zu erzeugen, der sowohl den erhöhten Bereich ohne Doppeldeutigkeit als auch die hohe Genauigkeit besitzt. Dementsprechend werden die Ausgangssignale der ROMs 338 und 340 an den Addierer 292 angelegt. Bevor das Signal an den Addierer 292 angelegt wird, wird das Ausgangssignal des ROMs 338 mit dem Faktor 2 multipliziert, indem man die Daten um ein Bit verschiebt. Das Ausgangssignal des ROMs 340 wird an einen Subtraktionseingang des Addierers 292 angelegt. Die resultierende Differenz wird an den Funktionsgenerator 298 für ganze Zahlen angelegt, der die Ziffern auf der rechten Seite des Dezimalkommas oder genauer gesagt des Binärkommas eliminiert. Der verbleibende Rest repräsentiert die Bits höchster Wertigkeit der resultierenden Bilddaten. Die Bits geringster Wertigkeit werden direkt vom ROM 340 erhalten.

Fig. 16 zeigt eine Variation der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform. Die Daten werden den RAMs 370-380 von dem in Fig. 5 dargestellten Analog/Digital-Wandler 118 geliefert. Die Adressierung der RAMs 370-380 wird in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 durch die Zähler 128 und 130 gesteuert.

Anstelle eines Ringzählers mit vier Ausgangsanschlüssen gemäß der Ausführungsform nach Fig. 5 wird bei der Ausführungsform gemäß Fig. 16 ein siebenstufiger Ringzähler 382 verwendet. Jeder der Ausgangsanschlüsse 1-6 ist an einen Schreib-Steuereingang der jeweiligen RAMs 370-380 über AND-Gatter 384-394 angeschlossen. Der jeweils andere Eingang der AND-Gatter 384-394 ist an die Verzögerungsschaltung 214 angeschlossen. Der siebente Ausgangsanschluß des Ringzählers 382 ist über ein AND-Gatter 396 an die Lese-Steueranschlüsse der RAMs 370-380 angeschlossen.

Somit werden unter der Steuerung des Ringzählers 382 während der ersten sechs Rahmen der Abtastung Intensitätsdaten in die RAMs 370-380 geladen, und zwar in gleicher Weise wie beim Laden der Daten der Ausführungsform gemäß Fig. 5. Während des siebenten Rahmens werden Daten aus den RAMs 370-380 ausgelesen und von der übrigen Schaltungsanordnung gemäß Fig. 16 verarbeitet.

Da sich sowohl die Muster hoher Frequenz als auch die Muster niedriger Frequenz gleichzeitig ändern, ist es erforderlich, die Wirkung der Schwankungen beim Muster hoher Frequenz zu beseitigen, wenn grobe Daten erhalten werden, und umgekehrt ist es erforderlich, die Wirkung von Schwankungen im Muster niedriger Frequenz zu eliminieren, wenn feine Daten erhalten werden. Die Wirkungen jedes Musters auf das andere können mit den sechs Rahmen von Daten, die gesammelt werden, beseitigt werden. Genauer gesagt hat man festgestellt, daß dann, wenn die folgenden Gleichungen zur Ableitung der Phasendaten verwendet werden, die Einflüsse jedes Musters auf das andere ausgelöscht werden:

Feine Daten = arctan [(1) - 2(2) + (3) + (4) - 2(5) + (6))/( ((1) - (3) + (4) - (6)))]Grobe Daten = arctan [( ((1) - (3) - (4) + (6)))/((1) + 2(2) + (3) - (4) - 2(5) - (6))].

Die Zahlen in den einzelnen Klammern in den oben angegebenen Gleichungen beziehen sich auf die Rahmen. Genauer gesagt, die Zahlen beziehen sich auf Intensitätsdaten in den entsprechenden Rahmen, die um die in gleicher Weise numerierten Punkte in Fig. 14 aufgenommen werden. Die nicht in einzelnen Klammern stehenden Zahlen sind Multiplikationsfaktoren. Somit werden die Daten aus den Rahmen 1 bis 6 in den jeweiligen RAMs 370-380 gespeichert. Es ist erforderlich, die oben angegebenen Berechnungen für jeden der Bildpunkte im Rahmen getrennt durchzuführen.

