種情況下都對應于反射目標。可以從其確定它們在概覽相機 的圖像中的位置，并且依次從其確定例如輔助測量儀器（例如，接觸感測單元或者掃描儀） 的目標的對準的改變，由此測量儀器或者光學結構100以及距離測量設備12或13的光束 可以與目標對準。從而，可以實現距離測量設備12、13的自動目標檢測和"鎖定"（即，目標 的連續跟蹤）。
[0115] 用于位置變換器的光部分通常是由距離測量設備12、13中的一個（優選由干涉儀 布置12)發射的返回光的光束。位置變換器可以具有專用光學單元和例如位置敏感檢測器 (跟蹤區域傳感器，特別是PSD或者CCD)，其中，可以在其上檢測在目標處的反射的測量激 光福射。
[0116] 在該上下文中，PSD應該被理解為是指區域傳感器，該區域傳感器以模擬方式本地 操作并且可以用于確定在傳感器區域上的光分布的質心。在該情況下，傳感器的輸出信號 通過一個或多個光敏區域生成，并且取決于光質心的各個位置。通過下游或者集成電子單 元，可以評估輸出信號，并且可以確定質心。在該情況下，可以非常快地（納秒范圍）確定 撞擊光點的質心的位置，并且具有亞納秒分辨率。
[0117] 通過所述PSD，可以從伺服控制零點確定所檢測的光束的撞擊點的偏移，并且基于 該偏移執行激光束到目標的跟蹤。為此目的并且為了實現高精確度，所述PSD的視野被選 擇為相對小，即，對應于測量激光束的光束直徑。關于測量軸同軸地執行使用PSD的檢測， 使得PSD的檢測方向對應于測量方向。基于PSD的跟蹤和精細瞄準的使用可以僅發生在測 量激光已經與后向反射目標對準（至少粗略對準，即，以目標位于測量激光錐形物內的方 式）之后。
[0118] 在圖6a和圖6b中示出根據本發明的包括絕對距離測量設備13 (ADM)和波形數字 化模塊（WFD模塊70)的根據本發明的激光跟蹤器的一個示例性光學結構。在該情況下，圖 6a示出根據本發明的通過WFD模塊70進行的到測量對象90的距離測量，并且圖6b示出通 過諸如圖5中描述的ADM 13進行的到回射器61的距離測量。
[0119] WFD模塊70與ADM 13-起安裝在激光跟蹤器的光束引導單元中，并且使用與ADM 13相同的激光發射和接收光學單元51。WFD模塊70包括用于生成脈沖光束（特別是激光 束（WFD光束76))的束源71。具有測量脈沖的WFD光束76首先被引導到第一分束器74 上，由此具有與WFD光束76相同的測量脈沖的基準光束77被分離并且被引導到基準光束 耦合元件78,基準光束耦合元件78將基準光束77耦合到第一光波導79中，第一光波導通 向WFD模塊70的檢測器。
[0120] WFD光束76的另一部分通過第二分束器75與ADM 13的測量輻射耦合到公共光 束路徑中，并且通過激光發射和接收光學單元51被引導到待測量的測量對象90。WFD光束 76的從測量對象90的漫散射表面反射的部分81穿過激光發射和接收光學單元51，再次到 達光束引導單元。反射的輻射81具有對應于測量脈沖但是在時間上偏移（根據到目標的 距離）的目標脈沖。在光束引導單元中，反射的輻射81由光束接收單元80會聚并且引導 到耦合輸入單元88上，耦合輸入單元88將所反射的輻射81耦合到第二光波導89中，第二 光波導89通向WFD模塊70的檢測器72。檢測器72檢測WFD光束76的反射部分81和基 準光束77。反射的輻射81和基準光束77的脈沖以被稱為波形數字化的已知方式被數字 化。將以此方式數字化的測量脈沖和目標脈沖相互比較，特別是它們之間的時間分離，并且 從而通過計算單元73確定到測量對象90的距離。
