CN101506621B - 光电角度传感器和确定围绕轴的转动角度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于确定围绕轴(6)的转动角度的光电角度传感器(1a)，该光电角度传感器包括：能够围绕所述轴转动的圆盘(2a)。所述圆盘包括：基本上覆盖整个表面的编码；平面光敏探测器(3a)；用于在所述探测器上生成所述编码的可评估图像的装置；用于确定转动角度的存储和评估部件(4a)。在所述探测器上生成所述编码的基本上完整，尤其是整个图像。通过应用参数变化的统计学比较法，根据参数化的电子参考图案和所述图像来确定转动角度，其中，所述参数化的电子参考图案是由所述存储和评估部件提供的。
Description
技术领域
本发明涉及一种光电角度传感器，以及一种确定围绕轴的转动角度的方法。
背景技术
如在其他众多领域中一样，光电角度传感器领域中也在不断地努力实现更为紧凑的结构。常见的用于确定围绕轴的转动角度的光电角度传感器具***载体(code carrier)和光学探测器，它们可以彼此相对转动。光学探测器例如是光电探测器、CCD行阵列或者CCD面阵列。码载体通常呈圆盘或者圆环的形式，并且沿其周边携带有能够以光学方式检测到的位置码，这些位置码中的一部分能够在探测器上重构。
就其尺寸而言，通常探测器显著小于码载体。因此，为了微型化角度传感器，首先必须缩小码载体的尺寸。随着码载体直径的减小，探测器面积与码载体面积的比值可以变大，因此能够探测施加在码载体上的更大范围的码。此外，对于码载体作为转动部件而探测器作为固定部件的角度传感器来说，还能够实现更高的运行稳定性，这是因为作用于码载体的离心力降低了。通常，角度传感器的码载体是转动的。当然，也可以设计为使码载体固定，而使探测器转动。
在角度传感器的微型化过程中出现了这样的问题，即，码载体面积的缩小也要求缩小码结构和/或使码结构精细化。然而，编码(coding)不能被任意精细化，这是因为随着结构愈发精细，会出现越来越大的衍射效应，从而不能以足够高的精度来分辨这些结构。角度分辨率是由探测器通过编码的分辨率来确定的，因此取决于该探测器的分辨能力。然而，由于像素尺寸的缩小受到信噪比的限制，所以这种分辨能力是有限的。另选的是，更高的角度分辨率能够通过增大码载体的直径来实现，然而这与所有的微型化努力是矛盾的。
在现有技术中，角度传感器的结构是通过缩减光学或机械部件而实现尺寸减小的。然而到目前为止尚不清楚，如何通过缩小其带***的表面，并且不会丢失角度分辨率从而丧失测量精度，或者说在保持码载体尺寸不变的情况下提高角度分辨率，来微型化角度传感器。
DE 19750474A1描述了通过在转动轴的轴上直接使用角度传感器的分度盘，来降低分度盘的直径。因此，分度盘的直径可以减小其外部架框(如金属环)。
然而，这种机械式解决方案仅能将分度盘缩小外部架框的大小，因此仅能够提供角度传感器的尺寸的百分之几的缩小。其不能显著减小(例减小80％)传感器的带***的表面的直径，进而不能微型化该角度传感器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光电角度传感器，通过这种角度传感器，即使在码载体的直径被降低的情况下，也能够精确确定转动角度。
本发明的另一个目的在于提供一种光电角度传感器，其在角度确定的精度方面获得了改进。
同时，本发明的目的还在于提供一种光电角度传感器，其在码载体的面积利用方面获得了改进。
另一个目的在于提供一种确定转动角度的方法，这种方法使得能够利用直径被减小了的码载体来确定转动角度。
另一个目的在于提供一种方法，这种方法能够以改善了的精度来确定转动角度。
分别通过本发明的主题来实现这些目的，或者进一步改进这些解决方案。
本发明的基础在于：将根据本发明的光电角度传感器的圆盘的编码尽可能完整地探测为图像，并将探测到的图像或者说探测器测量信号解释为统计学参数的实现(Realisation)。为了评估测量信号，从参数值的形象化分布(constructed distribution)中确定出表征测量信号的参数值。
