專利名稱：：激光掃描器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的激光掃描器。
背景技術(shù)：
：通常使用所謂的3D激光掃描器來探測空間環(huán)境。這些3D激光掃描器被設(shè)置在某個(gè)位置并掃描從該位置起的3D場景。此處，測量過程需要圍繞兩個(gè)正交軸(即圍繞垂直軸以及繞該垂直軸旋轉(zhuǎn)的水平軸)的旋轉(zhuǎn)。圍繞垂直軸的旋轉(zhuǎn)是通過使轉(zhuǎn)子圍繞定子運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，第二旋轉(zhuǎn)軸位于該轉(zhuǎn)子中。在根據(jù)EP1562055的實(shí)施方式中，整個(gè)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)是固定布置的。垂直于該發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)上方布置有安裝在轉(zhuǎn)子上使其能夠圍繞水平軸旋轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)鏡。激光經(jīng)由發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)被送至偏轉(zhuǎn)鏡。這些實(shí)施方式的潛在應(yīng)用由于偏轉(zhuǎn)范圍有限而受到極大的限制。在該設(shè)計(jì)中同樣關(guān)鍵的是相對大的尺寸和通過對鏡進(jìn)行調(diào)節(jié)而使得光路可變，這使得更加難以有效地抑制散射光成為準(zhǔn)直發(fā)射光束。由于實(shí)際上在對任意3D場景進(jìn)行勘測時(shí)，在很大距離上僅勘測了反射率相對較差而散射很強(qiáng)(低反照率)的非配合(ncmco叩emtive)表面，所以不應(yīng)當(dāng)?shù)凸郎⑸涔獾呢?fù)面影響，并且這些散射光將迅速達(dá)到待測信號的幅度的量級。由于鏡必須能夠在光學(xué)結(jié)構(gòu)內(nèi)自由移動(dòng)，因此另一缺點(diǎn)是光學(xué)結(jié)構(gòu)的開放性。因此，一方面必須將系統(tǒng)覆蓋以避免受到灰塵和其他環(huán)境的影響，另一方面在光束出射口再次產(chǎn)生了所述的散射光問題。文獻(xiàn)DE29518708Ul描述了一種帶有望遠(yuǎn)鏡的經(jīng)緯儀，該望遠(yuǎn)鏡可圍繞垂直軸旋轉(zhuǎn)并可圍繞水平軸樞轉(zhuǎn)(pivotable)。該經(jīng)緯儀還包括激光測距裝置，測距用激光束被引入到該經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡光路中。為此，激光源沿經(jīng)緯儀的斜軸牢固地連接到望遠(yuǎn)鏡，激光束通過至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)元件被反射到望遠(yuǎn)鏡的光路的瞄準(zhǔn)軸(sightingaxis)。為了確定距離值，望遠(yuǎn)鏡上布置有評估電子設(shè)備。評估電子設(shè)備造成了望遠(yuǎn)鏡的尺寸增大,用于3D激光掃描器的望遠(yuǎn)鏡本身需要太大的空間，并且意味著額外的重量。望遠(yuǎn)鏡上的評估電子設(shè)備的另一缺點(diǎn)是評估電子設(shè)備必須穿過望遠(yuǎn)鏡的樞軸經(jīng)由電源線并經(jīng)由信號線進(jìn)行連接。如果望遠(yuǎn)鏡要圍繞水平軸自由旋轉(zhuǎn)，則必須經(jīng)由旋轉(zhuǎn)連接部(rotarylead-through)來實(shí)現(xiàn)激光源的供電。己知的旋轉(zhuǎn)連接部很復(fù)雜并且當(dāng)設(shè)備在惡劣條件下使用時(shí)容易發(fā)生故障。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的3D激光掃描器。本發(fā)明的另一目的是提供一種3D激光掃描器,其更適于現(xiàn)場工作并具有更強(qiáng)的魯棒性和更低的功耗。通過權(quán)利要求1或者從屬權(quán)利要求的特征，這些目的分別得以實(shí)現(xiàn)或者得到進(jìn)一步改進(jìn)。