CN107636483B - 用于光学测量至反射的目标物体的距离的设备 - Google Patents

用于光学测量至反射的目标物体的距离的设备 Download PDF

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Abstract

用于光学测量至反射的目标物体的距离的设备，其具有射束源、探测器、包括发射光学系统和接收光学系统的射束成形系统和可设置到激光束(51)的光路中的激光束成形元件(72)。激光束成形元件(72)构成为成形光阑，其中成形光阑(72)将激光束(51)成形为具有一个或多个张角(β)的成形的激光束(74)并且所述张角(β)小于0.3mrad的最大的极限角。

Description

用于光学测量至反射的目标物体的距离的设备
技术领域
本发明涉及一种按照本发明的用于光学测量至反射的目标物体的距离的设备。
背景技术
DE 197 27 988 A1公开一种用于光学测量至反射的目标物体的距离的已知的设备，其包括望远镜、距离测量装置和用于适配激光束发散的适配装置。距离测量装置具有发射激光束的射束源、接收在目标物体上反射的接收光束的探测器以及射束成形系统，所述射束成形系统包括用于激光束的光束成形的发射光学系统和用于接收光束的光束成形的接收光学系统。激光束发散可以通过在射束源上的激光束的出射角、通过射束源和发射光学系统之间的光学的行程长度或通过射束源后面的附加的发射光学系统改变。不利的是，用于适配激光束发散的所有提出的措施在距离测量装置内进行并且减少距离测量装置的稳定性。
由DE 198 40 049 A1已知一种用于光学测量至反射的目标物体的距离的设备。所述设备具有距离测量装置和用于将激光束与目标物体适配的适配装置。所述距离测量装置具有一个或两个射束源、探测器和包括发射光学系统和接收光学系统的射束成形系统。所述一个或两个射束源产生具有大的光束发散的第一激光束和具有小的光束发散的第二激光束，其中第一激光束设置用于测量至散射的目标物体的距离并且第二激光束设置用于测量至反射的目标物体的距离。
适合的激光束的选择可以在射束源或探测器上进行。在一种实施形式中，第一和第二激光束同时发射并且入射到目标物体上。在接收光束的光路中，在探测器之前设置光学的滤光器，其只允许第一或第二激光束穿过。光学的滤光器设置在将单独的光学的滤光器引入接收光束的光路中的手动可操作的或马达驱动的滤盘或过滤滑动器中。不利的是，需要具有不同的光束发散的两个激光束，以便将距离测量与目标物体适配。为了产生不同的光束发散，需要多个光路和光束成形光学系统，其提高空间需求。
DE 10 2013 205 589 A1公开另一种已知的用于光学测量至反射的目标物体的距离的设备，其包括距离测量装置和设置在距离测量装置外的适配装置。距离测量装置具有射束源、探测器和包括发射光学系统和接收光学系统的射束成形系统。适配装置具有至少一个激光束成形元件，所述激光束成形元件可设置到激光束的光路中并且作为分散光学系统构成。为了可以将激光束与反射的目标物体的不同的距离范围适配，设置多个作为分散光学系统构成的激光束成形元件，所述激光束成形元件在分散的特性方面彼此不同。在一种进一步构成中，适配装置具有至少一个接收光束成形元件，所述接收光束成形元件可设置到接收光束的光路中并且作为散光玻璃构成。借助散光玻璃可以衰减接收光束，以便阻止探测器的过调。为了使接收光束可以与反射的目标物体的不同的距离范围适配，设置多个作为散光玻璃构成的接收光束成形元件，所述接收光束成形元件在光散射的特性方面彼此不同。
用于光学测量至反射的目标物体的距离的已知的设备具有缺点，即，例如以直接或间接射入的日光形式的外光提高在具有固定的测量时间的距离测量时测量误差并且由此会劣化测量结果的精确性或提高用于距离测量需要的测量时间。外光不同于激光束不是定向的，而是可以从不同的方向射入。作为散光玻璃构成的接收光束成形元件衰减外光比衰减定向的接收光束弱很多。在使用面逆反射器时，用于光学测量距离的已知的设备基于通过分散光学系统的光束扩张具有其他的缺点。如果面逆反射器不垂直于入射的激光束的光轴设置，则最小的距离不在激光束的光轴上测量并且由距离测量装置测得的距离具有与实际的距离的偏差。激光束由分散光学系统扩张得越强，则该偏差增加。
发明内容
本发明的任务在于开发一种用于光学测量至反射的目标物体的距离的设备，其适合用于测量至面逆反射器的距离并且外光以小的仪器的花费衰减。所述设备应该此外适合用于光学测量至单个逆反射器的距离。
该任务在用于光学测量至反射的目标物体的距离的开头所述的设备中按照本发明通过有利的特征解决。
按照本发明，用于光学测量至反射的目标物体的距离的设备的特征在于，激光束成形元件作为成形光阑构成，其中成形光阑将激光束成形为具有一个或多个张角的成形的激光束并且所述张角小于0.3mrad的最大的极限角。作为成形光阑构成的产生具有小于0.3mrad的张角的成形的激光束的激光束成形元件适合用于光学测量至面逆反射器的距离。对于0.3mrad的张角的最大的极限角保证，在测量至面逆反射器的距离时进行激光束的均匀化并且激光束不被太强烈扩张。
成形光阑通过其面积和其尺寸表征。成形光阑的光阑几何结构确定，成形的激光束具有一个张角还是多个张角。具有圆形的或方形的光阑几何结构的成形光阑通过尺寸(圆半径、方形的边长)确定并且产生如下激光束，所述激光束具有圆形的光束横截面，所述光束横截面具有沿周向恒定的张角。具有椭圆的或矩形的光阑几何结构的成形光阑通过两个尺寸确定并且产生如下激光束，所述激光束具有椭圆的光束横截面，所述光束横截面具有沿周向变化的张角，其中，所述椭圆的激光束的张角沿周向在椭圆的光束横截面的大的半轴上的最大的张角和小的半轴上的最小的张角之间变化。具有任意的光阑几何结构的成形光阑在成形光阑后面产生具有多个张角的激光束，所述张角处于最小的张角和最大的张角之间。
成形光阑产生的激光束的张角可以通过成形光阑的尺寸调节。最大的极限角0.3mrad能够换算成用于成形光阑的最小的尺寸，当成形的激光束的张角不应该超过0.3mrad的最大的极限角时，则不应当超过所述最小的尺寸。成形光阑的尺寸越小，则在成形光阑后面的光路中的成形的激光束的张角越大。为了在测量距离时取得良好的测量性能，有利地在不同的距离范围中使用具有不同的尺寸并且借此张角的成形光阑。
特别优选地，成形光阑对于激光束半透射地构成。发射的激光束的辐射功率为测量至散射的目标物体的距离而设计。在散射的目标物体中，激光束在大的角度范围上散射，辐射功率的仅小的部分被接收光学系统获取并且传送到探测器上。在测量至反射的目标物体的距离时，激光束在目标物体上反射并且作为定向的接收光束入射到探测器上。为了阻止探测器的过调，入射到探测器上的接收光束的辐射功率必须显著小于由射束源发射的激光束的辐射功率。在此，辐射功率的减少可以通过在激光束的光路中的措施和/或通过在接收光束的光路中的措施实现。激光束的辐射功率可以通过成形光阑的面积和通过成形光阑的透射性适配。成形光阑的透射性仅影响辐射功率，而面积的改变除了辐射功率之外也可以改变激光束的张角。对于成形光阑的全部的光阑几何结构适用的是，面积依赖于成形光阑的尺寸，所述尺寸也确定激光束的张角。通过成形光阑的透射性存在可能性，适配辐射功率，而不会改变激光束的张角。
