[發明專利]遠心F－theta光學鏡頭及光學系統

有效

• 申請號: 200710073161.3
• 申請日: 2007-01-30
• 公開（公告）號: CN101236291A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 高云峰;李家英;周朝明;鮑瑞武
• 申請（專利權）人: 深圳市大族激光科技股份有限公司
• 主分類號: G02B9/34
• 分類號: G02B9/34;G02B27/00;B23K26/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所
• 代理人: 胡吉科;李慶波

【技術領域】

本發明涉及一種光學鏡頭，尤其涉及一種適于激光應用的遠心F-theta光學鏡頭以及使用該光學透鏡的光學系統。

【背景技術】

隨著科技的不斷進步，激光應用已深入到我們現代生活的各個方面。例如，激光打標機以其速度快、靈活性強、無耗材、標記永久性等優勢已逐漸替代各種傳統印字機、絲印機。此外，隨著工業的發展，激光應用領域也在不斷地擴大，包括激光劃片、激光切割、激光鉆孔在內的各種激光應用由于其優良的加工品質也逐漸得到廣泛應用。

在激光打標、激光劃片、激光切割、激光鉆孔等諸多激光應用領域中均會使用到F-theta光學鏡頭。F-theta光學鏡頭的作用是將平行入射光成像在成像面上，同時使像高與掃描角度層正比。在使用普通F-theta光學鏡頭進行鉆孔時，由于普通F-theta光學鏡頭的像方主光線與成像面之間有一定的傾角，特別在視場較大的邊緣區域，該傾角甚至可以達到15-20°。用普通鏡頭F-theta光學鏡頭鉆出來的孔將傾斜變形。

【發明內容】

為了解決現有技術的F-theta光學鏡頭的像方主光線與成像面成一定傾角，使得加工邊緣傾斜變形的技術問題，本發明提出了一種出瞳位于無窮遠處，視場內的像方主光線互相平行并垂直于成像面的遠心F-theta光學鏡頭以及光學系統。

本發明解決現有技術的F-theta光學鏡頭的像方主光線與成像面成一定傾角，使得加工邊緣傾斜變形的技術問題所采用的技術方案是：提供一種遠心F-theta光學鏡頭，該光學鏡頭包括沿入光方向依次排列的第一、第二、第三以及第四透鏡，其中第一透鏡為雙凹型負透鏡；第二透鏡為曲面朝向入光側的彎月型正透鏡；第三透鏡為平凸型或雙凸型正透鏡；第四透鏡為凸平型或雙凸型正透鏡。

根據本發明一優選實施例，第一、第二、第三以及第四透鏡的光焦度與光學鏡頭的系統光焦度滿足：

-0.65＜f₁/f_w＜-0.55，

1.6＜f₂/f_w＜2.5，

0.8＜f₃/f_w＜1.2，

2.2＜f₄/f_w＜2.5

其中：f₁為第一透鏡的光焦度，f₂為第二透鏡的光焦度，f₃為第三透鏡的光焦度，f₄為第四透鏡的光焦度，f_w為光學透鏡的系統光焦度。

本發明解決現有技術的F-theta光學鏡頭的像方主光線與成像面成一定傾角，使得加工邊緣傾斜變形的技術問題所采用的另一種技術方案是：提供一種光學系統，該光學系統包括：F-theta光學鏡頭；可繞兩個正交軸轉動并導引光束在F-theta光學鏡頭上進行掃描的第一和第二振鏡，其中F-theta光學鏡頭包括沿入光方向依次排列的第一、第二、第三以及第四透鏡，其中第一透鏡為雙凹型負透鏡；第二透鏡為曲面朝向入光側的彎月型正透鏡；第三透鏡為平凸型或雙凸型正透鏡；第四透鏡為凸平型或雙凸型正透鏡。

根據本發明一優選實施例，第一、第二、第三以及第四透鏡的光焦度與光學鏡頭的系統光焦度滿足：

-0.65＜f₁/f_w＜-0.55，

1.6＜f₂/f_w＜2.5，

0.8＜f₃/f_w＜1.2，

2.2＜f₄/f_w＜2.5

其中：f₁為第一透鏡的光焦度，f₂為第二透鏡的光焦度，f₃為第三透鏡的光焦度，f₄為第四透鏡的光焦度，f_w為光學透鏡的系統光焦度。

根據本發明一優選實施例，第一透鏡距相鄰振鏡的距離為20mm-50mm。

根據本發明一優選實施例，該光學系統進一步包括設置在第一透鏡的入光側的光闌。

根據本發明一優選實施例，光闌距第一透鏡的距離為20mm-50mm。

上述結構的有益效果是：通過將四個透鏡布局成“負-正-正-正”分離的光焦度系統，使F-theta光學鏡頭的出瞳位于無限遠處，視場內的像方主光線互相平行并垂直于成像面。此外，像散和場曲得到很好的校正，在全視場上成像均勻，沒有漸暈。

【附圖說明】