为此，借助角度传感器的装置，在角度传感器的探测器上生成圆盘的编码的基本完整的尤其是整个的可评估图像。例如，将编码的90％探测为图像。该图像包含与圆盘和探测器的相对位置有关的信息，所述圆盘与探测器能够彼此相对运动。所述相对运动至少包括围绕某个轴的相对转动。此外，圆盘和探测器也可以执行极小的相对平动和/或滚动(tumbling movement)，所述相对平动和/或滚动例如是由于不良的装配和/或加工造成的。
在此语境下，可评估图像应该被理解为表示这样一种图像，根据该图像能够确定出与相对位置有关的信息。在此，该图像不必是编码的清晰图像。在本发明的说明书中，还用映射、投射、测量信号或者测量图案来表示可评估图像。
以几乎利用圆盘的全部面积的方式来实现根据本发明的角度传感器的圆盘的编码。其实现方法是：向圆盘的几乎整个表面区域提供码。具体来讲，向圆盘施加的编码具有这样的码，它在方位角方向上和径向方向上延伸，并且在这两个方向上以取决于角度的方式变化。例如，将一种常见的码(其在常见的圆盘上沿着圆盘周边施加在圆盘的外侧区域中，并且在周向上以取决于角度的方式变化)在周向上以及在横切周向的方向上，例如以曲折的形式施加到根据本发明的角度传感器的圆盘上，可以说该码“折叠”在该盘上。与常见码不同，这种码还在径向上携带有与角度有关的码信息。
编码的信息内容将由过渡(transition)的数量(也称为码的“跳跃”)来确定。这些过渡是由码元的特性改变产生的，如透光性/不透光性，或者反射/吸收。由于基本上覆盖整个表面地施加了编码，进而基本利用了圆盘的全部面积，所以获得了最大数量的过渡。
以如此方式编码的圆盘相当于所谓的“编码轴”。基于这种编码，也可以向直径减小了的圆盘施加一般用于精确确定角度的大量过渡。由于在空间上紧密地施加了这种编码，所以能够显著地减小圆盘直径，例如相对于在经纬仪中常用的玻璃或塑料圆盘的大约78mm的直径而言，能够减小90％以上。例如，该圆盘能够被实施为直径6mm至10mm之间的“微型盘”。圆盘的这种尺寸缩小使得能够整体性地大幅减小角度传感器的尺寸，进而实现微型化的角度传感器。
如果圆盘或者角度传感器尺寸未被缩小，那么可以通过圆盘的相应构造来实现能够以改善的精度来确定角度的角度传感器。
在本发明的一个改进中，圆盘的编码包括多个部分码。上述在方位角和径向上延伸的码例如可以形成部分码。而且，部分码可以被设计为沿着周边(例如在圆盘的外侧区域中)施加的绝对码，通过对其检测可以得到转动角度的粗略值，该粗略值使得在评估算法的速度方面改进了转动角度确定。
另一种部分码可以被形成为附加码，用以检测圆盘的平动，例如被形成为沿方位角延伸的径向码，如围绕该圆盘中心的同心圆形式，也就是说形成在该圆盘的内侧区域中。通过在方位角方向上和径向上读取各个探测器行，可以从径向码的图像中快速且无疑地确定轴向滚动。通过将针对平动的部分码施加在圆盘的内侧部分中，有效地利用了这些不太适于确定转动角度的内部区域。
为了根据编码来生成图像而提供了一种装置，该装置用于将编码映射或者投射到角度传感器的探测器上。根据本发明的角度传感器的所述装置、圆盘和探测器是以这样的方式形成和设置的：将编码基本上完整地尤其是全部映射到所述探测器上。优选地生成这样的图像或者说测量图案，其包括至少50％、尤其是多于75％、有利的是100％的编码。
可以根据相应的照明方法、尺寸减小的圆盘、所述装置和圆盘以及探测器的构造和设置，或者根据上述这些的组合，来实现基本上全部的、具有足够评估的编码分辨率的探测。
为了生成图像，该装置包括辐射源(例如一个或多个光电二极管)，用于照亮圆盘。视编码的形式而定(例如：由透明和不透明的码元形成，或者由可以因反射率不同而被区分的码元形成)，以透射光或者反射光来生成图像。在透射光方法中，探测器接收经过码元调制的透射辐射；而在反射光方法中，探测器接收经过码元调制的反射辐射。
