一种反射式光学编码器芯片自适应封装制造技术

本技术提供的是一种反射式光学编码器芯片自适应封装，整套系统是由光源(201)、码盘(202)、聚焦透镜(203)、光电二极管阵列芯片(204)、反馈电路(205)、MEMS芯片(206)、机械柱(207)组成。本技术可广泛应用于给各种光测量如激光测距，激光雷达，光栅尺等领域。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是一种反射式光学编码器芯片自适应封装，可用于给各种光测量如激光测距，激光雷达，光栅尺等领域。

技术介绍

1、在mems（微机电系统）是一种微型化的电子和机械系统，它将微型机械元件、传感器、执行器和电子电路集成在一个微小的芯片或基板上。以下是有关mems的一些关键特点和应用。微小尺寸：mems设备通常非常小，尺寸在微米到毫米范围内，这使得它们非常适合嵌入到小型设备或系统中。整合性：mems技术允许将多种传感器、执行器和电子组件集成在同一芯片上，从而实现高度集成的多功能设备。传感功能：mems设备可以用于检测和测量各种物理量，如压力、加速度、温度、湿度、光强度等。这些传感器可用于许多应用，例如智能手机中的加速度计和陀螺仪。执行功能：mems设备还可以包括微型执行器，例如微型电机或微型阀门，用于控制物理过程，如液体流动或机械运动。应用领域：mems技术在各种领域都有广泛的应用，包括但不限于医疗诊断、汽车安全系统、航空航天、工业自动化、消费电子产品（如智能手表和智能手机）以及环境监测。制造工艺：mems设备通常使用类似半导体制造工艺的微加工技术制造。这包括光刻、薄膜沉积、蚀刻和离子注入等工艺步骤。成本效益：由于mems设备可以在同一芯片上整合多个功能，因此它们通常能够提供较低的制造成本和更小的体积，这使得它们在大量生产的应用中非常有吸引力。

2、光学编码器（optical encoder）是一种传感器设备，用于测量物体的位置、速度或位置变化。它们通常使用光学原理来实现高精度的位置测量，并将测量结果转化为数字信号，以便计算机或控制系统进行进一步处理。以下是光学编码器的一些关键特点和工作原理：基本原理：光学编码器通常包括一个光源、光栅或编码盘、光敏元件和信号处理电路。光源发射光束，该光束通过光栅或编码盘，并在光敏元件上形成光斑。物体的运动导致光斑在光敏元件上发生变化，产生一个变化的光电信号。绝对编码器和增量编码器：有两种主要类型的光学编码器，即绝对编码器和增量编码器。绝对编码器可以立即提供物体的绝对位置信息，无需重新标定。它们通常使用多个光栅盘或编码通道，每个通道表示一个位的位置信息。增量编码器提供有关物体相对运动的信息。它们通常包含两个通道，一个用于测量正向运动，另一个用于测量反向运动。通过计数通道的脉冲数，可以确定位置和速度。分辨率：分辨率是光学编码器的一个关键参数，表示每个编码盘周期内的脉冲数。分辨率越高，测量的精度就越高。精度和重复性：光学编码器通常提供高精度的位置测量，其精度和重复性取决于制造质量和环境条件。应用领域：光学编码器广泛应用于需要高精度位置测量的领域，例如机床控制、印刷机械、医疗设备、自动化和机器人技术、航空航天和天文学等。抗干扰性：光学编码器通常对外部光线和震动具有一定的抗干扰性，但在恶劣环境下可能需要采取额外的措施，如外壳保护或降噪技术。光学编码器在工业自动化、机器人技术、数控机床、医疗设备和航空航天等领域中广泛应用。

3、近年来，提高光学编码器准确性的方法涉及多个方面，包括硬件设计、校准、环境控制和信号处理。以下是提高光学编码器准确性的一些方式：高分辨率编码盘或光栅：使用具有更多线数或标志的编码盘或光栅，以增加每个周期内的脉冲数，提高测量分辨率。高质量光源和光学元件：采用高质量的光源和光学元件，以确保稳定的光束和最小的光学失真。环境控制：将光学编码器放置在稳定的环境中，避免光线干扰、震动和温度变化。使用外壳或密封设计来保护光学元件。校准：进行定期的校准，以消除潜在的误差。这包括零点校准（确定零位置）和增益校准（修正比例误差）。震动和振动抑制：在暴露于震动或振动的环境中，采取措施以减少或隔离这些干扰，如使用机械隔离器或振动补偿技术。外部干扰抑制：使用光学滤波器来抑制外部光源的影响，以减少误差。信号处理：采用高质量的信号处理电路和算法，以消除噪声、滤波信号和提高测量精度。机械设计：考虑机械部件的刚性和稳定性，以减小机械杂散误差。温度补偿：实施温度补偿算法，以校正由温度变化引起的尺寸变化对测量结果的影响。使用多个传感器：通过同时使用多个光学编码器或其他传感器，如加速度计或陀螺仪，来提高位置测量的准确性和鲁棒性。定期维护：进行定期的维护和清洁，以确保设备保持在最佳工作状态。

