用于环境的激光勘测的装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于通过从环境反射的激光束、尤其是脉冲激光束的飞行时间测量来勘测环境的装置，其包括：具有至少一个反射镜表面的光束偏转装置，所述反射镜表面能够围绕不垂直于反射镜表面的旋转轴旋转或振荡，所述光束偏转装置具有反射镜棱镜，所述反射镜棱镜的棱镜侧面各自形成反射镜表面并且所述反射镜棱镜的棱镜轴是旋转轴；第一激光发射器，其构造为经由光束偏转装置在第一时间相关的发射方向上发射第一发射激光束；以及第一激光接收器，其构造为接收由环境反射的并且经由光束偏转装置在第一时间相关的接收方向上接收回来的第一发射激光束作为第一接收激光束，其中，第一发射和接收方向在发射和接收激光束的相应发射和接收时间处彼此平行并且与旋转轴成第一角度。


背景技术：

2.这种类型的装置例如从ep3182159b1中已知，并且特别用于景观的空中勘测。从飞机上的激光扫描仪，通过光束偏转装置从高空发射多个激光脉冲到地面上的许多目标点上，并且根据目标反射的飞行时间测量，创建地形的点模型(“3d点云”)，目标距离以及来自这些的目标距离-已知激光扫描仪的位置和地点以及相应的偏转角。在这个过程中，指向旋转的或振动的反射镜表面的发射激光束由此周期性地旋转(“扫描”)扫描角度范围并且形成用于扫描景观的扫描扇。由环境反射的接收激光束沿着相同的路径被接收回来，即，在每种情况下用于在特定方向上发射激光脉冲的反射镜表面同时用于将从相同方向接收的激光脉冲偏转到激光接收器。
3.这种激光扫描器必须满足广泛的要求。一方面，期望在勘测飞行期间尽可能快且完全地创建点云，另一方面，勘测应当同时尽可能无误差。近射程内的灰尘、湿气或云可引起干扰反射，这使景观模型的创建复杂化或使其失真。本发明的目的是提供一种用于激光扫描的装置，其能够特别快速和有意义的产生环境的点云，而没有附近目标误差。


技术实现要素：

4.这个目的通过开头所述类型的装置来实现，所述装置根据本发明的特征在于：第二激光发射器，其构造为经由光束偏转装置在第二时间相关的发射方向上发射第二发射激光束；以及第二激光接收器，其构造为接收由环境反射的并且经由光束偏转装置在第二时间相关的接收方向上接收回来的第二发射激光束作为第二接收激光束，其中，第二发射和接收方向在发射和接收激光束的相应发射和接收时间处彼此平行并且与旋转轴成第二角度，并且其中，在每种情况下在旋转轴的方向上，第一激光接收器与第一激光发射器间隔开，并且第二激光接收器与第二激光发射器间隔开。
5.本发明的激光扫描装置能够利用单个光束偏转装置同时发射两个或更多个(进一步参见下文)发散扫描扇。一方面，这允许在同一时间为点云创建两倍的环境测量点。另一方面，如果装置在偏离扫描扇平面的进给方向上在环境上移动，则在每种情况下，环境中的
相同点将被扫描扇以不同的角度撞击，使得碰巧位于一个扫描扇的平面中的表面也能够被另一个扫描扇正确地检测。例如，如果在空中勘测中，一个扫描扇指向天底方向，而另一个扫描扇斜向前或向后指向，垂直的房屋立面也能够正确地绘制在点云中。同时，由于激光发射器和接收器在旋转轴方向上的相互间隔所引起的视差，勘测不易受到来自近射程中的“错误”环境目标，例如飞机的底盘部件、云等的干扰。由于这个视差，装置仅能够从特定的最小距离检测目标，所述特定的最小距离取决于发射激光束的光束扩展、激光接收器的接收孔径以及前述的发射器和接收器之间的距离。
6.结果，本发明的装置以简单的方式，即，在旋转轴的方向上延伸的单个光束偏转装置，实现了对环境的特别快速、完整且无干扰的勘测，激光发射器和接收器沿着该旋转轴分布。
7.优选地，激光发射器朝向光束偏转装置指向，使得发射激光束基本上在光束偏转装置处彼此交叉。表述“基本上在光束偏转装置处”意味着关于环境的平均测量距离的光束偏转装置的紧邻地区。例如，在机载激光扫描仪的情况下，从几个100米或公里的高度来勘测环境，并且相对可忽略的近射程可以高达几米。
