CN212599677U - 一种镭射光与摄像同轴的激光刻字机精密聚焦机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种镭射光与摄像同轴的激光刻字机精密聚焦机构，包括机架，所述机架设有镭射光源组件，所述镭射光源组件的光路于机架内依次设有调焦反射镜片组、偏转镜片组、聚焦镜片组以及自发光源，所述聚焦镜片组一侧设有光路相通的摄像组件，本实用新型整体采用镭射光与摄像同轴的结构，降低了整体结构的复杂度，使得激光路、摄像路、光源路三路重合的平行光聚焦，因而加工精度相比较与旧的设备方案而言更高，降低了设备成本，提高了生产效率，保障了生产质量。

Description

一种镭射光与摄像同轴的激光刻字机精密聚焦机构

技术领域

本实用新型涉及一种激光刻字设备的组成机构，具体而言，涉及的是一种镭射光与摄像同轴的激光刻字机精密聚焦机构。

背景技术

在半导体芯片镭射印字领域，针对1006等小材料，由于材料很小，机械结构定位精度已经无法满足要求，此时，采用摄像头进行精密定位，无疑成为了一种必须的选择。

目前常规的半导体激光刻字机的镭射光与摄像机光路是分开设置，以降低相互之间光路的干涉，并且也不需要过多复杂的配合零件来进行调整，但是这样一来观测精度就会下降；而存在一种类型的激光刻字机，其镭射光与摄像机光路同轴，但是需要十分复杂的光路配合以及不够可靠的调节元件来实现上述功能，因而造成实用度不佳且制造难度提升的问题，仅仅因精度提升带来的成本增加，使得整体的设计变得顾此失彼。

实用新型内容

针对背景技术中存在的技术缺陷，本实用新型提出一种镭射光与摄像同轴的激光刻字机精密聚焦机构，解决了上述技术问题以及满足了实际需求，具体的技术方案如下所示：

一种镭射光与摄像同轴的激光刻字机精密聚焦机构，包括机架，所述机架设有镭射光源组件，所述镭射光源组件的光路于机架内依次设有调焦反射镜片组、偏转镜片组、聚焦镜片组以及自发光源，所述聚焦镜片组一侧设有光路相通的摄像组件。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述调焦反射镜片组包括由调焦电机上下驱动的调焦镜片座，所述调焦镜片座的下方设有45°反射镜片座，所述调焦镜片座内设有调焦凸透镜，所述45°反射镜片座内设有反射镜。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述调焦电机为精密螺旋千分头，其输出端作竖直方向的上下运动，所述调焦凸透镜通过镜框固定在调焦镜片座的表面上。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述偏转镜片组包括Y轴电机、Y轴镜片、X轴电机、X轴镜片，以及设于所述Y轴电机的输出端一侧、并与所述Y轴电机固定连接偏转框架，所述Y轴镜片设于所述Y轴电机的输出端，所述X轴电机固定在所述偏转框架上后，输出端连接所述X轴镜片。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述X轴镜片与所述反射镜的中心连线，所述Y轴镜片与所述X轴镜片的中心连线，两者相互垂直。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述聚焦镜片组包括沿着光路依次设置的平面透镜以及聚焦透镜，所述平面透镜设于竖直方向上旋转的调节框架之中。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述摄像组件设于机架的底端，且该摄像组件包括有摄像镜头，所述摄像镜头的中心与平面透镜相通且对齐。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述自发光源设于所述聚焦镜片组的下方的机架最底端，且环绕于光路设置。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述镭射光源组件竖直朝下地设于机架上部。

本实用新型具有的有益效果在于：整体采用的是更加精简可靠的镭射光与摄像同轴的结构，使得应用该聚焦机构的激光刻字机可以降低整体结构的复杂度，采用激光路、摄像路、光源路三路重合的平行光聚焦方式，使得加工精度相比较与旧的设备方案而言更加优秀，从而降低了设备成本，提高了生产效率，保障了生产质量。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2调焦反射镜片组2的放大结构示意图。

图3为偏转镜片组4的剖视结构示意图。

图4为聚焦镜片组5与摄像组件7的配合关系示意图。

图5为聚焦镜片组5工作原理示意图。

其中：机架1、镭射光源组件2、调焦反射镜片组3、调焦电机31、调焦镜片座32、45°反射镜片座33、调焦凸透镜34、反射镜35、镜框36、偏转镜片组4、Y轴电机41、Y轴镜片42、X轴电机43、X轴镜片44、偏转框架45、聚焦镜片组5、平面透镜51、聚焦透镜52、调节框架53、自发光源6、摄像组件7、摄像镜头71。