本發(fā)明的解決方案是基于具有光旋轉(zhuǎn)體的激光掃描器的設(shè)計(jì)，該光旋轉(zhuǎn)體具有盡可能簡單和緊湊的設(shè)計(jì)、可圍繞兩個(gè)正交軸運(yùn)動(dòng)并能夠以封閉且能夠無需電的旋轉(zhuǎn)連接部的方式形成。激光源、激光探測器和評估電子設(shè)備在光旋轉(zhuǎn)體的外部被容納在圍繞基本垂直的軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子中。僅將一個(gè)激光信號從轉(zhuǎn)子中的激光源引入到光旋轉(zhuǎn)體中。接收到的激光將被再次從光旋轉(zhuǎn)體傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子中，其中，該傳輸是經(jīng)由在旋轉(zhuǎn)方面彼此分離的光傳輸元件來實(shí)現(xiàn)的，這些光傳輸元件被指派給相對運(yùn)動(dòng)或者說轉(zhuǎn)動(dòng)的部件。優(yōu)選的是，在光旋轉(zhuǎn)體的各一側(cè)沿著旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸在中央傳輸這兩個(gè)激光信號。因此，發(fā)射光和接收光入射到可旋轉(zhuǎn)的光測量頭內(nèi)，或者經(jīng)由所謂的光連接或光鏈路從中出射。因此，測量頭完全是無源的，不需要任何電力供應(yīng)或電信號發(fā)送。對于良好的測距裝置而言，要求發(fā)射的激光束具有基本上旋轉(zhuǎn)對稱的光束質(zhì)量和高功率。符合這些要求的激光源復(fù)雜且昂貴。廉價(jià)的寬域二極管發(fā)射器可以借助于微光學(xué)系統(tǒng)而有效地耦接至旋轉(zhuǎn)對稱波導(dǎo)，從而將發(fā)射器的行聚焦變形為近似方形聚焦。從激光源發(fā)出的激光在轉(zhuǎn)子中被波導(dǎo)從該激光源引導(dǎo)到位于轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)體之間的光鏈路中。芯徑例如為50戶且數(shù)值孔徑例如為0.12的多模光纖適用于這種用途。經(jīng)濟(jì)且大功率的寬域二極管激光器可以經(jīng)由簡單的發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)而高效地耦接到這種光纖。在最簡單的形式中，光鏈路包括具有幾微米空氣間隙的兩個(gè)光纖插芯(光纖插頭)，其中一個(gè)插芯牢固地安裝在旋轉(zhuǎn)體中并與其一同旋轉(zhuǎn)，而另一個(gè)插芯被直接固定在轉(zhuǎn)子中。在適當(dāng)情況下，光波導(dǎo)僅布置在光鏈路的一側(cè)。當(dāng)發(fā)射光進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)體中時(shí)，進(jìn)入的光在適當(dāng)情況下可以直接到達(dá)旋轉(zhuǎn)體中的偏轉(zhuǎn)元件，從而可以省去連接到光鏈路的內(nèi)部波導(dǎo)。當(dāng)接收光從旋轉(zhuǎn)體中射出時(shí)，射出的光在適當(dāng)情況下可以直接到達(dá)轉(zhuǎn)子中的探測器，從而可以省去連接到光鏈路的外部波導(dǎo)。例如如果按以下方式來設(shè)計(jì)光波導(dǎo)，則在光鏈路中使用光波導(dǎo)是有利的，即，旋轉(zhuǎn)頭一側(cè)的光到光波導(dǎo)中的入射角度的變化，在其光纖端部對束軸位置的影響可以忽略不計(jì)。利用這種光學(xué)設(shè)計(jì)，可以確保相關(guān)聯(lián)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)軸的偏心不會(huì)因此影響光軸的位置。如果適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)接收通道中的光鏈路，則旋轉(zhuǎn)頭中從發(fā)射束到接收束的光軸的位置不受對應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸的偏心的影響。