CN117739928A - 用于光学系统的监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于光学系统的监测装置。光学检测单元包括后向反射元件，其提供反射表面和穿透表面，反射表面被配置为将测量光的第一部分后向反射为反射测量光，以提供光学检测单元的位置的确定，穿透表面被配置为透射测量光的第二部分作为透射测量光，光学检测单元还包括传感器装置，传感器装置具有传感器，传感器被配置和布置在后向反射元件后面，使得透射测量光能够被传感器检测。光学检测单元包括具有被配置为发射参考照射光的至少一个照射单元的参考组件。至少一个照射单元被布置成与后向反射元件和/或传感器装置具有固定位置关系，并且参考组件被配置和布置成将参考照射光引导到传感器上。

Description

用于光学系统的监测装置

技术领域

本发明总体上涉及一种光学装置，优选地用于工业计量或大地测量领域，所述光学装置提供对所接收的测量光的检测。

背景技术

用于确定测地学领域或建筑领域或建造领域中的位置的勘测系统是已知的。其示例是由具有方向确定单元和测距仪(例如，全站仪)的静态勘测装置和用于标记待测量或待表征的点的测量辅助仪器(例如，标志杆)组成的系统。例如，在公开文献EP 1686 350中描述了现有技术的大地测量设备。还已知布局系统，所述布局系统包括静态激光发射器，所述静态激光发射器借助于激光束产生可由激光接收器在待标记的点处接收的位置参考。因此，通过具有已知位置并因此提供位置参考的静态装置与接收或标记测量辅助装置或可瞄准(targetable)测量辅助装置的交互来执行勘测活动，使得例如在建筑物的内部或外部区域或道路施工中的施工工地对象上的诸如陆地勘测点或点的各个地形点的位置可以相对于位置测量或放样而精确地确定。

关于勘测装置的配置，许多不同的实施方式是已知的。例如，现代全站仪具有用于数字后处理和存储记录的测量数据的微处理器。该装置通常具有紧凑且集成的设计，在装置中通常存在同轴距离测量元件以及计算、控制和存储单元。根据全站仪的发展水平、瞄准或照准装置的机动化以及在使用后向反射器(例如，全轮棱镜)作为目标物体的情况下，还可以集成用于自动目标搜索和跟踪的装置。作为人机接口，全站仪可以包括电子显示/控制单元-通常是具有电子数据存储装置的微处理器计算单元-具有显示器和输入装置(例如，小键盘)。显示/控制单元被提供有由电传感器记录的测量数据，使得目标点的位置可以由显示/控制单元确定、光学显示和存储。现有技术中已知的全站仪还可以具有用于建立到外部外围部件(例如，到测量辅助仪器或手持数据记录装置)的无线电链路的无线电数据接口，所述外部外围部件可以例如被配置为数据记录器或现场计算机。

为了照准或瞄准待勘测的目标点，通用类型的大地勘测装置包括目标望远镜(例如，光学望远镜)作为照准设备。目标望远镜通常可相对于测量装置的基部绕竖直直立轴线和水平倾斜轴线旋转，使得望远镜可以与将通过旋转和倾斜测量的点对准。除了光学观察通道之外，现代装置还可以包括用于记录图像、被集成到目标望远镜中并且例如被同轴或并行地对准的摄像头，在这种情况下，所记录的图像可以特别地表示为在显示/控制单元的显示器上和/或在外围装置(例如，用于远程控制的数据记录器)的显示器上的实时图像。

当前的勘测装置现在包括针对用作标准的目标反射器(ATR：“自动目标识别(Automatic Target Recognition)”)的棱镜的自动目标跟踪功能。为此，例如，另外的单独ATR光源和对该波长敏感的特殊ATR检测器(例如，CCD表面传感器)被另外集成在望远镜中。

在许多大地测量应用中，通过在目标点处放置专门配置的测量辅助仪器或目标物体(例如，测量杆)来执行点的勘测。这通常由具有用于定义测量路径或测量点的反射器(例如，全轮棱镜)的标志杆组成。对于这样的勘测任务，数据、指令、语音和另外的信息项通常在目标对象与中心测量装置之间传输，以便控制测量过程，并且以便建立或注册测量参数。这样的数据的示例是目标物体的标识信息项(来自所使用的棱镜的类型的示例)、标志杆的倾斜度、反射器在地面上方的高度、反射器常数或诸如温度或气压的测量值。需要这些信息或状况依存参数以便允许由具有棱镜的标志杆限定的测量点的高度精确瞄准和勘测。

另外，需要或以限定的方式(例如，垂直地)确定相对于相应辅助仪器的相应相关空间方向的空间取向或倾斜度，以便与所确定的布置在辅助仪器上的反射器的位置一起得到将借助于仪器确定的测量点。这种取向可以例如借助于倾斜传感器来确定，该倾斜传感器以相对于反射器的确定位置和布置提供。

倾斜传感器的使用允许在两个旋转自由度上进行简单的位置确定。以这种方式，可以确定测量辅助仪器的滚动和俯仰，即，关于相应水平轴的相应旋转。然而，技术上更复杂配置的是确定第三空间方向、绕竖直轴线(例如，标志杆的纵向轴线)的旋转、测量辅助仪器的所谓偏航。

为此，借助于测量仪器的一部分上的附加装置的解决方案是现有技术已知的。在这种情况下，相应的设备例如由全站仪等照射，并且还可以借助于测量辅助仪器一侧上的入射角或码的成像来推断偏航角。这样的解决方案例如从EP 2 916 104 A1知晓。

这种解决方案的缺点是，除了通常存在的反射器之外，在测量辅助仪器上还提供至少一个其它部件，并且因此相对于这种仪器的配置增加了复杂度，和/或仪器具有相对大的空间范围。由此，可以提供的记录角度由于所述布置而受到限制，即，可能的测量范围是有限的。此外，特别是相对于倾斜传感器的使用，取向的确定仅在相应的有限传感器精度的范围内可实现。此外，附加部件分别需要关于位置和取向的确定的附加误差源(例如，由于机械负载导致的倾斜传感器相对于反射器的不确定角度偏移导致更低的精度或无效值)。

根据EP 1 200 853的棱镜具有用于测量射束的小穿透开口并且测量射束直接(以与针孔摄像机的成像类似的方式)部分地撞击传感器的解决方案也具有与可实现的精度相关的相当大的缺点。精确确定辐射在传感器上的位置仅在大量约束的情况下来实现，因为该确定精度关键取决于测量距离、射束质量和环境条件(雾、雨、灰尘)。例如，甚至为棱镜的外表面上的指纹的形式的轻微污染都可能导致透射通过传感器上的小开口的辐射的非对称成像或位移，并因此导致评估期间的测量误差。由于仅评估单个非常小的点，因此相应的误差影响难以检测，并且可能导致测量在室外场中的极大受限的鲁棒性。

