光学镜头及具有该光学镜头的激光加工设备制造技术

本发明专利技术涉及一种光学镜头及具有该光学镜头的激光加工设备。上述的光学镜头，包括沿入射光束的传输方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜；第一透镜为弯月型负透镜，第二透镜为弯月型正透镜，第三透镜为双凸型正透镜，第四透镜为弯月型负透镜。上述的光学镜头及具有该光学镜头的激光加工设备，入射光束经过负‑正‑正‑负的透镜的校正后，慧差和畸变均得到较好的校正，使光学镜头可以同时对入射的激光光束及照明光光束进行像差校正，可以满足激光加工技术要求，同时可以配合其他工业镜头在可见光照明时进行视觉捕捉定位、测量及监视；此外，上述的光学镜头的结构紧凑、成本较低且聚焦后的光斑较小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光加工的
，特别是涉及一种光学镜头及具有该光学镜头的激光加工设备。
技术介绍
随着激光加工和机器视觉技术的不断发展，带机器视觉成像的激光加工系统逐渐出现于激光加工行业中。一般的激光加工的光学镜头仅针对特定波长的激光进行像差校正，而照明光经过该光学镜头后会产生较大的像差，使光学镜头无法应用于CCD等成像装置中进行视觉定位及量测，更不能应用于激光加工和视觉成像的同光路系统中，从而严重限制了带机器视觉的激光加工系统的应用。
技术实现思路
基于此，有必要针对激光加工的光学镜头仅针对特定波长的激光进行像差校正，而照明光经过该光学镜头后会产生较大的像差的问题，提供一种光学镜头及具有该光学镜头的激光加工设备。一种光学镜头，包括沿入射光束的传输方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜；所述第一透镜为弯月型负透镜，所述第二透镜为弯月型正透镜，所述第三透镜为双凸型正透镜，所述第四透镜为弯月型负透镜。在其中一个实施例中，所述第一透镜包括第一曲面和第二曲面，所述第一曲面远离所述第二透镜，所述第二曲面邻近所述第二透镜，所述第一曲面的曲率半径为-35mm±1.75mm，所述第二曲面的曲率半径为-310mm±15.5mm；所述第二透镜包括第三曲面和第四曲面，所述第三曲面邻近所述第二曲面，所述第三曲面邻近所述第三透镜，所述第三曲面的曲率半径为-170mm±8.5mm，所述第四曲面的曲率半径为-50mm±2.5mm；所述第三透镜包括第五曲面和第六曲面，所述第五曲面邻近所述第四曲面，所述第六曲面邻近所述第四透镜，所述第五曲面的曲率半径为360mm±18mm，所述第六曲面的曲率半径为-55mm±2.75mm；所述第四透镜包括第七曲面和第八曲面，所述第七曲面邻近所述第六曲面，所述第八曲面远离所述第六曲面，所述第七曲面的曲率半径为-50mm±2.5mm，所述第八曲面的曲率半径为-100mm±5mm，使光学镜头对入射光束均进行较好地校正。在其中一个实施例中，所述第二曲面与所述第三曲面之间在光轴上的距离为4mm±0.2mm，所述第四曲面与所述第五曲面之间在光轴上的距离为0.5mm±0.025mm，所述第六曲面与所述第七曲面之间在光轴上的距离为6mm±0.3mm，使光学镜头对入射光束均进行较好地校正。在其中一个实施例中，所述第一透镜在光轴上的厚度为4mm±0.2mm，所述第二透镜在光轴上的厚度为18mm±0.9mm，所述第三透镜在光轴上的厚度为14mm±0.7mm，所述第四透镜在光轴上的厚度为4mm±0.2mm，使光学镜头对入射光束均进行较好地校正。在其中一个实施例中，光学镜头还包括保护片，所述保护片包括第一平面和第二平面，所述第一平面邻近所述第八曲面，所述第二平面远离所述第八曲面，所述第一平面的曲率半径和第二平面的曲率半径均为∞，保护片起到保护各个透镜的作用，可以提高光学镜头的使用寿命。在其中一个实施例中，所述第一平面与所述第八曲面之间在光轴上的距离为5mm±0.25mm。在其中一个实施例中，所述保护片在光轴上的厚度为4mm±0.2mm。在其中一个实施例中，所述第一透镜的材料的折射率与阿贝数的比值为1.7/27±0.085/27，所述第二透镜和所述第三透镜的材料的折射率与阿贝数的比值为1.7/55±0.085/55，所述第四透镜的材料的折射率与阿贝数的比值为1.6/35±0.08/35，所述保护片的材料的折射率与阿贝数的比值为1.5/65±0.075/65，使光学镜头较好地对入射的激光光束或照明光光束进行像差校正。在其中一个实施例中，所述入射光束包括激光光束和照明光光束，所述激光光束的波长为1064nm，所述照明光光束的波长为630nm。在其中一个实施例中，所述光学镜头的焦距为160mm，入瞳直径为16mm。在其中一个实施例中，视场角为2ω＝50°，加工面积为100mm*100mm。一种激光加工设备，包括上述的光学镜头。