一种光学反射式码盘、编码器及光栅尺的制作方法

1.本技术涉及编码器技术领域领域，具体涉及一种光学反射式码盘、编码器及光栅尺。


背景技术：

2.编码器作为角度与转速测量传感器，通过芯片对旋转的码盘进行角度读取，用以测量主轴所在角度。通常为透过式读取，即光源与读取芯片位于码盘两侧。但随着芯片技术的发展与编码器体积的压缩。产生了光源与芯片同侧的需求，码盘也从简单的透过式码盘(遮光区与透光区图形组成)，转变成反射式码盘(反光区与吸光区图形组成)。
3.当前反射式码盘由黑色感光油墨覆盖的菲林与铝麦拉用胶水粘接形成反射区与吸收区图形的方案，在铝材表面通过黑色感光油墨形成反射区与吸收区图形的方案，由于黑色感光油墨分辨率低，图形精度不高，另外黑色感光油墨针对芯片特定波长吸收率低，故产生的线条精度误差与杂光反射干扰编码器信号，无法满足客户高精度反射式编码器的需求。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本技术旨在提供一种光学反射式码盘、编码器及光栅尺。
5.第一方面，本技术提供一种光学反射式码盘，其同一侧设有光源和光源读取芯片，所述码盘包括：
6.层叠的第一结构和第二结构，所述第一结构和所述第二结构内设有不同类型的光学材料，所述光学材料的类型包括吸光材料和反光材料；
7.所述反光材料对于所述光源读取芯片所需波段的光具有高反射率；所述吸光材料对于所述光源读取芯片所需波段的光具有低反射率；
8.所述第二结构远离所述第一结构的表面设有刻蚀图形。
9.根据本技术实施例提供的技术方案，所述第一结构包括第一基材和镀制于所述第一基材表面的第一反光膜，所述第一反光膜内设有所述反光材料；所述第二结构包括镀制于所述第一反光膜上的第一吸光膜，所述第一吸光膜内设有所述吸光材料；所述第一反光膜对于460nm和850nm波段的光的反射率＞90％，所述第一吸光膜对于460nm和850nm波段的光的反射率＜1％。
10.根据本技术实施例提供的技术方案，所述第一结构包括第二基材和镀制于所述第二基材表面的第二吸光膜，所述第二吸光膜内设有所述吸光材料；所述第二结构包括镀制于所述第二吸光膜表面的第二反光膜，所述第二反光膜内设有所述反光材料，所述第二吸光膜对于460nm和850nm波段的光的反射率＜1％，所述第二反光膜对于460nm和850nm波段的光的反射率＞90％。
11.根据本技术实施例提供的技术方案，所述第一结构为吸光基材，所述吸光基材内
设有所述吸光材料；所述第二结构为设于所述吸光基材表面的第三反光膜，所述第三反光膜内设有所述反光材料；所述第三反光膜对于对于460nm和850nm波段的光的反射率＞90％，所述吸光基材对于460nm和850nm波段的光的反射率＜1％。
12.根据本技术实施例提供的技术方案，所述第一结构为反光基材，所述反光基材内设有所述反光材料；所述第二结构为设于所述反光基材表面的第三吸光膜，所述第三吸光膜内设有所述吸光材料；反光基材对于460nm和850nm波段的光的反射率＞70％，所述第三吸光膜对于460nm和850nm波段的光的反射率＜1％。
13.根据本技术实施例提供的技术方案，通过真空镀膜技术镀膜。
14.根据本技术实施例提供的技术方案，通过掩膜版显影曝光工艺获取所述刻蚀图形。
15.根据本技术实施例提供的技术方案，所述刻蚀图形的精度为
±
0.5um。
16.第二方面，本技术提出一种编码器，包括以上所述的光学反射式码盘。
17.第三方面，本技术提出一种光栅尺，包括以上所述的光学反射式码盘。
18.综上所述，本技术提出一种反射式码盘，其一侧设有光源读取芯片和光源，包括两种结构：一是在设有反光材料的第一结构上层叠设有吸光材料的第二结构，二是在设有吸光材料的第一结构上层叠设有反光材料的第二结构，并在第二结构上设置刻蚀图形。由于反光材料对于光源读取芯片所需波段的光具有高反射率，吸光材料对于光源读取芯片所需波段的光具有低反射率；当光源照射到码盘的刻蚀图形时，会形成对光源读取芯片所需波段光的反射区和吸收区，反射区将光源读取芯片所需波段的光反射回光源读取芯片，在此芯片上输出为高电平，而吸收区将所需波段的光吸收，所述读取芯片接收不到所需波段的光，输出为电平，故在读取芯片形成脉冲。反光材料提高了对所需波段光的反射率，提高了码盘的精度，另外，吸光材料可吸收不需波段的光，避免了杂光干扰，进一步地提高了码盘的精度。