[0121] WFD光束76具有至少一個采樣光脈沖（WFD脈沖）和至少一個相位比較光信號訓 練，其中，至少一個采樣光脈沖（WFD脈沖）被調制為使得從目標對象返回的部分被提供用 于根據波形數字化方法（WFD方法）被評估-利用返回脈沖的時間采樣-(也就是說，可以 被采樣并且根據WFD方法被評估），至少一個相位比較光信號訓練被調制為使得從目標對 象返回的部分被提供用于根據相位比較方法被評估。
[0122] 然后，檢測涉及執行信號采樣用于識別并且確定采樣光脈沖的返回部分的時間位 置，并且同時涉及根據相位比較方法評估相位比較光信號訓練的所檢測到的返回部分。
[0123] 波形數字化（WFD)是基于用于信號檢測的兩個基本原理的組合，這在距離測量時 為常見的。第一個基本原理是基于在閾值方法的基礎上的測量信號檢測，并且第二個基本 原理是基于利用用于識別并且確定信號的時間位置的下游信號處理的信號采樣。由發射單 元71發射的測量脈沖與目標脈沖（從目標對象90反射的并且由檢測器72檢測的測量脈 沖）之間的傳播時間以及因此這之間的距離例如從兩個脈沖的峰值點的時間分離得出，脈 沖以類似于在相位測量設備的情況下的方式被采樣。
[0124] 有利地，還可以比用圖5中所示的距離測量設備確定到更遠目標的距離。
[0125] 圖6b示出根據本發明的通過坐標測量機器的ADM 13進行的到回射器61 (例如， 作為測量輔助設備的一部分）的距離測量。已經參考圖5描述了這樣的ADM 13的功能的 一個不例性方式。
[0126] 在這里所示的實施方式中，從ADM 13的束源131出現的測量輻射36被引導在偏 振分束器133上，并且從那里經由第二分束器75被引導到具有WFD光束的公共光束路徑， 并且從而通過激光發射和接收光學單元51被引導到回射器61上。在相同路徑上返回的光 在ADM 13中被偏振分束器133引導到ADM檢測器132。在原理上，還可以使用其它類型的 ADM，諸如，例如根據Fizeau原理操作的相位測量設備或者距離測量設備。
[0127] 圖7a、圖7b和圖8更詳細地示出光束接收單元80。圖7a示出光束接收單元80 的第一實施方式。在該情況下，WFD輻射的通過激光發射和接收光學單元到光束引導單元 的反射部分81被引導至拋物面鏡85上，所反射的輻射81從鏡子85按以約70°角（特別 是在約65°與約75°之間）會聚的方式被反射，并且經由平面鏡86作為會聚的光82被引 導到位于焦點處的耦合輸入單元88上，其中，會聚的光82被耦合到第二光波導89中，使得 光可以被引導至WFD模塊的距離測量設備。
[0128] 如圖7b中所示的光束接收單元80的第二實施方式包括分束裝置83,所反射的輻 射81通過分束裝置83被引導出測量輻射的光束路徑，使得拋物面鏡85本身不位于光束路 徑中，并且有利地，拋物面鏡85對于測量光束來說總體上可以是不透射的。
[0129] 作為如圖7b至圖7b中所示的光束接收單元80的配置的結果，所述光束接收單元 以特定地節省空間方式可位于光束引導單元中。
[0130] 圖8以三維視圖示出拋物面鏡85的一個示例性實施方式。所反射的輻射81在平 面鏡的方向上以會聚方式從拋物面形狀的鏡面被反射。
[0131] 圖9示出根據本發明的激光跟蹤器的光學結構的第二實施方式。與圖6a和圖6b 中所示的結構相比，在此示出的結構另外包括如參考圖5描述的干涉儀12。在此不使用WFD 模塊70,這是因為其它距離測量設備12、13在每種情況下產生更精確結果。然而，WFD模塊 70還可以被用于測量到回射器61的距離。在此特別有利的是使用WFD輻射76測量比用 ADM 13或者干涉儀12更大范圍內的距離。
[0132] 圖10示出光學結構的第二實施方式，其中，同時利用WFD模塊70和其它距離測量 設備（ADM 13、干涉儀12)執行距離測量，該光學結構可以用于校準WFD模塊70或者其它距 離測量設備的組件。
