光学镜头制造技术

一种用于激光加工使用的光学ｆθ镜头，包括透镜组和光阑，所述光阑位于透镜组的前方，透镜组包括三个透镜，分别为第一、第二、第三透镜，依次排列为“负－正－正”分离的光焦度系统，所述第一透镜为双凹型负透镜，第二透镜为弯月型正透镜，第三透镜为双凸型正透镜，第二透镜的两个曲面均向着光阑方向弯曲，且整个光学系统的焦距为ｆ，第一、第二、第三透镜的焦距分别为ｆ１、ｆ２、ｆ３，各透镜的焦距与系统的焦距ｆ比率满足以下要求关系：－０．７＜ｆ１／ｆ＜－０．５；１．０＜ｆ２／ｆ＜１．３；０．８＜ｆ３／ｆ＜１．０。本发明专利技术所提供的光学ｆθ镜头，使得系统的球差、彗差与场曲都达到较好的平衡，使得成像结果良好且在整个像面上成像均匀，且该结构应用于大口径入射的ｆθ镜头的小型化取得较好的效果。

【技术实现步骤摘要】
光学镜头
本专利技术涉及一种激光应用的光学镜头，尤其是指在激光加工使用的F-theta (/^)光学镜头。
技术介绍
目前，激光应用已深入到我们现代生活的各个方面，在激光应 用中便离不开为了符合各种工艺要求的各种应用光学系统。在目前 市场上激光打标机，以其速度快，灵活性强，无耗材，标记永久性 等特点，已逐渐地替代各种印字机，丝印机等。theta)镜头是一种大视场、中小孔径、中长焦距的照相 物镜，从它要负担的参数来说，选用"三片"型的照相物镜，应该 是较为合适的。激光振镜打标机是因为有了/0 (F-theta)镜头才得 以实现。图1是一种典型的"镜光学系统，光束顺次经两块绕x轴 和y轴转动的振镜1、2，最后通过"镜3聚焦在像面4上，由振镜 扫描形成图像。^镜头3是一种平像场的聚焦镜，在打标时，要求 在成像面上像高ri与X振镜1和Y振镜2的扫描角度P成线性关系 即；;=/^(&)。其中，./为"镜头3的焦距，0为振镜的扫描角度 (单位为弧度)。由高斯光学成像理论矢Il像高;/与镜头焦距/和振镜转角e为下列关系7 = /.《e。它不满足"/.e(&)关系式。因此，激光打标 系统用常规的镜头是不可行的，这是因为像高7与振镜的转角^不 是呈线性关系变化，所雕刻出来的图形与实物不相似，反而是一个 变形的图像。为了解决这个问题，要求在光学设计时的象差校正中，有意引 入畸变A;/，使得满足下式所示关系；/ = (/ge-A7) = /e。这个结论 是非常重要的。虽然A;/是有意引入的，但决不意味着畸变就可以 不考虑，随意大小都可以，A;;应满足下式-A"/.妙-/如/(妙-0上式表明畸变应为振镜转角的正切和弧度之差与镜头焦距/的乘 积时才能满足要求。能满足这个条件的才能称作^光学系统。光学设计的另一个特点，就是要求所有在成像范围内的聚焦点，应有相似的聚焦质量，且不允许有渐晕，以保证所有"刻出"的像点都相一致和清晰。
技术实现思路
本专利技术所欲解决的技术问题在于提供一种镜头入射光束口径大 的中短焦距、能与现有的镜头安装尺寸进行呼唤的小型化光学^镜 头。本专利技术所采用的技术方案是提供一种用于激光加工使用的光学 ^镜头，包括透镜组和光阑，所述光阑位于透镜组的前方，透镜组 包括三个透镜，分别为第一、第二、第三透镜，依次排列为"负一正 一正"分离的光焦度系统，其中，所述第一透镜为双凹型负透镜，第 二透镜为弯月型正透镜，第三透镜为双凸型正透镜，第二透镜的两^个 曲面均向着光阑方向弯曲，且整个光学系统的焦距为f ，第一、第二、第三透镜的焦距分别为fl、 f2、 f3，各透镜的焦距与整个光学系统 的焦距f比率满足以下要求要求--0. 7<f l/f<-0. 51.0<f2/f〈1.30. 8<f3/f<1.0o其中，fl/f=-0. 62; f2/f=l.ll; f3/f=0. 92。 其中，所述第一透镜与光阑的距离为25—60mm。本专利技术所提供的光学W镜头，使得系统的的球差、彗差与场 曲都达到较好的平衡，使得成像结果良好且在整个像面上成像均 匀，且该结构应用于大口径入射的^镜头的小型化取得较好的效 果，且又能与现有的镜头安装尺寸进行互换，同时，在透镜总个数 仍为三片的情况下，使得孔径、慧差、球差与像散得到较好的平衡。附图说明图1是一种典型的^镜头光学系统示意图。 图2是本专利技术镜头的光学系统结构示意图。 图3为本专利技术/9镜头较佳实施例1中的光线追迹图。 图4为本专利技术"镜头较佳实施例1中的像散、场曲及畸变。 图5为本专利技术^镜头较佳实施例1中的视场分别为0、0. 3、0. 5、 0.7、 0.85以及1.0各视场上的光程差图。