聚焦镜组及激光加工应用光学系统技术方案

本发明专利技术涉及一种聚焦镜组及激光加工应用光学系统，该聚焦镜组包括沿紫外激光入射方向于光轴上依次放置的聚焦镜组第一透镜、聚焦镜组第二透镜、聚焦镜组第三透镜、聚焦镜组第四透镜以及聚焦镜组第五透镜，聚焦镜组的焦距为３０ｍｍ，入瞳直径为１５ｍｍ。本发明专利技术对激光加工系统所使用的紫外激光和照明系统所使用的可见照明光消色差，将紫外激光聚焦点和可见照明光聚焦点点重合为一个，消除色差对成像监控系统成像的干扰，使成像监控系统能够清晰，准确的对加工位置进行监控、定位，保证紫外加工的准确性和质量。同时，还可采用可见照明光聚焦点对紫外激光聚焦点进行对准，对待加工工件位置进行精确定位。

【技术实现步骤摘要】
聚焦镜组及激光加工应用光学系统
本专利技术涉及一种光学装置及系统，尤其涉及一种聚焦镜组及激光加工应用光学系 统。
技术介绍
随着激光加工的不断发展，需要加工的介质品种日益增加，要求加工出来的效果 也越来越精细，尤其是一些特殊材料。由于UV紫外激光具有聚焦光斑极小，且加工热影响 区微乎其微等优点，使用UV紫外激光进行激光加工越来越广泛。UV紫外激光加工主要是用于超精细打标、特殊材料打标和划刻等，特别是IT领域 中用它来切割、划线，不但要求其划刻出的图案清晰、准确，而且还要求其工作情况是实时 监控的。由于紫外光是人眼不可见的，因此在工作过程中无法进行实时监控，对待加工工件 位置进行精确定位，给刻线工作带来很多麻烦。传统上，采用可见照明光视觉系统对紫外线加工进行监测，但是由于可见照明光 与紫外线波长不同，造成色差，使得视觉系统无法准确对紫外线加工进行监测，对待加工工 件位置进行精确定位。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种消色差，对紫外线加工进行准确监控、定位、对准的聚 焦镜组。此外，还提供一种消色差，对紫外线加工进行准确监控、定位、对准的激光加工应 用光学系统。—种聚焦镜组，包括沿紫外激光入射方向于光轴上依次放置的聚焦镜组第一透 镜、聚焦镜组第二透镜、聚焦镜组第三透镜、聚焦镜组第四透镜以及聚焦镜组第五透镜，所 述聚焦镜组第一透镜与聚焦镜组第二透镜均为弯月型透镜，且曲面均朝向紫外激光出射方 向弯曲；所述聚焦镜组第三透镜与聚焦镜组第四透镜为双凸型透镜；所述聚焦镜组第五透 镜为双凹型透镜，所述聚焦镜组的焦距为30mm，入瞳直径为15mm。优选的，所述聚焦镜组对波长为355nm与532nm的两种波长的光束消色差。优选的，所述聚焦镜组第一透镜由第七曲面和第八曲面构成，曲率半径分别 为-13. 2士5% mm和-25士5% mm，光轴上中心间隔为2. 5士5% mm，折射率/色散系数为 1.6/41，误差为 ±5% ；所述聚焦镜组第二透镜由第九曲面和第十曲面构成，曲率半径分别为-260士5% mm和-18. 4士5% mm，光轴上中心间隔为3. 2士5% mm，折射率/色散系数为1. 5/70，误差为 士5% ；所述聚焦镜组第三透镜由第十一曲面和第十二曲面构成，曲率半径分别为 30士5% mm和-60士5% mm，光轴上中心间隔为3士5% mm，折射率/色散系数为1. 5/70，误 差为士5% ；所述聚焦镜组第四透镜由第十三曲面和第十四曲面构成，曲率半径分别为 31 士5%謹和-71 士5%，光轴上中心间隔为2. 8士5%謹，折射率/色散系数为1.5/70，误 差为士5% ；所述聚焦镜组第五透镜由第十五曲面和第十六曲面构成，曲率半径分别 为-39士5% mm和39士5 %_，光轴上中心间隔为1. 6士5 % _，折射率/色散系数为 1.6/41，误差为 ±5%0优选的，所述第八曲面与所述第九曲面光轴上中心间隔为0. 2士5% mm ；所述第十 曲面与所述第十一曲面光轴上中心间隔为0. 2士5% mm ；所述第十二曲面与所述第十三曲 面光轴上中心间隔为0. 2士5% mm ；所述第十四曲面与所述第十五曲面光轴上中心间隔为 1 + 5% mm0一种激光加工应用光学系统，包括激光加工系统和激光监控系统，所述激光加工 系统和激光监控系统共用一个聚焦镜组，所述聚焦镜组包括沿紫外激光入射方向于光轴上 依次放置的聚焦镜组第一透镜、聚焦镜组第二透镜、聚焦镜组第三透镜、聚焦镜组第四透镜 以及聚焦镜组第五透镜，所述聚焦镜组第一透镜与聚焦镜组第二透镜均为弯月型透镜，且 曲面均朝向紫外激光出射方向弯曲；所述聚焦镜组第三透镜与聚焦镜组第四透镜为双凸 型透镜；所述聚焦镜组第五透镜为双凹型透镜，所述聚焦镜组的焦距为30mm，入瞳直径为 15mm0优选的，所述聚焦镜组第一透镜由第七曲面和第八曲面构成，曲率半径分别 为-13. 