光學變焦鏡頭及調焦光學系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及光學技術，特別是涉及用于激光加工的光學變焦鏡頭及調焦光學 系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 目前，激光應用已深入到我們現(xiàn)代生活的各個方面。其中激光的工業(yè)應用也越來 越廣泛，而在激光應用中離不開符合各種工藝要求的應用光學系統(tǒng)。在工業(yè)激光應用中的 光學系統(tǒng)，主要有f0鏡光學系統(tǒng)、聚焦光學系統(tǒng)及變焦光學系統(tǒng)。
[0003] 在激光的三維加工系統(tǒng)中，變焦光學系統(tǒng)是非常重要的組成部分。三維激光加工 中又分為前聚焦系統(tǒng)與后聚焦系統(tǒng)。
[0004] 前聚焦系統(tǒng)完全靠系統(tǒng)的光學變焦，結合軟件控制使得焦點在三維空間上實現(xiàn)定 點加工。前聚焦系統(tǒng)的焦距變化范圍大，焦距也較長，使得加工區(qū)域的一致性較差。針對立 體電路的加工，由于其對尺寸精度與加工效果的一致性要求較高，一般不采用該類光學系 統(tǒng)。
[0005] 而后聚焦系統(tǒng)是通過變焦光學系統(tǒng)與f0鏡頭光學系統(tǒng)結合而實現(xiàn)三維激光加 工。f0鏡頭光學系統(tǒng)是一個平場光學系統(tǒng)，優(yōu)點是在同一個平面內(nèi)，激光加工效果幾乎一 致。因此，通過與變焦光學系統(tǒng)結合，變焦后的f0鏡頭光學系統(tǒng)的焦平面將發(fā)生變化，構 成一個立體的加工區(qū)域。而這個加工區(qū)域的每一個平面的效果是一致的，不同平面上的焦 距變化較小，因此，所得到的效果也比較一致。
[0006] 但在實際的加工系統(tǒng)中，為了提高加工效率，在保證各個焦平面的加工效果比較 一致的情況下，使得激光調焦的范圍盡量大。目前市場上的變焦系統(tǒng)與焦距為F254的鏡對 配合時，變焦范圍一般在50mm左右。而針對目前立體電路的主要應用領域一一手機天線領 域而言，為了使一個工件能一次性加工完成，要求變焦范圍在70_左右。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 基于此，有必要提供一種光學變焦鏡頭及調焦光學系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)大的變焦范圍。
[0008] 本實用新型實施例提供一種光學變焦鏡頭，包括依次排列為"正-負-正-負"的 第一、第二、第三以及第四透鏡，其中所述第一透鏡的光焦度為正，第二透鏡的光焦度為負， 第三透鏡的光焦度為正，第四透鏡的光焦度為負。所述各透鏡的光焦度與系統(tǒng)的光焦度比 率符合以下要求：1.l〈fl/f〈l. 2 ;-0?l〈f2/f〈-0. 04 ;0? 2〈f3/f〈0. 4 ;-2. 8〈f4/f〈-2. 4 ;其中 n為第一透鏡的光焦度，f2為第二透鏡的光焦度，f3為第三透鏡的光焦度，f4為第四透鏡 的光焦度，f為整個系統(tǒng)的光焦度。
[0009] 本實用新型實施例還提供一種調焦光學系統(tǒng)，至少包括一個f0鏡頭以及上述的 光學變焦鏡頭。