具体实施方式

下面结合附图与相关实施例对本实用新型的实施方式进行说明，需要指出的是，以下相关实施例仅是为了更好说明本实用新型本身而举的优选实施例，而本实用新型的实施方式不局限于如下的实施例中，并且本实用新型涉及本技术领域的相关必要部件，应当视为本技术领域内的公知技术，是本技术领域所属的技术人员所能知道并掌握的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了使子描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参照图1所示，一种镭射光与摄像同轴的激光刻字机精密聚焦机构，包括机架1，所述机架1设有镭射光源组件2，所述镭射光源组件2的光路于机架内依次设有调焦反射镜片组3、偏转镜片组4、聚焦镜片组5以及自发光源6，所述聚焦镜片组5一侧设有光路相通的摄像组件7。

本实用新型的实施原理在于：所述镭射光源组件2固定在机架1上，所述机架1与其余刻字设备部件相连，如设置在升降机构上，然后所述调焦反射镜片组3、偏转镜片组4、聚焦镜片组5依照光路的行进顺序设置在机架1中，并对应地做好密封结构，使得镭射光不会受到外部空气或者其他物质的干扰，其中，所述调焦反射镜片组3负责对镭射光也就是激光进行折射以及调焦，使其满足刻字时的照射需求，而所述偏转镜片组4则通过机械运动的形式控制偏转用的镜片使得激光按照待刻的内容，以一定的轨迹进行引导偏转，而所述摄像组件7则通过拍摄材料的位置，来引导补正激光刻字的位置，提高刻字精度，其中，所述激光与拍摄光源的光路均通过聚焦镜片组5汇聚，使其能够同轴并聚焦，并且利用两者之间的光性质差异，通过物理结构的方式使得两者之间不会发生干扰，而所述自发光源6设置于光路的末端，保证摄像组件7能够有足够的明亮度对打印过程进行拍摄，三者之间的光路同轴保证了打印过程足够高的可控性，而结构的简化和集中使得整体的体积缩小，配合更加紧凑，降低了设备的制造成本，提高了加工的精度以及效率。

参照图2所示，一种优选的实施例，所述调焦反射镜片组3包括由调焦电机31上下驱动的调焦镜片座32，所述调焦镜片座32的下方设有45°反射镜片座33，所述调焦镜片座32内设有调焦凸透镜34，所述45°反射镜片座33内设有反射镜35，由调焦电机31驱动调焦镜片座32进行上下移动，从而改变设置在调焦镜片座32内的调焦凸透镜34与镭射光源之间的焦距，改变焦距后的镭射光会被45°反射镜片座33内的反射镜35进行反射，引导至后续的偏转镜片组4中作轨道变换，从而进行后续的刻字操作。

参照图2所示，一种优选的实施例，所述调焦电机31为精密螺旋千分头，其输出端作竖直方向的上下运动，所述调焦凸透镜34通过镜框36固定在调焦镜片座32的表面上，利用精密螺旋千分头可以精确定位调焦凸透镜34的焦距。

参照图3所示，一种优选的实施例，所述偏转镜片组4包括Y轴电机41、Y轴镜片42、X轴电机43、X轴镜片44，以及设于所述Y轴电机41的输出端一侧、并与所述Y轴电机41固定连接偏转框架45，所述Y轴镜片42设于所述Y轴电机41的输出端，所述X轴电机43固定在所述偏转框架45上后，输出端连接所述X轴镜片44，所述偏转框架45还能够作为一个单向导通的封闭空间供镭射光通过，在Y轴电机41与X轴电机43的配合下，Y轴镜片42与X轴镜片44通过改变相互之间的角度，使得入射的镭射光在依次经过Y轴镜片42与X轴镜片44后，能够按照电机转动进行一定轨迹的移动，从而在不受干扰情况下，完成对半导体芯片激光刻字操作。

参照图3所示，一种优选的实施例，所述X轴镜片44与所述反射镜35的中心连线，所述Y轴镜片42与所述X轴镜片44的中心连线，两者相互垂直，这样确保光路的变化能够以最小的偏转镜片活动幅度获得最大的移动轨迹范围，使得镭射光刻字变得更加精确并且高效。