8.通过使发射激光束尽可能靠近光束偏转装置交叉，在旋转轴的方向上观看时，发射激光束在光束偏转装置的反射镜表面上的冲击点尽可能彼此靠近，使得光束偏转装置在旋转轴方向上的长度能够被减小。
9.根据本发明的另一优选特征，激光发射器和接收器的角度定向，尤其是激光接收器与光束偏转装置的距离，以接收激光束在光束偏转装置和激光接收器之间彼此交叉的方式来选择。以相同的方式，这使得接收激光束在光束偏转装置的旋转轴的方向上在光束偏转装置上所需的撞击面积最小化。此外，可以在接收激光束的交叉区域中布置公共聚焦光学单元，使得对于所有接收激光束仅需要一个聚焦光学单元，并且能够将它们的尺寸减小到交叉区域。
10.在本发明的第一优选实施例中，第一和第二发射和接收方向在发射激光束和接收激光束的相应发射和接收时间处，位于与旋转轴平行的公共平面中。当装置以其旋转轴在运输平台例如飞机的进给方向上安装时，扫描扇由此在进给方向上重叠，使得扫描扇的环境的同一位置能够以不同的角度被扫描。
11.在本发明的第二优选实施例中，激光发射器和激光接收器以这样的方式定向，即，在光束偏转装置和环境之间，在远离光束偏转装置观察时彼此接近的那些发射和接收激光束相对于彼此偏斜。这增加了近射程不敏感性，并因此增加了对装置干扰的敏感性。在没有这种措施的情况下，可能的是，激光发射器的发射激光束被附近的目标例如云沿着分配给另一激光发射器的激光接收器的接收方向反射，并且因此导致点云中的错误点。
12.在第一特别优选的变型中，反射镜棱镜具有围绕其周边延伸的凹槽，其中，在棱镜轴的方向上观察时，激光发射器位于凹槽的一侧，并且激光接收器位于凹槽的另一侧。在第二优选变型中，反射镜棱镜具有围绕其周边延伸的肋，其中，在棱镜轴的方向上观察时，激光发射器位于肋的一侧，激光接收器位于肋的另一侧。这能够显著地增加装置的近射程不敏感性的选择性。此外，通过这个凹槽或肋阻止了发射激光束在装置的近射程中干扰地散射到接收激光束中。
13.在这两个变型中，在棱镜轴的方向上观察时，与激光发射器相比，激光接收器优选
地位于距凹槽或肋更远的距离处。换句话说，反射镜棱镜的大部分纵向长度可用于接收激光束的照射区域，使得能够使用大的接收孔径，因此装置具有高的测量敏感性，并因此具有高的测量范围。同时，使用于透射激光束的反射镜棱镜的纵向部分最小化，使得反射镜棱镜具有减小的长度。
14.根据本发明的装置能够利用所述原理扩展到任意数目的激光发射器和接收器，例如三个、四个、五个等，每个激光发射器和接收器以不同的角度指向光束偏转装置。因此，本发明的另一优选实施例的特征在于：第三激光发射器，其构造为经由光束偏转装置在第三时间相关的发射方向上发射第三发射激光束，以及第三激光接收器，其构造为接收由环境反射的并经由光束偏转装置在第三时间相关的接收方向上接收回来的第三发射激光束作为第三接收激光束，其中第三发射和接收方向在发射和接收激光束的相应发射和接收时间处彼此平行并与旋转轴成第三角度，并且其中第三激光接收器在旋转轴的方向上与第三激光发射器间隔开。
15.为了探测覆盖地形中的垂直面或立面，特别有利的是，第一发射和接收方向与第二发射和接收方向以及第二发射和接收方向与第三发射和接收方向在每种情况下，在发射和接收激光束的相应发射和接收时间处形成角度，所述角度在1
°
至30
°
、优选5
°
至15
°
、特别优选5
°
至10
°
的范围内。
16.如果还优选地提供所有反射镜表面平行于旋转轴，并且第二发射和接收方向垂直于旋转轴，则这导致-装置相对于不在扫描扇平面中的环境的水平移动-在最低点方向上的第一扫描扇中、在倾斜向前方向上的第二扫描扇中、以及在倾斜向后方向上的第三扫描扇中。这允许特别好地产生具有垂直表面的跨过建筑物的点云。