成形光阑的透射性例如通过光学的滤光器调节，其作为也称为灰滤镜的中性滤光片或作为滤色器构成。滤色器在窄的波长范围中具有小的透射度，而较短的和较长的波长几乎完全被放行。具有光学的质量的玻璃或塑料盘称为中性滤光片，所述玻璃或塑料盘均匀中灰色地染色并且取得均匀的衰减。在中性滤光片中，衰减宽的波长范围，反之在滤色器中衰减在射束源的波长附近的窄的波长范围，例如±15nm。激光束的辐射功率可以通过光学的滤光器的透射度调节。放行的辐射功率与射入的辐射功率的比定义为透射度。
在按照本发明的设备的一种优选的进一步改进中，设置第一激光束成形元件和第二激光束成形元件，所述第一激光束成形元件可设置到激光束的光路中并且构成为第一成形光阑，所述第二激光束成形元件可设置到激光束的光路中并且构成为第二成形光阑，其中第一和第二成形光阑在成形光阑的尺寸、成形光阑的面积和/或成形光阑的透射性方面彼此不同。使用不同的成形光阑能够实现按照本发明的设备与面逆反射器设置在其中的不同的距离范围和面逆反射器的不同的大小的适配。通过成形光阑的尺寸可以调节成形的激光束的张角。成形光阑的尺寸越大，则成形的激光束的张角越小，并且距离测量装置至目标物体的距离越大，激光束的张角应该越小。
在按照本发明的设备的一种优选的进一步改进中，可设置另一个激光束成形元件，所述另一个激光束成形元件可设置到激光束的光路中并且作为包括至少一个发射光阑的发射光阑布置结构构成，其中，所述至少一个发射光阑产生子光束并且将所述子光束扩张到一个或多个张角，所述张角不小于1.0mrad的最小的极限角。作为包括至少一个发射光阑的发射光阑布置结构构成的产生具有大于1.0mrad的张角的子光束的激光束成形元件适合用于光学测量至单个逆反射器的距离。用于张角的1.0mrad的最小的极限角保证，在测量至单个逆反射器的距离时进行激光束的强烈的扩张。在大于1.0mrad的张角时，确保子光束的足够的扩张，从而子光束触及(erfassen)单个逆反射器的中心。当子光束不入射到单个逆反射器的中心上时，则存在危险，被反射的接收光束通过平行偏移错过接收光学系统和距离测量装置的探测器。
发射光阑通过其面积和其尺寸表征。发射光阑的光阑几何结构确定，子光束具有一个张角还是多个张角。具有圆形的或方形的光阑几何结构的发射光阑通过尺寸(圆半径、方形的边长)确定并且在发射光阑后面产生子光束，所述子光束具有圆形的光束横截面，所述光束横截面具有沿周向恒定的张角。具有椭圆的或矩形的光阑几何结构的发射光阑通过两个尺寸确定并且在发射光阑后面产生子光束，所述子光束具有椭圆的光束横截面，所述光束横截面具有沿周向变化的张角，其中，所述椭圆的子光束的张角沿周向在椭圆的光束横截面的大的半轴上的最大的张角和小的半轴上的最小的张角之间变化。具有任意的光阑几何结构的发射光阑在发射光阑后面产生具有多个张角的子光束，所述张角处于最小的张角和最大的张角之间。
发射光阑产生的子光束的张角可以通过发射光阑的尺寸调节。1.0mrad的最小的极限角能够换算成用于发射光阑的最大的尺寸，当子光束的张角不应该低于1.0mrad的最小的极限角时，则不应当超过所述最大的尺寸。发射光阑的尺寸越小，则在发射光阑后面的光路中的子光束的张角越大。为了在距离测量中取得良好的测量性能，有利地在不同的距离范围中使用具有不同的尺寸并且借此张角的发射光阑。在此适用的是，子光束的张角随着增加的距离应该减小，即在附近区域中大的张角是有利的并且在大的距离时在最小的极限角1.0mrad的范围中的张角是有利的。
特别优选地，发射光阑布置结构具有多个发射光阑，其中，发射光阑产生多个子光束并且将所述子光束分别扩张到一个或多个张角，所述张角不小于1.0mrad的最小的极限角。通过使用多个发射光阑，可以减少在激光束定向到单个逆反射器上时需要的精确性。在发射光阑后面，子光束首先具有小的光束直径，这使得在附近区域中需要激光束到单个逆反射器上的准确的定向。在多个发射光阑情况下，子光束的直径相加并且放大光束直径。作为用于测量到单个逆反射器上的距离的发射光阑布置结构例如适合的是中央的发射光阑以及其他发射光阑围绕中央的发射光阑的环形的分布，所述中央的发射光阑同轴于激光束的光轴设置在发射光阑布置结构之前。多个发射光阑产生的并且在发射光阑布置结构后面叠加成激光束的子光束应该具有相同的张角，优选具有沿周向恒定的张角。发射光阑优选具有相同的光阑几何结构和相同的尺寸。
特别优选，发射光阑对于激光束半透射地构成。发射的激光束的辐射功率设计用于测量至散射的目标物体的距离，其中，辐射功率的仅小的部分由接收光学系统获得并且传送到探测器上。在测量至单个逆反射器的距离时，激光束在目标物体上反射并且作为定向的接收光束入射到探测器上。为了阻止探测器的过调，入射到探测器上的接收光束的辐射功率必须显著小于由射束源发射的激光束的辐射功率。激光束的辐射功率可以通过发射光阑布置结构的发射面并且通过发射光阑的透射性适配。发射光阑布置结构的发射面通常定义为发射光阑的单个面积的总和。当发射光阑具有相同的尺寸时，发射面也可以作为发射光阑的数量和发射光阑的面积的乘积被计算。发射光阑的透射性仅影响辐射功率，而发射面的改变除了辐射功率之外也可以改变子光束的张角。对于发射光阑的全部的光阑几何结构适用的是，面积依赖于发射光阑的尺寸，所述尺寸也确定子光束的张角。通过发射光阑的透射性存在可能性，适配辐射功率，而不会改变子光束的张角。发射光阑的透射性可以例如通过光学的滤光器调节，所述滤光器构成为中性滤波片或滤色器。激光束的辐射功率可以通过光学的滤光器的透射度调节。
在按照本发明的装置的一种优选的进一步改进中，可设置第一发射光阑布置结构和第二发射光阑布置结构，所述第一发射光阑布置结构可设置到激光束的光路中并且具有至少一个第一发射光阑，所述第二发射光阑布置结构可设置到激光束的光路中并且具有至少一个第二发射光阑，其中，第一和第二发射光阑布置结构彼此不同。使用不同的发射光阑布置结构能够实现用于光学的距离测量的按照本发明的设备与单个逆反射器设置在其中的不同的距离范围和单个逆反射器的不同的大小的适配。在此特别是发射光阑的数量、发射光阑的面积、发射光阑的尺寸和/或发射光阑的透射性适合用于按照本发明的设备与单个逆反射器的距离范围的适配。
特别优选地，第一和第二发射光阑布置结构在发射光阑的尺寸方面彼此不同。通过发射光阑的尺寸可以适配子光束的张角。使用不同的尺寸能够实现发射光阑布置结构与不同的距离范围和单个逆反射器的不同的大小的适配。至目标物体的距离越大，子光束的张角应该越小，其中，子光束的张角在每种情况中不小于1.0mrad的最小的极限角。
特别优选地，第一和第二发射光阑布置结构在发射光阑的数量、发射光阑的面积和/或发射光阑的透射性方面彼此不同。接收光束的辐射功率在单个逆反射器中需要的减少可以通过发射光阑布置结构的发射面和通过发射光阑的透射性实现。发射面与直接在发射光阑布置结构之前的激光束的横截面积的比越小，则激光束的透射的份额越小。附加于发射面，激光束的辐射功率可以通过发射光阑的透射性适配。为此发射光阑可以设有光学的滤光器，其中，激光束的辐射功率通过光学的滤光器的透射度可以调节。
