CN103376121B - 用于获取位置信息的测量数据发送器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于获取位置信息的测量数据发送器（10），其中，利用收发单元扫描量具（14），其中，所述量具（14）包括起衍射作用的微结构化的区域，并且其中，所述量具（14）为了推导增量信号包括至少一个电脑生成的全息图（40）形式的微结构化的区域的刻度。

Description

用于获取位置信息的测量数据发送器

技术领域

本发明涉及一种用于获取位置信息的测量数据发送器。位置信息在此理解为绝对的和/或增量的位置信息。这种测量数据发送器自身是公知的。作为例子可以参考所谓的增量型编码器。

背景技术

本文要描述的测量数据发送器是以光学扫描量具为基础的。这例如在增量式编码器中同样也是公知的。

EP1677081B1建议为测量数据发送器使用一种起衍射效果的量具，它以电脑生成的全息图(CGH)为基础，用于获取绝对的位置信息。

然而为了生成增量信号使用条纹模型(Streifenmuster)(光栅)作为量具。在DavidHopp等人于2011年在DGaOProceedings中发表的《用于衍射光学旋转编码器的绝对编码法》一文中能够找到相关描述，即，通过用一般是四个不同的、周期性布置的、经常用A，B，*A，*B或者类似符号表示的衍射光栅进行高斯形式的照明，并且探测第一衍射级的强度调制，产生两个相位偏差π/2的正弦差值信号。有区别的侧面光栅角度在此负责在空间上分隔开衍射级。在由斯图加特的哈恩-西卡尔德-协会微组装技术学院(InstitutfürMikroaufbautechnikderHahn-Schickard-Gesellschaft)(HSG-IMAT)和斯图加特大学的工艺光学学院(ITO)于2008年出版的总结报告中的标题是《对于以低成本的方式构造的高解析度的光学转角传感器的研究》《UntersuchungenzueinemoptischenDrehwinkelsensorinLow-Cost-Bauweise》的文章中也描述了一种这样生成增量信号的方法。

这种条纹模型也被用在DE102006009747A和DE102004002683A中。在DE102006009747A中，条纹图样由交替的微结构化的和未结构化的区域构成。包括具有不同的光栅常量的分区域的结构化的区域和光学干扰的强度应该除了通过微结构的几何形状确定，也还应该通过微结构与结构化的编码区域内的真正的盘形件表面面积的面积关系确定。

发明内容

本发明的目的在于，提供测量数据发送器的一种代替性的实施方式，或者提供用于这种测量数据发送器的量具的一种代替性的实施方式，从而提高获取增量的位置信息的可能性。

根据本发明，该目的利用一种测量数据发送器得以解决。简而言之，为此提出，在测量数据发送器中也为了生成增量信号而使用电脑生成的全息图(CGH)。具体来说，在用于获取位置信息的测量数据发送器中，其中，利用收发单元扫描量具，并且其中，该量具包括起衍射效果的微结构化的区域，特别提出，该量具为了推导出增量信号而包括至少一个带有电脑生成的全息图(CGH)的刻度。

当这里和下面谈到收发单元，主要是为了语言简洁描述的目的。收发单元这个概念应该同时也包括具有在空间上相互分隔的收发部件的装置，其例如是这种情况，即在量具上不反射，而是透射由发射部件发射的光，特别是激光。

本发明的优点在于，使用电脑生成的全息图推导增量信号有望使曲线形状更好，并且因此使位置误差更小。使用电脑生成的全息图推导增量信号在此意味着使用电脑生成的全息图在相应的量具内构造被设计用于推导增量信号的刻度，即所谓的增量刻度。

在此设计的是，量具包括至少一个由分别成对配套的区域，特别是成对配套的大小相同的区域以交替的顺序形成的刻度(增量刻度)，这些成对配套的区域待有电脑生成的全息图。因此，带有电脑生成的全息图的两个成对配套的区域起的作用类似于传统的条纹图样的两个区域。这种区域可以或者包括正好一个电脑生成的全息图，或者包括多个由电脑生成的全息图。在包括多个电脑生成的全息图时，它们通常以阵列的形式布置。在每个区域包含多个CGH时，这些CGH也可以理解为一个相应于区域的(上级的)CGH的子CGH。这个上级的CGH在概念上也可以在事后划分成多个子CGH。