17.在上述实施例中的每一个中，如果光束偏转装置在接收激光束到激光接收器的光束路径中具有至少一个补偿反射镜，其能够围绕平行于旋转轴的调节轴调节，则是特别有利的。这种补偿反射镜能够用于补偿时间偏移，并且因此补偿光束偏转装置的(一个或多个)反射镜表面的方向偏移，时间偏移在从光束偏转装置发射激光脉冲直到其在光束偏转装置处返回接收之间消逝。在这段时间内，相应的反射镜表面已经旋转了一点，因此它将在与发射激光束“发送”的方向不同的方向上“看”接收激光束。该方向偏移取决于测量距离和反射镜表面的角速度，并且可以相应地由补偿反射镜补偿。因此，无论角速度和测量距离如何，相关联的激光发射器和激光接收器的发射和接收方向都能够保持恒定地彼此平行，这显著地简化了设置。然而，应当理解，代替补偿镜，激光接收器也可以相对于激光发射器或分配给它们的发射偏转装置的部分进行略微的角度调节，这在这里被包含在术语“激光发射器和接收器的基本上平行的发射和接收方向”下。
18.如果为所有接收激光束提供公共补偿反射镜，则是特别有利的。由于所述方向偏移对于所有接收激光束都是相同的，因此可以使用这种单个补偿反射镜，从而简化了装置的构造。
19.如上所述，本发明的装置的优选应用形式是，其安装在构造用于主飞行方向的飞行器上，飞行器的旋转轴不垂直于主飞行方向，优选地基本平行于主飞行方向。
附图说明
20.下面将参考附图中所示的示例性实施例更详细地解释本发明。附图示出：
图1是安装在飞行器上用于勘测地形的本发明的装置；图2是图1的装置的多个发射和接收信道中的一个的方框图，其中示意性地绘出了光束路径；图3和4是没有壳体的图1的装置，一次是沿旋转轴方向看的正视图(图3)，一次是侧视图(图4)，在每种情况下都示意性地绘出了光束路径；以及图5以如图4那样的侧视图示出了图1的装置的发射/接收通道中的激光发射器和接收器的视差，其中示意性地绘出了光束路径。
具体实施方式
21.图1示出了用于从交通工具3勘测环境2的装置1。要勘测的环境2可以是例如景观(地形)，但也可以是路面和沿着道路的立面，大厅、隧道或矿井的内表面或者海面或海底等。交通工具3可以是有人驾驶或无人驾驶的陆地、空中或水上交通工具。
22.出于勘测环境2的目的，装置1借助于两个或更多(这里：三个)激光测量光束41、42、43(通常为4i(i＝1、2、
…
))扫描环境2。每个激光测量光束4i来回枢转以形成相应的扫描扇5i，并且，在交通工具3的行进方向f上向前移动以在相邻的扫描带6(仅示出一个)中扫描环境2。如果交通工具3是飞行器，则行进方向f是飞行器的为其所建造的主飞行方向。
23.行进方向f不在扫描扇5i的平面内。在所示的情况下，行进方向f垂直于扫描扇52的平面，使得扫描扇52位于交通工具3的最低点方向上，并且扫描扇53倾斜地向前指向，并且扫描扇51朝向环境2倾斜地向后向下指向。然而，扫描扇5i也可以例如围绕交通工具3的垂直轴g旋转，使得它们与环境2的相交线7i，即扫描带6中的“扫描行”平放成与投影的行进方向f倾斜。以相同的方式，扫描扇可以围绕交通工具3的俯仰轴p和/或滚动轴r旋转。
24.扫描扇5i不必是平面的。例如，由于稍后讨论的激光测量光束4i的偏转机构，向后和向前的扫描扇51、53位于弱弯曲的圆锥表面上；参见扫描线71、73的示例性曲率。对于本发明的目的，这是可以忽略的；术语“平面的”扫描扇5i和扫描扇5i的“扫描扇平面”在本说明书中被理解为包括这种弱弯曲的扫描扇。
25.每个激光测量光束4i包括从装置1到环境2的发射激光束8i和由所述环境反射回到装置1的接收激光束9i。根据激光脉冲s
i，n
(n＝1，2,
…
)的飞行时间测量，其中激光脉冲s
i，n
包含在相应发射激光束8i中并且每个在环境2的点p
i，n
处被反射并且在装置1中被接收回来作为接收激光束9i中的环境反射激光脉冲e