在按照本发明的设备的一种优选的进一步改进中，设置接收光束成形元件，所述接收光束成形元件可设置到接收光束的光路中并且作为包括至少一个接收光阑的接收光阑布置结构构成。入射的接收光束的辐射功率在反射的目标物体(单个逆反射器或面逆反射器)中需要的降低可以通过包括至少一个接收光阑的接收光阑布置结构进行。接收光束的辐射功率可以通过接收光阑布置结构的接收面和接收光阑的透射性调节。接收光阑布置结构的接收面通常定义为接收光阑的各个面积的总和。当接收光阑具有相同的尺寸时，接收面也可以作为接收光阑的数量和接收光阑的面积的乘积计算。接收面与直接在接收光阑布置结构之前的接收光束的横截面积的比越小，则接收光束的辐射功率越小。接收光束通过限定接收面的衰减独立于射束源的波长，从而例如日光形式的具有宽的波长谱的外光也被衰减。外光的衰减没有附加的仪器的花费地进行。
特别优选地，接收光阑布置结构具有多个接收光阑，所述多个接收光阑彼此间隔开。使用包括在接收光束的光束横截面上的分布的多个接收光阑的接收光阑布置结构导致接收光束的均匀化。均匀化特别是适合用于接收光束，所述接收光束具有在光束横截面上的不均匀的分布。通过接收光阑的数量和接收光阑的面积可以适配接收面。
特别优选地，接收光阑对于接收光束半透射地构成。备选于接收面或附加于接收面，接收光束的辐射功率可以通过接收光阑的透射性降低。在此，接收光阑特别优选设有光学的滤光器，其中，接收光束的辐射功率可以通过光学的滤光器的透射度调节。作为用于半透射的接收光阑的光学的滤光器适合的是中性滤波片，其衰减宽的波长谱并且除了接收光束之外也衰减外光。外光的衰减在使用中性滤光片时没有附加的仪器的花费地进行。
在一种优选的进一步改进中，设置第一接收光束成形元件和第二接收光束成形元件，所述第一接收光束成形元件可设置到接收光束的光路中并且构成为包括至少一个第一接收光阑的第一接收光阑布置结构，所述第二接收光束成形元件可设置到接收光束的光路中并且构成为包括至少一个第二接收光阑的第二接收光阑布置结构，其中，第一和第二接收光阑布置结构彼此不同。使用不同的接收光阑布置结构能够实现按照本发明的设备与反射的目标物体设置在其中的不同的距离范围、反射的目标物体的不同的类型(单个逆反射器或面逆反射器)和反射的目标物体的不同的大小的适配。在此特别是接收光阑的数量、接收光阑的面积和/或接收光阑的透射性适合用于按照本发明的设备与反射的目标物体的距离范围、类型和大小的适配。
特别优选地，第一和第二接收光阑布置结构在接收光阑的数量、接收光阑的面积和/或接收光阑的透射性方面彼此不同。接收光束的辐射功率可以通过接收光阑布置结构的接收面并且通过接收光阑的透射性适配。在此，接收面通过接收光阑的数量和/或接收光阑的面积调节。接收面与直接在接收光阑布置结构之前的接收光束的横截面积的比越小，则接收光束的辐射功率越小。随着反射的目标物体与距离测量装置距离的增加，接收面应该变大。备选或附加于接收光阑布置结构的接收面，接收光束的辐射功率可以通过接收光阑的透射性适配。在此接收光阑特别优选设有中性滤光片，其中，接收光阑的透射性通过中性滤光片的透射度调节。使用中性滤光片用于衰减接收光束具有优点，即，除了接收光束之外也衰减外光。外光的衰减在使用中性滤光片时没有附加的仪器的花费地进行。
在按照本发明的设备的优选的第一进一步改进中，作为发射光阑布置结构构成的激光束成形元件和作为接收光阑布置结构构成的接收光束成形元件设置在第一成形元件上，其中，第一成形元件可设置到激光束的光路中和接收光束的光路中。发射光阑布置结构和接收光阑布置结构在第一成形元件上的布置结构适合用于测量至单个逆反射器的距离并且减少花费和空间需求，因为发射和接收光阑布置结构共同设置到激光束和接收光束的光路中。发射和接收光阑布置结构可以彼此同轴或并排地设置，其中，发射和接收光阑布置结构的合适的布置结构通过激光和接收光束的布置结构确定。
在按照本发明的设备的一种优选的第二进一步改进方案中，构成为成形光阑的激光束成形元件和构成为接收光阑布置结构的接收光束成形元件设置在第二成形元件上，其中，第二成形元件可设置到激光束的光路中和接收光束的光路中。成形光阑和接收光阑布置结构在第二成形元件上的布置结构适合用于测量至面逆反射器的距离并且减少花费和空间需求，因为成形光阑和接收光阑布置结构共同设置到激光束和接收光束的光路中。成形光阑和接收光阑布置结构可以彼此同轴或并排地设置，其中成形光阑和接收光阑布置结构的合适的布置结构通过激光和接收光束的布置结构确定。
特别优选地，设置至少一个第一成形元件和至少一个第二成形元件。具有至少一个第一成形元件和至少一个第二成形元件的按照本发明的设备适合用于光学测量至单个逆反射器和面逆反射器的距离。第一成形元件设计用于测量至单个逆反射器的距离并且第二成形元件设置用于测量至面逆反射器的距离。
特别优选地，设置多个第一成形元件和/或多个第二成形元件。在具有多个第一成形元件、多个第二成形元件或多个第一和第二成形元件的按照本发明的设备中，激光和接收光束成形元件的光束成形的特性可以与单个逆反射器或面逆反射器设置在其中的不同的距离范围适配。第一成形元件设置用于光学测量至单个逆反射器的距离并且第二成形元件设置用于光学测量至面逆反射器的距离。
附图说明
接着借助附图说明本发明的实施例。所述附图不是必然按比例地示出实施例，而是附图在对于解释有用的地方以示意的和/或轻微失真的形状实施。关于对由附图直接可看出的教导的补充参阅有关的现有技术。在此要考虑，可以进行涉及一种实施形式的形式和细节的多样化的修改和改变，而不会偏离本发明的总的想法。本发明总的想法不限制于接着的示出的并且描述的优选的实施形式的精确的形式或细节，也不限制于相比于要求保护的主题受限制的主题。在给定的测量范围中，处于所述界限内的值也应该作为界限值公开并且任意可使用并且可要求保护。出于简单性，接着对于相同的或类似的部件或具有相同的或类似的功能的部件使用相同的附图标记。
其中：
图1A、1B示出用于光学测量至反射的目标物体的距离的按照本发明的设备，其包括距离测量装置和马达驱动地可调节的包括激光和接收光束成形元件的适配装置；
图2A、B借助在图1中示出的设备光学测量至单个逆反射器的距离，所述设备具有包括一个发射光阑的发射光阑布置结构(图2A)或包括多个发射光阑的发射光阑布置结构(图2B)；
图3示出借助在图1中示出的设备光学测量至面逆反射器的距离；
图4A、B示出用于光学测量至不同的距离范围中的单个逆反射器的距离的包括激光和接收光束成形元件的第一成形元件的第一和第二实施形式；
图5A、B示出用于光学测量至不同的距离范围中的面逆反射器的距离的包括激光和接收光束成形元件的第二成形元件的第一和第二实施形式；
图6示出适配装置的第一实施形式，其包括两个第一成形元件并且包括三个第二成形元件，所述第一成形元件构成用于在单个逆反射器上的光学的距离测量，所述第二成形元件构成用于在面逆反射器上的光学的距离测量；以及
图7A、B示出适配装置的第二实施形式，其包括设置在第一旋转轮中的多个激光和接收光束成形元件，并且包括设置在第二旋转轮中的多个衰减元件。
具体实施方式
图1A示出用于光学测量至目标物体的距离的按照本发明的设备10，其包括距离测量装置11和马达驱动地可调节的适配装置12，所述适配装置设置在距离测量装置11外。在目标物体中在反射的目标物体和散射的目标物体之间不同，在所述反射的目标物体中，入射的激光束主要反射，在所述散射的目标物体中，入射的激光束主要散射。
