一种多级调焦装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光直接成像技术领域，具体而言，涉及一种多级调焦装置及方法。
【背景技术】
[0002]激光直接成像光刻技术综合了高功率激光光纤耦合技术和以数字微镜器件为基础的图像扫描技术，是一项先进的激光动态成像技术(Laser Dynamic Imaging，LDI)。LDI是直接利用CAM工作站输出的数据，驱动激光成像系统，以涂覆有光致抗蚀剂的印制电路板作为像面，将预设图形转移到像面上。
[0003]目前，激光成像系统的调焦装置不能够满足市场上的板厚为0.025mm-5mm的印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)产品。在加工不同板厚的PCB产品时需要加吸盘垫板以到达曝光焦面位置，存在着费时费力，耗费大等问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种多级调焦装置及方法，增大调焦范围，并实现焦面位置先粗调后微调的多级调焦，以有效地改善上述问题。
[0005]本发明是这样实现的:
[0006]—种多级调焦装置，应用于激光成像系统，所述系统包括激光器，所述多级调焦装置包括:楔形棱镜组件、阶梯棱镜、第一动力机构及用于驱动所述楔形棱镜组件运动的第二动力机构，所述楔形棱镜组件包括第一棱镜组件和第二棱镜组件；
[0007]所述第一动力机构用于驱动所述阶梯棱镜移动以改变所述激光器发出的激光光束在所述激光成像系统中的光程大小，以使所述激光光束的焦面位于第一预设位置；
[0008]所述第二动力机构用于驱动所述第一棱镜组件和第二棱镜组件相对移动，以改变所述激光光束在所述激光成像系统中的光程大小，以调节所述激光光束的焦面由所述第一预设位置变为第二预设位置，其中，所述第二预设位置与所述激光成像系统的像面重合。
[0009]优选的，沿所述阶梯棱镜移动方向，所述阶梯棱镜的多个阶梯面的厚度递增或递减。
[0010]优选的，所述阶梯棱镜的相邻两个阶梯面的厚度梯度为常量。
[0011]优选的，所述阶梯棱镜的每一个阶梯面的宽度与所述激光光束的口径相等。
[0012]优选的，所述多级调焦装置还包括第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板位于所述第二支撑板上，所述楔形棱镜组件、所述第一动力机构及所述第二动力机构均设置于所述第一支撑板上，所述阶梯棱镜设置于所述第二支撑板上，所述第一动力机构用于驱动所述第二支撑板相对于所述第一支撑板平行移动。
[0013]优选的，包括电机和丝杠，所述第一支撑板上安装有丝杠固定件和丝杠支撑件，所述丝杠的一端可转动地连接在所述丝杠固定件上，并与所述电机的转轴连接，且所述丝杠的另一端与所述丝杠支撑件可转动连接，所述丝杠上套设有相互连接的丝杠螺母和第二支撑板连接块，所述第二支撑板连接块与所述第二支撑板连接。
[0014]优选的，所述第一棱镜组件为移动楔形棱镜，所述第二棱镜组件为固定安装在所述第二支撑板上的固定楔形棱镜，所述移动楔形棱镜与所述第二动力机构连接，所述移动楔形棱镜的倾斜面与所述固定楔形棱镜的倾斜面接触，且所述移动楔形棱镜在所述第二动力机构的驱动下相对于所述固定楔形棱镜沿倾斜面方向滑动。
[0015]优选的，所述第二支撑板靠近所述第一支撑板的一面上设置有滑轨，所述滑轨的长度方向与所述第二支撑板连接块的运动方向一致。
[0016]优选的，所述第二动力机构包括微动平台，所述微动平台与所述移动楔形棱镜连接，所述微动平台相对于所述第一支撑板倾斜安装，且所述微动平台相对于所述第一支撑板的倾斜角度与所述移动楔形棱镜的楔形角及所述固定楔形棱镜的楔形角均一致。
[0017]—种多级调焦方法，应用于包括所述多级调焦装置的激光成像系统，所述方法包括:
[0018]驱动所述阶梯棱镜移动以改变所述激光器发出的激光光束在所述激光成像系统中的光程大小，以使所述激光光束的焦面位于第一预设位置；
[0019]驱动所述第一棱镜组件和所述第二棱镜组件相对移动，以改变所述激光光束在所述激光成像系统中的光程大小，以调节所述激光光束的焦面由所述第一预设位置变为第二预设位置，其中，所述第二预设位置与所述激光成像系统的像面重合。
[0020]本发明通过改变激光光束透过的阶梯棱镜的厚度，有效地实现了激光成像系统的焦面位置的粗调，进一步，再通过改变激光光束透过的楔形棱镜组件的厚度，有效地实现了激光成像系统的焦面位置的微调，即实现了激光成像系统的多级聚焦。
[0021]与现有的激光成像的聚焦装置相比，基于阶梯棱镜和楔形棱镜组件的多级调焦装置在保证焦面位置控制精度的基础上，增大了调焦范围，能够根据所需要焦面位置进行粗调和微调，适用于范围更广，有效地满足了市场需求。此外，还具有设计结构紧凑、能够扩展使用的优点。
[0022]本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
[0024]图1示出了本发明实施例提供的一种多级调焦装置的整体结构示意图；
[0025]图2示出了本发明实施例提供的一种多级调焦装置的调焦原理示意图；
[0026]图3示出了本发明实施例提供的一种多级调焦方法的方法流程图。
[0027]其中，附图标记包括:
[0028]阶梯棱镜100 ;楔形棱镜组件200 ;第一棱镜组件210 ;第二棱镜组件220 ；电机310 ;联轴器320 ;丝杠固定件330 ;丝杠340 ;第二支撑板连接块350 ;丝杠螺母360 ;丝杠支撑件370 ;第二动力机构400 ;第一支撑板500 ;第二支撑板600 ;镜筒底部透镜700。
【具体实施方式】
[0029]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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
[0030]激光动态成像技术(Laser Dynamic Imaging，LDI)中的激光成像系统一般包括激光器、调焦装置、像面及用于放置透镜组件的镜筒等。将LDI技术应用于电路板的加工时，可以将涂覆有光致抗蚀剂的印制电路板作为像面，并通过所述调焦装置使得激光器发出的激光光束的曝光焦面能够位于不同板厚的涂覆有光致抗蚀剂的印制电路板表面。
[0031]目前，激光成像系统的调焦装置只能达到一定的调焦量，不能满足市场需求，在加工板厚为0.025mm-5mm的印制电路板产品时需要加吸盘垫板以到达曝光焦面位置，存在着费时费力，耗费大等问题。因此，本发明实施例提供了一种多级调焦装置，可以应用于激光成像系统中，以实现激光成像系统的多级调焦，有效地增大了激光成像系统的调焦范围。
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