技术领域
[0001] 本发明涉及光电探测技术领域，特别是涉及一种编码器芯片测试用光源结构。
相关背景技术
[0002] 在编码器芯片测试过程中，往往需要多种类型的光源照射芯片光敏区域，来生成光电信号，便于芯片输出信号的分析。但是由于编码器芯片表面的光敏阵列往往具有不同的分布情况和使用要求，常规的照明结构并不能满足光敏阵列的测试需求，需要在光源本身以外根据不同编码器芯片的测试需求，针对性的搭配匀光元件或码盘等器件来形成特殊分布，以达到测试效果；光学器件的搭配以及调节操作繁琐，且形成特殊分布的效果不理想，影响测试结果的准确性和测试效率。
[0003] 因此，有必要提供一种编码器芯片测试用光源结构，以有效解决上述问题。
具体实施方式
[0043] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044] 下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
[0045] 需要说明的是本发明实施例中的轴向、径向以及周向是指罐体支架3的轴向、径向以及周向。
[0046] 基于现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种编码器芯片测试用光源结构，根据不同编码器芯片测试需求，将匀光或形状调制器件集成在光源封装中，避免另外搭配形成特殊分布的元件，提高测试结果的准确性和测试效率。
[0047] 图1为本发明的一个实施例提供的编码器芯片测试用光源结构的示意图；图2为本发明的一个实施例提供的匀光光源的光路示意图；图3为本发明的一个实施例提供的阵列光斑投影光源的光路示意图；图4a为本发明的一个实施例提供的阵列光斑投影光源的光源芯片的阵列布局图；图4b为本发明的又一实施例提供的阵列光斑投影光源的光源芯片的阵列布局图；图4c为本发明的另一实施例提供的阵列光斑投影光源的光源芯片的阵列布局图；；图5为本发明的一个实施例提供的匀光光源的光路示意图。
[0048] 现在参看图1至图5，本发明实施例提供本发明实施例提供一种编码器芯片测试用光源结构，包括光源本体，光源本体包括：
[0049] PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)板1，用以安装发射测试光线的光源芯片2，光源芯片2与PCB板1电性连接；
[0050] 光学透镜4，用以改变光源芯片2发射的光线的方向，其设置于光源芯片2发射的光线的投射方向上；
[0051] 罐体支架3，用以支撑光学透镜4，并允许光源芯片2发射的光线穿过其投射至光学透镜4；
[0052] 罐体支架3固定于PCB板1上且罩设在光源芯片2外，光学透镜4固定于罐体支架3上。
[0053] 在一些实施例中，罐体支架3为中空柱状结构，罐体支架3的一端与PCB板1焊接连接，光源芯片2位于罐体支架3的中心轴线上，光学透镜4固定于罐体支架3的另一端；光源芯片2为LED(Lighting Emitting Diode，发光二极管)光源芯片或者VCSEL(Vertical‑Cavity Surface‑Emitting Laser，简称VCSEL，又译垂直共振腔面射型激光)光源芯片，光源芯片采用板上芯片的封装形式。
[0054] 板上芯片(Chip On Board,COB)工艺过程首先是在基底表面用导热环氧树脂(一般用掺银颗粒的环氧树脂)覆盖硅片安放点，然后将硅片直接安放在基底表面，热处理至硅片牢固地固定在基底为止，随后再用丝焊的方法在硅片和基底之间直接建立电气连接。
[0055] 参见图2，在一些实施例中，光源本体为匀光光源，光源芯片2为点状光源芯片，光源芯片2固定于PCB板1上，光源芯片2的发光面正对光学透镜4，光学透镜4包括第一透镜41，第一透镜41具有中间平面，第一透镜41靠近光源芯片2的一侧的表面为二次曲面411，第一透镜远离光源芯片2的一侧的表面为非球面412，二次曲面411与非球面412位于中间平面的两侧，光源芯片2发射的光线经由第一透镜41折射后准直且均匀的投射在投射面上。
[0056] 光线准直要求光源本体的光线的发散角控制在±3°以内；光线均匀要求光强I均匀，即Imin/Imax＞0.95，最终在距离光源本体的顶点0.1mm处，形成直径不小于3.5mm且光强I均匀的光斑。匀光光源的轴向长度范围为6mm‑10mm。
[0057] 在具体实施中，二次曲面411上的点距离中间平面的矢量高度通过以下公式进行计算：
[0058]