在反射的目标物体中附加地在单个逆反射器和面逆反射器之间区分。如下反射的目标物体定义为单个逆反射器，其由一个三棱镜组成，其中，所述棱镜的尺寸大于典型的激光束直径并且入射的激光束触及(erfassen)三棱镜的一个面。用于单个逆反射器的示例是直径25mm或50mm的三棱镜。如下反射的目标物体定义为面逆反射器，其由多个棱镜组成，所述棱镜在平的面中并排设置，其中，所述棱镜的尺寸小于典型的激光束直径并且入射的激光束触及一些棱镜。用于面逆反射器的示例是反射膜和猫眼逆反射器。猫眼逆反射器在本申请的范围中是面逆反射器，其中，棱镜的大小与激光束直径的比处于0.1和1.0之间，并且反射膜是面逆反射器，其中，棱镜的大小与激光束直径的比小于0.1。
距离测量装置11具有光学系统支架13和电路板14，所述电路板通过连接装置15与光学系统支架13连接。在距离测量装置11中产生激光束，所述激光束通过光学系统支架13中的输出耦合开口16从距离测量装置11中射出并且入射到适配装置12上。借助适配装置12，激光束与目标物体的特性和至目标物体的距离范围适配。适配装置12在所述实施例中具有六个不同的成形元件17.1-17.6，所述成形元件紧固在旋转轮18中并且借助马达驱动的驱动装置19可围绕旋转轴线20旋转。
适配装置12的成形元件17.1-17.6分别具有用于激光束的光束成形的激光束成形元件和用于接收光束的光束成形的接收光束成形元件；成形元件17.1-17.6在其衍射特性和/或衰减特性方面不同并且设置用于测量在不同的距离范围中的反射的目标物体的距离。旋转轮18除了六个成形元件17.1-17.6之外具有另一个接纳部21，没有成形元件嵌入所述接纳部中并且没有进行对激光束和/或接收光束的衍射和/或衰减。
旋转轮18不可相对旋转地与轴元件22连接，所述轴元件可由驱动马达23围绕旋转轴线20旋转；借助角度传感器装置检测驱动马达23的旋转角。旋转轮18围绕旋转轴线20的驱动可以备选地通过手动的旋转设备实现。旋转轮18可以通过围绕旋转轴线20旋转在七个角位置中设置。在六个角位置中，成形元件17.1-17.6中的一个设置在激光束中，并且在第七角位置中，全部的成形元件17.1-17.6设置在激光束外和接收光束外。第七角位置设置用于测量到散射的目标物体上的距离。
图1B详细示出图1A的用于光学的距离测量的按照本发明的设备10的距离测量装置11和马达驱动地可调节的适配装置12的构造。
距离测量装置11具有构成为射束源31的光电的第一构件、构成为探测器32的光电的第二构件、射束成形系统33、分束光学系统34、光学系统支架13和电路板14。射束成形系统33具有集成到共同的光束成形光学系统33中的用于激光束的光束成形的发射光学系统35和用于接收光束的光束成形的接收光学系统36。射束源31、光束成形光学系统33和分束光学系统34紧固在光学系统支架13上并且探测器32紧固在电路板14上。光学系统支架13具有用于射束源31的第一接纳部37、用于光束成形光学系统33的第二接纳部38和用于分束光学系统34的第三接纳部39。探测器32在电路板14上紧固在另一个接纳部40中。
射束源31构成为产生可见的或红外的激光束41的激光二极管。探测器32构成为光电二极管，其接收从目标物体反射的和/或散射的接收光束42。分束光学系统34将激光束与同轴延伸的接收光束分开，所述分束光学系统在激光束的光路中设置在射束源31和光束成形光学系统33之间并且在接收光束的光路中设置在光束成形光学系统33和探测器32之间。分束光学系统41可以例如构成为偏振分束器、孔镜或其他的分束的光学的元件。控制和评估设备43与射束源31和探测器32连接并且由参考光束和接收光束之间的时间差确定至目标物体的距离。
探测器32设置在电路板14的朝向光学系统支架13的前侧44上并且与电路板14固定地通过焊接连接，其中，探测器32例如在制造电路板14时可以自动装备和焊接。探测器32仅由电路板14机械保持，不存在将探测器32直接与光学系统支架13连接的连接机构。光学系统支架13在朝向探测器32的一侧上开口地构成并且以接触面通过连接装置15与电路板14连接。连接装置15在距离测量装置11的调整期间可脱开地构成。
在激光束41的光路中在射束源31和分束光学系统33之间设置集成到整体的光学系统支架13中的光阑45。光阑45用于限定射束源31的张角并且将激光束41的几何结构与分束光学系统34和光束成形光学系统33适配。在射束源31和光阑45之间设置光阱46，所述光阱如光阑45集成到整体的光学系统支架13中。光阱46用于吸收入射的光并且阻止不希望的反射。为此，光阱46在内侧设有低反射的吸收的涂层。通过光阑45和光阱46，减少从射束源31至探测器32的光学的和电的串扰以及激光束中的干扰的人为现象。
作为目标物体在图1B的实施例中使用构成为单个逆反射器47的反射的目标物体，所述目标物体相对于距离测量装置11处于短的距离中。第一成形元件17.1处于激光束41和接收光束42的光路中。第一成形元件17.1具有用于激光束41的激光束成形元件48和用于接收光束42的接收光束成形元件49。
射束源31发射激光束41，所述激光束定向到分束光学系统34上。在分束光学系统34上，激光束41的最大可能的部分射出并且入射到发射光学系统35上，在所述发射光学系统35上进行第一光束成形。第一发射光学系统35构成为准直透镜，其将激光束41准直化并且作为准直的激光束51定向到激光束成形元件48上。准直透镜35的光学的特性与散射的目标物体的距离测量适配。准直的激光束51入射到激光束成形元件48上，在所述激光束成形元件上进行准直的激光束51的光束成形和衰减。成形的激光束52入射到反射的目标物体47上。
在目标物体47上反射的接收光束42入射到接收光束成形元件49上，所述接收光束成形元件将接收光束42衍射、衰减并且作为成形的接收光束53定向到接收光学系统36上。在接收光学系统36上进行成形的接收光束53的进一步光束成形。两次成形的接收光束54定向到分束光学系统34上并且在分束光学系统34上换向。换向的接收光束55入射到探测器32上。分束光学系统34用于使换向的接收光束55的光轴和发射的激光束41的光轴彼此不同。
图2A、B示意性示出借助在图1中示出的设备10测量至单个逆反射器61的光学距离。激光束与单个逆反射器61的适配借助激光束成形元件进行，所述激光束成形元件作为包括一个发射光阑的发射光阑布置结构(图2A)或作为包括多个发射光阑的发射光阑布置结构(图2B)构成。
距离测量装置11借助发射光学系统35产生准直的激光束51。在准直的激光束51的光路中设置设计用于测量至单个逆反射器的距离的第一激光束成形元件62。在单个逆反射器中，目标物体的中心应该被激光束入射，借此反射的接收光束在每种情况中入射到接收光学系统36上并且由探测器32检测。如果激光束不入射到单个逆反射器的中心，则反射的接收光束可以通过平行偏移错过接收光学系统36。为了降低激光束必须定向到单个逆反射器61上的精确性，扩张激光束。
第一激光束成形元件构成为包括第一发射光阑63的第一发射光阑布置结构62。第一发射光阑63具有圆形的光阑几何结构，所述光阑几何结构具有圆半径。第一发射光阑63产生子光束64并且将子光束64加宽成第一张角α1，所述第一张角大于1.0mrad的最小的极限角αmin。子光束64的第一张角α1可以通过第一发射光阑63的圆半径调节；第一发射光阑63的圆半径越小，则子光束的第一张角α1越大。第一发射光阑63此外导致，激光束的辐射功率强烈减小。