另一个缺点源于光学参数对比如热(温度)或湿度变化或机械影响(例如，冲击)的环境影响的依赖性。这种环境影响可能导致光学和/或检测元件的空间范围或相对位置的变化。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种允许更可靠且鲁棒的取向测量的改进的紧凑设备。

本发明的另一目的是提供一种允许确定光学设备与目标状态的可能偏差的改进的光学设备。

本发明基于所接收的测量光(例如，码投影)的位置的入射角相关检测的思想，所接收的测量光可以由进入反射器的电磁辐射生成。在勘测或计量中，通常的目的是确定一个或更多个目标物体相对于勘测设备(例如，全站仪、视距仪等)的几何属性，诸如，坐标、距离和取向，其中，在大多数情况下，必须相对于已知参考系统(例如，由一个或更多个已知参考点定义)来确定那些属性。位置的入射角相关检测允许确定设备关于至少一个自由度的取向。此外，本发明涉及被提供用于检测光学装置(特别是反射器和传感器)的可能偏差以例如借助于测量光检测或码检测来补偿入射角的测量的参考组件。因此，参考组件提供用于利用这种反射器-检测器-布置的可靠、鲁棒且高度精确的取向测量。

本发明涉及一种用于位置确定和/或标记目标点(特别是用于工业或大地勘测)的光学检测单元(反射器-检测器-布置)。光学检测单元包括后向反射元件，该后向反射元件提供反射表面以及穿透表面，反射表面被配置为将测量光的第一部分后向反射为反射测量光以提供对光学检测单元的位置的确定，特别是被配置为同轴地后向反射测量光，穿透表面被配置为将测量光的第二部分透射为透射测量光。

作为测大地勘测中的后向反射元件(后向反射器)，通常使用三棱镜或三重镜，其提供对应的平行射束反射。如果反射器成为勘测装置的目标，则测量射束被反射回勘测装置，并且借助于因此可记录在勘测装置处的信号，可以例如借助于干涉测量法或飞行时间计算来确定到反射器的距离。总测量辐射横截面的一部分(特别是，相对小部分)可以穿过根据本发明提供的反射器，并且不被反射回来。因此，所提供的穿透表面可以例如通过切断三棱镜的角部来产生。

优选地，测量光被提供为准直激光，特别是由像测量设备(例如，全站仪或激光扫描仪)或计量设备(例如，激光跟踪器)的测量设备发射的准直激光。激光可以具有一个特定波长，例如，具有可见光谱VIS(例如，633nm)或红外光谱IR的波长。

光学检测单元还包括传感器装置，传感器装置具有传感器，传感器被配置和布置在后向反射元件的随后(下游、后面)(相对于光束入射方向)，使得穿过穿透表面的透射测量光可以被传感器检测。

传感器可以例如被配置为全局快门或滚动快门传感器。这种情况下的分辨率至少对应于VGA，存在至少20Hz、特别是至少50Hz的处于全分辨率的帧速率。传感器可以被配置为CCD或CMOS，可选地被配置为线性或区域传感器。当使用2D传感器(表面传感器)时，每像素获得小视场，使得记录较少的背景光并且改善信噪比。利用1D传感器(线性传感器)，可以执行更快速的数据记录。

传感器可以被配置为(例如，单色)背侧照射传感器(作为前侧照射的替代)。利用这种传感器类型，可以记录相对大的入射角范围，使得利用多个后向反射器/传感器对的布置，可以实现整个视场的改进覆盖，特别是在边缘区域中重叠，或者要求更小数量的这样的后向反射器/传感器对。

在一个实施方式中，光学检测单元可以包括提供码图案的码元件(图案层)。码元件例如被配置为光掩模并且包括用于透射电磁辐射的限定区域。在这种情况下，元件的表面的其余部分可以被涂覆以便对光不透明，特别是对于全站仪或激光跟踪器的测量激光辐射的波长。

根据一个实施方式，图案层可以被配置为光掩模，并且特别地通过粘合剂接合或蒸汽沉积而连接到后向反射器的穿透表面。图案可以通过由光掩模提供的一个或更多个光透射区域提供。在这种情况下，光掩模特别是旨在是指至少部分对光不透明的表面元件。针对围绕测量光和参考照射光的波长的波长范围，至少存在对光的不透明度(例如，由于反射或吸收)。光掩模可以例如由蒸发沉积的薄膜或另选应用(例如，在诸如玻璃板或棱镜的穿透表面的基板上)形成。光掩模可以例如被提供为由Cr/CrO层(黑铬)组成的多层涂层。

特别是，光掩模可以包括多个随机、特别是伪随机布置的透光间隙，例如，小圆形表面，并且码图案可以由所述间隙提供。可以相对于测量光和照射光的波长周围的(窄)波长范围来提供光透射。间隙特别是在光掩模上的刻意且已知布置分布。

后向反射元件和传感器装置(特别是还有布置在后向反射元件与传感器装置之间的码元件)被(严格地)布置成使得测量光的第二部分(透射测量光)在传感器的检测表面上的入射角依赖位置可以借助于传感器来确定。特别是，可以在位置上确定由透射测量光与图案层的相互作用引起的码图案在检测表面上的投影。

光学检测单元包括参考组件，该参考组件具有被配置为发射参考照射光的至少一个照射单元。照射单元被布置成与后向反射元件和/或传感器装置成固定位置关系。参考组件被配置和布置成将参考照射光引导到传感器上。

参考组件提供通过检测撞击在传感器上的参考照射光的位置、尺寸和/或形状来得到光学检测单元的实际状态，并且将检测到的位置、尺寸和/或形状与相应的参考值(例如，参考位置)特别是在参考条件下(例如，20℃的温度下)进行比较。实际位置与参考位置之间的可能偏差允许得到关于单元的实际(异常)状态的信息。特别是，检测到的参考照射光(光斑)的不同尺寸可以提供关于反射器的热膨胀的信息。检测到的参考照射光(光斑)的不同位置可以提供关于传感器装置相对于后向反射元件的未对准或偏移的信息。

在一个实施方式中，光学检测单元可以包括控制和处理单元。所述控制和处理单元包括监测功能，所述监测功能被配置为借助于照射单元提供参考照射光，以通过传感器获取与由传感器接收的参考照射光相关的图像信息，确定由参考照射光提供的传感器的照射的至少一个实际图像信息(例如，位置、尺寸和/或形状)，特别是在参考条件下，针对借助于照射单元的传感器的照射，将实际图像信息与标称图像信息进行比较，以基于实际图像信息和标称图像信息的比较来得到偏差信息，偏差信息是光学检测单元的状态的指示，并且提供偏差信息。

控制和处理单元还可以包括检测功能，所述检测功能被配置为借助于传感器的多次读出对测量辐射进行位置分辨检测。在这种情况下，利用与撞击检测表面的测量辐射有关的测量信息执行至少第一次读出，并且在没有该测量信息的情况下执行第二次读出，特别是第一次读出和第二次读出与测量辐射开启和关闭的切换发射同步进行。根据所记录的测量数据，可以得到差分信息，例如从所记录的测量数据减去与激光辐射共同记录的背景或环境光。