于是，每一对配套的区域描述了量具的一个增量，并且在一种特别的实施方式中，如下地相互校准这些区域的尺寸以及作为发射器起作用的射束源的布局(可能还连同一个光学元件)，即，从收发单元的射束源发射的扫描射束的直径落在每对这种区域的在量具的运动方向上测得的半个纵向延伸部的范围内。然后，扫描射束在特定的时间点正好检测到其中一个区域及其电脑生成的全息图。据此，在量具运动时，例如在旋转的盘形件上，存在盘形件的至少一次取向和一个相应的时间点，其中扫描射束仅投射到相应的区域上，并且扫描射束不照亮或者仅在小到可以忽略的范围内照亮相邻的区域。当扫描射束参照在量具内相互跟随的区域进行相对运动时，扫描射束就扫描过更多的区域，但是还是能够识别在正好某个区域上方的中央位置。然后，具体来说，在获取由于检测电脑生成的全息图而形成的衍射图样以后，对于产生的增量信号得出一个最大值或最小值。在扫描射束和量具继续进行相对运动时，扫描射束逐渐离开一开始已经完全检测的区域，并且在此越来越多地也扫描在量具内跟在后面的区域的部段。于是，产生的增量信号的摆幅从原始的极限值开始向后退，直至在完全地检测越来越强烈地被检测的相邻区域时，为产生的增量信号得到一个最小值或最大值。如此继续下去，使得总体上作为增量信号得到一个周期性的信号。

此外，在尽可能地接近理想的正弦信号方面，例如为能够特别好地处理并评估的周期性信号优化电脑生成的全息图。

在此提出，在量具内，每个区域包括多个分别同类的电脑生成的全息图。同类在这里和后面不一定表示完全一致，而是在多个情况下只是类似。

电脑生成的全息图在此或者是第一或者是第二类型，在下面被称为CGH0和CGH2。相应的每一个区域包括多个这种电脑生成的全息图，特别是以阵列形式的结构。每个区域此外还可以包括其他类型的电脑生成的全息图，然而重要的是至少两种能够区分的类型。然后就存在以下可能性，即，选择电脑生成的全息图的布置和分布，使得如下地在单个的并且相互之间分别成对配套的区域的边沿区域上添加分别在那里预设的电脑生成的全息图，即，使得在产生的增量信号方面得到一个尽可能连续的信号变化过程。具体来说，例如这样选择至少两种类型的电脑生成的全息图的布置和分布，即，让每个区域在中间部段中仅仅或者至少大部分仅仅包括第一种类型(CGH0)或第二种类型(CGH1)的电脑生成的全息图。在这个中间部段中，区域起的作用就正如最前面描述的其中一个区域，其中，每个区域包括分别同类的电脑生成的全息图。与之相对地在这里提出，每个区域在每个在量具的运行方向上在侧面紧邻中间部段的部段(侧边的部段)中包括第一类型(CGH0)和第二类型(CGH1)的数量相同的电脑生成的全息图。因此与具有持续同类的电脑生成的区域(例如第二种类型的电脑生成的全息图CGH1)相比，这些侧面的部段就导致形成一种衍射图样，其在例如两个衍射图样重叠的情况下具体来说首先相当于一种由具有CGH0类型的持续同类的电脑生成的全息图的区域会生成的衍射图样，其次相当于一种像由具有CGH1类型的持续同类的电脑生成的全息图区域会生成的衍射图样。这就提供了可能性，能够将以下事实考虑在内，即，利用收发单元生成的扫描射束在投射到量具上时通常具有圆形的或者椭圆形的轮廓，其在激光束相应地对准在中间部段中带有电脑生成的全息图的刻度时，该刻度包含的区域有其最大的跨度，与此同时，该跨度在区域的侧面部段的方向上减小。当这种刻度的各个区域通常具有矩形的轮廓时，以区域的几何形状为标准进行校准的照明是有利的，这例如在原则上能够通过合适的光学元件实现，具体来说特别是光阑或者类似物。通过让每个区域在其侧面的部段内带有电脑生成的全息图的刻度内、即在量具的运动方向方面具有最大宽度的投射的激光束预计的位置上，包括相同数量的或者几乎相同数量的第一和第二类型的电脑生成的全息图，使得在一定程度上在没有这种光阑的情况下就能实现补充量具照明的不同范围大小。这就让产生的增量信号能够更好地接近理想的正弦形式，并且避免需要使用光阑或者类似物，利用其可能同样会实现更好地接近理想的正弦形式。