借助例如可以通过偏转镜或者散射介质形成的适当光学***来发散射束，能够实现对圆盘或者圆盘区域的尽可能均匀的照明。所述装置尤其被设计用于投射与探测器元的区域相对应的圆盘区域。如果需要，该装置也可以表现为自发光的码，例如借助有机发光二极管。
圆盘可以如前所述那样在尺寸方面被有利地缩小。这使得根据本发明的具有探测器的角度传感器的一种经济的实施方式成为可能，所述探测器的面积基本相当于所述圆盘的面积。具体来讲，可以应用长宽尺寸相当于圆盘直径的探测器。这样一种实施方式(其中，带***的圆盘和探测器具有几乎相同的尺寸)允许以简单的方式在探测器上探测几乎整个圆盘区域，或者探测施加在该圆盘区域上的编码。此外，还可以因此有利地确定圆盘中心相对于转动轴线的偏离——偏心度。在本发明的一个实施方式中，圆盘和探测器是以基本上全等且中心同轴的方式设置的。
探测器是一种例如通过布置CCD行阵列和CCD列阵列而形成的平面光敏探测器。光敏区域的类似阵列的布置可以借助CCD面传感器或者CMOS面传感器来实现。另选的是，也可以使用常见的传感器。
探测器的图像或者测量信号包括与圆盘和探测器的相对位置有关的信息，采用参数变化(parameter-varying)比较法与电子参考图案进行比较来对所述信息进行评估。基于这种评估，即使是非常小且精细的码结构，也能够高精度地进行分辨，于是能够精确地确定转动角度。
通过根据本发明的角度传感器的存储器和评估部件来提供电子参考图案。存储和评估部件还被构造用于根据所述评估方法来评估探测器测量信号。为此，存储和评估部件还具有包括程序代码的计算机程序产品，所述程序代码适于在组件上运行时执行所述方法。为了评估例如表现为电子数字探测器信号的图像信息，尤其是为了对大量数据(例如是1000X1000的CMOS像素传感器的数据量)进行数值处理，例如将所述存储和评估部件构造为微处理器。FPGA(现场可编程门阵列)或者ASIC(专用集成电路)也适于作为所述存储和评估部件。
参考图案可以被模型化为：用于确定角度的未知特征变量的统计学分布，或者说探测器测量信号的统计学分布。例如，参考图案是该变量的估计函数。特征变量可以是转动角度。统计学模型的未知变量可以根据统计学方法(例如估计法)来确定。
参考图案也可以通过这样一种算法来形成，所述算法模拟或者复制测量图案或者图像或者探测器测量信号和/或编码。例如，将码结构、装置和探测器的映射参数以及映射误差考虑在内，以便尽可能真实地描述测量图案。
在本发明的一个实施方式中，应用最大似然率法作为随机比较法来评估测量图案。根据本发明的该方法例如包括下列步骤：
生成测量图案；
作为参数的函数而生成基本上真实地描述测量图案的参考图案；
将测量图案与参考图案进行比较；
改变该参数直到参考图案表现出对于测量图案的最大相似性或者最大可达到的相似性为止；
将该参数确定为最佳估计值，并且根据该参数估计来确定转动角度。
该参数例如是基准转动角度，其描述了转动角度或者圆盘和探测器之间的相对转动位置。根据参数估计来确定基准转动角度的值，所述基准转动角度的值能够以最大可能性来生成测量图案。
在本发明的另一个实施方式中，通过“基于测量图案与配置(configured)的电子参考图案的积分比较”的数学相关法，对测量图案进行评估。该参数是相关因子，其是测量图案与参考图案之间一致性的尺度。在相关过程中，该参数将一直变化，直到特定的相关条件(例如，最大或最小相关值)得到满足为止。
例如，为了形成这种相关，将测量图案看作对图像的亮度函数c、阴影的光学模糊函数b以及探测器像素的电信号响应d的卷积：Q＝c*b*d，其中“*”为卷积运算符。由于亮度函数c还描述了待确定的转动角度α，所以测量图案函数Q还是待确定的转动角度α的函数：Q＝Q(α)。
将参考图案生成为描述了基准转动角度α′(其描述了转动角度)的测量图案的图案函数：P＝P(α′)。为了确定测量图案的位置信息，将测量信号与人为制造的参考信号进行比较，其中，使用相关函数
作为质量尺度，
表示相关运算符。