因此，在確定接收光學(xué)系統(tǒng)的開度角的大小時(shí)不必考慮這一不可靠性，并且最終可以將該開度角設(shè)計(jì)得較小。因此，可以使所接收的背景光被最小化，這最終帶來了測距儀的靈敏度和精度的提高。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，利用插芯表面覆層(coating)來提高耦接效率并抑制可能的干擾標(biāo)準(zhǔn)具效應(yīng)。如果例如由于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的容限而要求更大的空氣間隙，則還可以借助于同樣允許非常出色的耦接效率的兩個(gè)小的準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)來設(shè)計(jì)光鏈路。在經(jīng)過了測量頭中很短的光纖路徑之后，例如經(jīng)由兩個(gè)鏡和簡單的準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)將發(fā)射光從中央引出測量頭之外。接收光學(xué)系統(tǒng)尤其也包括一套光學(xué)系統(tǒng)和兩個(gè)鏡，并與同一軸對準(zhǔn)。由于要求更大的接收孔徑，接收光學(xué)系統(tǒng)尤其使用該光學(xué)系統(tǒng)的外側(cè)區(qū)域。利用該設(shè)計(jì)，可以使旋轉(zhuǎn)體緊湊和小型化，從而，例如可以實(shí)現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸方向上直徑僅為5cm且垂直于該光學(xué)系統(tǒng)的高度僅為4cm的旋轉(zhuǎn)體。從激光源發(fā)出的激光經(jīng)由這些鏡以及該光學(xué)系統(tǒng)的中央?yún)^(qū)域而到達(dá)目標(biāo)區(qū)域。后向散射的激光借助該光學(xué)系統(tǒng)的沿徑向靠外的區(qū)域以及兩個(gè)鏡的幫助而進(jìn)入波導(dǎo)中，該波導(dǎo)通向位于旋轉(zhuǎn)體和轉(zhuǎn)子之間的光出口鏈路。接收電子設(shè)備在適當(dāng)情況下可以直接布置在出口鏈路處。然而，優(yōu)選的是，波導(dǎo)從出口鏈路通向評估電子設(shè)備。如果探測器和激光源連接到轉(zhuǎn)子中的共用評估電子設(shè)備，則可以有效地進(jìn)行測距。附圖參照實(shí)施例示意性地例示了本發(fā)明。圖中圖1示出了轉(zhuǎn)子以及安裝在其內(nèi)的旋轉(zhuǎn)體的示意性垂直截面；圖2示出了寬域二極管發(fā)射器、微光學(xué)系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)對稱波導(dǎo)管的兩個(gè)示意性縱向截面；圖3示出了旋轉(zhuǎn)體的示意性垂直截面；圖4示出了根據(jù)圖1的具有定子的實(shí)施方式的示意性垂直截面圖5示出了具有攝像機(jī)的實(shí)施方式的示意性垂直截面；而圖6示出了具有泵浦固態(tài)激光器的實(shí)施方式的示意性垂直截面。具體實(shí)施例方式圖1示出了一種轉(zhuǎn)子1，其中旋轉(zhuǎn)體2安裝在旋轉(zhuǎn)軸承3上從而可圍繞水平軸旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子1可以借助此處未示出的第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器而圍繞垂直軸運(yùn)動(dòng)，因而可以借助第一角度測量設(shè)備來確定旋轉(zhuǎn)位置。利用第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器26，使旋轉(zhuǎn)體2進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。借助于第二角度測量設(shè)備4來探測旋轉(zhuǎn)體2的旋轉(zhuǎn)位置。轉(zhuǎn)子1中的評估電子設(shè)備5與測距裝置的激光源6(激光器)和激光探測器7(APD)相連接。從激光器6發(fā)出的激光在轉(zhuǎn)子內(nèi)通過波導(dǎo)8從激光源6被送至位于轉(zhuǎn)子1與旋轉(zhuǎn)體2之間的光鏈路9。