專(zhuān)利名稱(chēng)：：F-theta光學(xué)鏡頭的制作方法F-theta光學(xué)4免頭
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種光學(xué)鏡頭，尤其涉及一種適于激光應(yīng)用的F-theta光學(xué)鏡頭
背景技術(shù)：
：目前，激光應(yīng)用已深入到我們現(xiàn)代生活的各個(gè)方面。目前，激光打標(biāo)機(jī)以其速度快、靈活性強(qiáng)、無(wú)耗材以及標(biāo)記永久性等特點(diǎn)，已逐漸地替代各種印字機(jī)，絲印機(jī)等?，F(xiàn)有激光振鏡打標(biāo)機(jī)中普遍采用F-theta光學(xué)鏡頭，圖1是一種采用F-theta光學(xué)鏡頭的典型光學(xué)系統(tǒng)。如圖1所示，由激光源(未圖示)所發(fā)出的光束順次經(jīng)兩塊繞彼此正交的x軸和y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的振鏡1、2,最后通過(guò)F-theta鏡頭3聚焦在成像面4上。通過(guò)振鏡1、2的繞軸擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)激光束在成像面4上的掃描,在打標(biāo)時(shí)，要求在成像面4上像高t!與振鏡l、2的掃描角度e成線(xiàn)性關(guān)系，即ri=fxe。其中，f為F-theta光學(xué)鏡頭3的焦距，0為振鏡的掃描角度(單位為弧度)。由高斯光學(xué)成像理論知，常規(guī)聚焦透鏡像高Tl與鏡頭焦距f和振鏡轉(zhuǎn)角G為下列關(guān)系n=tge,此時(shí)所成圖像為變形的圖像。為此，在F-theta光學(xué)鏡頭3有意引入畸變An-f(tge-e),由此實(shí)現(xiàn)n與e的線(xiàn)性關(guān)系。但是，目前現(xiàn)有F-theta光學(xué)鏡頭都普遍存在漸暈現(xiàn)象，因而影響了成像質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中F-theta光學(xué)鏡頭都普遍存在漸暈現(xiàn)象，因而影響了成像質(zhì)量的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能夠在全視場(chǎng)上均勻成像、沒(méi)有漸暈存在的F-theta鏡頭。本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)中F-theta光學(xué)鏡頭都普遍存在漸暈現(xiàn)象，因而影響了成像質(zhì)量的技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種F4heta光學(xué)鏡頭，其中F-theta光學(xué)鏡頭包括沿入光方向依次排列的第一、第二和第三透鏡，其中第一透鏡為曲面朝向入光側(cè)的彎月型負(fù)透鏡，第二透鏡為曲面朝向入光側(cè)的彎月型正透鏡,第三透鏡為平凸型正透鏡。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，各透鏡的光焦度分別與光學(xué)鏡頭的系統(tǒng)光焦度滿(mǎn)足-0.55-0.45，1.0<f2/fw<U,0.6<f3/fw<0.8，其中f,為第一透鏡的光焦度，f2為第二透鏡的光焦度，f;為第三透鏡的光焦度，t為光學(xué)透鏡的系統(tǒng)光焦度。本發(fā)明所達(dá)到的技術(shù)效果是通過(guò)將三個(gè)透鏡布局成"負(fù)-正-正"分離的光焦度系統(tǒng)，使系統(tǒng)的像散和場(chǎng)曲得到很好的校正，在全視場(chǎng)上成像均勻，沒(méi)有漸暈存在。.圖1是一種采用F-theta光學(xué)鏡頭的典型光學(xué)系統(tǒng)；圖2是本發(fā)明F-theta光學(xué)鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明F-theta光學(xué)鏡頭第一實(shí)施例的光線(xiàn)追跡圖；圖4為本發(fā)明F-theta光學(xué)^l免頭第一實(shí)施例的像散、場(chǎng)曲及畸變；圖5為本發(fā)明F-theta光學(xué)鏡頭第一實(shí)施例的視場(chǎng)分別為0、0.3、0.5、0.7,0.85以及1.0各視場(chǎng)上的光程差圖；圖6為本發(fā)明F-theta光學(xué)鏡頭第一實(shí)施例的光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