上述的光学镜头及具有该光学镜头的激光加工设备，入射光束从第一透镜的第一侧面射入，入射光束中的大部分光线被第一透镜折射，入射光束的极少部分光线被第一透镜反射，通过第一透镜的第一侧面的光线在第一透镜内发生多次反射，或从第一透镜的第二侧面折射出去；以此类推，通过第一透镜的第二侧面的光线大部分透过第二透镜、第三透镜和第四透镜；由于第一透镜为弯月型负透镜、第二透镜为弯月型正透镜和第四透镜为弯月型负透镜，第一透镜、第二透镜和第三透镜均能用于去除入射光束中的色差；由于第一透镜和第四透镜均能够使整个光学镜头的合成主点位置更靠近物体侧，且可以在第一透镜和第四透镜靠近像侧的侧面均设为较强的发散面，容易校正慧差和畸变相差；由于第二透镜能够使整个光学镜头的合成主点位置更靠近像侧，可以在第二透镜靠近物侧的侧面设为较强的发散面，容易校正慧差和畸变相差；第三透镜为双凸型正透镜，用于将通过第三透镜的入射光束中的光线进一步汇聚成平行光，从而使聚焦后的出射光束的光线的平行性较好；入射光束经过负-正-正-负的透镜的校正后，慧差和畸变均得到较好的校正，使光学镜头可以同时对入射的激光光束及照明光光束进行像差校正，可以满足激光加工技术要求，同时可以配合其他工业镜头在可见光照明时进行视觉捕捉定位、测量及监视；此外，上述的光学镜头的结构紧凑、成本较低且聚焦后的光斑较小。附图说明图1为一实施例的光学镜头的结构示意图；图2为图1所示的光学镜头的激光光束的弥散斑图；图3为图1所示的光学镜头的照明光光束的弥散斑图；图4为图1所示的光学镜头的激光光束的场曲图；图5为图1所示的光学镜头的激光光束的畸变图；图6为图1所示的光学镜头的照明光光束的场曲图；图7为图1所示的光学镜头的照明光光束的畸变图；图8为图1所示光学镜头的激光光束的光学传递函数曲线图；及图9为图1所示光学镜头的照明光光束的光学传递函数曲线图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对光学镜头及具有该光学镜头的激光加工设备进行更全面的描述。附图中给出了光学镜头及具有该光学镜头的激光加工设备的首选实施例。但是，光学镜头及具有该光学镜头的激光加工设备可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对光学镜头及具有该光学镜头的激光加工设备的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在光学镜头及具有该光学镜头的激光加工设备的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。需要说明的是，本说明书中光的传播方向是从图1的左边向右边。曲率半径的正负以曲面的球心位置与光轴20的交点为准，曲面的球心在该点以左，则曲率半径为负。反之，曲面的球心在该点以右，则曲率半径为正。位于镜头左边的为物方，位于镜头右边的为像方。另外，本文中的各个参数对应的数值均表达为“基本尺寸±偏差”，其中，“基本尺寸+偏差”为该参数对应的最大极限数值，“基本尺寸-偏差”为该参数对应的最小极限数值，故该参数的数值在最小极限数值与最大极限数值之间。例如，d1的数值表示为“3mm±0.15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学镜头，其特征在于，包括沿入射光束的传输方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜；所述第一透镜为弯月型负透镜，所述第二透镜为弯月型正透镜，所述第三透镜为双凸型正透镜，所述第四透镜为弯月型负透镜。

【技术特征摘要】
1.一种光学镜头，其特征在于，包括沿入射光束的传输方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜；所述第一透镜为弯月型负透镜，所述第二透镜为弯月型正透镜，所述第三透镜为双凸型正透镜，所述第四透镜为弯月型负透镜。2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜包括第一曲面和第二曲面，所述第一曲面远离所述第二透镜，所述第二曲面邻近所述第二透镜，所述第一曲面的曲率半径为-35mm±1.75mm，所述第二曲面的曲率半径为-310mm±15.5mm；所述第二透镜包括第三曲面和第四曲面，所述第三曲面邻近所述第二曲面，所述第三曲面邻近所述第三透镜，所述第三曲面的曲率半径为-170mm±8.5mm，所述第四曲面的曲率半径为-50mm±2.5mm；所述第三透镜包括第五曲面和第六曲面，所述第五曲面邻近所述第四曲面，所述第六曲面邻近所述第四透镜，所述第五曲面的曲率半径为360mm±18mm，所述第六曲面的曲率半径为-55mm±2.75mm；所述第四透镜包括第七曲面和第八曲面，所述第七曲面邻近所述第六曲面，所述第八曲面远离所述第六曲面，所述第七曲面的曲率半径为-50mm±2.5mm，所述第八曲面的曲率半径为-100mm±5mm。3.根据权利要求2所述的光学镜头，其特征在于，所述第二曲面与所述第三曲面之间在光轴上的距离为4mm±0.2mm，所述第四曲面与所述第五曲面之间在光轴上的距离为0.5mm±0.025mm，所述第六曲面与所述第七曲面之间在光轴上的距离为6m...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珊，彭金明，周朝明，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44