芯徑例如為50，且數(shù)值孔徑例如為0.12的多模光纖適用于該用途。光鏈路9包括兩個(gè)光纖插芯10(光纖插頭)并具有幾微米空氣間隙，其中，一個(gè)插芯牢固地安裝在旋轉(zhuǎn)體2中作為第一光傳輸元件并與之一起旋轉(zhuǎn)，而另一個(gè)插芯被直接固定在轉(zhuǎn)軸中作為位于轉(zhuǎn)子1中的第二光傳輸元件。因此，第一光傳輸元件和第二光傳輸元件在轉(zhuǎn)動(dòng)方面是彼此分離的，即，可相對于彼此自由旋轉(zhuǎn)，并且分別被指派給旋轉(zhuǎn)體2和轉(zhuǎn)子l。此外，在所示實(shí)施方式中，光鏈路9還包括用于實(shí)現(xiàn)激光的最優(yōu)傳輸?shù)耐哥Rll。作為光纖插芯和光纖插頭的備選方案，還可以使用對光纖端部的發(fā)散性射線進(jìn)行準(zhǔn)直以傳輸或者說再次入射到光纖中的光纖耦合準(zhǔn)直器或者光纖準(zhǔn)直器。'然而，還可以在光傳輸元件之間使用填充有液體的連接來代替空氣間隙，例如填充有折射率適應(yīng)介質(zhì)的間隙。這種介質(zhì)例如可以以折射率匹配油的形式被提供，并能夠抑制后向反射。在旋轉(zhuǎn)體2中，波導(dǎo)8將發(fā)射光送至出口點(diǎn)16，光從該出口點(diǎn)16經(jīng)由兩個(gè)第一鏡12和中央透鏡13出射到旋轉(zhuǎn)體2外面。這兩個(gè)第一鏡12在旋轉(zhuǎn)體2中布置在通過界面33處。發(fā)射光在這兩個(gè)第一鏡12之間被從外側(cè)區(qū)域引導(dǎo)到中央透鏡13。被目標(biāo)區(qū)域反向散射的激光通過環(huán)狀透鏡14和兩個(gè)第二鏡15的幫助到達(dá)波導(dǎo)8的入口點(diǎn)17。經(jīng)由光鏈路9和連接的波導(dǎo)8，接收光來到探測器7。評估電子設(shè)備根據(jù)激光源6和探測器7二者的信號來確定與第二角度測量設(shè)備4的對應(yīng)旋轉(zhuǎn)方位相配的距離值。轉(zhuǎn)子1相對于定子的方位由未示出的第一角度測量設(shè)備來探測。每個(gè)探測到的距離值都可以與由兩個(gè)方位值確定的空間方位相配。在該旋轉(zhuǎn)體的所示實(shí)施方式中，為發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置了不同的焦距。焦距為50mm的發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)需要12mm直徑的出口光瞳。該光學(xué)系統(tǒng)可以是多透鏡系統(tǒng)或者可以由(非球面的)單透鏡構(gòu)成。焦距為80mm且直徑為30mm的接收光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)得明顯更大并將發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)容納在中央?yún)^(qū)域內(nèi)。在此，為了實(shí)現(xiàn)更高的折射率適當(dāng)?shù)氖菫榻邮胀哥R開設(shè)穿孔且以發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)作為推入件；或者具有兩個(gè)不同焦距范圍的復(fù)合玻璃模具；或者接收光學(xué)系統(tǒng)與衍射元件在中央?yún)^(qū)域中的組合。還可以實(shí)現(xiàn)圖3所示光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中相同的前透鏡13a與發(fā)射通道中提供期望的縮短焦距的另一透鏡元件13b—起用于發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)。由于光學(xué)系統(tǒng)的特性通常極大地依賴于發(fā)射功率、光纖的芯徑、待測的最大距離、目標(biāo)的反照率、探測器的靈敏度以及測量原理，所以本領(lǐng)域技術(shù)人員可以得出光學(xué)系統(tǒng)的其他實(shí)施方式。接收光經(jīng)由包括兩個(gè)第二鏡15的折疊光路而映射到芯徑為200/^的波導(dǎo)8上。第二鏡15還可以是彎曲的從而使結(jié)構(gòu)更加緊湊。