專利名稱：：光學(xué)鏡頭的制作方法光學(xué)鏡頭
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種激光應(yīng)用的光學(xué)鏡頭，尤其是指在激光加工使用的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)代生活的各個方面，在激光應(yīng)用中便離不開為了符合各種工藝要求的各種應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)。在目前市場上激光打標(biāo)機，以其速度快，靈活性強，無耗材，標(biāo)記永久性等特點，已逐漸地替代各種印字機，絲印機等。W(F-theta)鏡頭是一種大視場、中小孔徑、中長焦距的照相物鏡，從它要負(fù)擔(dān)的參數(shù)來說，選用"三片"型的照相物鏡，應(yīng)該是較為合適的。激光振鏡打標(biāo)機是因為有了"(F-theta)鏡頭才得以實現(xiàn)。圖1是一種典型的"鏡光學(xué)系統(tǒng)，光束順次經(jīng)兩塊繞x軸和y軸轉(zhuǎn)動的振鏡1、2，最后通過/^鏡3聚焦在像面4上，由振鏡掃描形成圖像。^鏡頭3是一種平像場的聚焦鏡，在打標(biāo)時，要求在成像面上像高n與X振鏡1和Y振鏡2的掃描角度0成線性關(guān)系艮卩-/7=/^(&)。其中，/為/P鏡頭3的焦距，^為振鏡的掃描角度(單位為弧度)。由高斯光學(xué)成像理論免i像高7與鏡頭焦距/和振鏡轉(zhuǎn)角^為下列關(guān)系7=/"g^。它不滿足/7=/.^&)關(guān)系式。因此，激光打標(biāo)系統(tǒng)用常規(guī)的鏡頭是不可行的，這是因為像高7與振鏡的轉(zhuǎn)角^不是呈線性關(guān)系變化，所雕刻出來的圖形與實物不相似，反而是一個變形的圖像。為了解決這個問題，要求在光學(xué)設(shè)計時的象差校正中，有意引入畸變A//，使得滿足下式所示關(guān)系77=(/,g0-A;7)=/^這個結(jié)論是非常重要的。雖然A;/是有意引入的，但決不意味著畸變就可以不考慮，隨意大小都可以，A;;應(yīng)滿足下式A"/.妙-/.^/(,g")上式表明畸變應(yīng)為振鏡轉(zhuǎn)角的正切和弧度之差與鏡頭焦距/的乘積時才能滿足要求。能滿足這個條件的才能稱作伸光學(xué)系統(tǒng)。一般/P鏡頭視場的50°，但許多場合要求在一定焦距的情況下的標(biāo)記范圍要加大，這要求在原視場的基礎(chǔ)上增大視場，同時還要保證原來視場的鏡頭相一致的效果。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所欲解決的技術(shù)問題在于提供一種長焦距、視場較大、且達到非常好的平像場效果的光學(xué)/e鏡頭。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種用于激光加工使用的光學(xué)yy鏡頭，包括透鏡組和光闌，透鏡組包括三個透鏡，分別為第一、第二、第三透鏡，依次排列為"正一負(fù)一正"分離的光焦度系統(tǒng)，其中，所述第一透鏡為彎月型正透鏡，第二透鏡為彎月型負(fù)透鏡，第三透鏡為彎月型正透鏡，第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡所有的曲面均向著光闌方向彎曲，且整個光學(xué)系統(tǒng)的焦距為f，第一、第二、第三透鏡的焦距分別為fl、f2、f3，各透鏡的焦距與整個光學(xué)系統(tǒng)的焦距f比率滿足以下要求關(guān)系0.8〈fl/f<1.0;-0.5〈f2/f<-0.3;0.3〈f3/f〈0.5。其中，fl/f=0.82;f2/f=-0.35;f3/f=0.40。其中，所述第一透鏡與光闌的距離為20-60mrn。本發(fā)明所提供的光學(xué)W鏡頭是一種長焦距鏡頭同時要求在同樣的焦距下標(biāo)記范圍比一般的^鏡頭大得多，所以其視場較一般鏡頭大，達到70°，比一般鏡頭的50。要求視場大大增加，且使得系統(tǒng)的的球差、彗差與場曲都達到較好的平衡，使得成像結(jié)果良好且在整個像面上成像均勻，且該結(jié)構(gòu)應(yīng)用于大口徑入射的/P鏡頭的小型化取得較好的效果，且在系統(tǒng)的入射光束口徑較大，使得該系統(tǒng)的產(chǎn)品能夠與一般小入射光束口徑的產(chǎn)品進行互換，達到小型化設(shè)計。