附图说明
19.图1为本技术实施例1提供的一种光学反射式码盘的结构示意图；
20.图2为本技术实施例2提供的一种光学反射式码盘的结构示意图；
21.图3为本技术实施例3提供的一种光学反射式码盘的结构示意图；
22.图4为本技术实施例4提供的一种光学反射式码盘的结构示意图。
23.图中所述文字标注表示为：
24.1、第一基材；2、第一反光膜；3、第一吸光膜；4、刻蚀图形；
25.11、第二基材；21、第二反光膜；31、第二吸光膜；
26.12、吸光基材；22、第三反光膜；
27.13、反光基材；32、第三吸光膜。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
30.实施例1
31.诚如背景技术中提到的，针对现有技术中精度低、杂光干扰的问题，本技术提出了一种光学反射式码盘，包括：
32.层叠的第一结构和第二结构，所述第一结构和所述第二结构内设有不同类型的光学材料，所述光学材料的类型包括吸光材料和反光材料；
33.所述反光材料对于所述光源读取芯片所需波段的光具有高反射率；所述吸光材料对于所述光源读取芯片所需波段的光具有低反射率；
34.所述第二结构远离所述第一结构的表面设有刻蚀图形4。
35.其中，所述码盘包括两种结构：一种是具有所述反光材料的所述第一结构和层叠于所述第一结构上的具有所述吸光材料的所述第二结构，另一种是具有所述吸光材料的所述第一结构和层叠于所述第一结构上的具有反光材料的第二结构；光源照射于所述码盘表面时，当所述码盘转动或移动时，光源在交替的照射于所述反光材料和所述吸光材料，由于所述反光材料对所述光源读取芯片所需波段的光具高反射率，故当光源照射于所述反光材料时，形成了此波段光的反射区；而所述吸光材料对于所述光源读取芯片所需波段的光具有低反射率，故当光源照射于所述吸光材料时，形成了此波段光的吸收区；所述反射区将光反射至所述光源读取芯片，所述光源读取芯片输出为高电平，所述吸收区不会将光反射至所述光源读取芯片，此时刻所述光源读取芯片输出为低电平，故在所述光源读取芯片形成脉冲。所述反光材料提高了所述码盘的精度，而所述吸光材料可将不需波段的光吸收，避免了杂光干扰，进一步地提高了所述码盘的精度。
36.优选地，通过掩膜版显影曝光工艺获取所述刻蚀图形4，所述刻蚀图形4的精度为
±
0.5um。本实施例通过所述掩膜版显影曝光工艺把需要刻蚀的图形影印在所述第二结构的表面，再经过显影溶液和腐蚀溶液将所述吸光材料中的所述反光材料去除，形成吸收区，把所述反光材料中的所述吸光材料去除，形成反射区，所述吸收区和所述反射区组成所述码盘所需的刻蚀图形4，由于所述反光材料对所述光源读取芯片所需波段的光的反射率高达90％，而所述吸光材料可避免杂光干扰，故提高了所述刻蚀图形4的精度，进而提高了所述码盘的精度，所述刻蚀图形4的精度可达到
±
0.5um。
37.进一步地，如图1所示，所述第一结构包括第一基材1和镀制于所述第一基材1表面的第一反光膜2，所述第一反光膜2内设有所述反光材料；所述第二结构包括镀制于所述第一反光膜2上的第一吸光膜3，所述第一吸光膜3内设有所述吸光材料；所述第一反光膜2对于460nm和850nm波段的光的反射率＞90％，所述第一吸光膜3对于460nm和850nm波段的光的反射率＜1％。
38.可选地，所述第一基材1为铝、不锈钢、玻璃、树脂等，本实施例中所述刻蚀图形4影印于所述第一吸光膜3，经过所述显影溶液和所述腐蚀溶液将所述第一吸光膜3的所述反光材料去除，将所述第一反光膜2的所述吸光材料去除，提高了反射区和吸收区的精度。所述光源读取芯片所需光的波段为460nm和850nm，而所述第一反光膜2对此波段的光具有高反射率，所述第一吸光膜3对此波段的光具有低反射率，故在所述码盘上形成交替的吸收区和反射区。