i，n
，可以使用已知的关系计算从装置1的当前位置pos
i,n
到环境2的相应扫描点p
i，n
的距离测量值d
i，ndi,n ＝ c
·
δtp
i,n
/2 ＝ c
·
(t
e,i,n
ꢀ‑ꢀ
t
s,i,n
)/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，t
s，i，n
………
发射激光束8i的发射激光脉冲s
i，n
的发射时间，t
e，i，n
………
接收激光束9i的接收激光脉冲e
i，n
的接收时间，以及c
………
光速。
26.在已知激光脉冲s
i，n
的发射的时间处装置1在环境2的局部或全局x/y/z坐标系10中的相应位置pos
i，n
、装置1在坐标系10中的相应取向ori
i，n
以及激光测量光束4i在点p
i，n
的方向上相对于交通工具3的相应角位置ang
i，n
之后，可以根据相应距离测量值d
i，n
计算扫描点p
i，n
在坐标系10中的位置，其中所述取向ori
i，n
例如通过交通工具3围绕其横向、纵向和竖
直轴p、r、g的倾斜角、滚动角和偏转角来表示。大量这种勘测和计算的扫描点p
i，n
以坐标系10中的“扫描点云”的形式成像环境2。
27.图2示出了在装置1的三个发射/接收通道中的一个中的装置1的飞行时间测量原理，其中每个通道负责扫描扇5i。相同的原理应用于装置1的每个发射/接收通道，即，每个扫描扇5i。
28.根据图2，第i个发射/接收通道中的发射激光脉冲s
i，n
由激光发射器11i经由反射镜12和偏转装置13，例如振荡反射镜、旋转多角镜轮、旋转反射镜角锥或旋转反射镜棱镜发射作为发射激光束8i，在相同路径上的相应环境点p
i，n
处反射后经由偏转装置13作为环境反射或接收激光脉冲e
i，n
以接收激光束9i的形式被接收回来，并被入射到激光接收器14i上。激光脉冲s
i，n
的发射时间t
s，i，n
和从环境反射的激光脉冲e
i，n
的接收时间t
e，i，n
被提供到测量装置15，所述测量装置利用它们利用方程(1)计算相应的距离d
i，n
。
29.发射激光脉冲s
i，n
的脉冲重复率(prr)是恒定的或者可以被调制，例如以解决mta(多程)模糊性，以便促进接收脉冲e
i，n
和发射脉冲s
i，n
彼此的分配，如本领域已知的。
30.图3和4示出了装置1的所有三个发射/接收通道的机械和光学部件。为了清楚起见，在图3和4中移除了存储所有这些部件的装置1的壳体16(图2)。
31.在图3和4的示例中，用于所有发射/接收通道的光束偏转装置13是公共的反射镜棱镜17，其的棱镜侧面18-25各自形成用于偏转发射和接收激光束8i和9i的反射镜表面，并且其的棱镜轴是反射镜表面18-25绕其旋转的旋转轴26。反射镜棱镜17可以具有任意数量的棱镜侧面，例如三个、四个等，从而具有反射镜表面18-25，并且可以是规则或不规则的棱镜。因此，棱镜侧面或反射镜表面18-25可以都具有相同的尺寸，并且与棱镜轴26的距离相等，或者也可以不相等。
32.反射镜棱镜17以角速度ω旋转。由于由装置1作为发射激光脉冲s
i，n
发射的和在装置1中作为接收激光脉冲e
i，n
接收回来的激光脉冲的飞行时间δt
i，n
，光束偏转装置13在飞行时间δt
i，n
期间继续以角速度ω移动，使得当接收激光束9i时，相应的反射镜表面19-25(这里：24)不再具有相同的位置。为了在用发射激光脉冲s
i，n
测量环境点p
i，n
时仍然能够在激光接收器14i中精确地从发射激光束8i的取向r
i，n
接收相应的接收激光脉冲e
i，n
，光束偏转装置13还具有补偿反射镜27，其可以借助于致动器29围绕平行于旋转轴26的调节轴28调节。致动器29可以例如通过角速度ω和最后测量的点p
i，n
的当前平均目标距离d
i，n
来控制，以便补偿上述影响。