发射光阑通过其面积和其尺寸表征。1.0mrad的最小的极限角αmin能够换算成用于发射光阑的最大的尺寸，发射光阑不应当低于所述最大的尺寸。发射光阑的光阑几何结构确定，子光束具有一个张角还是多个张角。具有圆形的或方形的光阑几何结构的发射光阑通过尺寸(圆半径、方形的边长)确定并且在发射光阑后面产生子光束，所述子光束具有圆形的光束横截面，所述光束横截面具有沿周向恒定的张角。具有椭圆的或矩形的光阑几何结构的发射光阑通过两个尺寸确定并且在发射光阑后面产生子光束，所述子光束具有椭圆的光束横截面，所述光束横截面具有沿周向变化的张角，其中所述椭圆的子光束的张角沿周向在椭圆的光束横截面的大的半轴上的最大的张角和小的半轴上的最小的张角之间变化。具有任意的光阑几何结构的发射光阑在发射光阑后面产生具有多个张角的子光束，所述张角处于最小的张角和最大的张角之间。
在第一发射光阑63后面，子光束64具有首先具有小的光束直径，这使得在附近区域中需要子光束64到单个逆反射器61上的准确的定向。为降低子光束64必须定向到单个逆反射器61上需要的精确性，可以使用在图2B中示出的第二激光束成形元件65。第二激光束成形元件作为包括三个第二发射光阑66.1、66.2、66.3的第二发射光阑布置结构65构成。第二发射光阑66产生分别一个子光束67.1、67.2、67.3并且将子光束67.1-67.3加宽至第二张角α2，所述第二张角大于1.0mrad的最小的极限角αmin。作为第二发射光阑66.1-66.3的布置结构例如适合的是同轴于准直的激光束51的光轴设置的中央的第二发射光阑和其他第二发射光阑围绕中央的第二发射光阑的环形的分布。子光束67.1-67.3的第二张角α2可以通过第二发射光阑66.1-66.3的圆半径调节；第二发射光阑66.1-66.3的圆半径越小，则子光束67.1-67.3的第二张角α2越大。
在发射光阑布置结构后面的激光束的辐射功率可以通过发射光阑布置结构的发射面并且通过发射光阑的透射性适配。发射光阑布置结构的发射面通常定义为发射光阑的单个面积的总和。当发射光阑具有相同的尺寸时，发射面也可以作为发射光阑的数量和发射光阑的面积的乘积计算。发射面与直接在发射光阑布置结构之前的激光束的横截面积的比越小，则在发射光阑布置结构后面的激光束的发射的份额的辐射功率越小。
图3借助在图1中示出的设备10示意性示出在面逆反射器71上的光学的距离测量。距离测量装置11借助发射光学系统35产生准直的激光束51。在准直的激光束51的光路中设置激光束成形元件72，所述激光束成形元件设计用于在面逆反射器上的距离测量。
激光束成形元件72构成为具有圆形的光阑几何结构的成形光阑。成形光阑72将入射的激光束51成形为具有张角β的成形的激光束74，其中，成形的激光束74的张角β小于0.3mrad的最大的极限角βmax。成形的激光束74的张角β可以通过成形光阑72的圆半径调节。在此适用的是，成形光阑72的圆半径越大，则成形的激光束74的张角β越小。
成形光阑通过其面积和其尺寸表征。0.3mrad的最大的极限角βmax能够换算成用于成形光阑的最小的尺寸，成形光阑不应当低于所述最小的尺寸。成形光阑的光阑几何结构确定，成形的激光束具有一个张角还是多个张角。具有圆形的或方形的光阑几何结构的成形光阑通过尺寸(圆半径、方形的边长)确定并且产生如下激光束，所述激光束具有圆形的光束横截面，所述光束横截面具有沿周向恒定的张角。具有椭圆的或矩形的光阑几何结构的成形光阑通过两个尺寸确定并且产生如下激光束，所述激光束具有椭圆的光束横截面，所述光束横截面具有沿周向变化的张角，其中，所述椭圆的激光束的张角沿周向在椭圆的光束横截面的大的半轴上的最大的张角和小的半轴上的最小的张角之间变化。具有任意的光阑几何结构的成形光阑在成形光阑后面产生具有多个张角的激光束，所述张角处于最小的张角和最大的张角之间。
图4A、B示出包括激光和接收光束成形元件的第一成形元件的第一和第二实施形式，其设计用于光学测量至不同的距离范围中的单个逆反射器的距离。距离测量例如借助在图1中示出的设备10进行。
图4A示出第一成形元件81的第一实施形式，所述第一成形元件具有激光束成形元件82和接收光束成形元件83。激光束成形元件82作为包括五个发射光阑84、85.1-85.4的发射光阑布置结构构成，所述发射光阑将入射的激光束分成五个子光束。发射光阑84、85.1-85.4具有圆形的光阑几何结构，所述光阑几何结构具有第一直径d1，并且发射光阑将子光束通过衍射加宽成1.0mrad的张角。接收光束成形元件83构成为包括四个接收光阑86.1-86.4的接收光阑布置结构，所述接收光阑环形地围绕激光束成形元件82分布。接收光阑86.1-86.4具有圆形的光阑几何结构，所述光阑几何结构具有相同的直径。
发射的激光束41的辐射功率设计用于测量至散射的目标物体的距离。在散射的目标物体中，激光束在大的角度范围上散射，辐射功率的仅小的部分由接收光学系统36获取并且传送到探测器32上。在测量至反射的目标物体的距离时，激光束在目标物体上反射并且作为定向的接收光束入射到探测器32上。为了在测量至反射的目标物体的距离时阻止探测器32的过调，入射到探测器32上的接收光束42的辐射功率必须显著小于由射束源31发射的激光束41的辐射功率。在此辐射功率的减少可以通过在激光束41的光路中的措施和/或通过在接收光束42的光路中的措施进行。
激光束41的辐射功率可以通过发射光阑布置结构82的发射面和通过发射光阑84、85.1-85.4的透射性调节。发射光阑布置结构的发射面通常定义为发射光阑的各个面积的总和。当发射光阑如在所述实施例中具有相同的尺寸时，发射面也可以作为发射光阑的数量和发射光阑的面积的乘积计算。发射面与直接在发射光阑布置结构82之前的激光束41的横截面积的比越小，则在发射光阑布置结构82后面的激光束41的辐射功率越小。
备选或附加于发射面，激光束41的辐射功率可以通过发射光阑84、85.1-85.4的透射性调节。发射光阑84、85.1-85.4在该实施例中设有光学的滤光器87，所述滤光器例如作为中性滤光片或作为滤色器构成。激光束的衰减可以通过光学的滤光器的透射度调节，所述透射度定义为激光束的被放行的辐射功率与射入的辐射功率的比。发射光阑84、85.1-85.4的透射性仅影响激光束41的辐射功率，而依赖于发射光阑84、85.1-85.4的尺寸的发射面改变子光束的辐射功率和张角。通过发射光阑84、85.1-85.4的透射性存在可能性，减少激光束41的辐射功率，而不会改变子光束的张角。
接收光束42的辐射功率可以通过接收光阑布置结构83的接收面和通过接收光阑86.1-86.4的透射性调节。接收光阑布置结构的接收面通常定义为接收光阑86.1-86.4的单个面积的总和。当接收光阑如在所述实施例中具有相同的尺寸时，接收面也可以作为接收光阑的数量和接收光阑的面积的乘积计算。接收面与直接在接收光阑布置结构83之前的接收光束42的横截面的比越小，则在接收光阑布置结构83后面的接收光束42的辐射功率越小。接收光束42通过限定接收面的衰减独立于射束源31的波长，从而外光、例如具有宽的波长谱的日光也没有附加的耗费地衰减。
