CN105571493A - 光电设备及其方法 - Google Patents

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Abstract

光电设备及其方法。一种用于测量线性位移的包括相对于彼此位移的两个元件(1、2)的光电设备，以及一种用于确定所述光电设备中的至少一个旋转角度的方法。第二元件(2)照射第一元件(1)的反射表面，并且在接收区中接收从所述表面(10)反射的光的至少部分。设备(100)包括具有不同光透射特性的连续部分区域的窗口(4)，并且在接收区中接收之前，使用于照射反射表面(10)而发射的光穿过所述窗口。将在接收区中生成的光强分布与光强分布图案进行比较来确定两个元件(1、2)之间的俯仰角度(α)。

Description

光电设备及其方法
技术领域
本发明涉及用于测量线性位移的光电设备和用于确定至少一个旋转角度的相关方法。
背景技术
用于测量线性位移的光电设备包括沿线性测量方向相对于彼此位移的两个元件，且所述设备被设置为确定这两个元件之间的相对位移。所述元件是标尺和读取头(readhead)，所述标尺通常被固定至机器表面并且保持固定，所述读取头布置在相对于标尺的特定分开距离处并且相对于标尺沿测量方向线性位移，用光学装置扫描标尺。所述标尺包括由具有不同反射特性的连续部分区域构成并且沿测量方向以特定周期分布的递增轨道，并且作为由读取头对其进行光学扫描的结果，随着所述读取头沿测量方向位移，生成可以用来确定两个元件之间的相对位移的周期性电信号(取决于标尺的周期)。通常生成两个正交信号和它们的相对应的负信号，并且根据所述信号中的至少一个信号的侧沿(flank)来确定位移。测量精度取决于被考虑的所述信号的侧沿的数量和具有不同反射特性的标尺的连续部分区域的周期。
一些设备还包括标尺中的至少一个基准指针(index)，使得两个元件的相对位移能够通过使用将基准指针检测为基准位置的位置来确定。例如在文献EP1775558A1中公开了这种设备的示例。
例如，在其它设备(诸如在文献EP2199752A1中公开的设备)中，使用平行于标尺的额外的轨道代替基准指针。该平行轨道由形成伪随机码的具有不同反射特性的连续部分区域形成。由于该额外的轨道，还一直能够确定这些元件中的一个元件相对于另一个元件的绝对位置。
对于这种设备，理想地是，两个元件在安装时以及在两个元件的相对位移期间彼此平行。实践中，由于一个元件能够相对于另一元件旋转或被旋转，所以情况通常不是这样。作为示例，图1描绘了固定的第一元件1’的坐标轴X1’、Y1’和Z1’以及可相对于第一元件1’位移的第二元件2’的坐标轴X2’、Y2’和Z2’，两个元件平行，并且所述第二元件2’相对于坐标轴X2’、Y2’和Z2’的可能旋转R1(俯仰(pitch))、R2(偏转(yaw))和R3(横滚(roll))被描绘在第二元件2’的所述坐标轴X2’、Y2’和Z2’上，所述旋转将导致两个元件1’和2’之间的平行损失。当存在第二元件2’相对于坐标轴X2’、Y2’和Z2’中的任一个的旋转R1、R2或R3(并且因此，相对于第一元件1’旋转)时，在相对于两个平行元件1’和2’所处的位置的相对应的方向上存在所述第二元件2的角度偏差，并且所述偏差利用相对应的旋转角度来量化：针对旋转R1的俯仰角度、针对旋转R2的偏转角度和针对旋转R3的横滚角度。旋转R1、R2和R3，尤其是旋转R1和R2，能在位移方向X’上产生错误的位置测量，因此确定至少一个旋转角度可以用来纠正在测量方向X上获得的位置测量值，并且因此防止由于相对应的旋转而产生的可能误差。
文献EP1271107A1公开了至少部分解决该问题的设备，因为它提出了检测并且量化俯仰(与图1中示出的旋转R1相关联的旋转角度，即，俯仰角度)的方式。所述设备的标尺包括具有在限定两个明确区分的周期的测量方向上分布的有不同反射特性的连续部分区域的递增轨道，从而当读取头位移时产生两个不同的扫描信号。每个扫描信号是测量系统的部分，并且该文献提出了将利用两个不同测量系统获得的扫描信号进行比较以检测并量化俯仰，并由此能够纠正俯仰。
