專利名稱：一種可變光闌以及光闌調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通光裝置，更具體地說，涉及一種可調(diào)節(jié)通光大小和形狀的可 變光闌以及光闌調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件，液晶、等離子、有機(jī)EL等顯示器件，光掩膜制造等精密 (如微米、亞微米、深亞微米級(jí))的激光微細(xì)加工領(lǐng)域，往往需要對(duì)激光束的 光束外形進(jìn)行整形，以令投影或成像的光束呈現(xiàn)出所需的幾何形狀(比如圓形 或矩形等)的光斑。這些光斑的成型機(jī)構(gòu)通常是光闌。而在一些場(chǎng)合中，由于加工的對(duì)象(比如ITO玻璃的線路)有不同大小 的尺寸，而且有不同工藝需要，激光束形成的光斑的大小和邊緣位置要求能夠 進(jìn)行調(diào)整，因此，需要使用可變光闌，來實(shí)現(xiàn)光斑的大小和邊緣位置變換的要 求。如圖4所示，是現(xiàn)有技術(shù)的一種光闌，其是在一個(gè)不透光的底板上，按工 藝需要加工出一系列具有確定的尺寸、不同幾何形狀的透光光闌，以供不同加 工工藝需求的選用。這種光闌無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，不便于實(shí)際使用。而且，這 些光闌通常是針對(duì)某一類產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的，而需要加工不同產(chǎn)品時(shí)，往往需要 重新設(shè)計(jì)透光光闌的尺寸、形狀等，增加了成本。如圖5所示，是現(xiàn)有技術(shù)的另一種光闌，其通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)來帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)； 兩個(gè)光闌片分別通過螺旋方向相反的螺母同時(shí)安裝在螺桿上。在需要調(diào)整光闌 片的距離時(shí)，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，在螺桿上的螺母同時(shí)相對(duì)或向背運(yùn) 動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)光闌片的相對(duì)或向背運(yùn)動(dòng)，來調(diào)整光闌的大小。雖然，這種結(jié)構(gòu) 的光闌是連續(xù)可調(diào)的，但是，光闌片的運(yùn)動(dòng)必須是同步的，無法分別調(diào)整光闌 片的每條幾何邊的精確位置，造成了光闌的定位困難。而且，該結(jié)構(gòu)僅僅是調(diào)整兩片光闌的距離，無法改變光闌的形狀，不利于實(shí)際加工需求。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述可變光闌的調(diào)整困難 的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小、容易調(diào)整、精確的可變光闌。本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述可變光闌的調(diào)整 困難的缺陷，提供一種容易調(diào)整、精確的光闌調(diào)節(jié)方法本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種可變光鬧，包括具有透光孔的基座、以及至少三組均布設(shè)置在所述透光孔的圓周上的調(diào)整機(jī)構(gòu)；每一所述調(diào)整機(jī)構(gòu)均包括設(shè)置在所述基座上的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、對(duì)應(yīng)安裝在所述 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上的擋光光闌片、以及驅(qū)動(dòng)所述光闌片在所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件；所述光闌片圍成與所述透光孔相對(duì)的透光光闌。在本發(fā)明所述的可變光闌中，所述驅(qū)動(dòng)元件為電磁驅(qū)動(dòng)的直線執(zhí)行驅(qū)動(dòng)元 件；所述光闌片的一端固定在所述直線執(zhí)行驅(qū)動(dòng)元件的動(dòng)力輸出端上；或者， 所述驅(qū)動(dòng)元件為直線電機(jī)、電致伸縮執(zhí)行元件、磁致伸縮元件或超聲行進(jìn)元件。 在本發(fā)明所述的可變光闌中，每一組所述調(diào)整機(jī)構(gòu)的所述直線執(zhí)行驅(qū)動(dòng)元 件的動(dòng)力輸出方向與所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向方向平行。