39.优选地，通过真空镀膜技术镀膜。所述第一吸光膜3和所述第一反光膜2通过所述真空镀膜技术镀膜，所述真空镀膜技术是气相物理沉积的方法之一，也叫真空电镀，是在真空条件下，用蒸发器加热镀膜材料使之升华，蒸发粒子流直接射向镀制面，在镀制面沉积形成固体薄膜，从而完成镀膜。
40.实施例2
41.与实施例1相同之处不再赘述，不同之处在于：如图2所示，所述第一结构包括第二基材11和镀制于所述第二基材11表面的第二吸光膜31，所述第二吸光膜31内设有所述吸光材料；所述第二结构包括镀制于所述第二吸光膜31表面的第二反光膜21，所述第二反光膜21内设有所述反光材料，所述第二吸光膜31对于460nm和850nm波段的光的反射率＜1％，所述第二反光膜21对于460nm和850nm波段的光的反射率＞90％。
42.本实施例中的所述第二基材11和实施例1中的所述第一基材1类型相同，不具有所述反光材料也不具有所述吸光材料，不同之处在于：先在所述第二基材11上镀制吸光膜，即所述第二吸光膜31，再在所述吸光膜上镀制反光膜，即所述第二反光膜21，并在所述第二反光膜21上影印所述刻蚀图形4，经过所述显影溶液和所述腐蚀溶液将所述第二吸光膜31的所述反光材料去除，将所述第二反光膜21的所述吸光材料去除，形成了对所述读取芯片所需波段光的吸收区和反射区，而对此波段光具有高反射率的第二反射膜提高了所述刻蚀图形4的精度，进而提高了所述码盘的精度。
43.实施例3
44.与实施例1和实施例2相同之处不再赘述，不同之处在于：如图3所示，所述第一结构为吸光基材12，所述吸光基材12内设有所述吸光材料；所述第二结构为设于所述吸光基材12表面的第三反光膜22，所述第三反光膜22内设有所述反光材料；所述第三反光膜22对于对于460nm和850nm波段的光的反射率＞90％，所述吸光基材12对于460nm和850nm波段的光的反射率＜1％。
45.具体地，本实施例与实施例1和实施例2不同之处在于，本本实施例的结构为两层结构，即直接在基材上镀膜，而本实施例中的基材为所述吸光基材12，所述吸光基材12对于所述读取芯片所需波段的光具有低反射率，而所述第三反射膜对于所述读取芯片所需波段的光具有高反射率，故在所述第三反射膜上设置刻蚀图形4后，当光源照射于所述码盘时，可形成交替的吸收区和反射区，此设计较实施例1和实施例2相比，结构和工艺更加简单。
46.实施例4
47.与实施例3相同之处不再赘述，不同之处在于：如图4所示，所述第一结构为反光基材13，所述反光基材13内设有所述反光材料；所述第二结构为设于所述反光基材13表面的第三吸光膜32，所述第三吸光膜32内设有所述吸光材料；反光基材13对于460nm和850nm波段的光的反射率＞70％，所述第三吸光膜32对于460nm和850nm波段的光的反射率＜1％。
48.具体地，本实施例与实施例3相比，同样是两层结构，不同之处在于：本实施例中的基材为反光基材13，在所述反光基材13上镀制所述第三吸光膜32，并在所述第三吸光膜32上设置所述刻蚀图形4，进而形成反射区和吸收区。
49.实施例5
50.本技术提出一种编码器，包括以上所述的光学反射式码盘。优选地，所述编码器的所述光学式码盘的形状为圆形，当所述编码器旋转时带动所述码盘转动，通过所述光源读
取芯片获取脉冲，从而获得所述编码器的旋转角位移，或者可转换为位移量。
51.实施例6
52.本技术提出一种光栅尺，包括以上所述的光学反射式码盘。优选地，所述光栅尺的所述光学式码盘的形状为长条形，当所述光栅尺和所述光源读取芯片做相对直线位移时，通过所述光源读取芯片获取脉冲，从而获得所述光栅尺和所述读取芯片的位移量，从而得出与光栅尺或与所述读取芯片固定的设备的位移量。
53.本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本技术的保护范围。