[實用新型]F?θ物鏡

有效

• 申請號: 201720280679.3
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN206833057U
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 蒂姆·巴爾德希芬;喬戈·文德利希
• 申請（專利權）人: 業納光學系統有限公司
• 主分類號: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司31002
• 代理人: 鄧琪

技術領域

本實用新型涉及一種用于高功率激光器的聚焦的F-θ物鏡，該F-θ物鏡例如可以在掃描設備中用于激光材料加工。

背景技術

F-θ物鏡使圍繞相對于該F-θ物鏡的光軸+/-θ的掃描角度范圍掃描而入射的激光束聚焦到一個平坦的成像區域中，其中在該掃描角度范圍內，掃描角度與激光束的入射點的在該成像區域中與光軸的間距的關系遵循線性函數。即以恒定的角速度掃描的激光束在該成像區域中產生一個焦點，該焦點以恒定的速度移動。在此，在該成像區域中的每個位置處該焦點的大小應是恒定的。依賴于纖維材料加工的目的(例如標記、剝離或切割)來確定焦點的大小。

由于該激光束在穿過F-θ物鏡時依賴于波長的折射，為了實現高的焦點質量，將該F-θ物鏡對所使用的加工激光束的波長進行校正，即如下地計算該物鏡：在針對預定的波長和預定的激光束直徑的允許的溫度容差范圍內，該物鏡針對預定大小的成像區域不具有或具有僅非常小的光學的成像失真，這些成像失真導致焦點的顯著的大小變化。尤其針對在激光材料加工中的使用，該F-θ物鏡具有大的成像區域和大的總焦距。

實用新型內容

本實用新型的目的在于，提供一種用于高功率激光器的F-θ物鏡，其具有355nm的波長以及在150mm和190mm之間、尤其為170mm的總焦距，該F-θ物鏡可以實現激光束的無反向反射的成像。

這個目的通過以下特征的一種F-θ物鏡實現：該F-θ物鏡包括四個單透鏡，具有：作為雙凹透鏡的具有焦距f₁的第一單透鏡L₁、作為彎月形透鏡的具有焦距f₂的第二單透鏡L₂、作為平凸透鏡L₃的具有焦距f₃的第三單透鏡 L₃、作為雙凸透鏡的具有焦距f₄的第四單透鏡L₄，以及該F-θ物鏡的總焦距 f，其中這些焦距f₁-f₄與該總焦距f之間的關系滿足以下條件：-2.0＜f₁/f＜- 1.8；-2.6＜f₂/f＜-2.0；+1.1＜f₃/f＜+1.6；+1.4＜f₄/f＜+1.9。

f₁/f＝-1.9，f₂/f＝-2.3，f₃/f＝+1.4，f₄/f＝+1.7。

該F-θ物鏡的入射光瞳EP以21mm的間距d₁位于該第一單透鏡L₁之前。

附圖說明

圖1為沿著光軸A且在最大的掃描角度下的光束走向的圖示，其中

d1 EP-L1的間距

d2 L1的厚度

d3 L1-L2的間距

d4 L2的厚度

d5 L2-L3的間距

d6 L3的厚度

d7 L4-L4的間距

d8 L4的厚度

d9 L4-保護玻璃的間距

d10 保護玻璃的厚度

d11 保護玻璃-成像平面的間距

具體實施方式

下面應借助于附圖詳細說明本實用新型。

在附圖中：

圖1用沿著光軸A且在最大的掃描角度下的光束走向的圖示，示出了根據本實用新型的物鏡的幾何光學示意圖。

根據本實用新型的F-θ物鏡具有在該F-θ物鏡前方安排的、間隔開的一個入射光瞳EP，該入射光瞳可以安排在一個平面中，一個掃描儀反射鏡位于該平面中，或者當使用兩個掃描儀反射鏡時一個為此計算的代替平面位于該平面中；并且該物鏡包括在一條共用的光軸A上安排的四個單透鏡L₁- L₄。這四個單透鏡L₁-L₄如下地構型：這些單透鏡形成“負-負-正-正”的透鏡順序。即前兩個單透鏡L₁-L₂具有負焦距，而后兩個單透鏡L₃-L₄具有正焦距。

在此，該第一透鏡L₁為凸-凹透鏡，該第二透鏡L₂為凹-凸透鏡，該第三透鏡L₃為凹-凸透鏡并且該第四透鏡L₄為雙凸透鏡。

這四個單透鏡的焦距滿足以下要求：