在本發(fā)明所述的可變光闌中，每一所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為導(dǎo)軌滑塊副；所述光闌 片固定安裝在所述導(dǎo)軌滑塊副的滑塊上；所述導(dǎo)軌滑塊副的導(dǎo)軌固定安裝在所 述基座上；或者，每一所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為無導(dǎo)軌的柔性鉸鏈微動(dòng)結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明所述的可變光闌中，所述光闌片包括擋光部、在所述擋光部一側(cè) 設(shè)置的安裝部、以及在所述安裝部一側(cè)設(shè)置的連接部； 所有所述光闌片的擋光部共同圍成所述透光光闌； 所述安裝部通過緊固件固定安裝在所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上； 所述連接部通過緊固件固定安裝在所述驅(qū)動(dòng)元件的動(dòng)力輸出端。 在本發(fā)明所述的可變光闌中，所述光闌片的擋光部的截面形狀為楔形。 在本發(fā)明所述的可變光鬧中，所述光闌片為四個(gè)并呈渦旋狀分布，分為運(yùn)動(dòng)方向相互垂直的兩組，每一組包括兩個(gè)所述光闌片；所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)為四個(gè)，并均布在所述基座的透光孔的四周，分為導(dǎo)向 方向相互垂直的兩組，每一所述光闌片對(duì)應(yīng)安裝在對(duì)應(yīng)的每一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上；所述驅(qū)動(dòng)元件對(duì)應(yīng)為四個(gè)，均布安裝在所述基座的外圍，分為動(dòng)力輸出方 向相互垂直的兩組，同一組的所述驅(qū)動(dòng)元件的動(dòng)力輸出方向平行并相反；同一所述調(diào)整機(jī)構(gòu)的所述驅(qū)動(dòng)元件的動(dòng)力輸出方向與所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo) 向方向平行。在本發(fā)明所述的可變光闌中，同一組的所述光闌片的楔形斜面相對(duì)，而平 面朝下；另一組所述光闌片的楔形斜面相對(duì)，而平面朝上，并貼緊所述朝下的 平面。本發(fā)明解決其另一技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是提供一種光鬧調(diào)節(jié)方法， 設(shè)置多個(gè)活動(dòng)光闌片，并且每一所述光闌片配置一個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)元件；由 所述光闌片共同圍成透光光闌；每一個(gè)所述光闌片由其對(duì)應(yīng)的所述驅(qū)動(dòng)元件驅(qū) 動(dòng)在所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向方向上移動(dòng)，進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，通過對(duì)每一所述光闌片 的位置的調(diào)整所述透光光闌的形狀、大小及位置。實(shí)施本發(fā)明具有以下有益效果通過設(shè)置多個(gè)光闌片，并且每一光闌片由 獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)，在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向方向上移動(dòng)，使得光闌的每條幾何邊 都可控制，實(shí)現(xiàn)光闌片的分別獨(dú)立的調(diào)整，方便了光闌的形狀、大小、位置的 調(diào)整，具有調(diào)整方便、準(zhǔn)確地優(yōu)點(diǎn)。另外，使用低成本的電磁驅(qū)動(dòng)的直線執(zhí)行元件，并配以導(dǎo)軌滑塊副的布局、 光闌片的排列等，空間利用率達(dá)到了最大化，實(shí)現(xiàn)了緊湊的結(jié)構(gòu)尺寸，能夠適 應(yīng)微型化的要求。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的可選的多預(yù)置模板式光闌的示意圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)的同步伸縮光闌的立體示意圖； 圖3是本發(fā)明的可變光闌的裝配示意圖。圖4是利用本發(fā)明的可變光闌進(jìn)行激光微細(xì)加工的光路、機(jī)械原理圖。圖5是本發(fā)明的可變光闌在激光微細(xì)加工應(yīng)用的示意圖。圖6是本發(fā)明的可變光闌裝配俯視示意圖。圖7是本發(fā)明的可變光闌的部分爆炸示意圖。圖8是本發(fā)明的可變光闌的另一部分爆炸示意圖。圖9是本發(fā)明的可變光闌的所有驅(qū)動(dòng)元件都收縮(光闌關(guān)閉)的俯視示意圖。圖IO是本發(fā)明的可變光闌的所有驅(qū)動(dòng)元件都同步伸出(光闌為正方形) 的俯視示意圖。