因此，借助于传感器的图像记录可以例如以有和没有进入测量光(激光辐射)的交替图像记录的形式来执行。为此，测量光发射由勘测装置(例如，全站仪)以受控方式开启和关闭。结果，可以产生差分图像，差分图像关于在激光被关闭的情况下记录的环境光被净化，即，可以从在激光被开启的情况下获得的图像信息中减去在激光被关闭的情况下获得的图像。

特别是，图像记录还按照以下方式中的一者同步，其中，激光在测量装置上切换：

●勘测设备(例如，全站仪)可以经由无线电、WLAN、蓝牙、当前移动无线电标准等实时地或者以预定时间偏移(例如，提前几微秒或毫秒)发射触发信号。信号由反射器装置记录并且出于同步图像记录的目的而被处理，特别是，在考虑时间偏移的同时。

●勘测装置和光学检测单元二者的内部时钟被事先同步。因此，可以借助于相应的时间来确定图像记录与测量光发射之间的同步。然后可以借助于该信息相应地驱动传感器。借助于硬件支持的NTP(Network Time Protocol，网络时间协议)，可以实现非常精确的同步。

●作为替代，传感器可以异步运行，即，可以例如以比执行开启和关闭激光的切换更高的帧速率来记录图像。然后可以借助于图像来确定同步。在这种情况下，频率是已知的，但是必须例如借助于IQ解调(确定每个像素或像素组的时间相关性)来计算相位。

●作为替代，激光按照每个图像切换(例如，50Hz的开启和关闭切换周期和100Hz的同步图像记录)或激光切换得更慢(例如，10Hz)，并且每开启或关闭切换相位记录多个图像。

结合图像记录，可以对所记录的多个图像求平均，以便减少图像信息中的噪声。

特别是，图像传感器可以在合并模式下操作(多个像素被模拟地求和或求平均并且以更高的帧速率读出)。由于较高的帧速率，这在两个方面减少了噪声：在空间上(在合并模式中每像素更少的噪声)和在时间上。

在一个实施方式中，可以仅读出图像传感器的子区域(关注区域)(例如，仅生成的光点中的一些)，以便节省CPU功率和电池功率和/或以便增加帧速率。特别是，传感器上的子区域的位置(例如，借助于局部分辨强度监测或借助于图像处理)被实时地调整，以便连续地提供传感器上的投影的记录。

在接收到测量信号(测量光)时，可以借助于通信链路向测量装置确认接收，并且在这种情况下可以发送针对瞄准目标(目标ID)的标识信息。当在勘测装置的范围内存在多个反射器装置时，这是有利的，以便避免对另一反射器装置的可能错误测量。

如上所述，根据实施方式，光学检测单元(例如，传感器装置)可以包括布置在后向反射元件与传感器之间的图案层(特别是，码元件)，其中，图案层提供借助于透射测量光可投影到传感器上的图案(码)并且测量光的入射角可由图案在传感器上的投影的图像确定，特别是，其中，图案包括点图案。图案可以由具有光刻蚀刻区域的铬层提供。

将特定码成像到传感器上提供了用于评估投影位置的非常精确可能性。借助于图像处理，可以高精度地确定传感器上的投影位置。由此，也可以以高精度确定入射角。

图案(码)也可以用由至少一个照射单元发射的参考照射光进行照射，并且因此可以提供图案在传感器上的相应投影。图案的这种投影可以用于通过将实际码投影与针对码投影的标称外观(关于例如投影的位置、形状和/或尺寸)进行比较来监测光学检测单元的状态。相应的偏差可以提供关于单元的实际(异常)状态的信息。特别是，检测到的图案投影的不同尺寸可以提供关于反射器的热膨胀的信息。检测到的图案投影的不同位置和/或检测到的图案投影的不同形状可以提供关于传感器装置相对于后向反射元件的未对准或偏移的信息。

根据本发明的实施方式，光学检测单元可以包括间隔件，间隔件被布置在后向反射元件与传感器之间。因此，传感器可以相对于码元件以特定距离布置，以便提供改进的入射角依赖投影。为此，可以在两个部件之间提供特定间隔件，其中，图案层可以被设置在间隔件的面向后向反射元件的一侧上。可以选择间隔件的厚度以使棱镜的角度范围与图像传感器尺寸匹配。例如，空间可以被设计成具有特定厚度以提供到传感器的可能投影，使得可以在传感器的整个检测表面上提供投影。

在本发明的实施方式中，传感器装置可以包括布置在后向反射元件与传感器之间的至少一个波长选择性滤波器(例如，吸收滤波器或电介质反射滤波器)，其中，波长选择性滤波器可以体现为低通或高通滤波器，特别是其中，传感器装置包括低通吸收滤波器和高通吸收滤波器。至少一个吸收滤波器可以被构建为还提供后向反射元件与传感器之间的特定距离，即，至少一个吸收滤波器可以提供间隔件的目的。

波长选择性滤波器可以提供使信号波长比其它波长更高程度地通过。滤波器可以提供来改善信号-背景比，即，窄带通滤波器可以是优选的。可以选择低通和高通的组合以获得合适的带通滤波器。

特别是，参考组件可以被配置和布置成将参考照射光通过后向反射元件(特别是，通过穿透表面)引导到传感器上。

至少一个照射单元可以被布置在后向反射元件前面(上游、之前)。另选地，至少一个照射单元可以被设置在后向反射元件的背侧上，而照射可以从背侧耦合且通过(例如，内部)反射引导到传感器。

在一个实施方式中，至少一个照射单元可以被设置为发光二极管(LED)。特别是，LED可以是边长小于250μm，特别是小于200μm的超小型LED。LED可以被直接布置(例如，胶合或粘合)在后向反射元件上。

根据本发明的一个实施方式，后向反射元件可以包括前边界表面和后边界表面，前边界表面被配置用于将测量光入射到后向反射元件中，后边界表面包括反射表面和穿透表面，其中，前边界表面和后边界表面被布置在后向反射元件的不同侧上。例如，后向反射元件可以是具有提供穿透表面的切断角的三棱镜。

特别是，至少一个照射单元可以被布置在后向反射元件的前边界表面上，特别是胶合或粘合在前边界表面上。

在一个实施方式中，参考组件可以包括用于形成和/或引导参考照射光的光学元件。特别是，光学元件可以包括至少一个孔或透镜。照射光可以被准直或聚焦，使得照射光和传感器的相互作用在传感器上生成所限定的光点。光学元件可以提供对照射光的操纵，使得其指向传感器。

在一个实施方式中，光学元件可以被布置在前边界表面上，并且照射单元可以被布置在光学元件上，特别是其中，光学元件是环形的。因此，光学元件可以像环一样形成，并且环可以被布置在前边界表面中。环状形状提供了对前边界表面的相对小部分的掩蔽，以仍然向传感器提供足够的测量光透射。