4、以上所述的这些提高光学编码器准确性的方法存在的问题有成本过高，方法复杂，费时费力，不能在操作过程中调节影响准确率的因素。

5、为了解决以上问题，本技术公开了一种反射式光学编码器芯片自适应封装，可用于给各种光测量如激光测距，激光雷达，光栅尺等领域。它采用光电二极管阵列芯片作为感光器件，携带有角度编码信息的光信号被光电二极管阵列芯片转换为电信号并解码，得到角度信息，反馈电路又可以对光电二极管阵列芯片转换的电信号进行分辨并对mems芯片发出自适应指令，mems芯片根据指令对四根机械柱进行升降调节，从而自适应调节聚焦透镜的方位，达到实时对准光电二极管阵列芯片的目的，提高了光学编码器准确性。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种反射式光学编码器芯片自适应封装。

2、所述系统由封装是由光源、码盘、聚焦透镜、光电二极管阵列芯片、反馈电路、mems芯片、四根机械柱组成。光源产生的光束对码盘上的码道进行照射，反射出携带有角度编码信息的光束照射到聚焦透镜上聚焦，再投射到光电二极管阵列芯片上，光电二极管阵列芯片将光信号转换为电信号并解码出角度信息，反馈电路对光电二极管阵列芯片处理后的电信号进行分辨并对mems芯片发出自适应指令，mems芯片根据指令对四根机械柱进行升降调节，从而将透镜按照透射光束对准光电二极管芯片的方位进行自适应调节，达到自适应对准的目的。

3、上述方案中，光源可以是不同波段的led，根据不同光电二极管的敏感波段更换。

4、上述方案中，码盘为双码道的绝对式码盘。

5、上述方案中，聚焦透镜的直径尺寸远大于由码盘反射回的光束在聚焦透镜上形成光斑直径尺寸，确保光束携带的角度编码信息不缺失。

6、上述方案中，反馈电路可以对光电二极管阵列芯片转换出的电信号进行分辨并对mems芯片发出调节自适应指令。

7、上述方案中，mems芯片可以根据反馈电路发出的自适应指令对四根机械柱进行升降调节。

8、四根机械柱207可以在mems的调节下进行升降调节，在物理粘连的作用下对聚焦透镜203的方位进行调节。

9、本技术利用反馈电路和mems芯片对透镜进行自适应控制，达到实时对准光电二极管阵列芯片的目的，提高了光学编码器准确性。

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【技术保护点】

1.一种反射式光学编码器芯片自适应封装，其特征在于：封装是由光源（201）、码盘（202）、聚焦透镜（203）、光电二极管阵列芯片（204）、反馈电路（205）、MEMS芯片（206）、四根机械柱（207）组成；光源（201）产生光束，码盘（202）对角度信息进行编码并通过反射光源（201）产生的光束将角度编码信息传递到光束中，聚焦透镜（203）将携带有角度编码信息的光束聚集到光电二极管阵列芯片（204）上，四根机械柱（207）与聚焦透镜（203）粘连，有固定调节聚焦透镜（203）的作用，光电二极管阵列芯片（204）将携带有角度编码信息的光信号转换为电信号进行解码，反馈电路（205）根据光电二极管阵列芯片（204）转换后的电信号进行分辨并对MEMS芯片（206）发出自适应指令，MEMS芯片（206）根据反馈电路（205）的指令对四根机械柱（207）进行升降调节来调节聚焦透镜（203）的方位。

2.根据权利要求1所述的一种反射式光学编码器芯片自适应封装，其特征在于：所述反馈电路（205）可以对光电二极管阵列芯片（204）转换出的电信号进行分辨并对MEMS芯片（206）发出调节自适应指令。

3.根据权利要求1所述的一种反射式光学编码器芯片自适应封装，其特征在于：MEMS芯片（206）可以根据反馈电路（205）发出的自适应指令对四根机械柱（207）进行升降调节。

4.根据权利要求1所述的一种反射式光学编码器芯片自适应封装，其特征在于：四根机械柱（207）可以在MEMS的调节下进行升降调节，在物理粘连的作用下对聚焦透镜（203）的方位进行调节。

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【技术特征摘要】

1.一种反射式光学编码器芯片自适应封装，其特征在于：封装是由光源（201）、码盘（202）、聚焦透镜（203）、光电二极管阵列芯片（204）、反馈电路（205）、mems芯片（206）、四根机械柱（207）组成；光源（201）产生光束，码盘（202）对角度信息进行编码并通过反射光源（201）产生的光束将角度编码信息传递到光束中，聚焦透镜（203）将携带有角度编码信息的光束聚集到光电二极管阵列芯片（204）上，四根机械柱（207）与聚焦透镜（203）粘连，有固定调节聚焦透镜（203）的作用，光电二极管阵列芯片（204）将携带有角度编码信息的光信号转换为电信号进行解码，反馈电路（205）根据光电二极管阵列芯片（204）转换后的电信号进行分辨并对mems芯片（206）发出自适应指令，mems芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓仕杰，高朕，张义荣，
申请(专利权)人：传周半导体科技上海有限公司，
类型：新型
国别省市：