圖11、圖12是本發(fā)明的可變光闌的導(dǎo)軌方向相垂直的兩對(duì)驅(qū)動(dòng)元件分別 同步收縮和張開不同量，呈現(xiàn)出長(zhǎng)短可變的光鬧(光闌為矩形)。圖13——圖16是本發(fā)明的可變光闌的各個(gè)驅(qū)動(dòng)元件分別獨(dú)立伸縮時(shí)，可 以組合出不同位置、大小、形狀的透光光闌的示意圖；圖中的箭頭方向表示了 直線執(zhí)行元件的伸縮，并因此驅(qū)動(dòng)光闌片運(yùn)動(dòng)的方向。標(biāo)號(hào)說明l-基座，2-光闌片4-導(dǎo)軌滑塊副，5-驅(qū)動(dòng)元件(直線作動(dòng)器)，6-安裝座， 7-螺釘，8-激光加工目標(biāo)工件，9-工件上的圖形，10-顯微鏡、物鏡組，11-反射鏡，12、 13-擴(kuò)束鏡組，14-激光束，15-激光器，擋光部-21，安裝部-22， 連接部-23，導(dǎo)軌-41，滑塊-42，輸出端-具體實(shí)施方式
如圖3-16所示，在本發(fā)明的可變光闌的一個(gè)實(shí)施例中，包括基座l以及 多個(gè)用于調(diào)整光闌大小的調(diào)整機(jī)構(gòu)。該基座1為方形平板狀(當(dāng)然可以是其他 的形狀)，在中間位置設(shè)有透光孔，便于光束的通過。而調(diào)整機(jī)構(gòu)均勻分布設(shè) 在透光孔的圓周上，通過調(diào)整機(jī)構(gòu)來調(diào)整遮擋透光孔的大小、形狀、位置等， 實(shí)現(xiàn)光闌的調(diào)整。如圖3所示，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為四個(gè)，均勻分布在基座1上。每一個(gè)調(diào)整機(jī)構(gòu)都 包括設(shè)置在基座l上的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、按裝在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上的擋光光闌片2、以及驅(qū)動(dòng)擋光光闌片2在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件5。多個(gè)調(diào)整機(jī)構(gòu)的光闌片2共 同圍成透光光鬧，并且該透光光闌與基座1上的透光孔向?qū)?，以便光束的通過。在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)元件5采用電磁驅(qū)動(dòng)的直線執(zhí)行驅(qū)動(dòng)元件5，輸出直 線運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)光闌片2運(yùn)動(dòng)?？梢岳斫獾模?qū)動(dòng)元件5不限于電磁驅(qū)動(dòng)，還可 以選用手動(dòng)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件5，或者其它形式的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，例如直線電機(jī)、電 致(壓電)伸縮執(zhí)行元件、磁致伸縮元件、IM聲行進(jìn)元件等。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用導(dǎo)軌滑塊副4，包括固定安裝在基座1上導(dǎo)軌41，以及可滑 動(dòng)安裝在導(dǎo)軌41上的滑塊42。光闌片2與滑塊42固定連接，從而光闌片2 僅能在導(dǎo)軌41的導(dǎo)向方向上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了光闌片2的導(dǎo)向控制。當(dāng)然，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)也可以采用其它形式的結(jié)構(gòu)，例如柔性鉸鏈微動(dòng)機(jī)構(gòu)等。如圖8所示，該光闌片2包括用于阻擋光束的擋光部21、在擋光部21 — 側(cè)設(shè)置的安裝部22、以及在安裝部22—側(cè)設(shè)置的連接部23。安裝部22通過 緊固件(如緊固螺釘7、螺栓、鉚釘、焊接等)固定安裝在滑塊42上，而連 接部23在安裝部22的一側(cè)向下延伸，方便安裝到驅(qū)動(dòng)元件5的輸出端51， 減少空間的浪費(fèi)。擋光部21的截面形狀為楔形，并且所有光闌片2的擋光部 21共同圍成透光光闌。組裝時(shí)，將四個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌41均勻的安裝在基座1的透光孔四周， 并且分為導(dǎo)向方向相互垂直的兩組，同一組的導(dǎo)軌41的導(dǎo)向方向相平行。四 個(gè)驅(qū)動(dòng)元件5通過安裝座6均布安裝在基座1的外圍，分為動(dòng)力輸出方向相互 垂直的兩組，每一組的驅(qū)動(dòng)元件5的動(dòng)力輸出方向平行并相反，從而形成一個(gè) 渦旋狀(其渦旋方向可以是順時(shí)針的、也可以是逆時(shí)針的)的動(dòng)力輸出結(jié)構(gòu)。 