光学元件可以优选地与具体实现为棱镜、特别是三棱镜、特别是反射镜的后向反射元件组合。因此，棱镜包括光入射表面(前边界表面)，例如，形成圆形或三角形，并且作为孔，穿透表面与光入射表面相对。

特别是，穿透表面可以被形成在棱镜的角部处，特别是，穿透表面由棱镜的分离角部形成并且同样限定三角形。例如，可以通过抛光或切除角部来提供分离的角部。测量光进入棱镜的部分可以使得在棱镜的后侧上不被反射通过穿透表面。光入射表面和穿透表面特别是平行的。

传感器的光轴可以基本上正交地或以相对于穿透表面倾斜的特定角度取向。这在棱镜与码元件之间和/或码元件与传感器之间存在气隙的实施方式中可能是特别有利的。

后向反射器的穿透表面相应地平行于传感器的检测表面取向。后向反射器的光入射表面特别是相对于检测表面倾斜地取向，使得夹角(included angle)由光入射表面和检测表面限定。

根据本发明的一个实施方式，光学检测单元可以被配置为具有多个(特别是，具有六个或八个)后向反射器/传感器装置对的360°后向反射器，每个后向反射器/传感器装置对具有后向反射元件和传感器装置。在这种情况下，多个后向反射元件彼此紧挨着布置并且被配置为棱镜。此外，多个后向反射元件在数值上对应于传感器装置的数量，并且每个传感器装置被指派给后向反射元件。根据上面提到的布置来布置分别指派给彼此的后向反射元件和传感器装置。

特别是，多个后向反射器/传感器装置对可以环形地布置，并且特别是形成环，并且360°后向反射器可以限定360°的总方位角视场，每个后向反射器/传感器装置对覆盖整个视场的一部分。通过作为环的布置，自由空间可以保持在环的中心处，其保持可用于传感器或其印刷电路板的电接触。

通过作为360°反射器的配置，可以从所有方位角方向提供有利的可瞄准性，并且相反，不需要围绕垂直偏航轴的反射器装置的特定取向，以便允许合适的瞄准，并且因此使得可以执行大地勘测。

360°反射器的配置可以包括由棱镜的环形布置相对于传感器的光轴正交地限定的中心轴线A。至少两个、特别是三个棱镜的光轴可以具有与中心轴线A的公共交点。棱镜的光轴的位置可以由其光入射表面及其穿透表面的相应中点限定。

在另一实施方式中，为三个棱镜的第一棱镜组中的棱镜的穿透表面的中点可位于第一平面中，并且为三个棱镜的第二棱镜组中的棱镜的穿透表面的中点可位于第二平面中。因此，棱镜相对于它们沿着中心轴线A的位置偏移。特别是，分别相邻的棱镜在它们的位置相应地(特别是，交替地)偏移。这种布置提供了360°反射器的紧凑设计。

特别是，第一平面和第二平面可以彼此平行地取向并且具有特定间隔，特别是，平面相对于中心轴线基本上正交地放置。

照射单元可以直接胶合到间隔件，可能在小于LED有源表面的孔(设置在间隔件处)的顶部上，以便更精确地限定源位置并控制传感器上的阴影投射光斑的锐度。

在一个实施方式中，至少一个照射单元可以被配置为发射具有与测量光的波长不同或相同的特定波长的参考照射光。

在一些实施方式中，后向反射元件或参考组件可以包括标记，其中，标记被固定地连接到后向反射元件，特别是被直接安装到后向反射元件上，并且照射单元包括光源且被配置为照射标记。这种布置可以例如在热影响的情况下提供光学检测单元的监测和/或校准，这将导致光学元件的结构改变(例如，伸长)。

标记可以优选地被布置在后向反射器的后边界表面处。标记可以是在棱镜的背侧的(点)图案的一部分或被理解为在棱镜的背侧提供(点)图案。

根据一个实施方式，照射单元可以包括光学元件(特别是，准直器)，光学元件被指派给光源，并且照射单元被布置在前边界表面处用于例如通过后向反射元件照射标记来照射例如标记，即，照射光穿过后向反射元件。

在一个实施方式中，照射单元包括耦合光学器件，其中，耦合光学器件连接到后向反射元件并且提供照射光到后向反射元件中的耦合。

在一个实施方式中，至少一个参考组件被布置和配置成使得标记借助于对标记的照射可成像到传感器上，并且标记的图像可由传感器装置检测。

可以通过印刷、蚀刻、刮擦、胶合或其它合适的技术在后向反射器处提供标记。

在一些实施方式中，特别是对于光学检测单元的校准，可以借助于照射单元来照射标记，并且朝向传感器投射标记的图像。标记的图像由传感器捕获。基于图像，得到标记在图像中的图像位置。可以将图像位置与标记的(预定义)参考图像位置进行比较。基于此，可以确定标记的图像位置与参考图像位置之间的偏差。该偏差提供关于光学检测单元的光学系统中的任何变化的信息。特别是，标记图像的比例或尺寸给出关于热膨胀的信息。因此，基于所确定的偏差，可以得到对光学检测单元的补偿或校准数据。补偿或校准数据提供关于至少后向反射元件的状态的信息。

本发明还涉及相应的传感器校准系统。此类传感器校准系统可以由测量设备或系统(例如，勘测或计量系统)提供，所述测量设备或系统包括上文的光学检测单元。传感器校准系统包括控制和处理单元，控制和处理单元包括校准功能，校准功能被配置为：

●借助于照射单元提供照射光，

●借助于传感器捕获照射的图像，特别是照射图案的图像，

●得到成像到传感器上的照射的图像位置，

●将图像位置与参考图像位置进行比较，并且确定图像位置与参考图像位置之间的偏差，并且

●基于所确定的偏差，得到针对光学检测单元的校准数据，校准数据提供关于后向反射元件的状态的信息。

校准数据可以用于定义光学检测单元的标称状态，即，数据可以提供后向反射元件和/或传感器装置的成像属性。换句话说，校准数据可以提供描述传感器上的特定区域与对应的入射角的相关性的函数。

在本发明的一个实施方式中，光学检测单元可以包括安装元件，安装元件被配置为提供(安装)后向反射元件，使得透射测量光可由传感器检测。

本发明还涉及光学系统。光学系统包括根据上述实施方式中任一项所述的光学检测单元以及控制和处理单元。控制和处理单元包括被配置为进行以下操作的监测功能：

●借助于照射单元提供参考照射光，

●借助于传感器，获取与被引导到传感器的参考照射光相关的图像信息，

●确定由参考照射光提供的传感器的照射的至少一个实际图像信息，

●借助于照射单元将实际图像信息与针对传感器的标称照射的标称图像信息进行比较，

●基于实际图像信息与标称图像信息的比较得到偏差信息，偏差信息是光学检测单元的状态的指示，并且

●提供偏差信息。

偏差信息可以被提供给处理器(例如，控制和处理单元)，以用于基于偏差信息来计算补偿数据。补偿数据可用于校正通过取向测量得到的误差测量值(借助于检测透射测量光)。因此，偏差信息可以借助于光学检测单元提供高度精确的取向测量(由于相应补偿，如果必要的话)。