发明内容
如在权利要求中限定的，本发明的目的是提供一种用于测量线性位移的光电设备及其方法。
本发明的第一方面涉及一种用于测量线性位移的光电设备，该光电设备包括第一元件、相对于所述第一元件可在测量方向上线性位移的第二元件以及用于确定这些元件中的一个元件相对于另一元件的位置的控制装置。所述第二元件包括用于照射所述第一元件的镜面反射表面的发射装置和用于接收从所述镜面反射表面反射的光的至少部分的接收区，镜面反射表面被解释为具有以镜面方式反射其接收的光的至少部分的能力的表面。
本发明的设备还包括布置在所述发射装置与所述接收区之间的光路中的窗口，且所述窗口包括具有在测量方向上分布的有不同光透射特性的连续部分区域的干扰区。所述控制装置适于将从在从所述反射表面反射后并且穿过所述窗口的所述干扰区之后到达所述接收区的光在所述接收区中生成的光强分布与预定光强分布图案进行比较，并且适于根据所述比较的结果来确定两个元件之间的俯仰角度。例如，至少关于在两个元件在所述测量方向上的相对位置的维度(dimension)方面由于存在俯仰而产生的可能误差，确定俯仰角度使得能够纠正所述维度。
因此，由于窗口及其干扰区，从镜面反射表面反射的单个光强分布足以确定装置的两个元件之间的俯仰量(俯仰角度，该俯仰角度是图1中示出的与旋转R1相关联的旋转角度)，所述反射表面必须满足具有镜面反射能力的唯一条件，因此第一元件的能够以镜面方式反射光的任何表面均可用作反射表面来确定两个元件之间的俯仰角度。另外，在比较两个光强分布(两个“图像”)时，也可以以静态方式确定俯仰，而无需为该目的使一个元件相对于另一个元件位移，这例如在装配设备时可以是有益的，因为在装配期间可以以快速和简单的方式检测俯仰量，以便在必要时将其纠正(纠正装配或在设备操作期间的特定位置)。
本发明的第二方面涉及一种为用于测量相对于彼此线性位移的两个元件之间的线性位移的光电设备确定至少一个旋转角度的方法。所述装置包括第一元件、相对于所述第一元件在测量方向上可线性位移的第二元件以及用于确定两个元件之间的相对位置的控制装置。在所述方法中，通过所述第二元件的发射装置照射所述第一元件的反射表面，至少部分反射光在所述第二元件的接收区中被接收。另外，使用于照射所述反射表面的光在到达所述接收区之前穿过包括具有不同光透射特性的连续部分区域的干扰区的窗口。在已经干扰所述光之后，将在所述接收区中生成的所产生的光强分布与预定光强分布图案进行比较，并且根据所述比较的结果来确定两个元件之间的俯仰角度，至少获得上述针对本发明的第一方面所述的优点。
根据本发明的附图和详细描述，本发明的这些及其它优点和特征将变得显而易见。
附图说明
图1示出了在用于测量线性位移的光电设备中相对于另一元件线性位移的元件能够具有的旋转。
图2示意性示出了本发明的光电设备的实施方式。
图3示出了图2的设备，第二元件相对于第一元件具有俯仰角度。
图4是本发明的设备的实施方式的窗口的部分平面图。
图5是本发明的设备的第一优选实施方式的第一元件的平面图。
图6是本发明的设备的第二优选实施方式的第一元件的平面图。
图7是图6的第一元件以及相对于该第一元件对齐的第二元件的平面图。
图8是图6的第一元件以及相对于该第一元件具有偏转角度的第二元件的平面图。
图9a是图2和图3中示出的设备的叠置。
图9b是在图9a的叠置的设备中的光路径的图形描绘。
图10示出了在本发明的设备的一个实施方式中响应于第二元件与第一元件之间出现俯仰角度对表示两个光强分布的两个周期性信号进行的比较。
图11示出了在本发明的设备的一个实施方式中响应于第二元件与第一元件之间没有俯仰角度以及响应于工作距离相对于标定工作距离的偏差对表示两个光强分布的两个周期性信号进行的比较。
具体实施方式