33.代替使用补偿反射镜27，取决于角速度ω和当前平均目标距离d
i，n
的在发射激光束8i和接收激光束9i之间的上述角度偏移也可以通过在相应的激光发射器11i和其相关联的激光接收器14i之间的对应的角度偏移来实现，例如通过激光发射器11i和/或激光接收器14i围绕旋转轴26的旋转轴承实现，该旋转轴承由致动器29调节。在另一变型中，用于激光发射器11i的反射镜棱镜17的纵向部分17a可以相对于用于激光接收器14i的反射镜棱镜17的纵向部分17b成角度地旋转，例如纵向部分17a、17b安装在公共轴上以围绕旋转轴26相对于彼此是可成角度地旋转的，以便补偿在发射和接收激光束8i、9i之间的上述角度偏移。为此目的，再次由致动器29根据反射镜棱镜17的角速度ω和当前平均目标距离d
i，n
来调节反射镜棱镜17的两个纵向部分17a、17b之间的角度偏移。
34.对于每个发射/接收通道i，即对于每个扫描扇5i，装置1在每种情况下包括激光发
射器11i和相关联的激光接收器14i，即在所示的示例中激光发射器和激光接收器对{11,14
11
}、{11,14
22
}和{11,14
33
}。用于激光发射器11i的装置1的发射方向30i在每种情况下基本上平行于更具体地说在每种情况下分别在发射和接收激光束8i、9i中的发射和接收激光脉冲s
i,n
、e
i,n
的发射时间t
s,i,n
(“发射时间”)和相关联的接收时间t
e,i n
(“接收时间”)处所观察的、用于负责相应扫描扇5i的激光发射器和激光接收器对的激光接收器14i的装置1的接收方向31i。在此，通过补偿反射镜27的角度偏移或者激光发射器和激光接收器11i、14i或反射镜棱镜17的相应纵向部分17a、17b围绕旋转轴26的相互旋转补偿偏转装置13在脉冲飞行时间d
i,n
期间的进一步旋转。
35.在发射和接收激光束8i、9i的相应发射和接收时间处所观察的所有激光发射器11i的发射方向30i在每种情况下与旋转轴26成不同的角度αi，并因此与在每种情况下使用的反射镜表面18-25成不同的角度αi；参见图4。同样的情况适用于激光接收器14i的接收方向31i，因此它们成对平行。
36.在发射和接收激光束8i、9i的相应发射和接收时间处，再次考虑第一激光发射器111的发射方向301与第二激光发射器112的发射方向302之间的角度α
1-α2以及第二激光发射器112的发射方向302与第三激光发射器113的发射方向303之间的角度α
2-α3，并且因此还考虑接收方向311、312、313之间的相应角度，例如在每种情况下为1
°
至30
°
，优选地为5
°
至15
°
，特别优选地为5
°
至10
°
，并且特别优选地例如为大约7
°
。
37.可以理解，激光发射器11i和激光接收器14i也可以直接指向偏转装置13的反射镜表面18-25，而不是经由偏转和补偿反射镜12、27，或者经由几个偏转和/或补偿反射镜。
38.激光发射器11i和相应的相关联的激光接收器14i在旋转轴26的方向上看彼此间隔开，即在旋转轴26的方向上具有视差px。结果，激光接收器14i对于位于距装置1的近射程n中的周围目标(例如交通工具3的底盘部件、云等)上的发射激光束8i的反射不敏感，或者说是“盲的”。
39.如图5所示，在其中装置1对测量目标不敏感的这个近射程的尺寸n取决于视差px、成束的发射激光束8i的不可避免的光束展宽w以及激光接收器14i的接收孔径a。在图3和4的示例中，接收孔径a，即激光接收器11i的视角，通过由反射镜表面18-25的尺寸、补偿反射镜27的尺寸、位于每个接收激光束9i的光束路径中的聚焦光学单元32的孔径和每个激光接收器14i的光检测表面的尺寸形成的交点确定。装置1只对从这样一个距离n的测量敏感，所述距离n是环境点p
i,n
与装置1的距离，其中环境点p
i,n