接收光在轉(zhuǎn)子1內(nèi)經(jīng)由與發(fā)射通道類似地形成的光鏈路9被引導(dǎo)至探測器7上。因此，可使所有電子部件保持在旋轉(zhuǎn)體2的外部。在旋轉(zhuǎn)體2內(nèi)，發(fā)射通道和接收通道的光路沒有重疊，這顯著減小了散射光的風(fēng)險(xiǎn)。整個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)被密封在旋轉(zhuǎn)體2中，因此得到了很好保護(hù)從而免受環(huán)境影響。不需要有外蓋。與其中鏡相對于光學(xué)系統(tǒng)的其他部分永久移動(dòng)的現(xiàn)有實(shí)施方式(其導(dǎo)致映射狀況經(jīng)常發(fā)生變化并且相對而言容易受到調(diào)節(jié)或誤差的影響)相比，這種發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)總是具有相對于彼此而言相同的方位，而與旋轉(zhuǎn)角度無關(guān)。圖2示出了尺寸為60戸寬(慢軸)2拜窄(快軸)的寬域二極管發(fā)射器18的形式的激光源6。該發(fā)射器的激光借助于微光學(xué)系統(tǒng)入射到直徑為50^n的旋轉(zhuǎn)對稱波導(dǎo)8中。該實(shí)施例的微光學(xué)系統(tǒng)包括柱面透鏡19和球面透鏡20，發(fā)射器18的行聚焦被變形為近似方形聚焦。在現(xiàn)有技術(shù)中，例如A.vonPfeil的"Beamshapingofbroadareadiodelaser:principlesandbenefits",Proc.SPIEVol.4648,TestandMeasurementApplicationsofOptoelectronicDevices公開了分段的光束變形光學(xué)系統(tǒng)。這些新的光學(xué)系統(tǒng)能夠?qū)⑿芯劢怪鸲蔚丿B置以得到方形聚焦。圖4和圖5中給出了其他實(shí)施方式。其中還示出了轉(zhuǎn)子1安裝在定子21上的總體系統(tǒng)，以及電源22和通信接口23。設(shè)置了軸承24，以便在定子21上轉(zhuǎn)動(dòng)地支承轉(zhuǎn)子1。通過第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器25使轉(zhuǎn)子1進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)本發(fā)明的激光掃描器包括定子21、以能夠圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的方式安裝在定子21上的轉(zhuǎn)子1、以能夠圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的方式安裝在轉(zhuǎn)子1上的旋轉(zhuǎn)體2、評估電子設(shè)備5、激光源6以及激光探測器7。為了使發(fā)射光和接收光通過，旋轉(zhuǎn)體2包括與第二旋轉(zhuǎn)軸平行的通過界面33。通過適當(dāng)控制第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器25和第二旋轉(zhuǎn)設(shè)備26來進(jìn)行期望的掃描運(yùn)動(dòng)。經(jīng)由兩個(gè)角度測量設(shè)備4來探測旋轉(zhuǎn)體2的空間方位。通過將評估電子設(shè)備5連接到激光源6、探測器7和角度測量設(shè)備4，測得的距離可以與對應(yīng)的方位相配。在根據(jù)圖4的實(shí)施方式中，探測器7直接布置在光鏈路9處。這使得可以省去用于將來自光鏈路9的接收光傳輸?shù)教綔y器的波導(dǎo)。在根據(jù)圖5的實(shí)施方式中，接收光學(xué)系統(tǒng)的后部第二鏡15是部分透明的。在該部分透明的第二鏡15的后面，可以將偏轉(zhuǎn)鏡27和緊湊型CCD攝像機(jī)28安裝在旋轉(zhuǎn)體2中。攝像機(jī)28使得能夠?qū)邮胀ǖ肋M(jìn)行光學(xué)檢查。為了能夠驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)體2中的攝像機(jī)28，使用了用于攝像機(jī)28的旋轉(zhuǎn)連接部29。