尽管存在以上描述的可能性，即能够通过实现电脑生成的全息图在量具内非常近似理想的正弦信号的合适的分布和布置，然而，在尽可能好地近似理想的正弦信号方面，对从收发单元发射的扫描射束的影响附加或者代替地，也可以考虑使用光学元件，特别是光阑，即通常是矩形光栅或者类似物。

使用电脑生成的全息图为增量信息编码也允许按照迄今常见的方法生成相位推移的互补的增量信号，它们在文章中通常用A，*A，B，*B表示，即，在这里描述的测量数据发送器的一种特别的实施方式中，它的量具包括多个带有电脑生成的全息图的刻度，特别是两个或者四个带有电脑生成的全息图的刻度。

这样多数量的带有电脑生成的全息图的刻度在此能够以不同的方式和方法集中在一起，并且相互嵌套。目前而言可以考虑并且有意义的是，例如量具包括多个在径向上布置的组，每组分别包括两个或者四个带有电脑生成的全息图的刻度。

如果借助测量数据发送器的收发单元能够生成至少两个扫描射束，那么存在以下可能性，即，利用每个扫描射束检测至少一个带有电脑生成的全息图的刻度，即，例如利用第一道扫描射束检测至少一个绝对刻度，利用第二道扫描射束检测至少一个增量刻度。

如果在一个带有电脑生成的全息图的刻度中有至少两个周期性的信号被编码，特别是正好两个周期性的信号或者正好四个周期性的信号，扫描一个这种刻度就足以例如推导出增量信息作为位置信息。于是不再需要使用多个射束源同时扫描多个刻度。

在具有多个带有电脑生成的全息图的刻度的测量数据发送器的一种特别的实施方式中提出，在带有电脑生成的全息图的同一个刻度中至少为两个周期性的信号、特别是正好两个周期性的信号或者正好四个周期性的信号编码。这就提供了以下可能性，利用两个带有电脑生成的全息图的刻度，例如利用这两个刻度中的第一个同时生成A信号和*A信号以及B信号和*B信号。同样可以考虑其他的组合方式，即例如A/B，*A/*B等等。当在一个带有电脑生成的全息图的刻度中正好为四个周期性的信号编码，那么利用这个刻度就成功地同时生成了A信号，*A信号，B信号，*B信号。这样地在同一个刻度中为多个周期性的信号编码的优点在于在当时的量具的载体上节约了空间。例如通过使用具有不同的衍射特性的电脑生成的全息图实现在带有电脑生成的全息图的相同的刻度内为多个周期性的信号编码，从而为了对例如两个周期性的信号编码，被扫描的刻度的每个区域包括具有第一种衍射特性的电脑生成的全息图和具有第二种衍射特性的电脑生成的全息图。这在最后借助数字图表并且联系关键词“偏转及扇出效应(Ablenkungs-und)”详尽地得以阐述。被透射的或者被反射的扫描射束的产生的衍射就能够利用相互间隔布置的探测仪或者类似物检测，使得每个探测仪为每次编码的信号生成一个相应的信号变化过程曲线。

总的来说，本发明因此也涉及像这里和接下来描述的那样使用电脑生成的全息图的为增量信息编码。

附图说明

接下来借助附图详尽阐述本发明的一个实施例。彼此相应的对象或元件在所有的附图中配有相同的附图标记。

这个或者每一个实施例都不能理解为对本发明的限制。而是在本公开文本的框架内也可以进行变化和修改，就解决发明的目的而言，专业技术人员能够通过组合或变动单个联系在总体上或者具体地说明部分所说明的、以及包含在权利要求和/或附图中的特征或元件或者方法步骤，获取这些变化方案和修改方案，并且通过能够组合的特征得到新的对象或者得到新的方法步骤或方法步骤的顺序。