图6为本专利技术W镜头较佳实施例1中的光学传递函数MTF图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一段步说明。"(F-theta)镜头是一种大视场、中小孔径、中长焦距的照相 物镜，从它要负担的参数来说，选用"三片"型的照相物镜，应该 是较为合适的。我们采用"负一正一正"的光焦度分布型式。其入 瞳在镜头外产生的畸变，正好也是^镜所需要的，此畸变很容易达 到^镜要求，是一种"无变形"的打标。同时，它是一个大视场的 照相物镜，与照相物镜一样，它是一个"平像场"的物镜。如图2，本专利技术采用.三片式"负一正一正"的光焦度分布进行 设计，包括透镜组和光阑(振镜)1，所述光阑(振镜)l位于透镜 组的前方，透镜组包括三个透镜，分别为第一、第二、第三透镜L1、 L2、 L3，其中第一透镜的光焦度l/fl为负的厚透镜，其厚度为30mm 左右，且由于第一透镜是厚透镜，可使整个透镜在三片的情况下， 使得孔径高级球差与像散得到较好的平衡；第二透镜的光焦度1/f2 与第三透镜的光焦度1/f3均为正其中各透镜的焦距与整个光学系 统的焦距f比率按以下要求<formula>formula see original document page 6</formula>其中，整个光学系统的焦距为f，第一、第二、第三透镜的焦距 分别为fl、 f2、 f3.其中，第一透镜L1距光阑(振镜)的距离d0为25-60mm，第 一透镜L1为双凹型的负厚透镜；第二透镜L2为弯月型正透镜，第二透镜L2的两个曲面均向着光阑(振镜)1方向弯曲；第三透镜L3 为双凸型正透镜，第三透镜L3到焦平面4的距离为d6。它们的具体结构及参数表述为系统由L1、 L2、 L3三个透镜 构成，L1分别由曲率半径为R1、 R2的两个曲面S1、 S2构成，其中 心厚度dl，材料光学参数为Ndl:Vdl; L2分别由曲率半径为R3、 R4的两个曲面S3、 S4构成，其中心厚度d3，材料光学参数为 Nd3:Vd3; L3分别由曲率半径为R5、 R6的两个曲面S5、 S6构成， 其中心厚度d5，材料光学参数为Nd5:Vd5;第一透镜Ll与第二透 镜L2的间隔为d2，第二透镜L2与第三透镜L3的间隔为d4。结合以上的参数，本专利技术设计了一组镜头，其具体参数分别如 下所示第一-透镜L1分别由曲率半径为Rl=-56. 116 mm、 R2=776. 87mm 的两个曲面S1、 S2构成，其光轴上的中心厚度011=30 mm，材料为 Ndl:Vdl约为1.52/64;第二透镜L2分别由曲率半径为R3=_361. 22 mm、 R4卜102.494mm的两个曲面S3、 S4构成，其光轴上的中心厚度 d3二9mm，材料为Nd3:Vd3约为1. 8/25. 4;第三透镜L3分别由曲率 半径为R5=339. 46 mm、 R6=-175. 248 mm的两个曲面S5、 S6构成， 其光轴上的中心厚度d5=6 ram，材料为Nd5:Vd5约为1. 8/25. 4;第 一透镜Ll与第二透镜L2在光轴上的间隔为d2=6 mm，第二透镜L2 与第三透镜L3在光轴上的间隔为d4二0.2 mm，第三透镜L3与成象 面在光轴上的距离为d6=213. 5mm。并列表如下<table>table see original document page 7</column></row><table><table&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于激光加工使用的光学ｆθ镜头，包括透镜组和光阑，其特征在于：所述光阑位于透镜组的前方，透镜组包括三个透镜，分别为第一、第二、第三透镜，依次排列为“负－正－正”分离的光焦度系统，所述第一透镜为双凹型负透镜，第二透镜为弯月型正透镜，第三透镜为双凸型正透镜，第二透镜的两个曲面均向着光阑方向弯曲，且整个光学系统的焦距为ｆ，第一、第二、第三透镜的焦距分别为ｆ１、ｆ２、ｆ３，各透镜的焦距与系统的焦距ｆ比率以下要求：－０．７＜ｆ１／ｆ＜－０．５　１．０＜ｆ２／ｆ＜１．３　０．８＜ｆ３／ｆ＜１．０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高云峰，李家英，周朝明，鲍瑞武，李红梅，孙博，张维臣，
申请(专利权)人：深圳市大族激光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]