[0010] 本實用新型的調焦光學系統(tǒng)及其光學變焦鏡頭，能夠在保持機械調焦移動距離不 變的情況下，實現(xiàn)大的變焦范圍。而且，在解決大的變焦范圍問題的同時，保證了整個光學 系統(tǒng)的成像質量在調焦過程中保持一致。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本實用新型的光學變焦鏡頭的結構示意圖。
[0012] 圖2為本實用新型的光學變焦鏡頭的光線追跡圖。
[0013] 圖3為本實用新型的光學變焦系統(tǒng)隨f0鏡頭的后焦距變化的點列圖。
[0014] 圖4為本實用新型的光學變焦鏡頭隨f0鏡頭的后焦距變化的衍射圈內(nèi)能量示意 圖。
【具體實施方式】
[0015] 以下結合多個附圖對本技術方案做進一步的說明。
[0016] 變焦光學系統(tǒng)與f0鏡頭一起，構成一個前聚焦的激光變焦加工系統(tǒng)。在針對LDS 激光加工應用時，對焦距及焦距的變化范圍具有特殊要求。
[0017] 請參閱圖1，其為本實用新型的光學變焦系統(tǒng)的結構示意圖。所述調焦光學系統(tǒng)至 少包括一個焦距為f〇的f0鏡頭以及一個光學變焦鏡頭。所述光學變焦鏡頭包括采用四 片式"正-負-正-負"的光焦度分布的第一透鏡LU第二透鏡L2、第三透鏡L3以及第四 透鏡L4,其中第一透鏡Ll的光焦度為正，第二透鏡L2的光焦度為負，第三透鏡L3的光焦度 為正，第四透鏡L4的光焦度為負。各透鏡的光焦度與f0鏡頭的光焦度f0比率符合以下 條件：
[0018]I.Kfl/f0<l. 2；
[0019] -0.l<f2/f0<-0. 04；
[0020] 0. 2<f3/f0<0. 4 ；
[0021] -2. 8<f4/f0<-2. 4 ；
[0022] 其中，fI為第一透鏡LI的光焦度，f2為第二透鏡L2的光焦度，f3為第三透鏡L3 的光焦度，f4為第四透鏡L4的光焦度，f0為整個光學變焦系統(tǒng)中f0鏡頭的光焦度。
[0023] 本實施例中，第一透鏡Ll為彎月型的正透鏡、第二透鏡L2為雙凹型負透鏡，第三 透鏡L3為雙凸型正透鏡，第四透鏡L4為彎月型的負透鏡。第一透鏡LU第四透鏡L4的所 有曲面均向著光闌方向彎曲。
[0024] 更具體的，第一透鏡Ll分別由曲率半徑為RUR2的兩個曲面S1、S2構成，并定義 其光軸上的中心厚度是dl，材料光學參數(shù)為Ndl:Vdl。
[0025] 第二透鏡L2分別由曲率半徑為R3、R4的兩個曲面S3、S4構成，并定義其光軸上的 中心厚度d3，材料光學參數(shù)為Nd3:Vd3。
[0026] 第三透鏡L3分別由曲率半徑為R5、R6的兩個曲面S5、S6構成，并定義其光軸上的 中心厚度d5，材料光學參數(shù)為Nd5:Vd5。
[0027] 第四透鏡L4分別由曲率半徑為R7、R8的兩個曲面S7、S8構成，并定義其光軸上的 中心厚度d7，材料光學參數(shù)為Nd7:Vd7。
[0028] 此外，定義第一透鏡Ll與第二透鏡L2在光軸上的間隔為d2,第二透鏡L2與第三 透鏡L3在光軸上的間隔為d4,第三透鏡L3與第四透鏡L4在光軸上的間隔為d6;第四透鏡 L4后設有光闌，第四透鏡L4的中心與所述光闌中心截面在光軸上相距d8;光闌后設置有所 述f9鏡頭，所述f9鏡頭的焦距是f〇,所述調焦光學系統(tǒng)的后焦距的變化范圍為fa-fb。
[0029] 請結合圖2,通過改變第一透鏡LI與第二透鏡L2的間隔d2,以及改變第二透鏡L2 與第三透鏡L3的間隔d4,可實現(xiàn)調焦結構。其中，間隔d2與d4的總和為定值。也就是說： 在調焦過程中，第一透鏡LU第三透鏡L3與第四透鏡L4的位置不產(chǎn)生變化，只改變第二透 鏡L2的位置。
[0030] 結合以上的結構及參數(shù)定義，