[发明专利]机械变焦平面场镜及其应用

说明书

机械变焦平面场镜，涉及一种平面场镜，属于激光技术领域。本发明的目的在于提供一种机械变焦的平面场镜。本发明的技术方案是通过一组机械构造改变平面场镜镜头内成同轴布置的活动透镜和固定透镜的轴向相对距离，以达到改变焦距的目的。本发明的权利要求中提出的造型设计，可确保本发明提出的凸轮机构只能用于平面场镜，不涉及其他技术领域的镜头应用范例。机械变焦平面场镜可作为聚焦镜，用于后聚焦器。所述后聚焦器可用于激光打标、激光打印（包括2D、3D打印）、激光加工（包括切割、雕刻、焊接等加工方式）等应用场合。

技术领域

本发明涉及一种平面场镜，尤其是涉及一种机械变焦平面场镜及其应用，属于激光技术领域。

背景技术

平面场镜，也称F-Theta平场聚焦透镜，其经过光学设计可以在激光扫描或雕刻系统中应用。这种透镜适用于雕刻和标记系统、图像转移和材料处理等应用。对于激光扫描和雕刻系统中的很多应用，平面场镜可以实现最佳的结果。例如一个球面透镜只能在特定曲率的球面上成像，而F-Theta平场聚焦透镜可以直接在平面上成像，其光束的偏移取决于有效焦距和偏移角正切值的乘积，这种简单的关系不需要复杂的电子矫正，可以实现快速、相对廉价和小型化的扫描系统。此外，平面场镜的紧凑设计使用户可以减少用来实现平面像面的光学部件数量。这种透镜能够实现更紧密的光斑尺寸，这样就可以实现更高的扫描或印制分辨率，以及更高的雕刻或焊接密度。最重要的是，使用这种透镜时，光斑尺寸、分辨率和强度在整个像平面上几乎都是恒定值。平面场镜可以解决许多与激光扫描相关的问题。

目前平面场镜适用于激光聚焦，主要在激光打标机上使用。常用平面场镜分为若干种以焦距为区分特征的类别，比如焦距在163mm、210mm、330mm、254mm被认定为4种型号，而上述四种型号除焦距不同以外并没有其他区别。F-Theta场镜这种多型号并行且缺乏通用性的现状给相关技术领域的生产应用带来了一定的成本负担。

机械变焦，特指利用一组设在镜头上的机械构造来调节镜头上所设一组透镜的相对间距，以改变镜头内光路，改变镜头焦距为目的。

目前机械变焦作为一种成熟的技术方案，广泛应用于各种镜头的变焦调节。但因为不同镜头在不同的应用场合下所需的机构造型和透镜光学设计不同，又因为不同镜头涉及各自不同的技术领域，所以在各自技术领域的应用场合中都有以机械变焦实现光学目标的专利。而在本发明的权利要求中提出的造型设计，可确保本发明提出的机构只能用于平面场镜，不涉及其他技术领域的镜头应用范例。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械变焦平面场镜。

本发明的另一目的在于提供一种机械变焦平面场镜在后聚焦器中的应用。

本发明的技术方案是通过一组机械构造改变平面场镜镜头内成同轴布置的活动透镜和固定透镜的轴向相对距离，以达到改变焦距的目的。

所述机械变焦平面场镜设有镜筒1、镜筒2、镜筒3，镜筒1中设有一组固定透镜，镜筒2和镜筒1之间设有一组变焦机构，镜筒3和镜筒2固定连接，镜筒3中设有一组活动透镜。

所述镜筒1为一组刚性连接的圆筒状外壳，圆筒状外壳上设一组固定透镜。

所述镜筒2为一个圆筒状外壳。

所述镜筒3为一个圆筒状外壳，圆筒状外壳上设一组活动透镜，圆筒状外壳和镜筒2固定连接。

所述变焦机构可为凸轮机构、螺纹副、卡扣机构等任意一种，设在镜筒2和镜筒1之间。

所述固定透镜和活动透镜成同轴布置，且所述活动透镜可通过所述变焦机构相对于固定透镜做轴向运动。其活动部件需要手动调节，不使用电力或其他附加动力机构调节。