位于由接收孔径a调节的相应激光接收器14i的视场b内。相反，在近射程n中的目标因此被消隐，例如干扰云33。在一个示例性实施例中，发射激光束8i的光束扩展是0.1-1毫弧度，接收孔径a是1-10毫弧度，视差px是5-50cm，优选地10cm-20cm。
40.为了进一步改善装置1的近射程不敏感性，并增加近射程n的选择性，反射镜棱镜17可以可选地装备有围绕其周边延伸的肋34。肋34的直径越大，近射程n的选择性越好；而且，肋34可以用于完全阻挡来自非常接近的目标的杂散光，例如来自装置1的壳体16或来自交通工具3的部件的杂散反射。
41.代替周边肋34，周边凹槽也可以被机器加工到反射镜棱镜17中以增加装置1的发射和接收通道之间的选择性。这样的凹槽也可以被解释为意味着反射镜棱镜17由在同一个相同的旋转轴26上轴向串联连接的围绕旋转轴26一起旋转的若干单独的反射镜棱镜的序
列组成。
42.为了装置1的高敏感性，并因此为了远处环境2的测量，激光接收器11i的最大可能接收孔径a是期望的，即，最大可能反射镜表面18-25、最大可能聚焦光学单元32和相应的大补偿镜27。如从图4中能够看出的那样，为此，在旋转轴26的方向上观察时，激光接收器14i尤其位于比激光发射器11i与它们的距离a更远的距凹槽或肋34的距离b处，即b＞a，优选地b》》a。
43.结果，与用于发射激光束8i相比，反射镜棱镜17的更大的轴向区域被保留用于接收激光束9i。相反，激光发射器11i的发射激光束8i被强有力地集束，并且在反射镜棱镜17上仅需要非常小的撞击点，使得仅反射镜棱镜17的短轴部分需要被保留用于发射激光束8i。
44.为了使反射镜棱镜17上的发射激光束8i所需的区域最小，激光发射器11i相对于反射镜棱镜17(无论有或没有偏转反射镜12)以这样的方式布置，即，发射激光束8i基本上在光束偏转装置13处交叉，即在其紧邻地区中，在交叉点ks处交叉。从旋转轴26的方向看，交叉点ks越靠近反射镜棱镜17的反射镜表面18-25，反射镜棱镜17的轴向部分越短，这是反射镜棱镜17上的发射激光束8i的偏转所需要的。
45.激光接收器14i还可选地以这样的方式布置，即接收激光束9i彼此交叉，更具体地说，一方面也在光束偏转装置13附近，以便使为此所需的反射镜棱镜17的轴向长度最小化，另一方面，以便将聚焦光学单元32布置在所述接收激光束的交叉区域ke中。这样，聚焦光学单元32的尺寸能够减小到交叉区域ke，从而被最小化。
46.如果光束偏转装置13的所有反射镜表面18-25都平行于旋转轴26，并且第二发射和接收方向302、312垂直于旋转轴26，则第二扫描扇52从交通工具3沿最低点方向延伸，假设旋转轴26是水平的。如果旋转轴26位于交通工具3的行进方向f上，那么在这种情况下扫描扇52位于横向于行进方向f的垂直平面中。然后第一和第三扫描扇51、53分别向前倾斜和向后倾斜。
47.为了防止从光束偏转装置13观察时接近接收激光束9i(这里：发射激光束81和接收激光束93)的那些发射激光束8i的意外反向散射，从而它们可能被附近目标33意外反射，可以采取以下可选措施。激光发射器和激光接收器11i、14i以这样的方式定向，即，在远离光束偏转装置13观察(这里为向下观察)时彼此接近的光束偏转装置13和环境2之间的发射和接收激光束8i、9i彼此成一定角度。这样，能够避免图4中底部所示的发射激光脉冲s
i，n
反向散射到不相关联的激光接收器14j(j≠i)的接收通道中的情况。
48.应当理解，激光发射器11i及其发射方向30i(以及相应地激光接收器14i和与其平行的接收方向31i)然后不再位于平行于旋转轴26的平面中，而是偏离该平面。甚至与旋转轴26的平面稍微偏离也足以在装置1的期望的近射程内实现偏斜的发射和接收激光束8i、9j之间的正常距离，其近似对应于视差px，并且因此建立与非接近的(即平行的)激光束(82、92)或发散的(83、91)发射和接收激光束8i、9i的视差px相同的近射程不敏感性。
