一种照明面积连续可调均匀照明系统
技术领域
本发明涉及激光光刻技术领域，具体涉及一种照明面积连续可调均匀照明系统。
背景技术
随着现代PCB板技术的发展，光刻技术得到了越来越多的广泛应用，随着PCB曝光机对产能的要求越来越高，因此对光源的利用率的要求也越来越高，传统的照明系统，其照明面积通常是固定的，这个照明面积需要跟接收器匹配，照明面积稍大一点，会降低能量的利用率，照明面积稍小一点，会引起均匀性不好或图像缺失。因此如何在均匀性和能量利用率之间取得平衡是非常关键的。进而如何得到照明面积，即光斑尺寸连续可调的照明系统是亟待解决的技术问题。
现有技术中申请号为201720288170.3的实用新型专利申请揭示了一种LED灯，LED灯包括驱动机构、灯头组件、散热机构、第一LED模组、保护机构、第一旋转机构及第二旋转机构。灯头组件设置于驱动机构的一侧。散热机构设置于驱动机构的另一侧，散热机构位于灯头组件的一侧。第一LED模组设置于散热机构，第一LED模组位于驱动机构的一侧。保护机构设置于散热机构的两侧，保护机构连接驱动机构的另一侧，保护机构位于第一LED模组的一侧。第一旋转机构及第二旋转机构设置于散热机构，第一旋转机构及第二旋转机构位于保护机构间，第二旋转机构位于第一旋转机构的一侧。本实用新型改进了LED灯的结构，LED灯的发光角度及照明面积可调节，使得LED灯在较小的空间都可安装使用，LED灯的光源利用率高，减少能源消耗。
但是，现有技术中仅能应用于普通照明领域，且，通过调节第一旋转机构与第二旋转机构的旋转角度实现照明面积的调节，结构较为复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何简化调节机构。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
本发明实施例提供了一种照明面积连续可调均匀照明系统，所述系统包括：依次沿光轴设置的激光光源、光斑调节镜组、汇聚镜组，其中，
所述光斑调节镜组包括：依次设置的第一透镜以及第二透镜，所述第一透镜的入光面朝向激光光源，且该入光面的形状为非凹面；第一透镜的出光面远离激光光源设置，且该侧面为凸面；第二透镜的入光面朝向第一透镜的出光面，且该入光面的形状为凸面；第二透镜的出光面朝向光斑调节镜组的入光面设置，且该出光面的形状为非凹面；第二透镜的出光面朝向汇聚镜组设置；且所述第二透镜沿光轴方向运动，其中，所述非凹面包括：凸面或者平面；
所述汇聚镜组包括：串联设置的第三透镜、第四透镜以及第五透镜，其中，所述第三透镜的入光面朝向所述第二透镜的出光面，第三透镜的出光面朝向第四透镜的入光面，所述第四透镜的出光面朝向第五透镜的入光面设置。
应用本发明实施例，仅通过调节光轴上的第二透镜的运动方向与运动距离，即可实现光斑的放大缩小，相对于现有技术，本发明实施例中仅需调节一个光学组件，调节的光学组件数量更少，且其运动方式是沿光轴方向运动，相对于现有技术中的旋转运动，该运动方式更为简单，因此，本发明实施例可以更加简单的实现光斑尺寸的调节。
可选的，所述系统还包括：光棒，所述光棒为长方体，且所述光棒的中轴线与该系统的光轴重合。
可选的，所述第三透镜的入光面为平面、凸面或凹面；
第三透镜的出光面为平面或凸面。
可选的，所述系统还包括：第六透镜，所述第六透镜为双凸透镜，其中，所述第六透镜的入光面为凸面，且朝向第五透镜的出光面；
第六透镜的出光面为凸面。
可选的，所述系统还包括：第一反射镜，所述第一反射镜的入光面朝向所述第六透镜的出光面，且所述第一反射镜的反射面的法线与所述光轴存在非零夹角。
可选的，第一透镜为正透镜，第二透镜为正透镜，第三透镜为负透镜，第四透镜为正透镜，第五透镜为正透镜，第六透镜为正透镜。
可选的，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜，第五透镜，第六透镜满足以下条件式:
1.2≤F12/F3≤2
2≤F45/F3≤3
150≤F6≤300
2≤F34/F12≤3
其中