备选或附加于接收面，接收光束42的辐射功率可以通过接收光阑86.1-86.4的透射性适配。接收光阑86.1-86.4在所述实施例中设有光学的滤光器88，所述滤光器例如作为中性滤光片或作为滤色器构成。接收光束的衰减可以通过光学的滤光器的透射度调节，所述透射度定义为接收光束的被放行的辐射功率与射入的辐射功率的比。
光学的滤光器87、88作为中性滤光片或作为滤色器构成。在中性滤光片中，衰减宽的波长范围，而在滤色器中衰减在射束源31的波长附近的窄的波长范围。辐射功率通过光阑(发射光阑或接收光阑)的透射性的衰减提供可能性，适配辐射功率，而不会改变衍射的光束的张角。使用中性滤光片具有优点，即，除了射束源31的波长之外衰减也包括外光的宽的波长范围。因此当外光也应该被衰减时，中性滤光片特别适合。此外中性滤光片具有优点，即，其作为塑料膜片可低成本获得。
图4B示出具有激光束成形元件92和接收光束成形元件93的第一成形元件91的第二实施形式。激光束成形元件92构成为包括五个圆形的发射光阑94、95.1-95.4的发射光阑布置结构，所述发射光阑类似于图4A的发射光阑84、85.1-85.4围绕准直的激光束51的光轴设置。接收光束成形元件93构成为包括六个圆形的接收光阑96.1-96.6的接收光阑布置结构，所述接收光阑环形地围绕激光束成形元件92设置。
图4B的发射光阑94、95.1-95.4在直径方面区分于图4A的发射光阑84、85.1-85.4。在所述实施例中，发射光阑94、95.1-95.4具有第二直径d2并且将五个子光束加宽至张角2.0mrad。图4B的圆形的接收光阑96.1-96.6具有比图4A的圆形的接收光阑86.1-86.4小的直径。发射光阑94、95.1-95.4和接收光阑96.1-96.6半透射地构成。发射光阑94、95.1-95.4设有光学的滤光器97并且接收光阑96.1-96.6设有光学的滤光器98。通过光学的滤光器97、98的透射度可以适配入射到探测器32上的辐射功率。
发射光阑84、85.1-85.4、94、95.1-95.4和接收光阑86.1-86.4、96.1-96.6具有圆形的光阑几何结构。圆形的发射和接收光阑构成优选的光阑几何结构。图4A的发射光阑84、85.1-85.4具有直径d1并且产生具有沿周向恒定的张角1.0mrad的子光束。图4B的发射光阑94、95.1-95.4具有直径d2并且产生具有沿周向恒定的张角2.0mrad的子光束。原则上也可以使用具有非圆形的光阑几何结构的发射和接收光阑。在具有椭圆的或矩形的光阑几何结构的发射和接收光阑中，在光阑布置结构后面的光束具有椭圆的光束横截面，所述光束横截面具有沿周向变化的张角。
图5A、B示出包括激光和接收光束成形元件的第二成形元件的第一和第二实施形式，其设计用于光学测量至在不同的距离范围中的面逆反射器的距离。距离测量例如借助在图1中示出的设备10进行。
图5A示出第二成形元件101的第一实施形式，所述第二成形元件具有激光束成形元件102和接收光束成形元件103。激光束成形元件102构成为第一成形光阑，所述第一成形光阑将入射的激光束均匀化并且将其成形为具有第一张角β1的成形的激光束。激光束的衍射不可完全避免，其中，成形的激光束的第一张角β1小于0.3mrad的最大的极限角βmax。接收光束成形元件103构成为具有六个圆形的接收光阑104.1-104.6的接收光阑布置结构，所述接收光阑环形地围绕激光束成形元件102设置。
入射的接收光束的辐射功率的在面逆反射器中需要的降低可以通过成形光阑102和接收光阑104.1-104.6进行。激光束41的辐射功率可以通过成形光阑102的面积和透射性调节并且接收光束42的辐射功率可以通过接收光阑布置结构103的接收面和接收光阑104.1-104.6的透射性调节。成形光阑102和接收光阑104.1-104.6在所述实施例中半透射地构成。成形光阑102设有光学的滤光器105并且接收光阑104.1-104.6设有光学的滤光器106。
图5B示出具有激光束成形元件112和接收光束成形元件113的第二成形元件111的第二实施形式。激光束成形元件112构成为第二成形光阑，其将入射的激光束均匀化并且成形为具有第二张角β2的成形的激光束。接收光束成形元件113构成为具有四个圆形的接收光阑114.1-114.4的接收光阑布置结构，所述接收光阑环形地围绕激光束成形元件112设置。图5B的接收光阑114.1-114.4具有比图5A的接收光阑104.1-104.6大的直径。
第二成形光阑112对于激光束的波长半透射地构成。为此，成形光阑112设有光学的滤光器115，所述滤光器在激光束的波长的范围中具有小于100％的透射度、例如20％。接收光阑114.1-114.4对于反射的接收光束在所述实施例中完全可透过地构成。备选地，接收光阑114.1-114.4可以对于反射的接收光束半透地构成。入射到探测器32上的接收光束的辐射功率可以除了接收光阑布置结构113的接收面之外通过接收光阑114.1-114.4的透射性调节。
成形光阑102、112和接收光阑104.1-104.6、114.1-114.4具有圆形的光阑几何结构。圆形的成形和接收光阑构成优选的光阑几何结构。成形光阑102、112具有圆直径并且产生具有沿周向恒定的张角的子光束。原则上也可以使用具有非圆形的光阑几何结构的成形和接收光阑。在具有椭圆的或矩形的光阑几何结构的成形和接收光阑中，在光阑后面的光束具有如下光束横截面，其具有沿周向变化的张角。
图6示出适配装置121的第一实施形式，所述适配装置包括：两个第一成形元件122、123，所述第一成形元件构成用于光学测量至单个逆反射器的距离；三个第二成形元件124、125、126，所述第二成形元件构成用于光学测量至面逆反射器的距离；以及光束通过装置127，所述光束通过装置构成用于测量至散射的目标物体的距离。距离测量例如借助在图1中示出的设备10进行。
第一成形元件122具有构成为包括五个圆形的发射光阑129的发射光阑布置结构的激光束成形元件128和构成为包括四个圆形的接收光阑131的接收光阑布置结构的接收光束成形元件130，其中，接收光阑131设有光学的滤光器132并且对于反射的接收光束半透射地构成。所述另一个第一成形元件123具有构成为包括五个圆形的发射光阑134的发射光阑布置结构的激光束成形元件133和构成为包括四个圆形的接收光阑的接收光阑布置结构135的接收光束成形元件136，其中，接收光阑136设有光学的滤光器137并且对于反射的接收光束半透射地构成。
第一成形元件122、123在发射光阑129、134的直径、接收光阑131、136的直径和接收光阑131、136的透射性方面彼此不同。第一成形元件122例如设置用于在30m至100m的距离范围中的距离测量并且第一成形元件123设置用于测量在直至30m的距离范围中的距离。
第二成形元件124具有构成为圆形的成形光阑的激光束成形元件138和构成为包括四个圆形的接收光阑140的接收光阑布置结构的接收光束成形元件139。成形光阑138借助光学的滤光器141对于激光束半透射地构成并且接收光阑140借助光学的滤光器142对于反射的接收光束半透射地构成。所述另一个第二成形元件125具有构成为圆形的成形光阑的激光束成形元件143和构成为包括四个圆形的接收光阑145的接收光阑布置结构的接收光束成形元件144，其中，成形光阑143借助光学的滤光器146对于激光束半透射地构成。所述另一个第二成形元件126具有构成为圆形的成形光阑的激光束成形元件147和构成为包括七个圆形的接收光阑149的接收光阑布置结构的接收光束成形元件148，其中，成形光阑147和接收光阑149对于激光束和接收光束完全可穿透地构成。