然而，還可以通過將來自獨(dú)立源(100mW)的另一波長的光經(jīng)由色差分束器入射到光纖或者激光源6以及鏈路9中，經(jīng)由同一分束器在旋轉(zhuǎn)體中再次出射，并將其引導(dǎo)至承擔(dān)向攝像機(jī)提供所需電源的任務(wù)的光電部件或太陽能電池上，來對攝像機(jī)28光學(xué)地供電?？梢酝ㄟ^調(diào)制信號，再次經(jīng)由輸出光纖借助于分束器來光學(xué)地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送。根據(jù)移動(dòng)無線電技術(shù)，對應(yīng)的弱電流分量是已知的并可供使用。借助于攝像機(jī)，可以探測待掃描對象的紋理。作為攝像機(jī)的備選方案或者額外方案，還可以使用簡單的譜傳感器。如果想要預(yù)先快速探測待掃描的整個(gè)場景，則還可以實(shí)現(xiàn)設(shè)置在轉(zhuǎn)子(1)內(nèi)旋轉(zhuǎn)體(2)—側(cè)并具有適當(dāng)?shù)目s放光學(xué)裝置的攝像機(jī)。在旋轉(zhuǎn)體2下方，可以將與DE10216405中的實(shí)施方式類似的參考單元30安裝在轉(zhuǎn)子1上，從而能夠?qū)崿F(xiàn)測距裝置的完全校準(zhǔn)。在最簡單的情況下，參考單元30包括位于已知距離處的目標(biāo)，以便在測量頭旋轉(zhuǎn)時(shí)獲得距離基準(zhǔn)。此外，目標(biāo)的反射率可以是變化的以使得能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)距離校準(zhǔn)。在根據(jù)圖6的實(shí)施方式中，示出了包括二極管泵浦固態(tài)激光器31的變型例。固態(tài)激光器31例如是具有可飽和吸收體(Q^:YAG)的調(diào)Q微芯片(^chip)激光器(Nd:YAG)。由于高峰值功率在kW范圍內(nèi)，所以光纖發(fā)射因破壞閾值而非常關(guān)鍵。在所示實(shí)施方式中，泵浦激光器6的泵浦光(808nm)可以經(jīng)由光鏈路9被送入旋轉(zhuǎn)體2中并在其中激勵(lì)固態(tài)激光器31。出射的激光不需要穿過透鏡，而是可以通過出口孔32從旋轉(zhuǎn)體2出射。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以結(jié)合使用所述的所有特征在本發(fā)明的上下文中獲得其他實(shí)施方式。具體地說，所述的大小與要實(shí)現(xiàn)的可能方式有關(guān)，因此不應(yīng)當(dāng)被理解為是限制性的。在特定實(shí)施方式中，如果能夠放棄旋轉(zhuǎn)體2的緊湊設(shè)計(jì)，則可以設(shè)置側(cè)向并排的任何其他光路(例如發(fā)射光路和接收光路)來代替所述的折疊光路。權(quán)利要求1、一種激光掃描器，該激光掃描器包括-定子(21)，-以可圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的方式安裝在所述定子(21)上的轉(zhuǎn)子(1)，-旋轉(zhuǎn)體(2)，其以可圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的方式安裝在所述轉(zhuǎn)子(1)上并具有用于供發(fā)射光和接收光通過的平行于于第二旋轉(zhuǎn)軸的通過界面(33)，-評估電子設(shè)備(5)，-激光源(6)，以及-激光探測器(7)，其中，-第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器(25)可驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子(21)而第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器(26)可驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)體(2)，-所述旋轉(zhuǎn)體(2)的空間方位可以通過兩個(gè)角度測量設(shè)備(4)來探測，并且-所述評估電子設(shè)備(5)與所述激光源(6)、所述探測器(7)以及所述角度測量設(shè)備(4)相連接，以使探測到的距離與對應(yīng)的