本发明的第一方面涉及诸如例如在图2和图3中示出的用于测量线性位移的设备100。设备100包括第一元件1、在测量方向X上可相对于第一元件1线性位移的第二元件2和用于确定两个元件1和2之间的相对位移的控制装置3，并且该控制装置3还适于确定例如在图3中描绘的元件1和元件2之间的俯仰角度α，该俯仰角度α是以上讨论的可能的旋转角度中的一种(具体地，与图1中示出的旋转R1相关联的旋转角度)。因此，当计算两个元件1和2在测量方向X上的相对位置时，能够考虑所述俯仰角度α以适当纠正所述位置(所述位置的值)。俯仰角度α反映两个元件1和2之间的旋转R1的量。
在这种设备100中，第二元件2是读取头，并且第一元件1例如可以是机器的静态部分，在该静态部分上布置下文将进一步讨论的至少一个读取轨道。
第二元件2包括优选利用发散光照射第一元件1的镜面反射表面10的发射装置20、以及用于接收以镜面方式从反射表面10反射的至少部分光的接收区21，镜面反射表面10被解释为对其接收的光的至少一部分产生镜面反射的表面。设备100还包括布置在从发射装置20到接收区21的光路上的窗口4。窗口4包括在测量方向X上分布的具有不同光透射特性的连续部分区域(防止光透射的区域40a和允许光透射的区域40b)的干扰区40，如通过图4中的示例所示。因此，用于照射反射表面10而发射的光在已被窗口4的干扰区40干扰之后(根据布置窗口4的位置，在从反射表面10反射前或反射后)到达接收区21，且因此在接收区21中生成由干扰区40反射的光强分布。控制装置3使用所述光强分布来确定元件1和元件2之间的俯仰角度α，使得本发明的设备100由于存在窗口4并且处理穿过所述窗口4的光而能够执行所述确定。区域40a和区域40b能够在测量方向X上以特定周期P40周期性地分布，但是这不是不可或缺的要求。窗口4与第二元件2一起整体位移并且优选集成在所述第二元件2中，成为第二元件2的部分。另外，窗口4优选在测量方向X上以与接收区21的相同方式被定向，所述窗口4被俯仰影响的方式与所述接收区21被俯仰影响的方式相同，并且因此与第二元件被俯仰影响的方式相同。
设备100包括在第二元件2的接收区21中的将接收的光(光强分布)转变为与控制装置3兼容的格式的检测装置，使得控制装置3由于所述转变而能够处理该光强分布。该检测装置优选包括用于将接收的光转变为至少一个电信号的光电检测器，但是所述检测装置可以包括其它装置。该检测装置还包括如所需数量的光电检测器模块以生成所需电信号。例如，如果设备100包括两个平行的读取轨道，那么检测装置包括具有两个测量系统(两个测量系统中的每个至少包括发射装置20、读取轨道和与所述读取轨道相关联的光电检测器模块)的两个不同的光电检测器模块(每个读取轨道一个光电检测器模块)。
控制装置3将在接收区21中生成的光强分布与预定光强分布图案(与该控制装置3兼容的格式)进行比较，并且根据所述比较的结果确定两个元件1和2之间的俯仰角度α。之前生成光强分布图案，并且是期望的光强分布(通常不存在两个元件1和2之间的俯仰，并且相对于反射表面10以特定标定工作距离布置接收区域21)，因此当进行比较时，以简单方式确定俯仰角度α(如果两分布一致，那么俯仰角度α将为零，并且在两个元件之间将不存在俯仰)。
第一元件1优选包括进一步用作镜面反射表面10的至少一个读取轨道。该读取轨道包括在测量方向X上分布的具有不同镜面反光特性的连续部分区域，并且由发射装置20照射读取轨道。从读取轨道反射的光到达具有光强分布的接收区21，且例如所述分布用于确定元件1和元件2之间的位置(相对位置和/或绝对位置中合适的任何一个)。检测装置响应于用于确定两个元件1和2之间的位置的所述分布生成至少一个电信号，并且在本发明的任何优选实施方式中，所述分布被进一步用于确定两个元件1和2之间的俯仰角度α，将所述分布与光强分布图案进行比较。在其它实施方式中，反射表面10可以是面向发射装置20的第一元件的任何其它部分，只要其满足以镜面方式反射其接收的光的至少一部分的要求即可。因此，在任何优选实施方式中，可以使用发射装置20的一个相同的发射单元来照射读取轨道和反射表面10，并且使用一个相同的光电检测器模块来转变光强分布以用于确定位置和确定元件1和元件2之间的俯仰角度α，这能够提供更紧凑和更经济的设备100。