参照图4、5所示，一种优选的实施例，所述聚焦镜片组5包括沿着光路依次设置的平面透镜51以及聚焦透镜52，所述平面透镜51设于竖直方向上旋转的调节框架53之中，其中所述平面透镜51可以允许镭射光100%的通过而不改变镭射光的性质，而反射刻字过程的图像至摄像组件7处进行采集，而聚焦透镜52则尽可能地使得所有的光线能够比较好的进行聚合，这样就实现了不同的光线的同轴化，并且各自能够保证正常传输，其中，平面透镜51设置的最佳角度是如图设置的45°放置，这样对镭射光的干扰最小并且能够令摄像组件7采集图像更加方便。

参照图1、4、5所示，一种优选的实施例，所述摄像组件7设于机架1的底端，且该摄像组件7包括有摄像镜头71，所述摄像镜头71的中心与平面透镜51相通且对齐，确保摄像组件7能够顺利通过平面透镜51的反射作用形成的光学通路进行图像采集工作。

参照图1、4、5所示，一种优选的实施例，所述自发光源6设于所述聚焦镜片组5的下方的机架1最底端，且环绕于光路设置，自发光源6的环绕设置可以确保自发光源6的光线不会干扰刻字的镭射光，并且也不会干扰到摄像组件7的图像采集，使得图像采集的过程有足够的亮度，本质上为电驱动的照明设备。

参照图1所示，一种优选的实施例，所述镭射光源组件2竖直朝下地设于机架1上部，方便镭射光能够按照先后顺序通过各个部件，并且在检修以及安装设置的时候更加方便。

本实用新型具有的有益效果在于：整体采用的是更加精简可靠的镭射光与摄像同轴的结构，使得应用该聚焦机构的半导体芯片激光刻字机可以降低整体结构的复杂度，采用激光路、摄像路、光源路三路重合的平行光聚焦方式，使得加工精度相比较与旧的设备方案而言更加优秀，从而降低了设备成本，提高了生产效率，保障了生产质量。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种镭射光与摄像同轴的激光刻字机精密聚焦机构，包括机架，所述机架设有镭射光源组件，其特征在于，所述镭射光源组件的光路于机架内依次设有调焦反射镜片组、偏转镜片组、聚焦镜片组以及自发光源，所述聚焦镜片组一侧设有光路相通的摄像组件。

2.根据权利要求1所述的镭射光与摄像同轴的激光刻字机精密聚焦机构，其特征在于，所述调焦反射镜片组包括由调焦电机上下驱动的调焦镜片座，所述调焦镜片座的下方设有45°反射镜片座，所述调焦镜片座内设有调焦凸透镜，所述45°反射镜片座内设有反射镜。

3.根据权利要求2所述的镭射光与摄像同轴的激光刻字机精密聚焦机构，其特征在于，所述调焦电机为精密螺旋千分头，其输出端作竖直方向的上下运动，所述调焦凸透镜通过镜框固定在调焦镜片座的表面上。

4.根据权利要求2所述的镭射光与摄像同轴的激光刻字机精密聚焦机构，其特征在于，所述偏转镜片组包括Y轴电机、Y轴镜片、X轴电机、X轴镜片，以及设于所述Y轴电机的输出端一侧、并与所述Y轴电机固定连接偏转框架，所述Y轴镜片设于所述Y轴电机的输出端，所述X轴电机固定在所述偏转框架上后，输出端连接所述X轴镜片。

5.根据权利要求4所述的镭射光与摄像同轴的激光刻字机精密聚焦机构，其特征在于，所述X轴镜片与所述反射镜的中心连线，所述Y轴镜片与所述X轴镜片的中心连线，两者相互垂直。

6.根据权利要求1所述的镭射光与摄像同轴的激光刻字机精密聚焦机构，其特征在于，所述聚焦镜片组包括沿着光路依次设置的平面透镜以及聚焦透镜，所述平面透镜设于竖直方向上旋转的调节框架之中。

7.根据权利要求1所述的镭射光与摄像同轴的激光刻字机精密聚焦机构，其特征在于，所述摄像组件设于机架的底端，且该摄像组件包括有摄像镜头，所述摄像镜头的中心与平面透镜相通且对齐。

8.根据权利要求1所述的镭射光与摄像同轴的激光刻字机精密聚焦机构，其特征在于，所述自发光源设于所述聚焦镜片组的下方的机架最底端，且环绕于光路设置。

9.根据权利要求1所述的镭射光与摄像同轴的激光刻字机精密聚焦机构，其特征在于，所述镭射光源组件竖直朝下地设于机架上部。

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