49.应当理解，在所示的所有实施例中，代替旋转反射镜表面18-25，特别是代替旋转反射镜棱镜17，也可以使用周期性振荡反射镜表面18-25，例如对应于图3和4所示的布置中的反射镜表面18、25中的一个的单个振荡反射镜。
50.因此，本发明不限于所示的实施例，而是包括落入所附权利要求范围内的所有变型、修改及其组合。

技术特征：
1.一种用于通过对从环境(2)反射的激光束(4
i
)、特别是脉冲激光束的飞行时间测量来勘测所述环境(2)的装置(1)，包括：光束偏转装置(13)，其具有至少一个反射镜表面(18-25)，所述反射镜表面能够围绕不垂直于所述反射镜表面的旋转轴(26)旋转或振荡，所述光束偏转装置(13)具有反射镜棱镜(17)，所述反射镜棱镜的棱镜侧面各自形成反射镜表面(18-25)，并且所述反射镜棱镜的棱镜轴是所述旋转轴(26)，第一激光发射器(111)，其构造为经由所述光束偏转装置(13)在第一时间相关的发射方向(301)上发射第一发射激光束(81)，以及第一激光接收器(141)，其构造为接收由所述环境(2)反射的并且经由所述光束偏转装置(13)在第一时间相关的接收方向(311)上接收回来的所述第一发射激光束(8
i
)作为第一接收激光束(9
i
)，其中，所述第一发射和接收方向(301、311)在所述发射和接收激光束(8
i
、9
i
)的相应发射和接收时间处彼此平行并且与所述旋转轴(26)成第一角度(α1)，其特征在于第二激光发射器(112)，其构造为经由所述光束偏转装置(13)在第二时间相关的发射方向(302)上发射第二发射激光束(82)，以及第二激光接收器(142)，其构造为接收由所述环境(2)反射的并且经由所述光束偏转装置(13)在第二时间相关的接收方向(312)上接收回来的所述第二发射激光束(82)作为第二接收激光束(92)，其中，所述第二发射和接收方向(302、312)在所述发射和接收激光束(8
i
、9
i
)的相应发射和接收时间处彼此平行并且与所述旋转轴(26)成第二角度(α2)，以及其中，在每种情况下在所述旋转轴(26)的方向上，所述第一激光接收器(141)与所述第一激光发射器(111)间隔开(px)，并且所述第二激光接收器(142)与所述第二激光发射器(112)间隔开(px)。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发射激光束(8
i
)基本上在所述光束偏转装置(13)处彼此交叉。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述接收激光束(9
i
)在所述光束偏转装置(13)和所述激光接收器(14
i
)之间彼此交叉。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，聚焦光学单元(32)布置在所述接收激光束(31
i
)的交叉区域(k
e
)中。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一和第二发射和接收方向(30
i
、31
i
)在所述发射和接收激光束(8
i
、9
i
)的相应发射和接收时间处，位于与所述旋转轴(26)平行的公共平面中。6.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述激光发射器(11
i
)和激光接收器(14
i
)以这样的方式定向，即，在所述光束偏转装置(13)和所述环境(2)之间，在远离所述光束偏转装置(13)观察时彼此接近的那些发射和接收激光束(8
i
，9
j