方位相配，該激光掃描器的特征在于，所述激光源(6)和所述探測器(7)布置在所述轉(zhuǎn)子(1)內(nèi)，在所述轉(zhuǎn)子(1)與所述旋轉(zhuǎn)體(2)之間在所述第二旋轉(zhuǎn)軸上在所述旋轉(zhuǎn)體(2)兩側(cè)分別形成有一條光鏈路(9)，每條光鏈路(9)分別具有在旋轉(zhuǎn)方面彼此分離的第一光傳輸元件和第二光傳輸元件，其中，發(fā)射光能夠經(jīng)由第一光鏈路(9)入射到所述旋轉(zhuǎn)體(2)中，并且接收光能夠經(jīng)由第二光鏈路(9)出射到所述旋轉(zhuǎn)體(2)外，并且第一光傳輸元件被指派給所述旋轉(zhuǎn)體(2)，第二光傳輸元件被指派給所述轉(zhuǎn)子(1)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光掃描器，其特征在于，第一和/或第二光鏈路(9)具有兩個(gè)光纖插芯(10)作為第一光傳輸元件和第二光傳輸元件，其中，第一插芯牢固地安裝在所述旋轉(zhuǎn)體(2)中并與之一起旋轉(zhuǎn)，而在所述轉(zhuǎn)子(1)中的另一個(gè)插芯被固定在所述旋轉(zhuǎn)軸中。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光掃描器，其特征在于，第一和/或第二光鏈路(9)具有光纖耦合準(zhǔn)直器作為第一光傳輸元件和第二光傳輸元件。4、根據(jù)權(quán)利要求l、2或3所述的激光掃描器，其特征在于，在第一光傳輸元件和第二光傳輸元件之間布置有適于所述光傳輸元件的折射率并用于抑制后向反射的介質(zhì)。5、根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的激光掃描器，其特征在于，所述激光源(6)經(jīng)由波導(dǎo)(8)與第一光鏈路(9)相連接。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光掃描器，其特征在于，第一光鏈路(9)被形成為，使得第一光鏈路(9)的入口處的入射角變化不會(huì)導(dǎo)致第一光鏈路(9)的出口處的出射角變化。7、根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的激光掃描器，其特征在于，在所述旋轉(zhuǎn)體(2)中在這兩條光鏈路(9)上分別連接有一個(gè)波導(dǎo)(8),其中，所述波導(dǎo)(8)將發(fā)射光從第一光鏈路(9)引導(dǎo)至出口點(diǎn)(16)，并將接收光從入口點(diǎn)(17)引導(dǎo)至第二光鏈路(9)。8、根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的激光掃描器，其特征在于，利用兩個(gè)第一鏡(12)和所述通過界面(33)中的中央通過區(qū)域(13、32)來引導(dǎo)發(fā)射光，其中，所述兩個(gè)第一鏡在所述旋轉(zhuǎn)體(2)中設(shè)置在所述通過界面(33)處，發(fā)射光在所述兩個(gè)第一鏡(12)之間被從外側(cè)區(qū)域引導(dǎo)至所述中央通過區(qū)域(13、32)。9、根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的激光掃描器，其特征在于，所述中央通過區(qū)域(13、32)由中央透鏡(13)或者出口孔(32)形成。10、根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的激光掃描器，其特征在于，形成有用于引導(dǎo)接收光的兩個(gè)第二鏡(15)和環(huán)形透鏡區(qū)域(14)，其中，所述環(huán)形透鏡區(qū)域(14)圍繞所述中央通過區(qū)域(13、32)延伸，其中一個(gè)第二鏡(15)與所述通過界面(33)相對，另一個(gè)第二鏡(15)位于所述中央?yún)^(qū)域中的第一鏡(12)的后面。11、根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的激光掃描器，其特征在于，發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)的焦距是不同的，其中，發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)選地具有大致為50mm的焦距和直徑大致為12mm的出射光瞳，而接收光學(xué)系統(tǒng)具有特別是大致為80mm的焦距和直徑大致為30mm的出射光瞳。