在比较信号时，以数学方式来改变基准转动角度α′，直到ρ达到最大值为止，这说明信号的最大一致性。这样，ρ＝最大值的情况下的基准转动角度α′就给定了所求解的转动角度α的最佳估计值。借助这种相关法能够实现很高的分辨率值，例如百分之一像素。
为了将测量图案与参考图案进行比较，也可以采用类似莫尔(Moire-alike)法的方法。参考图案例如以理论模型的形式被提供为具有高频率的静态光栅，所述高频率与编码时的高频光栅的频率稍有不同，结果这些光栅的数字迭加导致产生已知的莫尔结构。通过测量图案与参考图案的积分比较来评估测量图案的位置信息。例如，作为光栅结构适当的是径向光栅结构，如西门子星(Siemens star)或者诸如径向菲涅耳区光栅(Fresnel zone gratings)的结构——径向“啁啾(chirp)”。
视圆盘的编码的编码方式而定，根据本发明的方法还可以使用其他位置信息。如果编码具有绝对码形式的部分码，那么可以根据该绝对码的图像来确定转动角度的粗略绝对值，该粗略值可以被用作为所述比较法的初始值。此外，该方法也可以对图像信息进行加权，尤其是径向加权。因此，举例来说，在根据本发明的用于评估转动角度的方法中，施加在圆盘的外侧边缘上并且就与圆盘和探测器的相对转动位置有关的信息而言能够更好地被评估的码结构，较之更靠内(朝向转动轴线)布置的码结构，被更大强度地加权为内部结构。
附图说明
下面将结合在附图中示意性示出的实施例，纯粹示例性地说明和阐述根据本发明的角度传感器以及根据本发明的方法。图中：
图1以两个部分视图示出了光电角度传感器的实施方式；
图2的一个部分视图表示了角度传感器的经编码的圆盘的一个实施方式，而另一个部分视图用于解释相关法；
图3的两个部分视图表示了角度传感器的经编码的圆盘的其他实施方式，而第三部分视图用于解释相关法；
图4的四个部分视图用于解释根据本发明的确定转动角度的方法；
图5在三个部分视图中说明了圆盘和探测器的布置方式；
图6的四个部分视图说明了光电角度传感器的用于生成图像的装置。
具体实施方式
图1A示出了用于确定围绕某一轴的转动角度的光电角度传感器1a的结构。围绕轴6(即，转动轴线)设置的圆盘2a作为码载体被***在架框5内。架框5例如与工具或者马达相连接。架框5也可以***在经纬仪的照准仪内，并随其一起转动。圆盘2a如箭头所示那样相对于电光探测器3a转动，电光探测器3a相对于圆盘2a如此布置，即，使得施加在圆盘2a的面对探测器3a的表面上的码元被映射到探测器3a上。这里，圆盘2a和探测器3a被设置成中心同轴。在作为存储和评估部件的电子部件4a内，对映射(或者说：与角度成比例的测量信号)进行进一步处理。根据本发明，在电子部件4a内存储有能够通过参数来改变其构成并且与测量信号进行比较的电子参考图案。根据参数估计来确定围绕轴6的转动角度。
图1B示出了角度传感器1b，其具有能够相对于探测器3b转动的圆盘2b和映射装置的辐射源7。探测器3b的尺寸被打造得与圆盘2b的尺寸基本相同。借助辐射源7发射的光辐射，圆盘2b的编码将被完整地映射在探测器3b上。辐射源7和圆盘2b被设置在共同的壳体8内(以虚线表示)，以使辐射源7和圆盘2b一起转动。辐射源7也可以设置在转动部分之外并且是固定的。另选的是，探测器3b可以被形成并被设置为转动部件。圆盘2b由光学透明材料(如玻璃或塑料)制成，并且以对于辐射透明和不透明的区域作为编码(未示出)。借助于入射在圆盘2b上且部分穿过的辐射，在探测器3b上生成了编码的整体图像。如图1A所示，将该映射与存储和评估部件4b(例如：现场可编程门阵列FPGA)内的电子参考图案进行比较，通过这种比较方法来确定转动角度。