第二成形元件124、125、126在成形光阑138、143、147的直径、成形光阑138、143、147的透射性、接收光阑140、145、149的直径、接收光阑140、145、149的数量和/或接收光阑140、145、149的透射性方面彼此不同。第二成形元件124例如设置用于测量至直至10m的距离范围中的猫眼逆反射器的距离，第二成形元件125设置用于测量至从10m至100m的距离范围中的猫眼逆反射器的距离并且第二成形元件126设置用于测量至在超过100m的距离范围中的猫眼逆反射器的距离。给出的距离范围示例性地对于良好反射的猫眼逆反射器给定并且依赖于面逆反射器的质量。在此适用如下规则，即，激光束和接收光束的衰减随着面逆反射器的降低的质量应该变得更小。
图7A、B示出包括第一适配装置150(图7A)和第二适配装置151(图7B)的适配装置的第二实施形式，其中，第一适配装置150具有用于测量至单个逆反射器的距离的第一成形元件和用于测量至面逆反射器的距离的第二成形元件并且第二适配装置151具有用于衰减激光和/或接收光束的光束功率的衰减元件。距离测量例如借助在图1中示出的设备10进行。
第一适配装置150具有两个第一成形元件152、153、三个第二成形元件154、155、156和一个光束通过装置157，所述第一成形元件构成用于光学测量至单个逆反射器的距离，所述第二成形元件构成用于光学测量至面逆反射器的距离，所述光束通过装置构成用于测量至散射的目标物体的距离。第一成形元件152具有构成为包括五个圆形的发射光阑159的发射光阑布置结构的激光束成形元件158和构成为包括四个圆形的接收光阑161的接收光阑布置结构的接收光束成形元件160。所述另一个第一成形元件153具有构成为包括五个圆形的发射光阑164的发射光阑布置结构的激光束成形元件163和构成为包括四个圆形的接收光阑的接收光阑布置结构166的接收光束成形元件165。
第一成形元件152、153在发射光阑159、164的直径和接收光阑161、166的直径方面彼此不同。第一成形元件152例如设置用于测量在30m至100m的距离范围中的距离并且第一成形元件153设置用于测量在直至30m的距离范围中的距离。
第二成形元件154具有构成为圆形的成形光阑的激光束成形元件168和构成为包括四个圆形的接收光阑170的接收光阑布置结构的接收光束成形元件169。所述另一个第二成形元件155具有构成为圆形的成形光阑的激光束成形元件173和构成为包括四个圆形的接收光阑175的接收光阑布置结构的接收光束成形元件174。所述另一个第二成形元件156具有构成为圆形的成形光阑的激光束成形元件177和构成为包括七个圆形的接收光阑179的接收光阑布置结构的接收光束成形元件178。
第二成形元件154、155、156在成形光阑168、173、177的直径、接收光阑170、175、179的直径和/或接收光阑170、175、179的数量方面彼此不同。第二成形元件154例如设置用于测量至在直至5m的距离范围中的反射膜的距离，第二成形元件155设置用于测量至在5m至30m的距离范围中的反射膜的距离并且第二成形元件156设置用于测量至在超过30m的距离范围中的反射膜的距离。给出的距离范围示例性地对于良好反射的反射膜给出并且依赖于面逆反射器的质量。在此适用如下规则，即，激光束和接收光束的衰减应该随着面逆反射器的降低的质量而变小。
第二适配装置151具有五个衰减元件182-186和一个光束通过装置187，所述衰减元件构成用于测量至反射的目标物体的距离，所述光束通过装置构成用于测量至散射的目标物体的距离。衰减元件182-186分别具有可设置到激光束41的光路中的激光束衰减元件和可设置到接收光束42的光路中的接收光束衰减元件。在测量至反射的目标物体的距离时，第一适配装置150的成形元件152-156和第二适配装置151的衰减元件182-186可以相互组合。
第一衰减元件182具有完全可透射的第一激光束衰减元件191和具有第一透射度TE1的半透射的第一接收光束衰减元件192。第二衰减元件183具有完全可透射的第二激光束衰减元件193和具有第二透射度TE2的半透射的第二接收光束衰减元件194。第一和第二接收光束衰减元件192、194在透射度TE1、TE2方面彼此不同，例如第一接收光束衰减元件192的第一透射度TE1如第二接收光束衰减元件194的第二透射度TE2的两倍那样大。
第三衰减元件184具有半透射的第三激光束衰减元件195和半透射的第三接收光束衰减元件196。在所述实施例中，第三激光束衰减元件195的透射度TS3和第三接收光束衰减元件196的透射度TE3一致。备选地，第三激光束衰减元件195和第三接收光束衰减元件196的透射度TS3、TE3可以彼此不同。
第四衰减元件185包括具有第四透射度TS4的半透射的第四激光束衰减元件197和完全可透射的第四接收光束衰减元件198。第四激光束衰减元件197的透射度TS4例如为5％。
第五衰减元件186包括具有第五透射度TS5的半透射的第五激光束衰减元件199和具有第五透射度TE5的半透射的第五接收光束衰减元件200。在所述实施例中，第五激光束衰减元件199的透射度TS5和第五接收光束衰减元件200的透射度TE5一致。备选地，第五激光束衰减元件199和第五接收光束衰减元件200的透射度TS5、TE5可以彼此不同。

Claims (18)

1.用于光学测量至反射的目标物体的距离的设备(10)，所述反射的目标物体构成为包括多个棱镜的面逆反射器(71)，所述设备具有：
-射束源(31)，所述射束源构成为光电的构件并且发射激光束(41)，其中，所述激光束(41)的激光束直径大于面逆反射器(71)的所述多个棱镜的尺寸并且激光束入射到面逆反射器(71)的一些棱镜上，
-探测器(32)，所述探测器构成为其他的光电的构件并且接收在反射的目标物体上反射的或散射的接收光束(42)，
-射束成形系统(33)，所述射束成形系统包括发射光学系统(35)和接收光学系统(36)，所述发射光学系统成形激光束(41)，所述接收光学系统成形接收光束(42)，
-激光束成形元件(72；102、112；138、143、147；168、173、177)，所述激光束成形元件可设置到激光束(41)的光路中，
其特征在于，激光束成形元件构成为成形光阑，其中，成形光阑将激光束(41)成形为具有一个或多个张角(β)的成形的激光束(74)并且所述张角(β)小于0.3mrad的最大的极限角(βmax)。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，成形光阑对于激光束半透射地构成。
3.按照权利要求1至2之一所述的设备，其特征在于第一激光束成形元件(102；138、143；168、173)和第二激光束成形元件(112；143、147；173、177)，所述第一激光束成形元件可设置到激光束(41)的光路中并且构成为第一成形光阑，所述第二激光束成形元件可设置到激光束(41)的光路中并且构成为第二成形光阑，其中，第一成形光阑和第二成形光阑在尺寸、面积和/或透射性方面彼此不同。