F12为第一透镜和第二透镜的组合焦距，单位为毫米；F3为第三透镜301的焦距，单位为毫米；F45为汇聚镜组的组合焦距，单位为毫米；F6为第三透镜的焦距，单位为毫米；F34为第三透镜和第四透镜的组合焦距。
第一透镜的入光面曲率半径为：80mm≤R≤∞，所述第一透镜的出光面曲率半径为：8mm≤R≤20mm；
所述第二透镜的入光面曲率半径为：10mm≤R≤25mm，所述第二透镜的出光面曲率半径为：20mm≤R≤∞；
所述第三透镜的入光面曲率半径为：8mm≤R≤20mm，所述第三透镜的出光面曲率半径为：10mm≤R≤30mm；
所述第四透镜的入光面曲率半径为：80mm≤R≤∞，所述第四透镜出光面曲率半径为：15mm≤R≤50mm；
所述第五透镜的入光面曲率半径为：80mm≤R≤∞，所述第五透镜的出光面曲率半径为：20mm≤R≤100mm；
所述第六透镜的入光面曲率半径为：80mm≤R≤∞，所述第六透镜的出光面曲率半径为：80mm≤R≤∞，其中，R为曲率半径。
可选的，所述第一透镜满足以下条件：1.45＜Nd＜1.65，30＜Vd＜72；
所述第二透镜满足以下条件：1.45＜Nd＜1.65，30＜Vd＜72；
所述第三透镜满足以下条件：1.45＜Nd＜1.65，30＜Vd＜72；
所述第四透镜满足以下条件：1.45＜Nd＜1.65，30＜Vd＜72；
所述第五透镜满足以下条件：1.45＜Nd＜1.65，30＜Vd＜72；
所述第六透镜满足以下条件：1.45＜Nd＜1.65，30＜Vd＜72；其中，Nd为光折射率，Vd为阿贝常数。
可选的，所述系统还包括设置有任一两个透镜之间的第二反射镜。
本发明的优点在于：
应用本发明实施例，仅通过调节光轴上的第二透镜的运动方向与运动距离，即可实现光斑的放大缩小，相对于现有技术，本发明实施例中仅需调节一个光学组件，调节的光学组件数量更少，且其运动方式是沿光轴方向运动，相对于现有技术中的旋转运动，该运动方式更为简单，因此，本发明实施例可以更加简单的实现光斑尺寸的调节。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种照明面积连续可调均匀照明系统的流程示意图；
图2为本发明实施例1提供的照明光斑的测试结果示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
一种照明面积连续可调均匀照明系统，可以广泛地应用于PCB光刻，3D打印等领域。
一种照明面积连续可调均匀照明系统，包括：从左侧光源开始起至接收面依次沿光轴1设置的光源10，光棒40、第一透镜201，第二透镜202，第一透镜201，第二透镜202组成光斑调节镜组20；第三透镜301，第四透镜302，第五透镜303，第三透镜301，第四透镜302，第五透镜303组成汇聚镜组；第六透镜50。
所述光棒40为长方体，且所述光棒40的中轴线与该系统的光轴1重合。
所述第一透镜201的入光面朝向激光光源10，且该入光面的形状为非凹面，即可以根据实际需求调节为平面或者凸面；第一透镜201的出光面远离激光光源10设置，且该侧面为凸面；第二透镜202的入光面朝向第一透镜201的出光面，且该入光面的形状为凸面；第二透镜202的出光面朝向光斑调节镜组20的入光面设置，且该出光面的形状为非凹面，即可以根据实际需求调节为平面或者凸面；第二透镜202的出光面朝向汇聚镜组30设置；且所述第二透镜202可以沿光轴方向运动，其运动方向为靠近第一透镜201或者远离第一透镜201。
第三透镜301的入光面朝向所述第二透镜202的出光面，第三透镜301的出光面朝向第四透镜的入光面，所述第三透镜的入光面为平面、凸面或凹面；第三透镜的出光面为平面或凸面；所述第四透镜302的出光面朝向第五透镜303的入光面设置，第五透镜303的出光面出射的光照射到目标上。
上述的第一透镜201为正透镜，第二透镜202为正透镜，第三透镜301为负透镜，第四透镜302为正透镜，第五透镜303为正透镜，第六透镜50为正透镜，且第一透镜201、第二透镜202、第三透镜301、第四透镜302，第五透镜303，第六透镜50满足以下条件式:
1.2≤F12/F3≤2
2≤F45/F3≤3
150≤F6≤300
2≤F34/F12≤3