其示出

图1测量数据发送器的示意性简化示图，

图2能够由根据图1的测量数据发送器评估的、带有电脑生成的全息图的增量刻度，

图3带有类似于图2中的电脑生成的全息图的增量刻度，然而对在此示出的两种类型的电脑生成的全息图进行了最优化的布置，

图4如同图1中的测量数据发送器的简化示图，用于说明光程的由于电脑生成的全息图可能出现的扇出效果的方面(偏转及扇出效应)，

图5作为由电脑生成的全息图构成的量具的载体起作用的盘形件，其具有多个带有电脑生成的全息图的刻度，以及

图6如同图5中所示的盘形件，其具有成组布置的多个带有电脑生成的全息图的刻度。

具体实施方式

图1以部分剖面的示图示出一种用于获得位置信息的测量数据发送器10的示意性的简化示图。测量数据发送器10包括一个在这里分散地实现的收发单元。利用收发单元扫描这里位于旋转的盘形件12上的量具14。量具14在这里包括两个所谓的刻度，具体来说就是绝对刻度16和增量刻度18。

为了扫描绝对刻度16和增量刻度18，所示的测量数据发送器10实现一个绝对通道和一个增量通道。发射器20，22作为相干光源属于这两个通道的每一个，即例如作为发射器20，22起作用的激光二极管，和作为接收器起作用的探测仪24，26。量具14每次被发射器20，22发出的扫描射束28扫描，并且扫描射束28的反射或透射被探测仪24，26接收。这个或者每个探测仪24，26探测由于量具14和扫描射束28的反射或透射在量具14上形成的衍射图样。在图1中所示的布置方式中，发射器20，绝对刻度16和探测仪24属于绝对通道，而发射器22增量刻度18和探测器26属于增量通道。

至少这个或者每个发射器20，22(可能连同在光程中连接着的光学元件30，32)形成收发单元的可能也在空间上分散的发射部件。相应地，至少这个或者每个探测仪24，26形成收发单元的相配属的接收部件。

量具14的扫描在所示实施方式中是通过透射实现的，使得发射器20，22和探测仪24，26位于承载量具14的盘形件12的不同的侧面上。在同样可能的通过反射对量具14进行扫描的情况下，发射器20，22和探测仪24，26位于盘形件12的同一侧上。然后可以将属于收发单元的组件，具体来说是这个或者每个发射器20，22的和这个或每个探测仪24，26的组件，布置在空间上靠近的地方，从而能够将收发单元也当做空间上的单元。在图1中所示的情况下，收发单元包括在空间上分散的组件，具体来说是两个发射器20，22和两个探测仪24，26。尽管在空间上是分散的，但是这些组件的整体以及可能存在的光学元件(在图1中分别示出了其中的至少一个光阑30和一个用于聚焦激光的透镜32)和评估电子件34(它从这个或者每个探测仪24，26接收并评估依据对量具14扫描生成的信号)被称为收发单元。

量具14包括起衍射效果的微结构化的区域。其中，绝对刻度16包括作为起衍射效果的一系列所谓的电脑生成的全息图的微结构化区域，它们在下面按照常见的专业术语也只被简称为CGH或者大部分简称为CGH(computergeneratedhologram)。在现有技术中公知的测量数据发送器中，增量刻度18包括一个周期性的条纹图样作为起衍射效果的微结构化的区域，即不包括电脑生成的全息图。这种条纹图样在专业术语中也被称为线性光栅。

测量数据发送器10也能够实现为仅具有一个通道，即例如只有一个绝对通道或者只有一个增量通道，所以借助具有绝对通道和增量通道的测量数据发送器10进行描述不能理解为局限于此，也不能理解为放弃广泛的普遍性。

根据图1的测量数据发送器10的绝对部分或者绝对通道在EP1677081B1中有描述。下面相应地主要是关于这种测量数据发送器10的增量部分/增量通道，或者主要关于仅包括一个增量通道并且不包括绝对通道的测量数据发送器10的相应功能。

为在此建议的测量数据发送器10的增量部分/增量通道提出，量具14的设置用于推导增量信号的部分，即增量刻度18或多个增量刻度，也包括电脑生成的全息图(CGH)40形式的微结构化的区域。在图2中示出了从这种增量刻度18中截取的一部分。为了能够在用图简单地示出，它是以直线示出的，即不具有例如在设置在盘形件12上的增量刻度18中会出现的弯曲部分。

能够识别出，增量刻度18包括交替的一系列分别成对配套的、特别是一样大的区域42，44，它们带有分别以阵列的形式布置的电脑生成的全息图40。每一对配套的区域42，44是量具14的一个增量。在图2中通过刻度2π/N表示地很明显，其中，N表示增量刻度18包含的增量的数量。