[0059] 其中，ZM为二次曲面411上的点距离所述中间平面的矢量高度；R为二次曲面411的面型曲率半径；P为二次曲面系数，其为可调节的设定参数；y为二次曲面411上的点距离二次曲面中心轴线的距离；
[0060] 非球面412上的点距离中间平面的矢量高度通过以下公式进行计算：
[0061]
[0062] 其中，ZN为非球面412上的点距离所述中间平面的矢量高度；r为非球面412上的点距离非球面412中心轴线的距离；k为非球面系数，其为可调节的设定参数，c为非球面的面型曲率，Ai为对应阶的系数，Zi(ρ,ψ)为非球面412上的点在子午角度ρ和弧矢角度ψ的矢高分量。
[0063] 第一透镜通过模压工艺可以快速大量生产，制作方式简单，便于批量生产。
[0064] 参见图3和图4，在一些实施例中，光源本体为阵列光斑投影光源，光源芯片2为多个，多个光源芯片2呈阵列排列的固定于PCB板1上，呈阵列排列的多个光源芯片2的中心位于罐体支架的中心轴线上，光源芯片2的发光面均正对光学透镜4；光学透镜4包括依次设置的第二透镜42和第三透镜43，第二透镜42与第三透镜43之间设置有光阑5，光学透镜4将光源芯片2发射的阵列光斑投射到距离光源本体设定距离的投射面上。
[0065] 参见图4，在一些实施例中，多个光源芯片2呈阵列排列可以呈一行排列，可以呈扇形排列，可以组合呈矩形，还可以呈其他需要的排列，此处不做限制。
[0066] 在一些实施例中，第二透镜42与第三透镜43均为平凸透镜，第二透镜42的凸面为靠近光源芯片2的一面，第二透镜42的平面与第三透镜43的平面相对设置，第三透镜43的凸面为远离光源芯片2的一面。
[0067] 在一些实施例中，光阑5具有允许光线通过的限光孔，限光孔至少为一个，限光孔的直径为1mm‑2mm。限光孔的布局与光源芯片2的呈阵列排列的多个LED光源21匹配设置。
[0068] 在一些实施例中，阵列光斑投影光源的轴向长度范围为10mm‑15mm，成像距离为距离光源本体15mm‑53mm处。
[0069] 参见图5，在一些实施例中，光源本体为短轴匀光光源，光源芯片2为点状光源芯片，光源芯片2设置于罐体支架1的中部，并与PCB板电1性连接，光源芯片2的发光面正对PCB板1，PCB板1靠近光源芯片2的一侧表面镀有金属反射膜，光学透镜4包括第四透镜44，光源芯片2发射的光线依次经由金属反射膜反射和第四透镜44折射后准直且均匀的投射在投射面上。
[0070] 光线准直要求光源本体的光线的发散角控制在±3°以内；光线均匀要求光强I均匀，即Imin/Imax＞0.95。短轴匀光光源的轴向长度为4mm‑8mm，相较于匀光光源进一步缩短光源本体的轴向长度，更适合编码器芯片应用的狭小空间。
[0071] 在一些实施例中，罐体支架3中灌注有光学封装胶水，第四透镜44为平凸透镜，第四透镜44的凸面为远离光源芯片2的一面，第四透镜44的焦距通过以下公式进行计算：
[0072] f＝n*(d1+d2)
[0073] 其中，f为第四透镜44的焦距，n为光学封装胶水的折射率，d1为光源芯片2到PCB板1的距离，d2为PCB板1到第四透镜44的距离。
[0074] 在一些实施例中，PCB板1靠近光源芯片2的一侧设置有凹槽，凹槽表面镀有金属反射膜形成凹面反射镜，第四透镜44的焦距通过以下公式进行计算：
[0075]
[0076] 其中，f为第四透镜44的焦距，n为光学封装胶水的折射率，R1为凹槽的曲率半径，d2为PCB板到第四透镜44的距离。
[0077] 在具体实施中，PCB板1上预留有给光源芯片2供电的针脚，针脚与光源芯片2电性连接。
[0078] 在具体实施中，金属反射膜为银膜。
[0079] 在具体实施中，在PCB板1上与针脚不相接触的其余部分镀金属反射膜，然后将罐体支架3焊接在PCB板1上。再向罐体支架3中灌注一定高度的胶水，将光源芯片2发光面朝向PCB板1放置，连接预留的针脚第四透镜44放置在罐体支架3的顶部，完成封装。
[0080] 综上所述，本发明实施例提供的一种编码器芯片测试用光源结构，通过封装结构，将匀光或是形状调制器件集成在光源封装中，便于编码器芯片的光学测试，避免另外搭配形成特殊分布的元件的繁琐操作，提高测试结果的准确性和测试效率。
[0081] 进一步地，通过不同的光源芯片2与光学部件的配合，形成匀光光源、阵列光斑投影光源和短轴匀光光源三种类型的光源，满足不同类型的编码器芯片的测试，适用范围广；且体积较小，适配于编码器芯片所适用的狭小空间，特别是短轴匀光光源，缩小了轴向尺寸，特别适用于狭小空间场合使用。
[0082] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