)圖；圖7為本發(fā)明F-theta光學(xué)鏡頭第二實(shí)施例的光線(xiàn)追跡圖；圖8為本發(fā)明F-theta光學(xué)鏡頭第二實(shí)施例的像散、場(chǎng)曲及畸變；圖9為本發(fā)明F-theta光學(xué)鏡頭第二實(shí)施例的視場(chǎng)分別為0、0.3、0.5、0.7、0.85以及1.0各^L場(chǎng)上的光程差圖；圖10為本發(fā)明F-theta光學(xué)鏡頭第二實(shí)施例的光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)圖具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖2所示，圖2是本發(fā)明F-theta光學(xué)鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖。在本發(fā)明中，F(xiàn)-theta光學(xué)鏡頭沿入光方向包括光焦度為f,的第一透鏡L卜光焦度為&的第二透鏡"以及光焦度為f3的第三透鏡L3，其中，第一透鏡L,為曲面朝向入光側(cè)的彎月型負(fù)透鏡，第二透鏡L2為曲面朝向入光側(cè)的彎月型正透鏡，為第三透鏡U為平凸型正透鏡。此外，各透鏡的光焦度f(wàn),、f2、f3的與該F-theta光學(xué)鏡頭的系統(tǒng)光焦度f(wàn)、、.滿(mǎn)足<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>。結(jié)合以上的參數(shù)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了兩個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其具體數(shù)據(jù)分別如下所示實(shí)施例1:透鏡L,分別由曲率半徑為R產(chǎn)-38.86mm、R2=-627.05畫(huà)的兩個(gè)曲面S!、S2構(gòu)成，其光軸上的中心厚度d產(chǎn)6.7mm,材料為Nd,:Vd,(折射率Z色散系數(shù))=1.52/64;透鏡L2分別由曲率半徑為R3=-115mm、&=-63.74mm的兩個(gè)曲面S3、S4構(gòu)成，其光軸上的中心厚度d3=5.5mm,材料為Nd3:Vd3=l.8/25.4;透鏡L3分別由曲率半徑為R5=Omm、R^-79.42mm的兩個(gè)曲面S5、S(、構(gòu)成.其光軸上的中心厚度d^9.2mm,材料為Nd5:Vd5=l.8/25,4;透鏡L,與透鏡L2在光軸上的間隔為d2=3.5mm,透鏡L2與透鏡L3在光軸上的間隔為d4==0.1mm,透鏡L;與成象面在光軸上的距離為d6=95mm。并列表如下<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>此外，通過(guò)上述結(jié)構(gòu)參數(shù)所設(shè)計(jì)的F-theta光學(xué)鏡頭的其它數(shù)據(jù)或參數(shù)分別如下所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>iVfw=-0.5f2/fw=1.08f3/f、、=0.62其中fw為整個(gè)光學(xué)鏡頭的系統(tǒng)光焦度，f,、f2、f'3分別為三個(gè)透鏡的光焦度，2co為^見(jiàn)場(chǎng)角，D/fw為^L值孔徑。根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬可以得到圖3-圖6的模擬結(jié)果,，圖3為上述實(shí)施例的光線(xiàn)追跡圖，圖4為像散、場(chǎng)曲及畸變，圖5為視場(chǎng)分別為()、0.3、0.5、0.7、0.85以及1.0各視場(chǎng)上的光程差圖，圖6為光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)圖。從上述曲線(xiàn)圖可以看出，系統(tǒng)的像散與場(chǎng)曲得到很好的校正，光程差最大也不超過(guò)0.2入，且從光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)圖上看，各視場(chǎng)的MTF值均較一-致，說(shuō)明在全視場(chǎng)上成像均勻，沒(méi)有漸暈存在。實(shí)施例2:透鏡L,分別由曲率半徑為R,;61.24mm、R產(chǎn)718.8mm的兩個(gè)曲面S!