图2A示出了根据本发明的光电角度传感器的圆盘2c的一种实施方式。圆盘2c带有几乎覆盖其整个表面的编码，该编码在这里具有第一、第二和第三部分码。第一部分码是沿方位角延伸的二进制绝对码c1，该绝对码c1被施加在圆盘2c的外侧区域中。第二部分码的形式是具有极坐标方式分布的点码c2。环绕圆盘中心的同心圆c3构成了第三部分码。通过适当地探测第三码，可以确定偏心误差。所示的圆盘2c可以借助以下步骤来确定转动角度：将编码映射在探测器上，使得够几乎完整地(例如95％地)探测到第一、第二和第三部分码。可以根据绝对码c1的图像来确定转动角度的粗略值。通过形成相关，将代表了点码c2的图像的测量信号以算法方式与“点码c2的形成参考图案的映射模型”的理想数据进行比较。圆盘2c上的点码c2是一种多义码，也就是说其不能给出明确的位置信息。由于点码c2不是单义的，所以在将理想数据与测量信号进行相关时就出现了多个相关峰，如图2B中作为转动角度的函数的数据相关图所示。现在，基于根据对绝对码c1的评估而确定的粗略角度值，选择有关的角度区间和正确的相关峰p。
图3A示出了以两个部分码作为编码的圆盘2d，其中，转动角度基本上可以根据图像以及对点码c4的评估来确定，作为部分码的点码c4是以极坐标方式分布的。所示出的其他部分码(即，沿方位角延伸的径向码c3′)被提供用于消除偏心误差和轴向滚动误差。在周向和径向上延伸的、以极坐标方式分布的点码c4携带有单义的位置信息。因此，在将图像(即，测量图案)与电子参考图案以数学方式相关时，将在所求解的转动角度处产生唯一的尖锐的相关峰p′，如图3C所示。所求解的转动角度将被确定为与最大相关值相对应的转动角度。
图3B中的圆盘2e具有覆盖其整个表面的编码，该编码类似于图2B的编码。然而与图2B不同，中间码轨迹的点码c4′是单义的——与图3A的点码相同。提供了外侧码轨迹的绝对码c2′用于获取初始值，所述初始值用于形成点码c4′与参考图案的、借助软件实现的相关。这样，相关的形成将会加速，并且所需的运算性能会减少。因此，可以将根据绝对码c2′而确定的角度值作为初始值输入表示参考图案的取决于角度的函数中，并改变该初始值，直到相关达到了最大值或者达到了指定相关值为止。
图4A以0°角位置的坐标系示出了角度传感器的经绝对编码的圆盘2f，圆盘2f具有基本沿着整个盘表面施加的二进制码c5。二进制码c5由透明和不透明的码元构成，并且二进制码c5在方位角方向上以及径向上都以取决于角度的方式变化。二进制码c5的示出是纯粹示例性的。圆盘2f是微型化的。尽管由于以基本覆盖整个表面的方式施加了二进制码c5，但是仍然能够实现大量的过渡，进而能够实现带有大量信息内容的编码。此外，由于圆盘2f是微型化的，所以还能够实现角度传感器的一种经济的实施方式，其中，所包括的探测器的面积大约相当于圆盘的面积。
图4B示出了在转动了大约45°之后的圆盘2f。在图4B中还以虚线示出了角度传感器的平面光敏探测器的位置。通过将圆盘和探测器形成为大约相同的尺寸，可以在探测器上生成编码的几乎完整的可评估图像。由于被施加到微型化的圆盘2f上，所以编码的结构在尺寸上被缩小并且被精细化。这首先是由覆盖整个表面的编码(大量的过渡)作出的贡献，大量的过渡在位置或角度确定中降低了模糊度。另外，为了确定角度而使用了一种评估方法，其使得能够对所映射的码结构进行评估。在此，该评估方法包括提供一种电子参考图案，该电子参考图案描述了随机变量(这里是转动角度)的统计学分布，这种描述是基于估计函数来完成的。将测量函数(即，图像)与估计函数相互进行比较，***地改变随机变量(即，转动角度)。该比较或者估计将为转动角度给出最佳估计值。
结合图4A和4B，图4C和4D用于说明该方法的步骤。图4C示出了二进制码c5的被映射为探测器上的图像的区域。图4D示出了复制该二进制码c5的参考图案的图形表示，该表示纯粹是示例性的。参考图案被表示为二进制码c5的相对于图4A中处于0°位置(即，基准位置)的模拟c5′。实际的模拟是借助适当的软件来实现的。为了评估图像信息，执行图像与参考图案的比较，并且改变参考图案的参数值(在图4D中通过箭头来表示转动)，直到在图像和参考图案之间找到最大一致性为止。相应的参数值被用于确定所求解的转动角度值。