另选地，可以(通过音频或视觉信号)向用户提供偏差信息，以便指示当前取向测量的精确水平。

本发明还涉及一种用于监测根据上述实施方式中的任一个所述的光学检测单元的状态的方法。所述方法包括：

●借助于照射单元提供参考照射光，

●借助于传感器获取与由传感器接收的参考照射光相关的图像信息，

●确定关于通过参考照射光照射传感器的至少一个实际图像信息，

●借助于照射单元将实际图像信息与针对传感器的标称照射的标称图像信息进行比较，

●基于实际图像信息和标称图像信息的比较得到偏差信息，以及

●提供偏差信息。

如上所述，偏差信息可以被提供给处理器或用户。

该方法优选地以连续的方式或与相应取向测量相结合地执行，以便提供最佳地表示在进行测量时光学检测单元的状态的补偿数据。

在一个实施方式中，可以基于所提供的偏差信息来得到光学检测单元的补偿数据，所述补偿数据提供关于后向反射元件和/或传感器装置的状态的信息。

本发明还涉及一种构建光学检测单元的方法。所述方法包括以下步骤：

●提供具有传感器的传感器装置，

●提供具有前边界表面和后边界表面的后向反射元件，其中，后边界表面包括反射表面和穿透表面，反射表面被配置为将测量光的第一部分后向反射为反射测量光，穿透表面被配置为将测量光的第二部分透射为透射测量光，其中，前边界表面和后边界表面被布置在后向反射元件的不同侧上，

●提供安装元件，安装元件被配置为相对于传感器装置固定后向反射元件，使得透射测量光能够被传感器检测，

●通过布置后向反射元件和安装元件来提供预布置的后向反射元件，使得后向反射元件被提供在相对于安装元件的期望和固定的位置和取向，以及

●将后向反射元件和预布置的后向反射元件的安装元件整体地抛光以使穿透表面和安装元件准备好被完美地装配到传感器装置。

借助于安装元件，光学检测单元的所有部件可以被分别预先组装和固定。抛光后向反射元件可以与安装元件一起执行以提供与传感器的较大接触表面，并且因此提供更稳定但仍高度精确的安装。

光学检测单元可以是勘测系统的一部分，特别是包括用于发射测量光并确定目标的位置和取向的全站仪、激光跟踪器或激光扫描仪，其中，该系统特别是还包括目标，例如，后向反射器或像包括这样的后向反射器的标志杆的附件设备。勘测系统包括根据上述的光学检测单元以及控制和处理单元。

这里的控制和处理单元包括被配置为进行以下操作的取向测量功能：

●借助于传感器捕获图像，在测量光击中光学检测单元的同时捕获图像，

●处理图像，

●得到成像到传感器上的透射测量光的图像位置，以及

●基于所得到的图像位置，计算测量光在前边界表面处的入射角，入射角取决于测量设备相对于测量光的传播方向的取向。

由于透射测量光被引导到的传感器上的位置取决于测量光的入射角，所以传感器设备相对于测量光的传播轴(方向)的取向可通过相对于透射光的撞击位置的相应位置确定来确定。取向可以以(传感器设备的)至少一个(优选两个)旋转自由度确定。换句话说，可以根据传感器单元上的相对图像位置来确定(计算)测量光的入射角，该相对图像位置对应于透射测量光被投射到的位置。

附图说明

下面仅通过示例的方式参考在附图中示意性示出的工作示例来更详细地描述或解释本发明的多个方面。相同的元件用相同的附图标记在附图中标记。所描述的实施方式通常没有按真实比例示出，并且它们也不应被解释为限制本发明。具体地，

图1：示出了根据本发明的具有反射器装置的大地勘测系统；

图2：示出了根据本发明的光学检测单元的示例性实施方式；

图3：示出了根据本发明的光学检测单元的特征吸收和透射行为；

图4：示出了根据本发明的光学检测单元的示例性实施方式；

图5：示出了根据本发明的光学检测单元的安装设备；

图6a至图6c：示出了根据本发明的光学检测单元的示例性实施方式；以及

图7：示出了用于提供参考照射光到传感器上的特定投影的码图案的实施方式。

具体实施方式

图1示出了勘测装置1，特别是，勘测装置1被配置为全站仪或多站，其具有基部、可相对于基部绕竖直旋转轴线旋转的支撑单元、以及可绕水平轴线旋转并且借助于支撑单元绕竖直轴线旋转的瞄准单元。测量激光束5(测量光)从瞄准单元发射并撞击被配置成标志杆的测量辅助仪器10的光学检测单元20(反射器装置)。通常，可以由设置在勘测装置1上的激光二极管或气体激光器生成的(准直)激光辐射被用作测量光5。光学检测单元20具有后向反射器和传感器装置，并且在下面更详细地示出和描述。

对于距离测量，测量光5被后向反射器平行地反射回，由勘测装置1记录并且例如借助于飞行时间测量关于距离信息被评估。可以借助于确定目标单元的角度设置(即，激光5的发射方向)来确定测量辅助仪器10的位置。

对于测量辅助仪器10的取向确定，至少相对于旋转自由度11(偏航)，根据本发明，辐射5的撞击光学检测单元20并且未被反射的一部分穿过后向反射元件(通过穿透表面)并且照射例如码元件(图案)(例如，光掩模)。由码元件提供的码图案由此被投影到光学后续(下游)传感器(特别是图像传感器)上。传感器被配置为记录以这种方式生成的投影的图像，即，码图案或透射照射光的投影。因此，码图案可以被记录在图像中。可以借助于图像处理来确定投影在图像中的位置以及投影在传感器上(或在传感器的检测表面上)的位置。

由于传感器装置相对于后向反射元件的严格布置，投影在传感器上的位置与测量光5的入射角相关。由此，可以根据所确定的投影的位置来确定与测量光5的发射方向有关的至少一个自由度的方向。因此，可以至少部分地确定测量辅助仪器10相对于勘测装置1的取向。

对于勘测并且在勘测期间，勘测装置1的空间位置和取向通常是已知的。因此，可以确定测量杆10在空间中的绝对取向，即，在勘测装置1被配准的坐标系中的取向。

在替代实施方式中，光学检测单元20可以是要用激光跟踪器跟踪的测量探针的一部分。光学检测单元20还可以被安装在机械臂上，以提供臂的位置的确定。图2示出了光学检测单元20的实施方式。光学检测单元20包括后向反射元件30和传感器装置40。后向反射元件30包括前边界表面33。后向反射元件30还提供反射表面31，所述反射表面31被配置为将测量光的第一部分后向反射为反射测量光5a以用于提供光学检测单元20的位置的确定。后向反射元件30还提供穿透表面32，所述穿透表面32被配置为将测量光的第二部分透射为透射测量光5b。在一个实施方式中，后向反射元件30在穿透表面32处可以包括图案层。