这种带有电脑生成的全息图40的增量刻度18在测量数据发送器10运行时被扫描射束28(图1)扫描，并且图2就此程度上示出扫描射束28在增量刻度18上的通常是圆形的或者至少基本上是圆形的投射范围。

在图2中所示的情况下，从收发单元、具体来说是相应的发射器22，22、特别是从属于增量通道的发射器22发射的扫描射束28的直径落在这四个所示的区域42，44的其中一个在增量刻度18的运动方向(B)上测得的尺寸范围内。参照分别成对配套的区域42，44，投射范围的直径等于这种区域对42，44的一半尺寸。如果将这种区域对42，44的在运动方向(B)上测得的尺寸、即量具的一个增量的尺寸，理解为纵向延伸部，那么扫描射束28的直径落在该半个纵向延伸部的范围内。这导致扫描射束28在特定的时间点每次正好扫描其中一个带有其CGH40的区域42，44。

在图2中还能够识别的是，区域42，44是由不同的CGH40构造的。个别CGH40用数字“1”表示，其他的CGH40用数字“0”表示。用数字“1”表示的CGH40在下面简称为CGH1，并且相应地，用数字“0”表示的CGH40简称为CGH0。

在用于进行评估的投射面的区域内、即特别是在相应的探测仪24，26的表面上、特别是属于增量通道的探测仪26的表面上，扫描射束28产生一种衍射图样，其具有单个的所谓光斑，这些光斑相当于在投射范围内扫描到的电脑生成的全息图40。类型CGH1的电脑生成的全息图在这里在投射面内生成第一个具有较高光强度的光斑，并且在这第一个光斑以外产生具有相比较小光强度的区域。类型CGH0的电脑生成的全息图在投射面内生成第二个具有较高光强度的光斑，并且在这第二个光斑以外产生具有较小光强度的区域。据此，CGH0是生成代码字“0”的电脑生成的全息图40。相应地，CGH1生成代码字“1”的电脑生成的全息图40。类型CGH1的电脑生成的全息图40在此相互之间不一定全部都完全一致，而是在很多情况下只是类似。对于类型CGH0的电脑生成的全息图40也是如此。

在图2中示出的情况只能理解为例子，并且原则上每个在这里示为6x8的分别包含单个相同类型的CGH40的阵列的区域42，44都或多或少地具有行和/或列。就这点而言也可以考虑的是，每个区域42，44构造成只具有一个相应地较大的电脑生成的全息图40。

当扫描射束28的投射区域的直径几乎和一半的增量一样大时，正如在图2中所示的那样，那么在量具14以相同的形式运动时-即在图2中所示的投射区域在水平方向上以相同的形式运动-那么得到能够作为增量信息进行评估的周期性的信号。

作为圆形投射区域的代替，也可以考虑矩形的或者基本上是矩形的投射区域。通过例如用具有相应形状的光阑30这样地优化投射区域的形状，可以改良产生的周期性信号的形状，特别是使得该信号接近一种理想的正弦形式。投射区域的形状具体地确定每次生成的衍射图样。每个在投射区域内被扫描射束28检测的电脑生成的全息图40在投射面中生成一个衍射图样。于此，可以认为在投射区域内检测电脑生成的全息图40等同于激活它。在矩形的投射区域内，能够区分地激活电脑生成的全息图40。

这种矩形的投射区域原则上可以利用合适的光阑30产生，而在使用这种光阑30时的问题是，为了产生适应区域42，44的朝向的投射区域，光阑自身也必须相应地进行校准。这耗时耗力并且容易出错。此外，光阑30的取向可能在测量数据发送器10运行期间改变，特别是在运行时间很长时或者当测量数据发送器10承受特别的负担时，例如震动或者持久的晃动。

因此，编码器系统的一种实施方式设计的是，通过电脑生成的全息图40自身达到在其他情况下能够利用光阑30或类似物达到的区分能力。为此，图3示出电脑生成的全息图40在各个区域42，44中的相应的分布。现在，在一个信号刻度内等同于“编码行号”(角范围2π/N)的区域对42，44不再划分成两个区域，其中一个仅包含属于类型CGH0的电脑生成的全息图40，另一个仅包含属于类型CGH1的电脑生成的全息图40。尽管目前总是还存在两个大小一样的区域42，44，但是这两个CGH类型的混合比例不再在每一个区域42，44内恒定为0:1或者1:0，而是依赖于在运动方向上观察到的位置。