由于在读取轨道进一步用作反射表面10的实施方式中，针对两个不同的功能共享一个相同的光电检测器模块，所以干扰区40在测量方向X上部分地覆盖窗口4的长度，这允许光在没有经过窗口4的干扰的情况下，通过不属于干扰区40的至少一个透射区41。因此，通过照射读取轨道并且穿过窗口4的光在接收区21中生成的光强分布可以包括来自穿过干扰区40的光的第一区段T和来自穿过透射区41的光的至少第二区段，区段T用于确定元件1和元件2之间的俯仰角度α，并且至少第二区段用于确定元件1和元件2之间的位置。
干扰区40优选沿测量方向X位于窗口4的中心，如图4中的示例所示，所述窗口4包括在干扰区40的每一侧上的透射区41，但是干扰区40可以布置在窗口4中的另一位置处。
在设备100的第一优选实施方式中，第一元件1包括作为递增轨道11的第一读取轨道和作为绝对轨道12的第二读取轨道，所述递增轨道11包括在测量方向X上周期性地分布的具有不同反光特性的连续部分区域11a和11b，所述绝对轨道12包括分布的具有不同反光特性的连续部分区域12a和12b，使得它们沿着平行于沿正向X的递增轨道11的测量方向X限定伪随机码，如图5的示例所示。
递增轨道11的区域11a和11b沿测量方向X以特定周期P11分布。从递增轨道11反射的光到达生成光强分布的接收区21，并且在接收区21中布置的检测装置包括用于响应于所述光强分布生成至少一个周期性电信号的光电检测器模块，该周期性电信号用于确定元件1和元件2的相对位移。该电信号的周期取决于递增轨道11的区域11a和11b的分布周期P11。通常生成两个电正交信号和它们的相对应的负信号，并且根据所述电信号中的至少一个的侧沿来确定相对位移。测量精度取决于周期P11和考虑的所述电信号的侧沿的数量。绝对轨道12用于确定第二元件2的绝对位置。发射装置20包括用于照射绝对轨道12的发射单元(优选地不同于用于照射递增轨道11的发射单元)，并且检测装置包括用于处理其接收的从绝对轨道12反射的光强分布的光电检测器模块(不同于用于处理从递增轨道11反射的光的光电检测器模块)。控制装置3适于根据被递增轨道11和绝对轨道12反射之后在接收区21中生成的光强分布来分别确定元件1和元件2的相对位置和绝对位置。
在第一优选实施方式中，绝对轨道12还用作镜面反射表面10来确定俯仰角度α。
在图6至8中示出的设备100的第二优选实施方式中，第一元件1类似于第一优选实施方式的第一元件1，但是它还包括第三读取轨道。该第三读取轨道是在测量方向X上平行于绝对轨道12和递增轨道11的另外的绝对轨道13，并且包括分布的具有不同反光特性的连续部分区域，使得它们沿着测量方向X限定伪随机码，递增轨道11布置在绝对轨道12和绝对轨道13之间，如图6中的示例所示。在第二优选实施方式中，绝对轨道12或绝对轨道13中的一个还用作反射表面10。
在第二优选实施方式中，控制装置3还适于将在接收区21中从分别照射绝对轨道12和另外的绝对轨道13的光生成的两个光强分布相互比较，并且适于根据所述比较的结果确定第一元件1与第二元件2之间的偏转角度β。该偏转角度β反映在图1中描绘的旋转R2的量，并且图7和图8示出了设备100的两个平面组件以示出该旋转R2：在图7中描绘的组件中，元件1和元件2之间不存在旋转R2(偏转角度β等于零)，而在图8中描绘的组件中，两个元件1和2之间存在旋转R2(偏转角度β不为零)。
在附图中没有示出的本发明的设备100的其它实施方式中，第一元件1包括读取轨道和不与该读取轨道重合(coincide)的镜面反射表面10。读取轨道可以是如上所述的递增轨道或绝对轨道，或者可以存在多于一个的读取轨道。