12、根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的激光掃描器，其特征在于，寬域二極管發(fā)射器被用作所述激光源并借助于微光學(xué)系統(tǒng)與所述波導(dǎo)(8)耦合，其中，通過所述微光學(xué)系統(tǒng)將所述發(fā)射器的行聚焦變形為近似方形聚焦。13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的激光掃描器，其特征在于，所述寬域發(fā)射器的光可以在所述旋轉(zhuǎn)體(2)中被送至可泵浦的固態(tài)激光器(31)，特別是飽和吸收體或者調(diào)Q微芯片激光器，并且所述固態(tài)激光器(31)的激光將被用作發(fā)射光。14、根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的激光掃描器，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子(1)上形成有基準(zhǔn)表面(3)，在旋轉(zhuǎn)體(2)旋轉(zhuǎn)時(shí)可周期性地探測所述基準(zhǔn)表面(3)的位置來作為基準(zhǔn)。15、根據(jù)權(quán)利要求1到11中任意一項(xiàng)所述的激光掃描器，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)體(2)帶有攝像機(jī)(28)，具體地說，接收光學(xué)系統(tǒng)的后部第二鏡(15)是部分透明的，在所述旋轉(zhuǎn)體(2)中該部分透明的第二鏡后面使用了偏轉(zhuǎn)鏡(27)和緊湊型CCD攝像機(jī)(28)。16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的激光掃描器，其特征在于，所述攝像機(jī)(28)的供電系統(tǒng)被構(gòu)造為與設(shè)置在下游的光電部件的光連接，特別是與另一激光源經(jīng)由色差分束器入射和出射的光的光連接。全文摘要一種用于探測空間環(huán)境的激光掃描器，其包括定子(21)；以可圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的方式安裝在所述定子(21)上的轉(zhuǎn)子(1)；以可圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的方式安裝在所述轉(zhuǎn)子(1)上的旋轉(zhuǎn)體(2)。轉(zhuǎn)子(1)中布置有激光源(6)和探測器(7)。在轉(zhuǎn)子(1)和旋轉(zhuǎn)體(2)之間在第二旋轉(zhuǎn)軸上在旋轉(zhuǎn)體(2)兩側(cè)分別形成一條光鏈路(9)，從而可以由激光源經(jīng)由第一光鏈路(9)將發(fā)射光引入到旋轉(zhuǎn)體(2)中，并可以經(jīng)由第二光鏈路(9)從旋轉(zhuǎn)體(2)引出接收光。第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器(25)對轉(zhuǎn)子(21)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器(26)對旋轉(zhuǎn)體(2)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。兩個(gè)角度計(jì)(4)以及與激光源(6)和探測器(7)連接的評估電子設(shè)備(5)使得能夠?qū)⑻綔y到的距離與對應(yīng)的方位關(guān)聯(lián)起來。旋轉(zhuǎn)體(2)可以具有非常緊湊的設(shè)計(jì)，并且完全是無源的，因此不需要供電或進(jìn)行信號發(fā)送。文檔編號G01C1/02GK101506684SQ200780030794公開日2009年8月12日申請日期2007年8月16日優(yōu)先權(quán)日2006年8月18日發(fā)明者克努特·西爾克斯,托馬斯·延森申請人:萊卡地球系統(tǒng)公開股份有限公司