并且同一調(diào)整機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)元件5的動(dòng)力輸出方向與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向方向平行。 光闌片2分別安裝在每一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的滑塊42上，呈螺旋狀分布，并且所 有光闌片2的擋光部21共同圍成透光光闌。四個(gè)光闌片2分為運(yùn)動(dòng)方向相互 垂直的兩組，每一組包括兩個(gè)光鬧片2。并且每一光闌片2的連接部23固定 安裝在一個(gè)驅(qū)動(dòng)元件5的動(dòng)力輸出端51上，并且光闌片2的安裝部22固定安 裝在對(duì)應(yīng)的一個(gè)滑塊42上。同一組的光闌片2的楔形斜面相對(duì)，而平面朝下， 另一組光鬧片2的楔形斜面相對(duì)朝下，并且平面朝上，緊貼朝下的平面，從而使得四個(gè)光闌片2的最大擋光邊緣位于同一個(gè)平面上，減少光損耗，避免形成 弱邊等缺陷。在需要調(diào)整透光光闌的大小、位置、形狀時(shí)，由控制裝置(可以安裝在本 發(fā)明的可變光闌上，也可以設(shè)置在光束生成裝置的主控系統(tǒng)中〉控制每一驅(qū)動(dòng) 元件5進(jìn)行動(dòng)作，對(duì)光闌片2進(jìn)行分別的獨(dú)立的伸縮調(diào)整。當(dāng)四個(gè)驅(qū)動(dòng)元件5 都向內(nèi)收縮到盡頭時(shí)，透光光闌關(guān)閉(如圖9所示)；當(dāng)驅(qū)動(dòng)元件5都向外同 步伸出，帶動(dòng)光闌片2向外同步運(yùn)動(dòng)，透光光闌完全張開，通光圖形為正方形 (如圖IO所示)；當(dāng)運(yùn)動(dòng)方向相互垂直的兩組光闌片2同步伸縮的大小不一致 時(shí)，通光圖形為矩形，矩形的長(zhǎng)和寬可以通過不同方向的伸縮來改變(如圖 11、圖12所示)；當(dāng)每個(gè)光闌片2分別朝不同方向伸縮時(shí)，可以構(gòu)成偏離中心 的正方形(或矩形)(如圖13-16所示〉。光闌片2的分別獨(dú)立的伸縮調(diào)整，方 便了激光光束形狀、大小、位置的調(diào)整，并且，當(dāng)整個(gè)可調(diào)光闌繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)，如果有同軸度的問題，可以很容易地可以通過分別調(diào)整光闌片2的位置來 達(dá)到匹配轉(zhuǎn)軸中心的目的，避免了以往不可調(diào)光闌裝配的同軸度誤差的問題。在應(yīng)用本發(fā)明的可變光闌進(jìn)行激光加工時(shí)，由激光器產(chǎn)生激光束，并由擴(kuò) 束鏡組擴(kuò)束，擴(kuò)束后的激光束，再經(jīng)過反射鏡反射，經(jīng)過可變光闌的透過光闌， 在經(jīng)過顯微鏡，對(duì)激光加工目標(biāo)工件加工出圖形。
權(quán)利要求
1、一種可變光闌，其特征在于，包括具有透光孔的基座、以及至少三組均布設(shè)置在所述透光孔的圓周上的調(diào)整機(jī)構(gòu)；每一所述調(diào)整機(jī)構(gòu)均包括設(shè)置在所述基座上的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、對(duì)應(yīng)安裝在所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上的擋光光闌片、以及驅(qū)動(dòng)所述光闌片在所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件；所述光闌片圍成與所述透光孔相對(duì)的透光光闌。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變光闌，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)元件為電磁 驅(qū)動(dòng)的直線執(zhí)行驅(qū)動(dòng)元件；所述光闌片的一端固定在所述直線執(zhí)行驅(qū)動(dòng)元件的 動(dòng)力輸出端上；或者，所述驅(qū)動(dòng)元件為直線電機(jī)、電致伸縮執(zhí)行元件、磁致伸 縮元件或超聲行進(jìn)元件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變光闌，其特征在于，每一組所述調(diào)整機(jī)構(gòu)的所述直線執(zhí)行驅(qū)動(dòng)元件的動(dòng)力輸出方向與所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向方向平行。