图5A至图5C以部分平面图分别示出了圆盘和探测器，在各种情况下，所述探测器都具有角度传感器的光敏探测器元。在图5A中，探测器3g的探测面积大约相当于圆盘2g的面积，从而施加在圆盘2g上的全部编码基本上能够以简单方式被映射到探测器3g上。探测器2g例如是1000x1000像素的CMOS传感器。角度传感器的转动轴线6′与圆盘2g和探测器3g的几何轴线重合，圆盘2g和探测器3g被布置成中心同轴。图5B也是这种情况。在这里，CCD面传感器3h形式的探测器稍小一些，于是为了基本上完整地探测编码，需要一种特殊的照明方法。图5C示出了一种实施方式，在该实施方式中，探测器3i的中心与角度传感器的转动轴线不重合。在5A至5C的任意一个实施方式中都未示出用于生成图像的装置，也未示出角度传感器的存储和评估部件。如此来构造并设置用于生成图像的装置，即，将圆盘编码的基本上大的区域、尤其是圆盘的编码的整个区域，映射在探测器元上。该图像相当于电子测量信号，其例如逐个像素地与“从编码或者图像的映射模型中推导出的”理想数据进行比较，或者如前所述那样按照另选方式与另选的电子参考图案进行比较。
图6A至6D示出了具有不同的用于生成圆盘编码的可评估图像的装置的角度传感器。原则上来说，编码的形成可以从外或者从内以反射光或者透射光来实现，或者通过自发光的码来实现。仅示出了来自外部的照明。
在图6A和6B中，照明是以透射光来实现的：两个光电二极管10a和10b或者10a′和10b′的辐射分别被投射在圆盘2j或者2j′上，或者借助在此举例示为透镜11或者11′的光学单元而分别映射到探测器3j或者3j′上。为了尽可能均匀地照射圆盘2j或者2j′，光电二极管10a和10b或者10a′和10b′的辐射将分别被发散，在图6A中借助散射偏转镜12，而在图6B中通过散射介质13。
图6C和6D示出了以反射光来照射圆盘。在图6C中，由辐射源14发射的辐射经由分束器15被偏转至圆盘2k。被圆盘2k反射的辐射穿过分束器15、经由成像光学***16而抵达探测器3k。在图6D中，照明是通过辐射源14′的光倾斜入射在圆盘2k′上而实现的。反射光经由成像光学***16′再次被偏转至探测器3k′。在各种情况下，可以由具有锥形和/或球面和/或非球面的表面的透镜来形成该成像光学***。
Claims (22)
1.用于确定围绕轴(6)的转动角度的光电角度传感器(1a，1b)，该光电角度传感器包括：
■圆盘(2a，2b，2c，2d，2e，2f，2g，2k)，其能够围绕所述轴(6)转动，并且具有基本覆盖整个表面的编码；
■平面光敏探测器(3a，3b，3g，3h，3i，3j，3k)，其中，所述圆盘(2a，2b，2c，2d，2e，2f，2g，2k)和所述探测器(3a，3b，3g，3h，3i，3j，3k)能够彼此相对移动；
■装置，用于在所述探测器(3a，3b，3g，3h，3i，3j，3k)上生成所述编码的可评估图像，使得该图像包含与所述圆盘(2a，2b，2c，2d，2e，2f，2g，2k)和所述探测器(3a，3b，3g，3h，3i，3j，3k)之间的相对位置有关的信息；以及
■存储和评估部件(4a，4b)，用于确定所述转动角度；
该光电角度传感器的特征在于，
所述装置生成所述编码的基本上完整的图像，并且所述存储和评估部件(4a，4b)
■提供经配置的电子的参考图案，该参考图案可以与所述编码是相配的，并且
■借助参数变化的统计学比较方法，根据参考图案和图像来确定所述转动角度。
2.根据权利要求1所述的光电角度传感器(1a，1b)，其中所述装置生成所述编码的整个图像。
3.根据权利要求1所述的光电角度传感器(1a，1b)，其中所述存储和评估部件(4a，4b)提供基于模型的参考图案。
4.根据权利要求1所述的光电角度传感器(1a，1b)，其特征在于，所述图像包括所述编码的至少50％。
5.根据权利要求4所述的光电角度传感器(1a，1b)，其中所述图像包括所述编码的多于75％。
6.根据权利要求5所述的光电角度传感器(1a，1b)，其中所述图像包括所述编码的100％。
7.根据权利要求1或2所述的光电角度传感器(1a，1b)，其特征在于，所述探测器(3a，3b，3g)和所述圆盘(2a，2b，2g)的表面在它们的尺寸方面彼此适合。