具体来说，类型CGH0和类型CGH1的电脑生成的全息图40在每个区域42，44的中间或者中间部段中(在所示情况下，这种中间部段相当于3和4“列”)的混合比例等于0:1或1:0，或者至少基本上等于0:1或1:0。于是，每个区域42，44在中间部段中仅包括或者至少大部分仅包括第一种类型(CGH0)或第二种类型(CGH1)的电脑生成的全息图40。对于边沿(1和2“列”或5和6“列”)的区域，两种类型的CGH的分布接近1:1的比例或者等于1:1。据此，在量具14的运动方向上在侧面邻近刚刚描述的中间部段的两个部段(侧面的区域)中，每个区域42，44包括相同数量的或者几乎相同数量的第一类型(CGH0)和第二类型(CGH1)的电脑生成的全息图40。

通过合适地选择比例关系作为位置的函数，能够有针对性地改良刻度信号的正弦形状。希望利用电脑生成的全息图40的这种分布，在放弃具有特别的形状和精准朝向的光阑30的情况下也能实现很好的正弦形状，并且作为代替使用简单的光阑30，或者可以不用光阑。在尽可能好地近似理想的正弦形式的信号方面，电脑生成的全息图40的这种分布相应地也被称为优化CGH或者被称为利用优化合适的分布对CGH进行优化。

图3仅示出一种尽可能好地接近预设的、特别是理想的正弦形式的变化过程的可能性。作为代替也可以如下地实现这一点：不依赖于将区域(或者上级的CGH)42，44划分成多个(子)CGH也能够如下地实现优化，即，不仅每一个区域为自身尽可能好地实现一个理想的衍射图样，而是在从一个区域过渡到下一个时，额外地让每一个区域尽可能好地接近为衍射图样在特定的位置上的强度预设的、特别是理想的正弦形式的变化过程。

图4示出另一个相比图1再次简化的测量数据发送器10的部件的示图。测量数据发送器10包括发射器20，具体来说特别是一个激光二极管和多个探测仪24，26。在仅部分地示出的并且在运行时旋转的盘形件12上的量具14包括电脑生成的全息图40，正如截取放大图示出的那样。但是图4中的示图主要想要描述的是，在一个刻度中，例如增量刻度18中，每个电脑生成的全息图40都将扫描射束28以扇形发散出去，形成多个具有不同方向的子射束(偏转及扇出效应)。这会导致在扫描量具14时，对扫描射束28的反射或透射能够被不同的探测仪24，26接收，更准确地说，对扫描射束28的反射或透射能够被不同的探测仪24，26接收。于是在投射面中的特定的位置上形成更高的光强度。在这些能够利用电脑生成的全息图40自身确定的位置上，存在那些分别用于接收和用于评估衍射图样的探测器24，26。于是能够产生不同的光程，正如在图4中示例性地为四个产生的光程所示出的那样，它们分别导致形成能够被四个探测器24，26中的其中一个接收到的衍射图样。

在这样扇形分散原始的扫描射束28的基础上，当然在实现带有电脑生成的全息图40的增量刻度18时，也能够将绝对刻度16和增量刻度18概括在一起。正是如此，能够让通常为四个的增量刻度概括在一起，它们在下面对应分别生成的增量信号也被称为A刻度，*A刻度，B刻度和*B刻度或者简称为A，*A，B和*B。

就概括增量刻度的可能性而言，可以考虑将所有的刻度(A，*A，B，*B)概括到一个刻度中，或者将每两个刻度(A，B以及*A，*B或者A，*A以及B，*B或者A，*B以及B，*A等等)概括到一个刻度中。通过以上描述的偏转及扇出效应，能够实现在扫描射束28投射到例如一个单个的刻度上时，将该扫描射束以扇形分散成四道射束，正如在图4中所示的那样，于是借助然后被每个探测仪24，26接收到的衍射图样能够生成一个相应的增量信号，即A，*A，B和*B信号。

在理想的情况下，针对上述的增量信号，以下等式有效：

其中，在是旋转编码器的情况下，表示每次旋转的旋转角度，N表示每次旋转的信号周期的数量(行号)。使用信号*A和*B能够通过将A-*A或B-*B构造得不同来获得无平均值的信号，并且能够实现更强劲的信号传输。