、S2構(gòu)成，其光軸上的中心厚度d尸6.2mm，材料為Nd"Vd產(chǎn)l.52/64;透鏡L2分別由曲率半徑為R3=-161.4mm、R4=-93.54mm的兩個(gè)曲面S;、Sj勾成，其光軸上的中心厚度d產(chǎn)lOmm,材料為Nd3:Vd3=1.8/25.4;透鏡b分別由曲率半徑為R5=0mm、130.3mm的兩個(gè)曲面S5、S6構(gòu)成，其光軸上的中心厚度d廣12mm,材料為Nd5:Vd5=l.8/25.4;透4免L,與透鏡匕2在光軸上的間隔為d2=5.2mm，透鏡L2與透鏡L3在光軸上的間隔為d4=7mm，透鏡L3與成象面在光軸上的距離為d6=310mm。并列表如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>此外，通過(guò)上述結(jié)構(gòu)參數(shù)所設(shè)計(jì)的F-theta光學(xué)鏡頭的其它數(shù)據(jù)或參數(shù)分別如下所示f、、=260.4mmD/fw=l:16入1064nm2co=50°fVfw=-0.51f2/fw=1.04f3/fw=0.65,其中fw為整個(gè)光學(xué)鏡頭的系統(tǒng)光焦度，f,、f2、f3為三個(gè)透鏡的光焦度，2co為視場(chǎng)角，D/fw為數(shù)值孔徑.根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬可以得到圖3-圖6的模擬結(jié)果。圖3為上述實(shí)施例的光線(xiàn)追跡圖，圖7為上例中的光線(xiàn)追跡圖，圖8為像散、場(chǎng)曲及畸變圖，圖9為視場(chǎng)分別為0、0.3、0.5、0.7、0.85以及1.0各視場(chǎng)上的光程差圖，圖IO為光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)圖。由以上各圖說(shuō)明系統(tǒng)的像散與場(chǎng)曲得到很好的校正，光程差最大也不超過(guò)0.2入，且從光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)圖上看，各視場(chǎng)的MTF值均較一致，說(shuō)明在全視場(chǎng)上成像均勻，沒(méi)有漸暈存在。本發(fā)明通過(guò)將三個(gè)透鏡布局成"負(fù)-正-正"分離的光焦度系統(tǒng)，使系統(tǒng)的像散和場(chǎng)曲得到很好的校正，在全視場(chǎng)上成像均勻，沒(méi)有漸暈存在。在上述實(shí)施例中，僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示范性描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明所保護(hù)的范圍和精神的情況下，可根據(jù)不同的實(shí)際需要設(shè)計(jì)出各種實(shí)施方式。權(quán)利要求1.一種F-theta光學(xué)鏡頭，其特征在于所述F-theta光學(xué)鏡頭包括沿入光方向依次排列的第一、第二和第三透鏡，其中所述第一透鏡為曲面朝向入光側(cè)的彎月型負(fù)透鏡，所述第二透鏡為曲面朝向入光側(cè)的彎月型正透鏡，所述第三透鏡為平凸型正透鏡。全文摘要本發(fā)明涉及一種F-theta光學(xué)鏡頭，該光學(xué)鏡頭包括沿入光方向依次排列的第一、第二、第三透鏡，第一透鏡為曲面朝向入光側(cè)的彎月型負(fù)透鏡，第二透鏡為曲面朝向入光側(cè)的彎月型正透鏡，第三透鏡為平凸型正透鏡。此外，各透鏡的光焦度與該光學(xué)鏡頭的系統(tǒng)光焦度比率滿(mǎn)足-0.55＜f<sub>1</sub>/f<sub>w</sub>＜-0.45，1.0＜f<sub>2</sub>/f<sub>w</sub>＜1.1，0.6＜f<sub>3</sub>/f<sub>w</sub>＜0.8，其中f<sub>1</sub>為第一透鏡的光焦度，f<sub>2</sub>為第二透鏡的光焦度，f<sub>3</sub>為第三透鏡的光焦度，f<sub>w</sub>為光學(xué)鏡頭的系統(tǒng)光焦度。該光學(xué)鏡頭通過(guò)將三個(gè)透鏡布局成“負(fù)-正-正”分離的光焦度系統(tǒng)，使系統(tǒng)的像散和場(chǎng)曲得到很好的校正，在全視場(chǎng)上成像均勻，沒(méi)有漸暈存在。文檔編號(hào)G02B9/12GK101236290SQ200710073160公開(kāi)日2008年8月6日申請(qǐng)日期2007年1月30日優(yōu)先權(quán)日2007年1月30日發(fā)明者周朝明,李家英,高云峰,鮑瑞武申請(qǐng)人:深圳市大族激光科技股份有限公司