[0133] 圖11和圖12示出根據本發明的激光跟蹤器的光學結構的兩個進一步實施方式。 除了 ADM 13之外，在每種情況下，這些光學結構包括FMCW模塊170, FMCW模塊170包括被 設計用于發射頻率調制的激光束176的兩個束源171，由此使得通過FMCW方法進行距離測 量。特別是，FMCW模塊可以包括相干激光雷達，如例如在EP 1 869 397B1中描述的。
[0134] 在本實施方式中使用的用于測量到測量對象90的漫散射表面的距離的方法包 括：將頻率調制的電磁輻射（諸如，例如，光）發射到待測量目標，并且隨后從后向散射目標 (理想地，排他性地從待測量目標）接收一個或更多個回波。在接收之后，可能疊加的回波 信號與混合信號疊加，并且待分析的信號頻率由此被減小，結果在裝置方面僅需要較低費 用。在該情況下，混合可以被執行為利用所發送的信號的零差方法或者利用具有已知周期 的周期性（特別是諧波）信號的外差方法。從而，所述方法的不同之處在于，利用發送信號 本身或者利用具有專用頻率的諧波信號來執行混合。混合用于將接收的信號變換為更低頻 率。然后，從所得到的信號確定到待測量目標的傳播時間并且從而（假定使用傳播速度已 知的輻射）確定到待測量目標的距離。
[0135] 用于實現這些方法的裝置通常使用信號發生器作為線性調頻（chirp)發生器，其 將信號施加到可調制輻射源上。在光學領域中，激光器通常被用作輻射源。為了發射并且 為了接收，在光學領域中，可以使用發送和接收光學單元，在發送和接收光學單元下游設置 檢測器或者接收器，隨后有混合器、A/D轉換器和數字信號處理器。
[0136] 線性頻率調制的芯片通常由信號發生器生成為信號s(t):
[0137] s (t) = a+b · cos (2 π · φ (t)), Φ (t) = c+d · t+e · t2 (1)
[0139] f (t) = d+2e · t (2)
[0140] 其簡化了傳播時間的確定。
[0141] 在具有相對幅度\和傳播時間tk(k= 1，···，η)的η個目標的情況下，無噪聲回波 信號e(t)可以如下寫作：
[0143] 該回波信號e(t)被檢測并且與信號m(t)混合：
[0147] 其中，h表示適合低通濾波器的脈沖響應。
[0148] 對于理想低通濾波器，可以對非常好的近似在根據現有技術的（5)中明確實現低 通濾波；在零差的情況下，例如，在省略高頻項之后從第一方程⑴和方程⑶至（5)得出
[0151] 混合信號d(t)以有限測量間隔-T/2 < t < T/2被數字化并且被存儲。
[0152] 從該信號的頻率信息并且合適時從該信號的相位信息，確定傳播時間tk，其中，η 通常可以被假設為很小并且還可以為已知。回波之一（例如，第η個）還可以來自固定和 已知基準目標，并且從傳播時間差基準目標的已知距離計算其余目標的目標距離。 在零差情況下，混合信號m(t) = s(t_t。）本身可以用作基準；然后，t。對應于基準距離。
[0153] 在根據方程（1)的線性調頻的情況下，第k個回波對有信號d(t)貢獻瞬時頻率。
[0155] 從而，在該情況下，在原理上，可以從信號d(t)的頻率分析（在外差情況下在時間 上求解）直接確定傳播時間t k，盡管分辨率仍然粗糙。可以通過考慮相位信息獲得更準確 結果。
[0156] 從DE 196 10 970A1知道在雷達范圍內利用電磁輻射的距離測量的具有連續發 射的頻率調制的方法（FMCW方法）。在該情況下，在目標處反射并且隨后接收之后，發射并 且分析時間線性頻率調制的（不穩定）信號。在該方法中，混合器中從發送和接收信號生 成中間頻率信號，并且中間頻率信號經受快速傅里葉變換。
[0157] 圖11示出通過FMCW方法測量到具有漫散射表面的測量對象90的距離。