本发明的第二方面涉及一种为用于测量相对于彼此线性位移的两个元件1和2之间的线性位移的光电检测器装置确定至少一个旋转角度的方法。该方法适于在用于测量线性位移的光电设备100中实施，所述光电设备100包括第一元件1、相对于第一元件1在测量方向X上可线性位移的第二元件2和用于确定两个元件1和2的相对位移以及至少一个旋转角度的控制装置3。
第二元件2包括照射第一元件1的镜面反射表面10的发射装置20和用于接收从反射表面10反射的至少部分光的接收区21。设备100还包括布置在从发射装置20到接收区21的光路中的窗口4。窗口4包括在测量方向X上分布的具有不同光透射特性的连续部分区域(防止光透射的区域40a和允许光透射的区域40b)的干扰区40，如图4中的示例所示。因此，用于照射反射表面10而发射的光在已被窗口4的干扰区40干扰之后到达接收区21，且因此在接收区21中生成由干扰区40反射的光强分布。控制装置3使用所述光强分布来确定元件1和元件2之间的俯仰角度α。区域40a和区域40b能够在测量方向X上以特定周期P40周期性地分布，但是这不是不可或缺的要求。
在其实施方式的任何一个中，所述方法适于确定图3中的示例描绘的两个元件1和2之间的俯仰角度α。如上所述，俯仰角度α指示元件1和元件2之间的俯仰量(与图1中示出的旋转R1相关联的旋转角度)，使得在计算两个元件1和2在测量方向X上的位置时，能够考虑所述俯仰角度α，以适当地纠正所述位置(所述位置的维度)。
方法100能够在诸如本发明的第一方面的设备的设备100中以其实施方式和设置的任何一个实施，并且根据要实施的设备100的实施方式能够包括不同实施方式，因此在一些实施方式中，该方法还能够适于确定第二元件2的接收区21与反射表面10之间的工作距离Z(或者工作距离Z相对于上述标定工作距离的偏差)和/或确定设备的两个元件1和2之间的偏转角度β。
在所述方法中，在其实施方式的任何一个中，照射第一元件1的反射表面10，使用于照射反射表面10的光穿过具有干扰区40的窗口4，将在接收区21中从所述光生成的光强分布与光强分布图案进行比较，并且根据所述比较的结果来确定两个元件1和2之间的俯仰角度α。控制装置3优选通过将两个分布相互比较来确定光强分布相对于光强分布图案的在测量方向X上的位移S，并且它们例如通过应用以下等式根据位移的值来确定俯仰角度α：
S＝Z×tg(2α)[1]
其中：
-S：由控制装置3检测的两个光强分布之间的位移；
-Z：反射表面10与接收区21之间的工作距离；
-α：俯仰角度。
例如，图9a和图9b示意性示出了等式[1]的由来。所述附图同时示出了没有俯仰的情况(虚线)和俯仰情况(实线)，图9b是以帮助理解现象的方式在图9a的叠置装置中的光路的图形描绘。
为了确定光强分布相对于光强分布图案在测量方向X上的位移S，可以考虑所述分布中的特定位置，例如，诸如所述光强分布的区段T和区段T’的各自边缘8b和8b’。
在一个实施方式中，所述方法适于在具有窗口4的设备100中实施，该窗口4包括具有在测量方向X上以特定周期P40分布的部分区域40a和40b的干扰区40。从穿过窗口4的干扰区40的光生成的光强分布的在测量方向X上的区段T包括根据所述周期P40的具有特定周期PT的周期性行为，如上所述。对于该情况，特定的光强分布图案包括在测量方向X上的与生成的光强分布的区段T相同长度的区段T’(如果工作距离Z与标定工作距离相同，如下文所述)，并且具有预定周期PP。在所述方法中，比较两种分布的相位并且根据检测的相位差9来确定俯仰角度α。依次从生成的光强分布生成电信号S1，该电信号S1对于该情况而言包括具有周期PT的周期性行为的区段T，如图10的示例所示，并且另一电信号S2也可以用来表示光强分布，该电信号S2对于该情况而言包括具有周期PP的周期性行为的区段T’。参照图10，电信号S1和S2彼此异相，并且相位差9的值表示元件1和元件2之间的俯仰，且因此表示俯仰角度α。选择周期P40使得周期PT与具有周期性行为的在接收区21中生成的一个相同的光强分布的任何其它区段的周期(例如，具有当所述递增轨道11用作反射表面10时通过递增轨道11反射生成的光强分布的周期)不一致。