反射表面31可以例如涂覆有提供高达100％的测量光的反射率的特定材料。

传感器装置40包括传感器41，所述传感器41被配置和布置在后向反射元件30的下游(随后)，使得透射测量光5b可以被传感器41检测。术语“下游”应理解为关于进入测量光5的传播方向布置在后向反射元件30后面。

在所示实施方式中，传感器装置40另外包括吸收低通滤波器42、吸收高通滤波器43和图像传感器41的盖玻璃44。由于信号强度不是传感器的限制因素，并且由于吸收可以提供传感器装置40内的反射的减少，所以吸收滤波器42和43可以是用于限制透射背景光的波长范围的优选滤波器。

后向反射元件30和传感器装置40的布置提供通过确定透射测量光5b击中传感器41的位置来确定进入测量光5的入射角α。传感器41上的透射测量光5b到达传感器的位置与入射角α相关。此外，入射角α提供关于光学检测单元20相对于测量光5沿其传播的传播轴线的取向(在至少一个自由度上)的信息。传播轴线通常对应于由大地勘测设备设置的用于瞄准目标(像光学检测单元20)的瞄准方向。因此，确定传感器41上的透射测量光5b到达传感器的位置提供了确定光学检测单元20相对于测量光5的光轴的取向。

光学检测单元20包括参考组件(未示出)，如上所述以及以下附图(例如，图4和图6)。

在一个实施方式中，传感器41可以被实现为偏振敏感图像传感器。因此，测量光可以作为偏振测量光被发射以提供光学系统的滚转角的确定。以这种方式，设置可以被提供为6DOF能力。

图3示出了根据图2的传感器装置40的组合吸收低通滤波器42和吸收高通滤波器43的所得到的滤波效应。调整滤波器的吸收特性，使得提供在约630nm至640nm之间的波长范围处的最大透射率。优选地，对应于用于测量包括传感器装置40的测量辅助仪器的位置的测量光的波长来提供这样的最大光透射范围。最大光透射范围可以通过具有特定滤波器特性的特定滤波器的组合来设置。

曲线42a示出了低通滤波器42的低通滤波器特性，并且曲线43a示出了高通滤波器43的高通滤波器特性。曲线45示出了组合滤波器的总透射特性。

在本发明的另一个实施方式(未示出)中，可以设置总滤波器特性以提供至少两个透射范围，每个透射范围提供特定波长的光的透射。这种设置可以优选地与具有与测量光不同的波长的光源的参考组件结合使用。

图4示出了根据本发明的光学检测设备20的实施方式。光学检测设备20包括后向反射元件30(后向反射器)，其提供进入测量光的第一部分的反射和测量光的第二部分的透射。测量光的反射由后向反射器30的相应反射表面31提供。测量光的透射由后向反射器30的相应穿透表面32提供。为此，反射表面31可以涂覆有反射涂层，例如，金属涂层，而穿透表面32可以是未涂覆的或者可以包括特定非反射涂层。

穿透表面可以在没有气隙的情况下粘合/胶合到传感器。穿透表面32的抗反射和/或总透射可以通过棱镜玻璃、粘合剂和滤波器之间的折射率匹配来实现。

光学检测设备20还包括传感器装置40，传感器装置具有用于检测经由穿透表面32透射的测量光的传感器。传感器装置40包括图案层46。图案层46被设置在后向反射器30与传感器之间，并提供借助于透射测量光投射到传感器上的图案。因此，传感器能够检测图案在传感器上的投影。图案的投影取决于测量光的入射角，即，实际投影与进入后向反射器30的测量光的实际入射角相关。

可以(借助于传感器)在(数字)图像中捕获投影，并且可以处理图像以便得到投影的实际位置、形状和/或尺寸。由此，可以基于检测到的图案的投影(即，投影图案的位置)来确定测量光的实际入射角。

图案可以优选地被提供为包括图案层46上的点的特定数量和分布的点图案。特别是，图案可以由具有光刻蚀刻区域(例如，点)的铬层提供。

光学检测设备20包括参考组件。在本实施方式中，参考组件包括被配置为发射参考照射光51a、52a和53a的三个照射单元51、52和53。照射单元51、52和53被构建为发光二极管(LED)，所述发光二极管(LED)在朝向传感器装置40的方向上发射参考照射光51a、52a和53a。LED被配置为发射具有特定波长的参考照射光。所发射的参考照射光的波长可以与测量光的波长相同或者可以与该波长不同。

优选地，LED 51、52和53被设置为边长小于200μm的超小型LED。LED的能量供应可以分别由细线实现。

另选地，照射单元51、52和53中的至少一个可以被构建为不同的光源，诸如，OLED或激光器。特别是，激光光源的激光可以借助于光纤耦合到后向反射器30中。

照射单元51、52和53以相对于后向反射元件30的固定位置关系直接布置在后向反射元件30的前表面33上。照射单元51、52和53可以优选地例如通过使用光学粘合剂胶合或粘合在后向反射元件30上。

参考组件(特别是，照射单元51、52和53)提供得到光学检测设备20的状态。这样的状态可以通过发射参考光51a、52a和53a并用传感器检测所发射的参考光51a、52a和53a来确定。可以例如通过图案的相应投影在传感器的特定区域上检测所发射的参考光51a、52a和53a中的每一个。借助于图像处理，可以确定每个检测到的光的位置、形状和/或大小。通过将图像中检测到的光的位置、形状和/或大小与检测到的光的相应参考信息进行比较，可以识别并确定可能的偏差。基于这样确定的偏差，关于光学检测设备20的实际状态的信息变得可用。

因此，可以检测或得到由于热变化而导致的例如反射器30的可能空间变化、反射器30相对于传感器40的位移或与参考布置的其它偏差。

例如，在检测到的光(或它们中的至少一者)在与针对该检测的预定义参考位置不同的位置上被检测到的情况下，可以检测出由于增加的环境温度而引起的反射器30的膨胀。

因此，可以进一步处理并考虑关于给定偏差的信息以用于通过检测入射测量光来确定光学检测设备20的取向。由此，可以通过处理对由参考光的检测提供的信息来补偿利用处于异常状态的光学检测设备20执行的取向测量。

参考组件可以被配置为使得参考光51a、52a和53a以聚焦或准直的方式提供，或者具有显著有限发散(例如，通过提供像透镜、孔或针孔的附加光学元件)。

参考组件可以被配置和布置成使得图案不仅借助于测量光而且通过参考光51a、52a和53a投射到传感器上，并且可以通过捕获并处理相应的投影来得到关于可能(结构)偏差的信息。

另选地或另外地，标记可以被放置在棱镜(反射器30)的前表面33上，并且通过棱镜从后面照射，即，照射单元被安装在反射器的不同表面侧上。在这种情况下，标记可以是镜面反射的(例如，薄金属涂层)、漫反射(例如，玻璃被蚀刻以增加粗糙度并且然后被金属涂覆)或荧光的(减小照射角度的影响)。标记可以导致图像传感器40上的阴影。