8.根据权利要求1所述的光电角度传感器(1a，1b)，其特征在于，所述圆盘(2a，2b，2g)和所述探测器(3a，3b，3g，3h)被布置为中心同轴。
9.根据权利要求1所述的光电角度传感器(1a，1b)，其特征在于，以基准转动角度来配置所述参考图案，该基准转动角度描述了所述参考图案相对于所述图像的转动位置。
10.根据权利要求1所述的光电角度传感器(1a，1b)，其特征在于，所述参考图案基于：
■所述图像的或者所述编码的数学模型；或者
■所述图像的或者所述编码的再现副本或模拟。
11.根据权利要求1所述的光电角度传感器(1a，1b)，其特征在于，所述比较方法采用：
■估计方法。
12.根据权利要求1所述的光电角度传感器(1a，1b)，其特征在于，所述比较方法采用：
■数学相关法。
13.根据权利要求11或12所述的光电角度传感器(1a，1b)，其中所述比较方法采用最大似然率方法或者最小二乘法。
14.根据权利要求1所述的光电角度传感器(1a，1b)，其特征在于，所述比较方法对编码构成部分进行径向加权。
15.根据权利要求1所述的光电角度传感器(1a，1b)，其特征在于，所述编码以下列码作为部分码：
■在方位角方向以及径向上都可以按取决于角度的方式变化的码(c5)；和/或
■以极坐标方式分布的点码(c2、c4)；和/或
■绝对码(c2′)；和/或
■在方位角方向上延伸的径向码(c3′)。
16.用于确定围绕轴(6)的转动角度的方法，该方法借助以下装置：
■圆盘(2a，2b，2c，2d，2e，2f，2g，2k)，其能够围绕所述轴(6)转动，并且具有基本覆盖整个表面的编码；和
■平面光敏探测器(3a，3b，3g，3h，3i，3j，3k)，
其中，所述圆盘(2a，2b，2c，2d，2e，2f，2g，2k)和所述探测器3a，3b，3g，3h，3i，3j，3k)能够彼此相对移动，
该方法包括以下步骤：
在所述探测器(3a，3b，3g，3h，3i，3j，3k)上生成所述编码的基本上完整的可评估图像，使得所述图像包含与所述圆盘(2a，2b，2c，2d，2e，2f，2g，2k)与所述探测器(3a，3b，3g，3h，3i，3j，3k)之间的相对位置有关的信息；
提供能够通过至少一个参数在配置上变化，并且可以与所述编码相配的电子参考图案；
通过将参考图案与图像进行比较并且通过改变所述参数来推导出转动角度。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述参考图案被提供：
■作为所述图像的数学模型；
■作为所述编码的数学模型；
■作为所述图像的算法描述；
■作为所述编码的算法描述；
■作为图像再现模拟或者副本；或者
■作为编码再现模拟或者副本。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，在进行所述比较时，所述参考图案与所述图像是以数字方式重叠的。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在进行所述推导时，采用：
■估计方法。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在进行所述推导时，采用：
■数学相关法。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其中，在进行所述推导时，采用最大似然率方法或者最小二乘法。
22.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，
■将这样一种基准转动角度选择为所述参数，该基准转动角度描述了所述参考图案相对于映射的转动位置；
■参数估计是通过最大似然率方法来执行的；并且
■所述转动角度被确定为所估计的参数。
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