在概括单个的刻度时，这些刻度还能够任意地嵌套。为此图5首先示出具有四个增量刻度18的盘形件12作为量具14的载体。这四个增量刻度18被考虑用于构造常见的信号A，*A，B，*B，并且每个增量刻度18包括具有电脑生成的全息图40形式的微结构化的区域，正如以内部的增量刻度18的一个部段的截取放大图为例所示出的那样。虽然这样布置并排列多个增量刻度18的顺序是可能的并且有意义的，但是扫描射束28的投射范围必须相对较大并且包括所有的增量刻度18。如果扫描射束28的投射区域的直径正好能够包含所有的刻度18，那么可以很容易就想象到，对盘形件12或者发射器20或者还可能对盘形件12可能发生的离心进行细微的误差调节，就会导致其中一个放在“外围的”刻度18中的信号不再能够被生成，或者不再能够按规定生成。

图6相对地示出一种情况，其中，每个单个的增量刻度18的宽度减小，并且与之相应地，这些增量刻度18相互嵌套到对方内，例如以如下分组的顺序：A,*A,B,*B；A,*A,B,*B；A,*A,B,*B，最后又重新以顺序A,*A,B,*B(为了进行区分，如下地用18a，18b，18c和18d表示：A刻度＝18a；*A刻度＝18b；B刻度＝18c；*B刻度18d)。如果这里扫描射束28的投射区域的推移几乎不能影响生成的增量信号，那么就能够明显提升利用增量信号获取的位置信息的可信度。为此，在图6中为了图解扫描射束28的投射区而大幅度向内推移地示出。即使发生这种在实际应用中通常不必担心的推移，尽管在相应的衍射图样的强度可能减小的基础上，也可能总是生成所有的增量信号A，*A，B，*B。于是在根本上只需要的是，扫描射束28至少检测其中一组在量具内形成的相互嵌套的增量刻度18。

相对于迄今说明的关于角度位置的信息(增量信息)，利用电脑生成的全息图40也能够为盘形件12上的径向位置进行编码。径向位置在旋转编码器中可能有益于检测盘形件12的离心率，并且甚至可能补偿因此造成的位置误差。原则上说，即使在线性编码器中也存在相应的检测及纠正的可能性。

相对于增量信息，半径信息涉及的大小仅延伸过有限的区域，其通常只有零点几微米直至也许几微米。目前而言，在这里示出的信息不如在角度信息中那么接近sin/cos信号，但是在这里也有它的优点。

正如在增量信息中的那样，这里又可以将用于半径及角度信息(＝增量及绝对信息)的刻度分开，或者将这些刻度概括到一个刻度中。相比在图6中所示的、并且联系对图6的说明进行阐述的方法，现在增加了用于概括相应的刻度的方法的数量。即使不注意为增量信息在量具中添加不超过4个刻度，组合方式的数量也会增加，这总是因为以下事实，即，今后要为三个信息编码，即半径信息、增量信息和绝对信息。

按照以上说法，适合作为半径信息的模拟信号的例如有：

其中

其中，r表示径向位置，rmin，rmax表示为此要检测的区域的极限。

作为仅限于较窄范围内额外地获取径向位置的理念的扩展，按照相同的原理也能够完全普遍地获取二维的位置。在此除了在两个维度的其中一个中或者在两个维度中获取增量的位置信息以外，还能够额外地获取绝对的位置信息。

依据绝对位置，增量信号和/或半径信号的模拟信号有可能偏离它们的理想形式(例如sin/cos)。这种偏差可以通过相应的与位置相关的矫正特征线(例如通过用于A/D转换的信号值的可编程的并且应用在评估电子件34中的逻辑得以实现)得到补偿。相应地，也能够补偿增量信号、半径信号和绝对信号之间可能存在的(额外的)其他干扰性的影响。

总的来说，于是现在也清楚的是，利用在图4中示出的测量数据发送器10，实际上只利用一个发射器20和可能只包括一个刻度的量具就能够实现一个绝对通道和增量通道，在该测量数据发送器中一开始设想的差不多是，由于发射器20仅简单地实现，所以只实现一个通道，即例如仅一个绝对通道或者仅一个增量通道。