Diese Berechnungen werden vorgenommen, wenn die Intensitätsdaten für jeden Bildpunkt unter der Steuerung des Ringzählers 382 und der Zähler 128 und 130 sequentiell aus den RAMs 370-380 ausgelesen werden. Der Festwertspeicher oder ROM 398 erzeugt die groben Daten, und der Festwertspeicher 400 erzeugt die feinen Daten. Jeder der ROMs 398 und 400 wird mit dem Zähler und Nenner der obigen Gleichungen adressiert, und die Werte, die aus den ROMs 398 und 400 ausgelesen werden, repräsentieren den Arkustangens eines Faktors des Quotienten der angelegten Werte. Somit liefert der Addierer 402 den Zähler der groben Daten durch Kombination einer positiven Form von Werten des Rahmens 1, einer negativen Form von Werten des Rahmens 3, einer negativen Form von Werten des Rahmens 4 und einer positiven Form von Werten des Rahmens 6.

Der Addierer 404 liefert eine Summe, die im Nenner der groben Daten und im Zähler der feinen Daten verwendbar ist. Genauer gesagt, der Addierer 404 liefert eine Summe von positiven Werten von Daten des Rahmens 1, von positiven Werten von Daten des Rahmens 3 und von doppelten negativen Werten von Daten des Rahmens 5. Die Multiplikation mit dem Faktor 2 kann einfach durchgeführt werden, indem man die Bits in einem binären Schema an eine um Eins höhere Stelle verschiebt, wie es an sich bekannt ist.

Das Ausgangssignal des Addierers 404 wird an den Addierer 406 angelegt, der das Ausgangssignal des Addierers 404 mit einer negativen Form von Daten des Rahmens 6, einer negativen Form von Daten des Rahmens 4 und einer positiven Form von doppelten Werten von Daten des Rahmens 2 kombiniert. Das Ausgangssignal des Addierers 406 wird an den ROM 398 als Nenner für die oben angegebene Gleichung für grobe Daten angelegt.

Der Addierer 408 erzeugt den Nenner für die feinen Daten. Genauer gesagt, der Addierer 408 kombiniert eine positive Form von Daten vom Rahmen 1, eine negative Form von Daten vom Rahmen 3, eine positive Form von Daten vom Rahmen 4 und eine negative Form von Daten vom Rahmen 6. Das Ausgangssignal des Addierers 408 wird als ein Adresseneingangssignal an den ROM 400 angelegt.

Der Addierer 410 kombiniert das Ausangssignal des Addierers 404 mit einer negativen Form des doppelten Wertes von Daten vom Rahmen 2, einer positiven Form von Daten von Rahmen 4 und einer positiven Form von Daten vom Rahmen 6. Diese Summe ist der Zähler für die feinen Daten und wird ebenfalls an den ROM 400 angelegt.

Ebenso wie der ROM 224 der Ausführungsform gemäß Fig. 5 liefern die ROMs 398 und 400 Werte zwischen Null und Eins. Wie bei der anhand von Fig. 12 erläuterten Ausführungsform ist es erforderlich, die Ausgangssignale der ROMs 398 und 400 zu kombinieren, um einen einzigen Bereichs- oder Abstandswert zu liefern, der sowohl den vergrößerten Bereich ohne Doppeldeutigkeit als auch die hohe Genauigkeit besitzt. Dementsprechend werden die Ausgangssignale der ROMs 398 und 400 an den Addierer 292 angelegt. Bevor die Signale an den Addierer 292 angelegt werden, wird das Ausgangssignal des ROMs 398 mit dem Faktor 2 multipliziert, indem man die Daten um ein Bit verschiebt. Das Ausgangssignal des ROMs 400 wird an einen Subtraktionseingang des Addierers 292 angelegt. Die resultierende Differenz wird an einen Funktionsgenerator 298 für ganze Zahlen angelegt, der die Ziffern oder Stellen auf der rechten Seite des Dezimals bzw. genauer gesagt des Binärkommas eliminiert. Der verbleibende Wert repräsentiert die Bits höchster Wertigkeit der resultierenden Bilddaten. Die Bis geringster Wertigkeit werden direkt vom ROM 400 erhalten.

