光学变焦镜头及调焦光学系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及光学技术，特别是涉及用于激光加工的光学变焦镜头及调焦光学 系统。
【背景技术】
[0002] 目前，激光应用已深入到我们现代生活的各个方面。其中激光的工业应用也越来 越广泛，而在激光应用中离不开符合各种工艺要求的应用光学系统。在工业激光应用中的 光学系统，主要有f0镜光学系统、聚焦光学系统及变焦光学系统。
[0003] 在激光的三维加工系统中，变焦光学系统是非常重要的组成部分。三维激光加工 中又分为前聚焦系统与后聚焦系统。
[0004] 前聚焦系统完全靠系统的光学变焦，结合软件控制使得焦点在三维空间上实现定 点加工。前聚焦系统的焦距变化范围大，焦距也较长，使得加工区域的一致性较差。针对立 体电路的加工，由于其对尺寸精度与加工效果的一致性要求较高，一般不采用该类光学系 统。
[0005] 而后聚焦系统是通过变焦光学系统与f0镜头光学系统结合而实现三维激光加 工。f0镜头光学系统是一个平场光学系统，优点是在同一个平面内，激光加工效果几乎一 致。因此，通过与变焦光学系统结合，变焦后的f0镜头光学系统的焦平面将发生变化，构 成一个立体的加工区域。而这个加工区域的每一个平面的效果是一致的，不同平面上的焦 距变化较小，因此，所得到的效果也比较一致。
[0006] 但在实际的加工系统中，为了提高加工效率，在保证各个焦平面的加工效果比较 一致的情况下，使得激光调焦的范围尽量大。目前市场上的变焦系统与焦距为F254的镜对 配合时，变焦范围一般在50mm左右。而针对目前立体电路的主要应用领域一一手机天线领 域而言，为了使一个工件能一次性加工完成，要求变焦范围在70_左右。 【实用新型内容】
[0007] 基于此，有必要提供一种光学变焦镜头及调焦光学系统，能够实现大的变焦范围。
[0008] 本实用新型实施例提供一种光学变焦镜头，包括依次排列为"正-负-正-负"的 第一、第二、第三以及第四透镜，其中所述第一透镜的光焦度为正，第二透镜的光焦度为负， 第三透镜的光焦度为正，第四透镜的光焦度为负。所述各透镜的光焦度与系统的光焦度比 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为第一透镜的光焦度，f2为第二透镜的光焦度，f3为第三透镜的光焦度，f4为第四透镜 的光焦度，f为整个系统的光焦度。
[0009] 本实用新型实施例还提供一种调焦光学系统，至少包括一个f0镜头以及上述的 光学变焦镜头。
[0010] 本实用新型的调焦光学系统及其光学变焦镜头，能够在保持机械调焦移动距离不 变的情况下，实现大的变焦范围。而且，在解决大的变焦范围问题的同时，保证了整个光学 系统的成像质量在调焦过程中保持一致。
【附图说明】
[0011] 图1为本实用新型的光学变焦镜头的结构示意图。
[0012] 图2为本实用新型的光学变焦镜头的光线追迹图。
[0013] 图3为本实用新型的光学变焦系统随f0镜头的后焦距变化的点列图。
[0014] 图4为本实用新型的光学变焦镜头随f0镜头的后焦距变化的衍射圈内能量示意 图。
【具体实施方式】
[0015] 以下结合多个附图对本技术方案做进一步的说明。
[0016] 变焦光学系统与f0镜头一起，构成一个前聚焦的激光变焦加工系统。在针对LDS 激光加工应用时，对焦距及焦距的变化范围具有特殊要求。
[0017] 请参阅图1，其为本实用新型的光学变焦系统的结构示意图。所述调焦光学系统至 少包括一个焦距为f〇的f0镜头以及一个光学变焦镜头。所述光学变焦镜头包括采用四 片式"正-负-正-负"的光焦度分布的第一透镜LU第二透镜L2、第三透镜L3以及第四 透镜L4,其中第一透镜Ll的光焦度为正，第二透镜L2的光焦度为负，第三透镜L3的光焦度 为正，第四透镜L4的光焦度为负。各透镜的光焦度与f0镜头的光焦度f0比率符合以下 条件：
[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为第一透镜LI的光焦度，f2为第二透镜L2的光焦度，f3为第三透镜L3 的光焦度，f4为第四透镜L4的光焦度，f0为整个光学变焦系统中f0镜头的光焦度。
[0023] 本实施例中，第一透镜Ll为弯月型的正透镜、第二透镜L2为双凹型负透镜，第三 透镜L3为双凸型正透镜，第四透镜L4为弯月型的负透镜。第一透镜LU第四透镜L4的所 有曲面均向着光阑方向弯曲。
[0024] 更具体的，第一透镜Ll分别由曲率半径为RUR2的两个曲面S1、S2构成，并定义 其光轴上的中心厚度是dl，材料光学参数为Ndl:Vdl。
[0025] 第二透镜L2分别由曲率半径为R3、R4的两个曲面S3、S4构成，并定义其光轴上的 中心厚度d3，材料光学参数为Nd3:Vd3。
[0026] 第三透镜L3分别由曲率半径为R5、R6的两个曲面S5、S6构成，并定义其光轴上的 中心厚度d5，材料光学参数为Nd5:Vd5。
[0027] 第四透镜L4分别由曲率半径为R7、R8的两个曲面S7、S8构成，并定义其光轴上的 中心厚度d7，材料光学参数为Nd7:Vd7。
[0028] 此外，定义第一透镜Ll与第二透镜L2在光轴上的间隔为d2,第二透镜L2与第三 透镜L3在光轴上的间隔为d4,第三透镜L3与第四透镜L4在光轴上的间隔为d6;第四透镜 L4后设有光阑，第四透镜L4的中心与所述光阑中心截面在光轴上相距d8;光阑后设置有所 述f9镜头，所述f9镜头的焦距是f〇,所述调焦光学系统的后焦距的变化范围为fa-fb。
[0029] 请结合图2,通过改变第一透镜LI与第二透镜L2的间隔d2,以及改变第二透镜L2 与第三透镜L3的间隔d4,可实现调焦结构。其中，间隔d2与d4的总和为定值。也就是说： 在调焦过程中，第一透镜LU第三透镜L3与第四透镜L4的位置不产生变化，只改变第二透 镜L2的位置。
[0030] 结合以上的结构及参数定义，