[發明專利]一種f-theta光學鏡頭

有效

• 申請號: 201010198692.7
• 申請日: 2010-06-11
• 公開（公告）號: CN101846791A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 李家英;周朝明;高云峰
• 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: G02B13/14
• 分類號: G02B13/14;G02B13/18
• 代理公司: 廣東國暉律師事務所 44266
• 代理人: 陳琳

【技術領域】

本發明涉及一種紫外激光應用的f-theta光學鏡頭。

【背景技術】

隨著激光加工的不斷發展，需要加工的介質品種日益增加，要求加工出來的效果也越來越精細，尤其是一些特殊材料，它們對激光的波長都有不同的要求。有一些材料用以往常用的激光波長λ＝1064nm、532nm已不能滿足這些介質的加工要求；還有一些材料是即使能用波長為1064nm、532nm的激光來加工，但為了達到更加精細、清晰的效果，還是改用短波紫外激光加工，這是因為其聚焦光斑極小，如下式所示：

瑞利斑直徑δ＝2.44λf/D

由上式可以看出，在使用相同的f/D的光學鏡頭時，使用激光波長λ＝355nm時，其瑞利斑直徑比用1064nm、532nm波長的激光更小至1/3-1/1.5。。所以無論是切割、劃線，效果會更精細。而且還由于短波加工能量更加集中，加工熱影響區微乎其微等，因此用紫外激光加工會有更高的工作效率，應用也越來越廣泛。目前紫外激光加工主要是用于超精細打標、特殊材料打標及刻劃等。如在食品、醫藥包裝材料上打標、打微孔(孔徑d≤10μm)；在柔性PCB板上打標，劃片；對金屬或非金屬鍍層去除；在硅晶圓片上進行微孔、盲孔加工等。

圖1是一種典型的fθ(即：f-theta)鏡光學系統，光束順次經兩塊繞x軸和y軸轉動的振鏡1、2，最后通過fθ鏡3聚焦在成像面4上，由振鏡掃描形成圖像。fθ鏡頭3是一種平像場的鏡頭，在打標時，要求在成像面上像高η與X振鏡1和Y振鏡2的掃描角度θ成線性關系，即：η＝f·θ(Sr)。其中，f為fθ鏡頭3的焦距，θ為振鏡的掃描角度(單位為弧度)。

【發明內容】

本發明目的在于提供一種紫外激光應用的f-theta光學鏡頭，旨在解決現有鏡頭影響紫外激光聚焦，加工而成的產品不夠精細、清晰的問題。

本發明實施例是這樣實現的，一種紫外激光應用的f-theta光學鏡頭，包括：位于光束的入射方向依序排列的第一、第二、第三、第四透鏡，其中，第一透鏡為雙凹型透鏡；第二透鏡為彎月型透鏡，曲面向著光線的入射方向彎曲；第三透鏡為平凸型透鏡；第四透鏡為雙凸型透鏡；其中，本光學鏡頭用于鏡頭的視場角為50°、焦距為100mm、波長為355nm的紫外激光、加工范圍為60mm*60mm加工區域。

其中，所述鏡頭的入瞳直徑為12mm。

其中，所述第一透鏡的兩個曲面S1、S2曲率半徑分別為R1＝-30mm、R2＝500mm，其光軸上的中心厚度d1＝2mm；第二透鏡的兩個曲面S3、S4曲率半徑分別為R3＝-65mm、R4＝-50mm，其光軸上的中心厚度d3＝6mm；第三透鏡兩個曲面S5、S6曲率半徑分別為R5＝0mm、R6＝-50mm，其光軸上的中心厚度d5＝12mm，第四透鏡兩個曲面S7、S8曲率半徑分別為R7＝180mm、R8＝-370mm，其光軸上的中心厚度d7＝7mm，其中，所有透鏡曲率半徑的公差范圍為5％。

其中，所述第一透鏡的材料為Nd1∶Vd1為1.5/70，所述第二透鏡的材料為Nd3∶Vd3為1.6/41，所述第三透鏡的材料為Nd5∶Vd5為1.6/41，所述第四透鏡的材料為Nd7∶Vd7為1.6/41，其公差范圍為5％。

其中，所述第一透鏡與第二透鏡在光軸上的間隔為5mm，其公差范圍為5％。

其中，第二透鏡與第三透鏡在光軸上的間隔為d4＝0.2mm，其公差范圍為5％。

其中，第二透鏡與第三透鏡在光軸上的間隔為d6＝0.1mm，其公差范圍為5％。

本紫外激光經該鏡頭聚焦光斑小、能量集中，可在某些加工出來的效果超精細的特殊材料上進行打標或刻劃，且由于用紫外激光加工聚焦光斑小、能量更加集中，加工熱影響區微乎其微等，因此用紫外激光加工會有更高的工作效率，使得加工效果更精細、清晰，應用也越來越廣泛。

【附圖說明】

下面參照附圖結合實例對本發明作進一步的描述：

圖1是一種典型的激光應用fθ鏡頭光學系統；

圖2是本發明光學鏡頭的結構示意圖；

圖3為本發明鏡頭較佳實施例中的彌散斑圖；

圖4為本發明鏡頭較佳實施例中的像散、場曲、畸變圖；

圖5為本發明鏡頭較佳實施例中的光學傳遞函數MTF圖。

【具體實施方式】