安装者可以在安装设备100时确定工作距离Z(该工作距离是在第一元件1与接收区21之间存在的物理距离)，但是利用所述方法，由于窗口4，特别是其干扰区40，所述工作距离Z(或相对于标定工作距离的偏差)可以以更加精确的方式(考虑照射反射表面10的光没有被准直(collimate))来确定。
在优选实施方式的任何一个中，干扰区40的区域40a和40b以周期P40周期性地分布。因此，从反射表面10反射的并且穿过窗口4的光在接收区21中生成的光强分布具有周期PT的周期性行为(具体地，从穿过干扰区40的光产生的区段T)。控制装置3适于根据所述周期PT的值确定工作距离Z，并且为了该目的，它们例如可以应用以下等式：
Z＝(a/2)×(1–P40/PT)-1[2]
其中：
-PT：在接收区21中生成的光强分布在区段T中的周期；
-P40：窗口4的干扰区40的区域40a和40b的分布周期；
-a：窗口4与接收区21之间的距离；
-Z：工作距离。
检测工作距离Z(或其相对于标定工作距离的偏差)使得能够在必要时调整第二元件2相对于第一元件1的位置。
光强分布图案还包括具有(特定周期PP的)周期性行为的至少一个区段T’。通过比较两个周期PT和周期PP，控制装置3还可以确定工作距离Z相对于标定工作距离的偏差。为了该目的，例如对于光强分布图案应用等式[2]将足以获得标定工作距离并且比较两个特定的工作距离。
工作距离Z还可以考虑干扰区40的长度T40与生成的光强分布的区段T的长度之间的比和干扰区40的长度T40与光强分布图案的区段T’的长度之间的比来确定。通过将长度T40除以区段T的长度以及通过将长度T40除以光强分布图案的区段T’获得两个因子，并且通过将它们进行比较可以确定工作距离Z与标定工作距离之间的偏差。在这种情况下，干扰区40的区域40a和区域40b不必以周期P40周期地分布，该方法能够应用于针对不限定周期P40的区域40a和40b的设备100的适当方法的实施方式中。
在其实施方式的任何一个中，所述方法还可以适于确定第一元件1与第二元件2之间的偏转角度β(以例如在诸如上述第二优选实施方式的设备的设备100中实施)。在这种情况下，所述方法被设计为在包括平行布置的至少两个绝对轨道的设备100(本发明的第一方面的第二优选实施方式的情况)中实施，并且适于比较分别通过两个绝对轨道反射的在设备100的第二元件2的接收区21中生成的两个光强分布。如果两个光强分布一致，那么两个元件1和2之间不存在旋转R2(偏转角度等于零)，但是如果它们不一致，那么两个元件1和2之间存在旋转R2，且偏转角度β取决于一个分布相对于另一个分布沿测量方向X位移了多少。具体地，当一个分布沿一个方向位移时，另一个分布沿相反方向位移相同的量，并且偏转角度β可以根据所述位移来确定。
由于存在两个绝对轨道12和13，所以在测量方向X上的两个绝对位置值可以利用控制装置3来获得。如果两个绝对位置值相同，那么偏转角度β等于零，并且元件1和元件2之间不存在旋转R2。如果两个绝对位置值不同，那么偏转角度β可以例如通过应用以下等式来确定：
C＝D×tg(β)[3]
其中：
-C：与两个绝对轨道12和13相关联的绝对位置值之间的差；
-D：两个绝对轨道12和13之间的距离(优选地，两个绝对轨道的中心之间的距离，如图6所示)；
-β：偏转角度。
应当理解，本发明的设备可以结合关于方法描述的任何特征，并且本发明的方法可以类似地结合关于装置描述的任何特征。

Claims (15)