尽管通过实施例详尽的阐述和说明了本发明的细节，但是本发明不受这个或者这些公开的实施例的限制，并且其他的变化方案可以由专业技术人员从中推导出，而不离开本发明的保护范围。特别是所有这里介绍的方法不仅适用于旋转编码器，而是也适用于线性编码器，并且相应地选用的类属概念测量数据发送器要被理解为包括旋转编码器和线性编码器。

于是，可以如下地总结本说明书的几个属于前提背景的方面：

一方面提供一种用于获取位置信息的测量数据发送器(10)，其中，利用收发单元扫描量具(14)，并且其中，量具(14)包括起衍射起作用的微结构化的区域，其中，该测量数据发送器(10)的特征在于，用于推导增量信号的量具(14)包括至少一个带有电脑生成的全息图(40)形式的微结构化的区域的刻度，并且另一方面，将电脑生成的全息图(40)用作推导增量信号的基础。

Claims (13)

1.用于获取位置信息的测量数据发送器(10)，其中，利用收发单元扫描量具(14)，并且其中，所述量具(14)为了推导增量信号包括至少一个带有电脑生成的全息图(40)形式的微结构化的区域的刻度，

-其中，所述量具(14)包括具有顺序交替的分别成对配套的区域的刻度，这些所述区域带有所述电脑生成的全息图(40)，

-其中，每一对配套的区域描述了所述量具(14)的一个增量，并且其中，从所述收发单元发射的扫描射束(28)的直径落在这样一对区域的、在所述量具(14)的运动方向上测得的半个纵向延伸部的范围内，

其特征在于，

-在接近理想的正弦信号方面，优化所述电脑生成的全息图(40)，

-每个区域包括多个分别同类的所述电脑生成的全息图(40)，以及

-所述电脑生成的全息图(40)或者属于第一种类型(CGH0)或者属于第二种类型(CGH1)，

-其中，每个区域包括多个所述电脑生成的全息图(40)，以及

-其中，每个区域在中间部段内仅仅或者至少大部分包括第一种类型(CGH0)的或者第二种类型(CGH1)的所述电脑生成的全息图(40)，以及分别在所述量具(14)的运动方向上在侧面紧邻所述中间部段的部段中，包括所述第一种类型(CGH0)的和所述第二种类型(CGH1)的数量相同或者数量几乎相同的所述电脑生成的全息图(40)。

2.根据权利要求1所述的测量数据发送器，具有光学元件(30，32)，用于在尽可能好地接近理想的正弦信号方面影响从所述收发单元发射的扫描射束(28)。

3.根据权利要求1或2所述的测量数据发送器，其中，所述量具(14)包括所述电脑生成的全息图(40)，用于获取径向位置和/或用于获取二维的位置。

4.根据权利要求1或2所述的测量数据发送器，其中，所述量具(14)包括至少四个具有所述电脑生成的全息图(40)的刻度(16，18)。

5.根据权利要求3所述的测量数据发送器，其中，所述量具(14)包括至少四个具有所述电脑生成的全息图(40)的刻度(16，18)。

6.根据权利要求4所述的测量数据发送器，其中，所述量具(14)包括多个分别在径向上布置的组，所述组具有至少四个带有所述电脑生成的全息图(40)的刻度(16，18)。

7.根据权利要求5所述的测量数据发送器，其中，所述量具(14)包括多个分别在径向上布置的组，所述组具有至少四个带有所述电脑生成的全息图(40)的刻度(16，18)。

8.根据权利要求4所述的测量数据发送器，具有至少两个由所述收发单元生成的所述扫描射束(28)，其中，每个所述扫描射束(28)检测至少一个带有所述电脑生成的全息图(40)的刻度(16，18)。

9.根据权利要求7所述的测量数据发送器，具有至少两个由所述收发单元生成的所述扫描射束(28)，其中，每个所述扫描射束(28)检测至少一个带有所述电脑生成的全息图(40)的刻度(16，18)。

10.根据权利要求1或2所述的测量数据发送器，其中，在带有所述电脑生成的全息图(40)的刻度中，对至少两个周期性的信号进行编码。

11.根据权利要求10所述的测量数据发送器，其中，对正好两个周期性的信号进行编码。

12.根据权利要求10所述的测量数据发送器，其中，对正好四个周期性的信号进行编码。

13.根据权利要求9所述的测量数据发送器，其中，在带有所述电脑生成的全息图(40)的刻度中，对至少两个周期性的信号进行编码。