[發(fā)明專利]f-theta光學(xué)鏡頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010207744.2
• 申請日: 2010-06-22
• 公開（公告）號: CN101881875A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李家英;周朝明;高云峰
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市大族激光科技股份有限公司
• 主分類號: G02B13/18
• 分類號: G02B13/18;G02B13/14
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 44248
• 代理人: 胡吉科

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光學(xué)鏡頭，特別是關(guān)于一種應(yīng)用于紫外激光的f-theta光學(xué)鏡頭。

背景技術(shù)

隨著激光加工的不斷發(fā)展，需要加工的介質(zhì)品種日益增加，要求加工出來的效果也越來越精細(xì)，尤其是一些特殊材料，它們對激光的波長都有不同的要求，一種傳統(tǒng)的激光應(yīng)用f-theta光學(xué)鏡頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。有一些材料用以往常用的激光波長λ＝1064nm或者532nm已不能滿足這些介質(zhì)的加工要求。還有一些材料是即使能用波長為1064nm或532nm的激光來加工，但為了達(dá)到更加精細(xì)、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(瑞利斑)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(xué)鏡頭時，使用激光波長λ＝355nm時，其瑞利斑直徑比用1064nm或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(xì)，而且由于短波加工能量更加集中，對加工區(qū)熱影響微乎其微等，因此用紫外激光加工會有更高的工作效率，應(yīng)用也越來越廣泛。目前紫外激光加工主要是用于超精細(xì)打標(biāo)、特殊材料打標(biāo)及刻劃等，如在食品、醫(yī)藥包裝材料上打標(biāo)、打微孔(孔徑d≤10μm)；在柔性PCB板上打標(biāo)，劃片；對金屬或非金屬鍍層去除；在硅晶圓片上進(jìn)行微孔、盲孔加工等。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種整體結(jié)構(gòu)緊湊的f-theta光學(xué)鏡頭。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種f-theta光學(xué)鏡頭，其包括沿入射光線傳輸方向設(shè)置的第一透鏡，第二透鏡，以及第三透鏡，其中所述的第一透鏡為雙凹型透鏡，第二透鏡為彎月型透鏡，且曲面均向著光線入射方向彎曲，第三透鏡為雙凸型透鏡，該鏡頭的焦距為160mm，入瞳直徑為12mm，入射光波長為355nm，視場角為ω，其中2ω＝50°，加工面積為100*100mm²。

本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是：所述的第一透鏡包括曲率半徑分別為R1、R2的兩個曲面S1、S2，其光軸上的中心厚度d1，其材料為Nd1(折射率):Vd1(阿貝數(shù))，所述的R1為-35mm，R2為340mm，Nd1:Vd1為1.5/70，d1為3mm。

本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是：所述的第二透鏡包括曲率半徑分別為R3、R4的兩個曲面S3、S4，其光軸上的中心厚度d3，其材料為Nd3(折射率):Vd3(阿貝數(shù))，所述的R3為-120mm，R4為-55mm，Nd3:Vd3為1.6/41，d3為6mm。

本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是：所述的第三透鏡包括曲率半徑分別為R5、R6的兩個曲面S5、S6，其光軸上的中心厚度d5，其材料為Nd5(折射率):Vd5(阿貝數(shù))，所述的R5為350mm，R6為-60mm，Nd5:Vd5為1.6/41，d5為12mm。

本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是：第一透鏡與第二透鏡在光軸上的間距為d2，第二透鏡與第三透鏡在光軸上的間距為d4，所述的d2為4mm，d4為0.1mm。

本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是：所述的第三透鏡與成像面之間進(jìn)一步設(shè)置保護(hù)鏡，該保護(hù)鏡為雙平板透鏡，其包括平面S7，S8，該保護(hù)鏡光軸上的中心厚度為3mm，所述的平面S7的材料為Nd7(折射率):Vd7(阿貝數(shù))，Nd7:Vd7為1.5/70。

本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是：所述的第三透鏡與保護(hù)鏡在光軸上的間距為2mm。

本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是：所述的曲面曲率半徑，曲面間隔以及材料參數(shù)的修正范圍為±5％。

本發(fā)明的f-theta光學(xué)鏡頭整體結(jié)構(gòu)非常緊湊，加工聚焦光斑小、能量更加集中，可在某些要求加工出來的效果超精細(xì)的特殊材料上進(jìn)行打標(biāo)或刻劃，使平象場要求得到滿足，所有像差的校正都幾乎達(dá)到了理想分辨率，而且當(dāng)光學(xué)參數(shù)與λ＝532nm相同的情況下，該f-theta光學(xué)鏡頭的結(jié)構(gòu)和大小基本與之一致，且最后成像結(jié)果也基本相同，均能達(dá)到理想的使用效果。

附圖說明

圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)中的f-theta光學(xué)鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的f-theta光學(xué)鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的f-theta光學(xué)鏡頭一較佳實施例中的彌散斑圖。

圖4為本發(fā)明的f-theta光學(xué)鏡頭一較佳實施例中的像散、場曲、畸變圖。

圖5為本發(fā)明的f-theta光學(xué)鏡頭一較佳實施例中的光學(xué)傳遞函數(shù)MTF圖。

具體實施方式