1.一种用于测量线性位移的光电设备，该光电设备包括第一元件(1)、相对于所述第一元件(1)在测量方向(X)上能线性位移的第二元件(2)以及用于确定两个元件(1、2)之间的相对位置的控制装置(3)，所述第二元件(2)包括用于照射所述第一元件(1)的镜面反射表面(10)的发射装置(20)和用于接收从所述反射表面(10)反射的光的至少部分的接收区(21)，所述光电设备的特征在于，所述光电设备(100)还包括布置在所述发射装置(20)与所述接收区(21)之间的光路中的窗口(4)，且所述窗口(4)包括具有不同光透射特性的连续部分区域(40a、40b)的干扰区(40)，所述控制装置(3)适于将从用于照射所述第一元件(1)的所述反射表面(10)而发射的并且穿过所述窗口(4)的光在所述接收区(21)中生成的光强分布与预定光强分布图案进行比较，并且适于根据所述比较的结果来确定两个元件(1、2)之间的俯仰角度(α)。
2.根据权利要求1所述的光电设备，其中，所述第一元件(1)包括至少一个读取轨道，所述读取轨道包括在所述测量方向(X)上分布的具有不同镜面反光特性的连续部分区域，所述读取轨道还执行所述镜面反射表面(10)的功能。
3.根据权利要求2所述的光电设备，其中，所述窗口(4)的所述干扰区(40)覆盖所述窗口(4)的部分长度，所述窗口(4)的不属于所述干扰区(40)的区域允许光穿过。
4.根据权利要求3所述的光电设备，其中，所述干扰区(40)在所述测量方向(X)上位于所述窗口(4)的中心，所述窗口(4)包括在所述干扰区(40)的每一侧上的透射区(41)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的光电设备，其中，所述第一元件(1)包括第一读取轨道和第二读取轨道，所述第一读取轨道是包括在所述测量方向(X)上周期性地分布的具有不同反光特性的连续部分区域(11a、11b)的递增轨道(11)，所述第二读取轨道是绝对轨道(12)，所述绝对轨道(12)包括分布的具有不同反光特性的连续部分区域(12a、12b)，使得它们沿着在正向(X)上平行于所述递增轨道(11)的所述测量方向(X)限定伪随机码，所述绝对轨道(12)还执行所述镜面反射表面(10)的功能。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的光电设备，其中，所述第一元件(1)包括第一读取轨道、第二读取轨道和第三读取轨道，所述第一读取轨道是包括在所述测量方向(X)上周期性地分布的具有不同反光特性的连续部分区域(11a、11b)的递增轨道(11)、所述第二读取轨道是绝对轨道(12)，该绝对轨道(12)包括分布的具有不同反光特性的连续部分区域(12a、12b)，使得它们沿着在正向(X)上平行于所述递增轨道(11)的所述测量方向(X)限定伪随机码，所述第三读取轨道是额外的绝对轨道(13)，该额外的绝对轨道(13)在所述正向上平行于所述绝对轨道(12)和所述递增轨道(11)并且包括分布的具有不同反光特性的连续部分区域，使得它们沿着所述测量方向(X)限定伪随机码，所述递增轨道(11)布置在两个绝对轨道(12、13)之间，且所述绝对轨道(12、13)中的一个还执行所述镜面反射表面(10)的功能。
7.根据权利要求6所述的光电设备，其中，所述控制装置(3)适于在从所述绝对轨道(12)和所述额外的绝对轨道(13)分别反射之后，相互比较在所述接收区(21)中生成的两个光强分布，并且适于根据所述比较的结果来确定所述第一元件(1)与所述第二元件(2)之间的偏转角度(β)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的光电设备，其中，所述干扰区(40)的具有不同光透射特性的所述连续部分区域(40a、40b)在所述测量方向(X)上以特定周期(P40)分布。