光学检测设备20还包括安装元件61和62，安装元件61和62被配置为相对于传感器装置40固定后向反射元件30，使得透射测量光5a可由传感器检测。安装元件61和62可以被直接安装在传感器装置40上，或者可以被安装在反射器30与传感器装置40之间的间隔件上。

如此处所示的光学检测设备20可以通过最初在棱镜30的反射表面31上提供(例如，胶合或粘合)安装元件61和62来生产或制造。例如，可以提供与棱镜的三个反射表面相对应的三个安装元件(示出了它们中的两个)。特别是，安装元件61和62可以由与棱镜30相同的玻璃材料组成，以避免可能导致光学各向异性(双折射)的任何热致应力。整个组件(即，棱镜和安装元件)因此可以被设计成表现为均匀的玻璃整块物。

整个组件(包括穿透表面32)的背侧的抛光可以在一个单个步骤中执行。该组件可以在抛光之后附接到传感器装置40。该方法使得能够提供后向反射元件30和传感器装置40的高度精确的连接。

图5示例性地示出了被配置为相对于传感器装置40固定后向反射元件的安装元件62。这样的安装元件62还提供了反射器相对于传感器的精确对准和牢固安装，结果，提供了与系统的更精确且可靠的测量。

图6a至图6c以不同的视图和细节水平示出了根据本发明的光学检测设备20的另一实施方式。

光学检测设备20包括具有穿透表面32的后向反射元件30(后向反射器)，该穿透表面32允许接收到的测量光的第二部分在测量光的第一部分被反射的同时穿过后向反射器20。此外，光学检测设备20包括传感器装置40。传感器装置40包括图像传感器41(例如，CMOS或CCD)以及吸收滤波器42。间隔件47被布置在后向反射元件30与传感器41之间。这里的间隔件47被构建为允许至少测量光的透射，即，间隔件47对于测量光的波长是光学透明的。后向反射元件30被直接安装在间隔件47上。间隔件47可以被构建为另一吸收滤波器。这里，间隔件47被示出为传感器装置40的一部分。然而，根据替代实施方式，间隔件可以是布置在后向反射元件30与传感器装置40之间的单独部件。

此类布置允许检测进入测量光，以借助于经由穿透表面32检测穿过反射器30的测量光来得到测量光的入射角，并且通过获取相应的传感器数据(例如，撞击光的图像)来得到测量光在传感器41上的撞击位置(或区域)。使用入射角，可以确定整个光学检测设备20相对于(例如，由全站仪以已知发射方向发射的)测量光的传播轴线的取向。

光学检测设备20还包括参考组件50。参考组件50具有被配置为朝向传感器装置40发射参考照射光的三个照射单元54-56。照射单元54-56可以包括或被构建为LED。当然，本发明不限于具有三个照射单元的参考组件50，还涵盖具有至少一个照射单元或多个照射单元的实施方式。

参考组件50还包括用于形成并引导参考照射光的光学元件57。光学元件57被布置在后向反射元件30的前边界表面33上。照射单元54-56被安装在光学元件57上。在所示实施方式中，光学元件57具有环形形状并且被形成为环。

如图6b更详细地所示出的，光学元件57包括设置在光学元件57的相对侧上的两个孔57a和57b(针孔)。LED 56被布置为发射其照射光56a，使得其穿过第一孔57a并进入光学元件57。此外，输入的照射光56a的一部分穿过第二孔57b并进入后向反射元件30。光学元件57(特别是，孔)被配置为使得照射光56a指向穿透表面32。

照射光56a的进入后向反射元件30的该部分传播通过反射器30，并且照射光56a的至少一部分经由穿透表面32离开反射器30。穿过穿透表面32的照射光56a的一部分进一步传播通过间隔件47和滤波器42，并且最后到达传感器装置40的感测层41a。照射光56a到达传感器的位置取决于发射照射单元的相对布置和状态(光学检测设备20的相应部件的延伸、形状和/或相对对准)。

在光学检测设备20处于理想(标称)状态的情况下在传感器上检测到照射光56a的参考位置是已知的或预先确定的。理想(标称)状态将被理解为光学检测设备20的以下状态，根据该状态，可能的取向测量被认为是最精确的，而不(或仅略微)被任何外部或环境影响影响至更差。

另选地，标称状态可以被理解为检测设备20被校准的状态，因此将是最精确的。借助于测量在设备20的其它状态中得到的数据的参考组件50可用的补偿数据，可以提供几乎精确的结果。

因此，通过比较当前检测到照射光56a的位置与参考位置允许得到光学检测设备20的当前状态，并且进一步允许提供相应补偿数据以用于补偿用此类状态执行的取向测量。

可以在不同的环境条件(例如，不同的温度)下确定若干参考位置并将其存储在数据库中或查找表中。参考位置可以被提供作为在传感器的感测表面上的坐标，作为分别捕获的图像的图像坐标或作为数字图像。

可以通过用传感器捕获图像并处理图像以确定照射在图像中的位置来执行传感器处的照射光56a的当前位置的检测。

照射光56a的当前位置的检测允许直接得到关于光学检测设备20的当前成像(导光和/或形成)特性的信息。光学检测设备20的此类成像特性因此确实影响测量光在传感器上(测量光通过光学检测设备20的传播)的成像。

在一个实施方式中，在穿透表面32的平面中提供码图案。码图案可以实现为例如直接在间隔件47的顶表面上或在穿透表面32上的黑色铬层。照射光56a的穿过穿透表面32的部分提供码图案到传感器41(感测层41a)上的投影。

图7示出了光学检测单元的图案层46的码图案的实施方式。码图案可以被设置在棱镜与传感器之间。通过这种布置，可以借助于透射测量光和/或参考照射光来将图案投影到传感器上。图案层可以被提供为在铬层中具有限定间隙49的黑色铬表面48。间隙49优选地被提供为点(例如，随机点图案)。可以穿透表面48的限定区域的光刻处理(例如，蚀刻)来产生间隙。

测量光的入射角可以通过捕获图案在传感器上的投影的图像并处理该图像来确定。图像包括通过图案点49的测量光的相应透射生成的图像上的光点的分布。基于此，可以通过将所捕获的图像点的分布(或形状等)与(例如，存储在数据库中的)对应参考分布进行比较来计算入射角。

为了监测光学检测单元的状态，利用参考照射光提供图案的照射。再次，可以捕获并处理图案在传感器上的投影的图像。可以基于此得到投影点在图像上的分布、位置(例如，移位)和/或外观(例如，模糊)。基于此，可以通过将实际图像信息(即，分布、位置和/或外观)与(例如，存储在数据库中的)相应参考(标称)图像信息进行比较来计算偏差信息。此偏差提供光学检测单元的状态的指示。基于偏差信息，可以得到补偿数据以用于提供通过检测测量光而获得的测量数据的补偿。尽管以上部分参照一些优选实施方式示出了本发明，但是必须理解，可以对实施方式的不同特征进行多种修改和组合。

Claims (15)

