专利名称：激光直径转换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机械装置，特别是一种可实现实时转换的激光直 径转换装置。
背景技术：
目前，PCB电子行业发展越来越多元化。为了满足这一市场的发展需 求，PCB板的结构组成也越趋于复杂化。在这种趋于复杂化的PCB板上加 工微孔，则其加工工艺也就趋于多样化。比如目前市场上比较著名的有 Conformal, Cu direct, Large window及Resin direct等等。在以上几 种工艺中，有的工艺要求钻孔口径在lOOiim以下，而有的却大到300 pm 以上等等。在钻小孔时，本着节省能源、提高激光器使用效率的目的，我 们必须从增加光程或减小入射光束直径两方面去考虑。而前者由于设备物 理空间的限制，不能满足目前市场上PCB板上孔径多元化的要求。而后者 由于可以实时动态变换光束直径，能满足不同口径的小孔对入射光直径的 需求。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种可以实现实时变 换入射激光束直径的激光直径转换装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种激光直径 转换装置，其包括导轨，至少一滑块以及对应设置的至少二透镜，所述的 滑块设置在导轨上，所述的至少一透镜设置在对应的滑块上，所述的透镜 的中心在同一直线上。
本实用新型解决进一步技术问题的方案是所述的激光直径转换装置 还包括电机以及至少一丝杆，所述的丝杆分别与滑块连接并带动滑块运动， 该电才几驱动丝斥干。
本实用新型解决进一步技术问题的方案是该丝杆与导轨之间进行配 合安装。
本实用新型解决进一步技术问题的方案是其包括两个滑块及沿光路 设置的第一透镜，第二透镜，第三透镜，所述的第一透镜和第二透镜设置 在滑块上，所述的滑块设置在导轨上，所述的第一透镜，第二透镜，第三 透镜的中心在同一直线上。
本实用新型解决进一步技术问题的方案是所述的第三透镜固定设置 在该导轨上。
本实用新型解决进一步技术问题的方案是所述的激光直径转换装置 还包括电机以及至少一丝杆，所述的丝杆分别与滑块连接并带动滑块运动， 该电才几驱动丝4干。
相较于现有技术，本实用新型的激光直径转换装置的透镜在滑块的带 动下，其之间的距离可以变化，组成了一个可实现实时变化的光学几何系 统，激光在经过此转换装置后可以实现直径的任意转换。
图1是本实用新型的激光直径转换装置的结构示意图。
图2是本实用新型的激光直径转换装置的结构立体示意图。
图3是本实用新型的激光直径转换装置的几何光学关系示意图。
具体实施方式
以下内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细 说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新 型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下， 还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本实用新型的保护范围。
如图1以及图2所示，本实用新型的激光直径转换装置包括导轨1， 电机2，丝杆3，滑块4， 5以及第一透镜6，第二透镜7，第三透镜8。其 中滑块4， 5设置在导轨1上，第一透镜6以及第二透镜7分别设置在滑块 4， 5上。
本激光直径转换装置共有两套电机2，是本机构的动力源。 本激光直径转换装置包括两个丝杆3,分别带动4和5两滑块运动。 所述的第一透镜6，第二透镜7，第三透镜8分别是焦距不同的透镜，此三 块镜片的动态组合可实时变换入射光束直径。根据理想光学系统理论知识 得知，由第一透镜6，第二透镜7，第三透镜8组成的透镜系统等效于一变
焦距的透镜系统。这一透镜系统焦距的大小及正负由三片透镜的焦距及他
们之间的间距L,和L决定。
在装配过程中，要求每条丝杆与导轨之间进行高精度配合安装，特别 是丝杆与导轨的平行度有极高要求。对其他零件的平面度和粗糙度也有很 高要求。