9.一种为用于测量线性位移的光电设备确定至少一个旋转角度的方法，所述设备(100)包括第一元件(1)、相对于所述第一元件(1)在测量方向(X)上能线性位移的第二元件(2)以及用于确定两个元件(1、2)之间的相对位置的控制装置(3)，所述方法的特征在于，在所述方法中，通过所述第二元件(2)的发射装置(20)照射所述第一元件(1)的反射表面(10)，反射光的至少部分在所述第二元件(2)的接收区(21)中被接收，使用于照射所述反射表面(10)的光穿过布置在所述发射装置(20)与所述接收区(21)之间的光路中的窗口(4)，并且所述窗口(4)包括具有不同光透射特性的连续部分区域(40a、40b)的干扰区(40)，将从照射所述反射表面(10)并且穿过所述窗口(4)的光在所述接收区(21)中生成的所产生的光强分布与预定光强分布图案进行比较，并且根据所述比较的结果来确定两个元件(1、2)之间的俯仰角度(α)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，当相互比较两个光强分布时，验证生成的光强分布相对于所述预定光强分布图案在所述测量方向(X)上的位移(S)，所述位移(S)的值与所述俯仰角度(α)相关。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，位移(S)与俯仰角度(α)根据以下等式相关：
S＝Z×tg(2α)，
其中，S是由所述控制装置(3)检测的两个光强分布之间的位移，Z是所述反射表面(10)与所述接收区(21)之间的工作距离，并且α是所述俯仰角度。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，所述窗口(4)的所述干扰区(40)的所述部分区域(40a、40b)以特定周期(P40)分布，从穿过所述窗口(4)的所述干扰区(40)的光生成的光强分布的区段(T)在所述测量方向(X)上包括具有根据所述干扰区(40)的所述部分区域(40a、40b)的所述周期(P40)的特定周期(PT)的周期性行为，所述特定光强分布图案包括在所述测量方向(X)上具有预定周期(PP)的周期性行为的区段(T’)，并且所述俯仰角度(α)根据在具有两个相比较的光强分布的周期性行为的区段(T、T’)之间检测的相位差(9)来确定。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，根据所述光强分布图案的区段(T’)的长度、生成的光强分布的所述区段(T)的长度和所述窗口(4)的所述干扰区(40)的长度(T40)来确定所述设备(100)的所述第二元件(2)的所述接收区(21)和所述第一元件(1)之间的工作距离(Z)与所述设备(100)的所述第二元件(2)的所述接收区(21)和所述第一元件(1)之间的标定工作距离之间的偏差。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，根据所述光强分布在所述区段(T)中由于所述干扰区(40)的所述周期性行为的所述周期(PT)来确定所述设备(100)的所述第二元件(2)的所述接收区(21)和所述第一元件(1)之间的工作距离(Z)与所述设备(100)的所述第二元件(2)的所述接收区(21)和所述第一元件(1)之间的标定工作距离之间的偏差。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法，其中，所述设备(100)的所述第一元件(1)还包括第一绝对轨道(12)、第二额外的绝对轨道(13)和递增轨道(11)，所述第一绝对轨道(12)包括在所述测量方向(X)上分布的具有不同光透射特性的连续部分区域(12a、12b)，所述第二额外的绝对轨道(13)在所述正向(X)上平行于所述绝对轨道(12)并且包括在所述测量方向(X)上分布的具有不同光透射特性的连续部分区域(12a、12b)，所述递增轨道(11)在所述正向(X)上平行于所述绝对轨道(12)并且布置在两个绝对轨道(12、13)之间，进一步比较从两个绝对轨道(12、13)的光反射生成的光强分布来确定所述第一元件(1)与所述第二元件(2)之间的偏转角度(β)。
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