1.一种光学检测单元(20)，所述光学检测单元(20)包括：

●后向反射元件(30)，所述后向反射元件(30)提供

□反射表面(31)，所述反射表面(31)被配置为将测量光的第一部分后向反射为反射测量光(5a)，以提供对所述光学检测单元(20)的位置的确定，以及

□穿透表面(32)，所述穿透表面(32)被配置为将所述测量光的第二部分透射为透射测量光(5b)，

●传感器装置(40)，所述传感器装置(40)具有传感器(41)，所述传感器(41)被配置和布置在所述后向反射元件(30)后面，使得所述透射测量光(5b)能够被所述传感器(41)检测，

其特征在于

●所述光学检测单元(20)包括具有至少一个照射单元(51、52、53、54、55、56)的参考组件(50)，所述至少一个照射单元被配置为发射参考照射光(51a、52a、53a、56a)，

●所述至少一个照射单元(51、52、53、54、55、56)被布置为与所述后向反射元件(30)和/或所述传感器装置(40)具有固定位置关系，并且

●所述参考组件(50)被配置和布置成将所述参考照射光(51a、52a、53a、56a)引导到所述传感器(41)上。

2.根据权利要求1所述的光学检测单元(20)，

其特征在于

所述参考组件(50)被配置和布置成将所述参考照射光(51a、52a、53a、56a)通过所述后向反射元件(30)引导到所述传感器(41)上，特别是通过所述穿透表面(32)引导到所述传感器(41)上。

3.根据权利要求1或2所述的光学检测单元(20)，

其特征在于

所述至少一个照射单元(51、52、53、54、55、56)被设置为发光二极管LED，特别是其中，所述LED是边长小于250μm、特别是小于200μm的超小型LED，并且所述LED被直接布置在所述后向反射元件(30)上。

4.根据前述权利要求中任一项所述的光学检测单元(20)，

其特征在于

所述后向反射元件(30)具有前边界表面(33)和后边界表面，所述前边界表面(33)被配置为使所述测量光(5)入射到所述后向反射元件(30)中，所述后边界表面包括所述反射表面(31)和所述穿透表面(32)，其中，所述前边界表面和所述后边界表面被布置在所述后向反射元件(30)的不同侧上。

5.根据权利要求4所述的光学检测单元(20)，

其特征在于

所述至少一个照射单元(51、52、53、54、55、56)被布置在所述前边界表面上，特别是被胶合或粘合在所述前边界表面上。

6.根据前述权利要求中任一项所述的光学检测单元(20)，

其特征在于

所述光学检测单元(20)包括间隔件(47)，所述间隔件(47)被设置在所述后向反射元件(30)与所述传感器(41)之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的光学检测单元(20)，

其特征在于

所述传感器装置(40)包括布置在所述后向反射元件(30)与所述传感器(41)之间的至少一个波长选择性滤波器(42、43)。

8.根据权利要求6或7所述的光学检测单元(20)，

其特征在于

所述参考组件(50)、特别是所述照射单元(51、52、53、54、55、56)被布置在所述间隔件(47)上或吸收滤波器(42、43)上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的光学检测单元(20)，

其特征在于

所述至少一个照射单元(51、52、53、54、55、56)被配置为发射具有与所述测量光(5)的波长不同的特定波长的参考照射光(51a、52a、53a、56a)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的光学检测单元(20)，

其特征在于

所述光学检测单元(20)包括布置在所述后向反射元件(30)与所述传感器(41)之间的图案层(46)，特别是码元件，其中，所述图案层(46)提供能够借助于所述透射测量光和/或借助于所述参考照射光(51a、52a、53a、56a)投影到所述传感器上的图案。

11.根据前述权利要求中任一项所述的光学检测单元(20)，

其特征在于

所述光学检测单元(20)包括安装元件(61、62)，所述安装元件(61、62)被配置为提供所述后向反射元件(30)，使得所述透射测量光(5b)能够被所述传感器(41)检测。

12.一种光学系统，所述光学系统包括：

●根据权利要求1至11中任一项所述的光学检测单元(20)，以及

●控制和处理单元，

其特征在于

所述控制和处理单元包括被配置为进行以下操作的监测功能：

●借助于所述至少一个照射单元(51、52、53、54、55、56)提供所述参考照射光(51a、52a、53a、56a)，

●借助于所述传感器(41)，获取与被引导到所述传感器的所述参考照射光(51a、52a、53a、56a)相关的图像信息，

●确定由所述参考照射光(51a、52a、53a、56a)提供的所述传感器的照射的至少一个实际图像信息，

●借助于所述至少一个照射单元(51、52、53、54、55、56)将所述实际图像信息与针对所述传感器的标称照射的标称图像信息进行比较，

●基于所述实际图像信息与所述标称图像信息的比较得到偏差信息，所述偏差信息是所述光学检测单元(20)的状态的指示，并且

●提供所述偏差信息。

13.一种监测光学检测单元(20)的状态的方法，所述光学检测单元是根据权利要求1至11中任一项所述的光学检测单元，所述方法包括：

●借助于所述至少一个照射单元(51、52、53、54、55、56)提供所述参考照射光(51a、52a、53a、56a)，

●借助于所述传感器(41)获取与由所述传感器接收的所述参考照射光(51a、52a、53a、56a)相关的图像信息，

●确定由所述参考照射光(51a、52a、53a、56a)提供的传感器的照射的至少一个实际图像信息，

●借助于所述至少一个照射单元(51、52、53、54、55、56)将所述实际图像信息与针对所述传感器的标称照射的标称图像信息进行比较，

●基于所述实际图像信息和所述标称图像信息的比较得到偏差信息，以及

●提供所述偏差信息。

14.根据权利要求13所述的方法，

其特征在于

基于所提供的偏差信息，得到针对所述光学检测单元(20)的补偿数据，所述补偿数据提供关于所述后向反射元件(30)和/或所述传感器装置(40)的状态的信息。

15.一种构建光学检测单元(20)的方法，所述方法包括以下步骤：

●提供具有传感器(41)的传感器装置(40)，

●提供具有前边界表面和后边界表面的后向反射元件(30)，所述后边界表面包括反射表面(31)和穿透表面(32)，所述反射表面(31)被配置为将测量光的第一部分后向反射为反射测量光(5a)，所述穿透表面被配置为将所述测量光的第二部分透射为透射测量光(5b)，其中，所述前边界表面和所述后边界表面被布置在所述后向反射元件(30)的不同侧上，

●提供安装元件(61、62)，所述安装元件(61、62)被配置为相对于所述传感器装置(40)固定所述后向反射元件(30)，使得所述透射测量光(5b)能够被所述传感器检测，

●通过布置所述后向反射元件(30)和所述安装元件来提供预布置的后向反射元件(30)，使得所述后向反射元件(30)被提供在相对于所述安装元件(61、62)的期望和固定的位置和取向，

●将所述后向反射元件(30)和所述预布置的后向反射元件的所述安装元件整体地抛光以使所述穿透表面准备好被精准地装配到所述传感器装置。