其中，
F12为第一透镜201和第二透镜202的组合焦距，单位为毫米；
F3为第三透镜301的焦距，单位为毫米；
F45为第四透镜302和第五透镜303的组合焦距，单位为毫米；
F6为第六透镜50的焦距，单位为毫米；
F34为第三透镜301第四透镜302的组合焦距，单位为毫米。
进一步的，所述的一种照明面积连续可调均匀照明系统，其第一透镜201为正透镜，第二透镜202为正透镜，第三透镜301为负透镜，第四透镜302为正透镜，第五透镜303为正透镜，第六透镜50为正透镜。
进一步的，所述的一种照明面积连续可调均匀照明系统，其玻璃材料满足以下条件：
所述第一透镜201满足以下条件：1.45＜Nd＜1.65，30＜Vd＜72；
所述第二透镜202满足以下条件：1.45＜Nd＜1.65，30＜Vd＜72；
所述第三透镜301满足以下条件：1.45＜Nd＜1.65，30＜Vd＜72；
所述第四透镜302满足以下条件：1.45＜Nd＜1.65，30＜Vd＜72；
所述第五透镜303满足以下条件：1.45＜Nd＜1.65，30＜Vd＜72；
所述第六透镜50满足以下条件：1.45＜Nd＜1.65，30＜Vd＜72；其中，Nd为光折射率，Vd为阿贝常数。
进一步的，第一透镜201的入光面曲率半径为：80mm≤R≤∞，所述第一透镜201的出光面曲率半径为：8mm≤R≤20mm；
所述第二透镜202的入光面曲率半径为：10mm≤R≤25mm，所述第二透镜202的出光面曲率半径为：20mm≤R≤∞；
所述第三透镜301第三透镜的入光面曲率半径为：8mm≤R≤20mm，所述第三透镜301的出光面曲率半径为：10mm≤R≤30mm；
所述第四透镜302的入光面曲率半径为：80mm≤R≤∞，所述第四透镜302出光面曲率半径为：15mm≤R≤50mm；
所述第五透镜303的入光面曲率半径为：80mm≤R≤∞，所述第五透镜303的出光面曲率半径为：20mm≤R≤100mm；
所述第六透镜50的入光面曲率半径为：80mm≤R≤∞，所述第六透镜50的出光面曲率半径为：80mm≤R≤∞，其中，R为曲率半径。
在实际应用中，所述的一种照明面积连续可调均匀照明系统，第一透镜201，第二透镜202，第三透镜301，第四透镜302，第五透镜303和第六透镜50均使用玻璃球面透镜。
当第二透镜202左右移动时，照明面积可以连续变大或变小，而且系统光学总长保持不变。本发明实施例只通过移动第二透镜202来实现照明面积连续可调，且移动第二透镜202时，照明系统的光学总长始终保持不变。
照明面积可以连续调节，解决现有数字曝光机能量利用率和均匀性不能很好匹配的问题，使用过程中，可以根据需要调节照明面积，将能量利用率最大化，间接地增加了设备的产能。
进一步的，所述系统还包括：第一反射镜60，所述第一反射镜60的入光面朝向所述第六透镜50的出光面，且所述第一反射镜60的反射面的法线与所述光轴存在非零夹角。
另外，所述均匀照明系统中任一两个元件之间可以增加第二反射镜来进行光路转折，以进一步缩小体积，例如在第一透镜201与第二透镜202之间，在第二透镜202与第三透镜301之间，在第三透镜301与第四透镜302之间，在第四透镜302以及第五透镜303之间等。
实施例1
表1为本发明实施例1提供的各个透镜的参数汇总表，如表1所示：
需要说明的是，S1为第一透镜的入光面，S2为第一透镜的出光面；S3为第二透镜的入光面，S4为第二透镜的出光面；S5为第三透镜的入光面，S6为第三透镜的出光面；S7为第四透镜的入光面，S8为第四透镜的出光面；S9为第五透镜的入光面，S10为第五透镜的出光面；S11为第以反射镜的反射面。
图2为本发明实施例1提供的照明光斑的测试结果示意图，图2所示，图2中方形浅色部分为有效光斑，光斑为方形，尺寸为24*14平方毫米，其光强大于或等于9.5*109W/m2；
实施例2
表2为本发明实施例1提供的各个透镜的参数汇总表，如表2所示：
实施例3
表3为本发明实施例1提供的各个透镜的参数汇总表，如表3所示：
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