由激光器发射出来的光束可近似为高斯分布的平行光束，通过实时变 换机构改变激光器发出光束的直径，必须保证不能改变激光束这一本质特 性。据理想光学理论得知，对于有限焦距的透镜系统，平行入射光进入正 透镜系统出射光一定会聚于焦点处，进入负透镜系统其出射光的反向延长 线也必将会聚于焦点处。而当平行光束进入焦距为无穷大的透镜系统，则 其出射光可认为是平行光束，实时变换机构正是根据焦距无穷大透镜系统 这一原理研制的。
在实时机构中，可通过改变第一透镜6与第二透镜7之间的距离L及 第二透镜透镜7与第三透镜8之间的距离L得到一焦距为无穷大的透镜系 统。如图3所示(其中Len6, Len7， Len8分别表示第一透镜6,第二透镜 7,第三透镜8)，根据平面几何光学关系知，变量L,和L2之间存在某一几 何函数关系，若以Li为自变量，L2为应变量，则他们之间有如下关系
<formula>formula see original document page 5</formula>(1)
其中/i——第一透镜6的焦距 /2——第二透镜7的焦距 /3——第三透镜8的焦距 A——第二透镜7及第三透镜8的间距
才艮据几何关系进而可以推导出出射光束与入射光束直径D、 L和L三 者之间的关系
<formula>formula see original document page 5</formula>(2)
其中y;——第一透镜6的焦距
/3——第三透4竟8的焦距
D——入射光束直径
丄,——第二透镜7及第三透镜8的间距 ￡2——第一透镜6及第二透镜7的间距 把关系式(1)代入关系式(2),可得
<formula>formula see original document page 5</formula>(3)
对于镭射钻机来讲，激光光束的直径是固定不变的，透镜的焦距也为常数， 因而式(3)变为
<formula>formula see original document page 5</formula>(4)
由方程式(4)可知，实时变换机构出射光束直径只与第二透镜7到第三 透镜8之间的距离有直接关系，由此式我们可以从想要得到的出射光束直 径d出发计算出L"镭射钻机钻孔时，PCB板上不同孔径的孔对应光路上 不同口径的光阑，每个光阑对应于不同的出射光束直径。因此，PCB板上 不同孔径的孔—相应光阑—相应出射光束直径-相应尺寸Lh我们可以才巴 PCB板上不同孔径的孔对应的尺寸L!通过程序编程，然后由电脑界面输入 相应的L数据，再通过程序发出指令使电机2动作带动第一透镜6及第二 透镜7运动到相应位置，即可得到钻孔时相应直径的光束。
权利要求1. 一种激光直径转换装置，其特征在于:其包括导轨，至少一滑块以及对应设置的至少二透镜，所述的滑块设置在导轨上，所述的至少一透镜设置在对应的滑块上，所述的透镜的中心在同一直线上。
2. 根据权利要求1所述的激光直径转换装置，其特征在于所述的激 光直径转换装置还包括电机以及至少一丝杆，所述的丝杆分别与滑块连接 并带动滑块运动，该电机驱动丝杆。
3. 根据权利要求2所述的激光直径转换装置，其特征在于该丝杆与 导轨之间进行配合安装。
4. 根据权利要求l所述的激光直径转换装置，其特征在于其包括两 个滑块及沿光路设置的第一透镜，第二透镜，第三透镜，所述的第一透镜 和第二透镜设置在滑块上，所述的滑块设置在导轨上，所述的第一透镜， 第二透镜，第三透镜的中心在同一直线上。
5. 根据权利要求4所述的激光直径转换装置，其特征在于所述的第 三透镜固定设置在该导轨上。
6. 根据权利要求5所述的激光直径转换装置，其特征在于所述的激 光直径转换装置还包括电机以及至少 一丝杆，所述的丝杆分别与滑块连接 并带动滑块运动，该电机驱动丝杆。
专利摘要本实用新型提供一种激光直径转换装置，其包括导轨，至少一滑块以及对应设置的至少二透镜，所述的滑块设置在导轨上，所述的至少一透镜设置在对应的滑块上，所述的透镜的中心在同一直线上。本实用新型的激光直径转换装置的透镜在滑块的带动下，其之间的距离可以变化，组成了一个可实现实时变化的光学几何系统，激光在经过此转换装置后可以实现直径的任意转换。
文档编号B23K26/00GK201203692SQ20082009371
公开日2009年3月4日 申请日期2008年4月29日 优先权日2008年4月29日
发明者强 李, 翟学涛, 郭裕强, 群 雷, 高云峰 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司;深圳市大族数控科技有限公司