4.按照权利要求1或2所述的设备，所述设备此外构成为用于光学测量到反射的目标物体的距离，所述反射的目标物体构成为由一个棱镜组成的单个逆反射器(47；61)，其中，激光束(41)的激光束直径小于棱镜的尺寸并且激光束入射到棱镜的一个面上，并且所述设备的特征在于另一个激光束成形元件(62、65；82、92；128、122；158、163)，所述另一个激光束成形元件可设置到激光束(41)的光路中并且构成为包括至少一个发射光阑(63、66.1-66.3；84、85.1-85.4、94、95.1-95.4；129、134；159、164)的发射光阑布置结构，其中，所述至少一个发射光阑产生子光束(64、67.1-67.3)并且将所述子光束(64、67.1-67.3)扩张到一个或多个张角(α1，α2)，所述张角不小于1.0mrad的最小的极限角(αmin)。
5.按照权利要求4所述的设备，其特征在于，发射光阑布置结构(65；82、92；128、133；158、163)具有多个发射光阑(66.1-66.3；84、85.1-85.4、94、95.1-95.4；129、134；159、164)，其中，发射光阑(66.1-66.3)产生多个子光束(67.1-67.3)并且将子光束(67.1-67.3)分别扩张到一个或多个张角(α2)，所述张角不小于1.0mrad的最小的极限角(αmin)。
6.按照权利要求4所述的设备，其特征在于，发射光阑(84、85.1-85.4、94、95.1-95.4)对于激光束(41)半透射地构成。
7.按照权利要求4所述的设备，其特征在于第一发射光阑布置结构(62；82；128；158)和第二发射光阑布置结构(65；92；133；163)，所述第一发射光阑布置结构可设置到激光束(41)的光路中并且具有至少一个第一发射光阑(63；84、85.1-85.4；129；159)，所述第二发射光阑布置结构可设置到激光束(41)的光路中并且具有至少一个第二发射光阑(66.1-66.3；94、95.1-95.4；134；164)，其中，第一和第二发射光阑布置结构(62、65；82、92；128、133；158、163)彼此不同。
8.按照权利要求7所述的设备，其特征在于，第一和第二发射光阑布置结构(62、65；82、92；128、133；158、163)在发射光阑(63、66；84、85.1-85.4、94、95.1-95.4；129、134；159、164)的尺寸方面彼此不同。
9.按照权利要求7所述的设备，其特征在于，第一和第二发射光阑布置结构(62、65；82、92)在发射光阑(63、66)的数量、发射光阑(84、85.1-85.4、94、95.1-95.4)的面积和/或发射光阑(84、85.1-85.4、94、95.1-95.4)的透射性方面彼此不同。
10.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于接收光束成形元件(83、93；103、113；130、135、139、144、148；160、165、169、174、178)，所述接收光束成形元件可设置到接收光束(42)的光路中并且构成为包括至少一个接收光阑(86.1-86.4、96.1-96.6；104.1-104.6、114.1-114.4；131、136、140、145、149；161、166、170、175、179)的接收光阑布置结构。
11.按照权利要求10所述的设备，其特征在于，接收光阑布置结构(83、93；103、113；130、135、139、144、148；160、165、169、174、178)具有多个彼此间隔开的接收光阑(86.1-86.4、96.1-96.6；104.1-104.6、114.1-114.4；131、136、140、145、149；161、166、170、175、179)。
12.按照权利要求10所述的设备，其特征在于，接收光阑(86.1-86.4、96.1-96.6；104.1-104.6；131、136、140、145、149)对于接收光束(42)半透射地构成。
13.按照权利要求10所述的设备，其特征在于第一接收光束成形元件(83；103；130、135、139、144；160、165、169、174)和第二接收光束成形元件(93；113；135、139、144、148；165、169、174、178)，所述第一接收光束成形元件可设置到接收光束(42)的光路中并且构成为包括至少一个第一接收光阑(86.1-86.4；104.1-104.6；131、136、140、145；161、166、170、175)的第一接收光阑布置结构，所述第二接收光束成形元件可设置到接收光束(42)的光路中并且构成为包括至少一个第二接收光阑(96.1-96.6；114.1-114.4；136、140、145、149；166、170、175、179)的第二接收光阑布置结构，其中，第一和第二接收光阑布置结构(83、93；103、113；130、135、139、144、148；160、165、169、174、178)彼此不同。
14.按照权利要求13所述的设备，其特征在于，第一和第二接收光阑布置结构(83、93；103、113；130、135、139、144、148；160、165、169、174、178)在接收光阑(86、96；104、114；131、136、140、145、149；161、166、170、175、179)的数量、接收光阑(86、96；104、114；131、136、140、145、149；161、166、170、175、179)的面积和/或接收光阑(86、96；104、114；131、136、140、145、149)的透射性方面彼此不同。
15.按照权利要求10所述的设备，其特征在于，构成为发射光阑布置结构(82、92；128、133；158、163)的激光束成形元件和构成为接收光阑布置结构的接收光束成形元件设置在第一成形元件(81、91；122、123；152、153)上，其中，第一成形元件(81、91；122、123；152、153)可设置到激光束(41)的光路和接收光束(42)的光路中。
16.按照权利要求15所述的设备，其特征在于，构成为成形光阑的激光束成形元件和构成为接收光阑布置结构(103、113；139、144、148；169、174、178)的接收光束成形元件设置在第二成形元件(101、111；124、125、126；154、155、156)上，其中，第二成形元件(101、111；124、125、126；154、155、156)可设置到激光束(41)的光路和接收光束(42)的光路中。
17.按照权利要求16所述的设备，其特征在于，设置至少一个第一成形元件(81、91；122、123；152、153)和至少一个第二成形元件(101、111；124、125、126；154、155、156)。
18.按照权利要求17所述的设备，其特征在于，设置多个第一成形元件(81、91；122、123；152、153)和/或多个第二成形元件(101、111；124、125、126；154、155、156)。
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