)相对于彼此偏斜。7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述反射镜棱镜(17)具有围绕其周边延伸的凹槽，其中，在所述棱镜轴(26)的方向上观察时，所述激光发射器(11
i
)位于所述凹槽的一侧，并且所述激光接收器(14
i
)位于所述凹槽的另一侧。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述反射镜棱镜(17)承载围绕其周边延伸的肋(34)，其中，在所述棱镜轴(26)的方向上观察时，所述激光发射器(11
i
)位于所述肋(34)的一侧，并且所述激光接收器(14
i
)位于所述肋(34)的另一侧。9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，在所述棱镜轴(26)的方向上观察时，与所述激光发射器(11
i
)相比，所述激光接收器(14
i
)位于距所述凹槽或肋(34)更远的距离(b)处。10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于第三激光发射器(113)，其构造为经由所述光束偏转装置(13)在第三时间相关的发射方向(303)上发射第三发射激光束(83)，以及第三激光接收器(143)，其构造为接收由所述环境(2)反射的并且经由所述光束偏转装置(13)在第三时间相关的接收方向(313)上接收回来的所述第三发射激光束(83)作为第三接收激光束(93)，其中，所述第三发射和接收方向(303、313)在所述发射和接收激光束(8
i
、9
i
)的相应发射时间和接收时间处彼此平行并且与所述旋转轴(26)成第三角度(α3)，以及其中，所述第三激光接收器(143)在所述旋转轴(26)的方向上与所述第三激光发射器(113)间隔开(px)。11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一发射和接收方向(301、311)与所述第二发射和接收方向(302、312)以及所述第二发射和接收方向(302、312)与所述第三发射和接收方向(303、313)在每种情况下，在所述发射和接收激光束(8
i
、9
i
)的相应发射和接收时间处形成角度(α
1-α2、α-α
23
)，所述角度在1
°
至30
°
的范围内，优选地在5
°
至15
°
的范围内，特别优选地在5
°
至10
°
的范围内。12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所有反射镜表面(18-25)平行于所述旋转轴(26)，并且所述第二发射和接收方向(302、312)垂直于所述旋转轴(26)。13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其特征在于，所述光束偏转装置(13)在所述接收激光束(9
i
)到所述激光接收器(14
i
)的光束路径中具有至少一个补偿反射镜(27)，所述补偿反射镜(27)能够围绕平行于所述旋转轴(26)的调节轴(28)进行调节。14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，为所有接收激光束(9
i
)提供公共补偿反射镜(27)。15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置安装在构造为用于主飞行方向(f)的飞行器(3)上，所述飞行器的旋转轴(26)不垂直于所述主飞行方向(f)，优选地大致平行于所述主飞行方向(f)。

技术总结
一种用于通过对从环境(2)反射的激光束(4


技术研发人员：安德烈亚斯
受保护的技术使用者：雷格雷射测量系统公司
技术研发日：2021.12.07
技术公布日：2023/9/9