2 士 5% mm和-25士5 %_，光轴上中心间隔为2. 5 士 5% _，折射率/色散系数为 1.6/41，误差为 ±5% ；所述聚焦镜组第二透镜由第九曲面和第十曲面构成，曲率半径分别为-260士5% mm和-18. 4士5% mm，光轴上中心间隔为3. 2士5% mm，折射率/色散系数为1. 5/70，误差为 士5% ；所述聚焦镜组第三透镜由第十一曲面和第十二曲面构成，曲率半径分别为 30士5% mm和-60士5% mm，光轴上中心间隔为3士5% mm，折射率/色散系数为1. 5/70，误 差为士5% ；所述聚焦镜组第四透镜由第十三曲面和第十四曲面构成，曲率半径分别为 31 士5%謹和-71 士5%，光轴上中心间隔为2. 8士5%謹，折射率/色散系数为1.5/70，误 差为士5% ；所述聚焦镜组第五透镜由第十五曲面和第十六曲面构成，曲率半径分别 为-39士5% mm和39士5 %_，光轴上中心间隔为1. 6士5 % _，折射率/色散系数为 1.6/41，误差为 ±5%0优选的，所述第八曲面与所述第九曲面光轴上中心间隔为0. 2士5% mm ；所述第十 曲面与所述第十一曲面光轴上中心间隔为0. 2士5% mm ；所述第十二曲面与所述第十三曲 面光轴上中心间隔为0. 2士5% mm ；所述第十四曲面与所述第十五曲面光轴上中心间隔为 1 + 5% mm0优选的，所述激光加工系统还包括从紫外激光入射端开始，在所述聚焦镜组之 前，于光轴上依次放置的扩束镜组、第一滤光反光镜，所述扩束镜组包括紫外激光出射方 向沿光轴依次放置的扩束镜组第一透镜、扩束镜组第二透镜以及扩束镜组第三透镜；所述扩束镜组第一透镜为双凹型透镜；扩束镜组第二透镜与扩束镜组第三透镜均为弯月型透 镜，且曲面均向着紫外激光出射方向弯曲，所述扩束镜组扩束倍数为8倍，允许的最大入射 光束直径为1mm，适用波长为355nm。优选的，所述扩束镜组第一透镜由第一曲面和第二曲面构成，曲率半径分别 为-5士5% mm和9士5% mm，光轴上中心间隔为1 士5% mm，折射率/色散系数为1. 46/68， 误差为士5% ；所述扩束镜组第二透镜由第三曲面和第四曲面构成，曲率半径分别为-19士5% mm和-10士5% mm，光轴上中心间隔为1. 2士5% mm，折射率/色散系数为1. 5/70，误差为 士5% ；所述扩束镜组第三透镜由第五曲面和第六曲面构成，曲率半径分别为_9士5% mm 和-12士5% mm，光轴上中心间隔为1 士5% mm，折射率/色散系数为1.5/70，误差为士5%;第二曲面与第三曲面光轴上中心间隔为42士5% mm。第四曲面与第五曲面光轴上 中心间隔为1 士5% mm。优选的，还包括激光监控系统，所述激光监控系统包括照明系统及与所述聚焦镜 组同光轴设置的成像监控系统，所述照明系统包括从可见照明光源端开始，在所述聚焦镜 组之前，沿光轴依次放置的第二滤光反光镜、第三滤光反光镜、第四滤光反光镜、第一滤光 反光镜，所述成像监控系统还包括沿成像光路，在所述聚焦镜组之后，于光轴依次放置的 第一滤光反光镜、第四滤光反光镜、第五滤光反光镜以及CCD接收面。上述聚焦镜组及激光加工应用光学系统，对激光加工系统所使用的紫外激光和照 明系统所使用的可见照明光消色差，将紫外激光聚焦点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚焦镜组，其特征在于，包括沿紫外激光入射方向于光轴上依次放置的聚焦镜组第一透镜、聚焦镜组第二透镜、聚焦镜组第三透镜、聚焦镜组第四透镜以及聚焦镜组第五透镜，所述聚焦镜组第一透镜与聚焦镜组第二透镜均为弯月型透镜，且曲面均朝向紫外激光出射方向弯曲；所述聚焦镜组第三透镜与聚焦镜组第四透镜为双凸型透镜；所述聚焦镜组第五透镜为双凹型透镜，所述聚焦镜组的焦距为３０ｍｍ，入瞳直径为１５ｍｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李家英，周朝明，高云峰，
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]