Obwohl nur einige exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung oben im einzelnen erläutert worden sind, ist für den Fachmann ersichtlich, daß die verschiedensten Abwandlungen im Rahmen der Erfindung getroffen werden können. Beispielsweise ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Adressierung der die Rahmen speichernden RAMs und die Steuerung der Lese- und Schreib-Funktionen mit einem Computer durchgeführt werden können. In der Tat kann ein derartiger Computer auch das Ausgangssignal der RAMs aufnehmen und die Berechnung durchführen, um die Bereichs- oder Abstandsdaten zu erzeugen. Wenn ein Computer verwendet wird, so ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Schaltungsanordnungen und Zeitdiagramme, die in den verschiedenen Figuren der Zeichnung dargestellt sind, ohne weiteres als Flußdiagramme verwendet werden können, um die Erfindung mit einem Computer durchzuführen und zu realisieren.

Claims

1. Verfahren zur Abbildung einer Szene mit folgenden Verfahrensschritten:

- Beleuchten der Szene mit einem periodischen Modulaltionsmuster, das von einer binären periodischen Maske erzeugt wird;
- kontinuierliches Bewegen des Modulationsmusters relativ zur Szene, derart, daß das Modulationsmuster sich zu unterschiedlichen Zeiten an verschiedenen Orten befindet;
- kontinuierliche Überwachung der Intensität des Lichtes, das von einer Vielzahl von Punkten in der Szene unter einem gegenüber der Beleuchtungsachse versetzten Winkel reflektiert wird, wobei die Überwachung die Integration des reflektierten Lichtes über eine vorgegebene Zeit umfaßt; und
- Bestimmen der relativen Phase bezüglich des periodischen Modulationsmusters des Lichtes, das von jedem der Punkte in der Szene reflektiert wird, unter Verwendung einer Vielzahl von in der vorgegebenen Zeit integrierten Lichtintensitäten aus dem Überwachungsschritt für jeden der Punkte, die zu unterschiedlichen Zeiten überwacht werden, wobei die relative Phase mit dem relativen Abstand der Punkte verknüpft ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der relativen Phase bezüglich des periodischen Modulationsmusters des Lichtes, das von jedem der Punkte in der Szene reflektiert wird, unter Verwendung von drei Lichtintensitäten aus dem Überwachungsschritt für jeden der Punkte erfolgt, die zu den unterschiedlichen Zeiten überwacht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche Überwachung folgende Verfahrensschritte umfaßt:

- Speichern eines ersten Rahmens von Intensitätswerten in einem ersten Speicher;
- Speichern eines zweiten Rahmens von Intensitätswerten in einem zweiten Speicher;
- Auslesen der im ersten Speicher gespeicherten Intensitätswerte und Subtrahieren der Intensitätswerte der entsprechenden Bildpunkte eines dritten Rahmens von den Intensitätswerten des ersten Rahmens, wenn die Intensitätswerte für den dritten Rahmen überwacht werden;
- Auslesen der im zweiten Speicher gespeicherten Intensitätswerte und Subtrahieren der Intensitätswerte der entsprechenden Bildpunkte im dritten Rahmen von den Intensitätswerten des zweiten Rahmens, wenn Intensitätswerte für den dritten Rahmen überwacht werden;
- wobei sich das bewegliche Muster in der Phase um eine Drittelperiode zwischen den aufeinanderfolgenden ersten, zweiten und dritten Rahmen verschoben hat;
und daß die Bestimmung folgendes umfaßt:
- Bestimmung des Arkustangens eines Wertes, der mit dem Quotienten der Resultate der Subtraktionsschritte für jeden der Bildpunkte verknüpft ist, wobei der Arkustangens den relativen Abstand angibt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Beleuchtung das Beleuchten der Szene mit ersten und zweiten beweglichen periodischen Modulationsmustern umfaßt, wobei sich die ersten und zweiten Modulationsmuster kontinuierlich mit unterschiedlichen Frequenzen bewegen und unterschiedliche Perioden haben;
und daß das Verfahren außerdem den Schritt der Verarbeitung der Rahmen von Intensitätswerten umfaßt, um grobe und feine Abstandsdaten zu erhalten.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Muster nach jeweils drei Rahmen von Intensitätswerten um einen vollständigen Zyklus bewegt hat, die bei der Überwachung überwacht werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche Überwachung der Intensität des Lichtes folgende Verfahrensschritte umfaßt:

- Speichern eines ersten Rahmens von Intensitätswerten in einem ersten Speicher;
- Speichern eines zweiten Rahmens von Intensitätswerten in einem zweiten Speicher;
- Auslesen der im ersten Speicher gespeicherten Intensitätswerte und Subtrahieren der Intensitätswerte der entsprechenden Bildpunkte eines dritten Rahmens von den Intensitätswerten des ersten Rahmens, wenn die Intensitätswerte für den dritten Rahmen überwacht werden;
- Auslesen der im zweiten Speicher gespeicherten Intensitätswerte und Subtrahieren der Intensitätswerte der entsprechenden Bildpunkte in einem vierten Rahmen von den Intensitätswerten des zweiten Rahmens, wenn die Intensitätswerte für den vierten Rahmen überwacht werden;
- wobei sich das bewegliche Muster zwischen den aufeinander folgenden ersten, zweiten, dritten und vierten Rahmen um eine Viertelperiode in der Phase verschoben hat;
und daß die Bestimmung folgendes umfaßt:
- Bestimmung des Arkustangens des Quotienten der Resultate der Subtraktionsschritte für jeden der Bildpunkte, wobei der Arkustangens den relativen Abstand angibt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Beleuchtung das Beleuchten der Szene mit ersten und zweiten kontinuierlich beweglichen periodischen Modulationsmustern umfaßt, wobei sich die ersten und zweiten Modulationsmuster mit unterschiedlichen Frequenzen bewegen und verschiedene Perioden haben;
und daß das Verfahren außerdem den Schritt der Verarbeitung der Rahmen von Intensitätswerten umfaßt, um grobe und feine Abstandsdaten zu erhalten.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Muster nach jeweils vier Rahmen von Intensitätswerten um eine vollständige Periode bewegt hat.

9. Verwendung zur Abbildung einer Szene, gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung (102) zur Beleuchtung der Szene (100) mit einem periodischen Modulationsmuster (112), das von einer binären periodischen Maske erzeugt wird;
- eine Einrichtung (116) zum kontinuierlichen Bewegen des periodischen Modulationsmusters (112) relativ zur Szene (100), derart, daß das Modulationsmuster (112) sich zu unterschiedlichen Zeiten an verschiedenen Orten befindet;
- eine gegenüber der Beleuchtungseinrichtung (102) versetzte Einrichtung (114) zur Umwandlung des von einer Vielzahl von Punkten der Szene (100) über ein Zeitintervall reflektierten Lichtes in elektrische Signale und zur Integration der innerhalb einer vorgegebenen Zeit erhaltenen elektrischen Signale; und
- eine Einrichtung (120-126, 148-156, 158) zur Bestimmung der relativen Phase in bezug auf das periodische Modulationsmuster (112) des Lichtes, das von jedem der Punkte in der Szene (100) reflektiert wird, unter Verwendung einer Vielzahl von integrierten elektrischen Signalen für jeden der Punkte, die zu unterschiedlichen Zeiten erzeugt werden, verglichen mit einer Phase des erzeugten Modulationsmusters zu derselben Zeit, wobei die relative Phase mit dem relativen Abstand der Punkte verknüpft ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungseinrichtung (114) eine elektronische Kamera von der Bauart aufweist, die das reflektierte Licht über eine vorgegebene Zeit integriert.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (200-204, 218-222, 224) zur Bestimmung der relativen Phase bezüglich des periodischen Modulationsmusters (112) des Lichtes, das von jedem der Punkte in der Szene (100) reflektiert wird, die relative Phase unter Verwendung von drei der elektrischen Signale für jeden der Punkte bestimmt, die zu unterschiedlichen Zeiten erzeugt werden, wobei die relative Phase mit dem relativen Abstand der Punkte verknüpft ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungseinrichtung einen Computer aufweist, der auf die Umwandlungseinrichtung (114) anspricht.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (102) folgende Baugruppen aufweist:

- eine Lichtquelle (104) zur Beleuchtung der Szene (100);
- eine Platte (266) mit einer Durchlässigkeit (268, 270), die sich mit dem periodischen Muster (112) in einer ersten Richtung (272) ändert; und
- eine Einrichtung zur kontinuierlichen Bewegung der Platte (266) längs der ersten Richtung (272) zwischen der Lichtquelle (104) und der Szene (100).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (266) durchlässige Bereiche (270) aufweist, die in der ersten Richtung (272) durch lichtundurchlässige Bereiche (268) getrennt sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüber der Beleuchtungseinrichtung (102) versetzte Einrichtung (114) Intensitätswerte für jeden der Bildpunkte erzeugt, die von der von der Szene (100) reflektierten Lichtmenge abhängen.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (102) folgende Baugruppen aufweist:

- eine Lichtquelle (104) zur Beleuchtung der Szene (100);
- eine Modulationseinrichtung (108) mit einer Scheibe (278) mit einer Durchlässigkeit (280, 282), die sich mit dem periodischen Muster (112) in Umfangsrichtung ändert; und
- eine Einrichtung zum kontinuierlichen Drehen der Scheibe (278) zwischen der Lichtquelle (104) und der Szene (100).

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (102) folgende Baugruppen aufweist:

- eine Lichtquelle (102) zur Beleuchtung der Szene (100);
- eine Einrichtung (108) zur Modulierung der Lichtquelle (102, 104) zur Erzeugung eines sich bewegenden periodischen Musters (112) auf der Szene (100);
wobei die Einrichtung (114) zur Umwandlung folgendes umfaßt:
- eine Einrichtung (200, 202, 204) zur Aufnahme von ersten, zweiten und dritten Rahmen von Werten von der Erzeugungseinrichtung (114), so daß sich das bewegliche Muster (112) bezüglich des Musters um eine Drittel-Periode zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen hinsichtlich der Phase verschiebt; und
wobei eine Einrichtung zur Bestimmung folgendes umfaßt:
- eine Einrichtung (220, 222) zur Berechnung der Differenz zwischen den Werten der jeweiligen Bildpunkte in den ersten (200) und dritten Rahmen (204) sowie der Differenz zwischen den Werten der jeweiligen Bildpunkte in den zweiten (202) und dritten Rahmen (204); und
- eine Einrichtung (224) zur Bestimmung des Winkels des Vektors, der durch die Differenzen für die jeweiligen Bildpunkte gebildet wird, wobei der Winkel den relativen Abstand angibt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeleitung (200, 202, 204), die Recheneinrichtung (220, 222) und die Bestimmungseinrichtung (224) einen Digitalrechner aufweisen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (278) durchlässige Bereiche (282) aufweist, die in Umfangsrichtung durch lichtundurchlässige Bereiche (280) voneinander getrennt sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das periodische Muster (112) durchlässige Bereiche (270, 282) aufweist, die durch lichtundurchlässige Bereiche (268, 280) voneinander getrennt sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (102) folgende Baugruppen aufweist:

- eine Lichtquelle (102, 104) zur Bestimmung der Szene (100);
- eine Einrichtung (108) zur Modulierung der Lichtquelle (102, 104) zur Erzeugung eines einzigen, sich kontinuierlich bewegenden periodischen Musters (112) auf der Szene (100);
- eine erste Einrichtung (120) zur Speicherung eines ersten Rahmens von Intensitätswerten;
- eine zweite Einrichtung (124) zur Speicherung eines zweiten Rahmens von Intensitätswerten;
- eine dritte Einrichtung (122) zur Speicherung eines dritten Rahmens von Intensitätswerten;
- eine vierte Einrichtung (126) zur Speicherung eines vierten Rahmens von Intensitätswerten, wobei sich das bewegliche Muster (112) bezüglich des Musters zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen um 90° hinsichtlich der Phase verschoben hat;
und wobei die Einrichtung zur Bestimmung folgende Baugruppen umfaßt:
- eine erste Einrichtung (154) zur Bestimmung der Differenzen zwischen den Intensitätswerten für jeden der Bildpunkte in den ersten (120) und dritten Rahmen (122);
- eine zweite Einrichtung (156) zur Bestimmung der Differenzen zwischen den Intensitätswerten für jeden der Bildpunkte in den zweiten (124) und vierten Rahmen (126); und
- eine Einrichtung (158) zur Bestimmung des Arkustangens des Quotienten der Ausgangssignale der ersten (154) und zweiten Bestimmungseinrichtungen (156) für jeden der Bildpunkte, wobei der Arkustangens den relativen Abstand angibt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (148, 150, 152) zur Addition der Intensitätswerte für jeden der Bildpunkte, wobei die Summe die von allen Bildpunkten reflektierte Lichtintensität angibt.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Differenzbestimmungseinrichtung (154), die zweite Differenzbestimmungseinrichtung (156) und die Arkustangens- Bestimmungseinrichtung (158) einen Digitalrechner aufweisen.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung (284) zur Modulierung der Lichtquelle, wobei die zweite Modulationseinrichtung (284) ein periodisches Muster mit einer niedrigeren Frequenz als die erste Modulationseinrichtung (102, 108) liefert; und
- eine Einrichtung (158), die auf die Intensitätswerte anspricht, während die zweite Modulationseinrichtung (284) betätigt ist, um grobe, relative Abstandsdaten zu liefern.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (102) folgende Baugruppen aufweist:

- eine Lichtquelle (102, 104) zur Beleuchtung der Szene (100);
- eine Einrichtung (108) zur Modulierung der Lichtquelle (102, 104) zur Erzeugung eines sich bewegenden, periodischen Musters auf der Szene (100);
- eine erste Einrichtung (236) zur Speicherung eines Rahmens von Intensitätswerten;
- eine zweite Einrichtung (238) zur Speicherung eines Rahmens von Intensitätswerten;
- eine Steuereinrichtung (116, 128, 130, 132, 206, 226-230), die
- (a) für das Speichern eines ersten Rahmens von Intensitätswerten in der ersten Speichereinrichtung (236),
- (b) für das Speichern eines zweiten Rahmens von Intensitätswerten in der zweiten Speichereinrichtung (238), und
- (c) für das Auslesen der Intensitätswerte in den ersten (236) und zweiten Speichereinrichtungen (238) und ihre Subtraktion von entsprechenden Bildpunkten in einen dritten Rahmen sorgt,
  wobei die Differenzen in den ersten (236) und zweiten Speichereinrichtungen (238) gespeichert werden, und wobei sich das bewegliche Muster bezüglich des Musters zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen um 120° in der Phase verschoben hat; und
  wobei die Einrichtung zur Bestimmung folgendes umfaßt:
  - - eine Einrichtung (224) zur Bestimmung des Arkustangens eines Wertes, der mit dem Quotienten der Differenzwerte für jeden der Bildpunkte verknüpft ist, wobei der Arkustangens den relativen Abstand angibt.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das periodische Muster (112) durchlässige Bereiche (270, 282) aufweist, die durch lichtundurchlässige Bereiche (268, 280) voneinander getrennt sind.

27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet,
daß die Modulationseinrichtung eine Einrichtung (102, 284) zum Modellieren der Lichtquelle aufweist, um zwei sich bewegende periodische Muster auf der Szene (100) zu erzeugen, wobei das eine der periodischen Muster eine größere Frequenz hat als das andere periodische Muster;
und daß die Vorrichtung eine Einrichtung (286-300) aufweist, um relative grobe und feine Abstandsdaten zu erzeugen.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß sich das bewegliche periodische Muster nach jeweils drei Rahmen von Intensitätswerten um eine vollständige Periode verschoben hat.