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變光闌，其特征在于，每一所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為 導(dǎo)軌滑塊副；所述光闌片固定安裝在所述導(dǎo)軌滑塊副的滑塊上；所述導(dǎo)軌滑塊 副的導(dǎo)軌固定安裝在所述基座上；或者，每一所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為無導(dǎo)軌的柔性鉸鏈微動(dòng)結(jié)構(gòu)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可變光闌，其特征在于，所述光闌片包括擋光 部、在所述擋光部一側(cè)設(shè)置的安裝部、以及在所述安裝部一側(cè)設(shè)置的連接部；所有所述光闌片的擋光部共同圍成所述透光光闌；所述安裝部通過緊固件固定安裝在所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上；所述連接部通過緊固件固定安裝在所述驅(qū)動(dòng)元件的動(dòng)力輸出端。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的可變光闌，其特征在于，所述光闌片的擋光部的截面形狀為楔形。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的可變光闌，其特征在于，所述光闌片為四個(gè)并 呈渦旋狀分布，分為運(yùn)動(dòng)方向相互垂直的兩組，每一組包括兩個(gè)所述光闌片；所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)為四個(gè)，并均布在所述基座的透光孔的四周，分為導(dǎo)向方向相互垂直的兩組，每一所述光闌片對(duì)應(yīng)安裝在對(duì)應(yīng)的每一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上； 所述驅(qū)動(dòng)元件對(duì)應(yīng)為四個(gè)，均布安裝在所述基座的外圍，分為動(dòng)力輸出方向相互垂直的兩組，同一組的所述驅(qū)動(dòng)元件的動(dòng)力輸出方向平行并相反；同一所述調(diào)整機(jī)構(gòu)的所述驅(qū)動(dòng)元件的動(dòng)力輸出方向與所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向方向平行。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變光闌，其特征在于，同一組的所述光闌片 的楔形斜面相對(duì)，而平面朝下；另一組所述光鬧片的楔形斜面相對(duì)，而平面朝 上，并貼緊所述朝下的平面。
9、 一種光闌調(diào)節(jié)方法，其特征在于，設(shè)置多個(gè)活動(dòng)光闌片，并且每一所 述光闌片配置一個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)元件；由所述光闌片共同圍成透光光闌；每 一個(gè)所述光闌片由其對(duì)應(yīng)的所述驅(qū)動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)在所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向方向上 移動(dòng)，進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，通過對(duì)每一所述光闌片的位置的調(diào)整所述透光光闌的形 狀、大小及位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可變光闌以及光闌調(diào)節(jié)方法。該可變光闌包括具有透光孔的基座、以及至少三組均布設(shè)置在所述透光孔的圓周上的調(diào)整機(jī)構(gòu)；每一所述調(diào)整機(jī)構(gòu)均包括設(shè)置在所述基座上的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、對(duì)應(yīng)安裝在所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上的擋光光闌片、以及驅(qū)動(dòng)所述光闌片在所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件；所述光闌片圍成與所述透光孔相對(duì)的透光光闌。通過設(shè)置多個(gè)光闌片，并且每一光闌片由獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)，在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向方向上移動(dòng)，使得光闌的每條幾何邊都可控制，實(shí)現(xiàn)光闌片的分別獨(dú)立的調(diào)整，方便了光闌的形狀、大小、位置的調(diào)整，具有調(diào)整方便、準(zhǔn)確地優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B7/00GK101403803SQ20081021712
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者琳 林 申請(qǐng)人:清溢精密光電(深圳)有限公司