圖1是一種典型的^鏡頭光學(xué)系統(tǒng)示意圖。圖2是本發(fā)明鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明/P鏡頭較佳實施例1中的光線追跡圖。圖4為本發(fā)明/^鏡頭較佳實施例1中的像散、場曲及畸變。圖5為本發(fā)明^鏡頭較佳實施例1中的視場分別為0、0.3、0.5、0.7、0.85以及1.0各視場上的光程差圖。圖6為本發(fā)明/^鏡頭較佳實施例1中的光學(xué)傳遞函數(shù)MTF圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一段步說明。"(F-theta)鏡頭是一種大視場、中小孔徑、中長焦距的照相物鏡，從它要負(fù)擔(dān)的參數(shù)來說，選用"三片"型的照相物鏡，應(yīng)該是較為合適的。我們采用"正一負(fù)一正"的光焦度分布型式。其入瞳在鏡頭外產(chǎn)生的畸變，正好也是^鏡所需要的，此畸變很容易達到^鏡要求，是一種"無變形"的打標(biāo)。同時，它是一個大視場的照相物鏡，與照相物鏡一樣，它是一個"平像場"的物鏡。如圖2，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種用于激光加工使用的光學(xué)/^鏡頭，包括透鏡組和光闌(振鏡)1，光闌(振鏡)1位于透鏡組的前方，透鏡組包括三個透鏡，分別為第一、第二、第三透鏡Ll、L2、L3，采用三片式"正一負(fù)一正"的光焦度分布進行設(shè)計，其中三片透鏡的材質(zhì)都膠體，可解決在高功率的激光系統(tǒng)中，通過采用雙膠面的透鏡進行校正相關(guān)的像差。其中，第二透鏡L2的光焦度l/f2為負(fù)透鏡,第一透鏡Ll的光焦度1/f1與第三透鏡L3的光焦度1/f3均為正其中各透鏡的焦距與整個光學(xué)系統(tǒng)的焦距f比率按以下要求0.8<fl/f<1.0-0.5〈f2/f<-0.30.3〈f3/f<0.5。其中，全光學(xué)系統(tǒng)的焦點距離為f，第一、第二、第三透鏡的焦距分別為fl、f2、f3。.其中，第一透鏡L1距光闌(振鏡)1的距離d0為20—60mm，第一透鏡L1為彎月型正透鏡；第二透鏡L1為彎月型負(fù)透鏡，第三透鏡L3為彎月型正透鏡，第一透鏡Ll、第二透鏡Ll及第三透鏡L3所有的曲面均向著光闌(振鏡)l方向彎曲，第三透鏡L3到焦平面4的距離為d6。它們的具體結(jié)構(gòu)及參數(shù)表述為系統(tǒng)由L1、L2、L3三個透鏡構(gòu)成，L1分別由曲率半徑為R1、R2的兩個曲面S1、S2構(gòu)成，其中心厚度dl，材料光學(xué)參數(shù)為Ndl:Vdl;L2分別由曲率半徑為R3、R4的兩個曲面S3、S4構(gòu)成，其中心厚度d3，材料光學(xué)參數(shù)為Nd3:Vd3;L3分別由曲率半徑為R5、R6的兩個曲面S5、S6構(gòu)成，其中心厚度d5，材料光學(xué)參數(shù)為Nd5:Vd5;第一透鏡Ll與第二透鏡Ll的間隔為d2，第二透鏡Ll與第三透鏡L3的間隔為d4。結(jié)合以上的參數(shù)，本發(fā)明設(shè)計了一組鏡頭，其具體參數(shù)分別如下所示第一透鏡L1分別由曲率半徑為Rl=-221.056mm、R2=-139.16mm的兩個曲面S1、S2構(gòu)成，其光軸上的中心厚度d^4.6mm，材料為Ndl:Vdl:l.8/25.4;第二透鏡Ll分別由曲率半徑為R3=-64.71mm、R4=-175.655mm的兩個曲面S3、S4構(gòu)成，其光軸上的中心厚度d3=3.0mm，材料為Nd3:Vd3=l.52/64;第三透鏡L3分別由曲率半徑為R5:-114.274mm、R6=-72.02mm的兩個曲面S5、S6構(gòu)成，其光軸上的中心厚度d5^8mm，材料為Nd5:Vd5=l.8/25.4;第一透鏡Ll與第二透鏡Ll在光軸上的間隔為d2二7.6mm，第二透鏡Ll與第三透鏡L3在光軸上的間隔為d4=4.4mm，第三透鏡L3與成象面在光軸上的距離為d6=609mm。并列表如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>根據(jù)上表，可得出數(shù)據(jù)如下f=575.4mraD/f=l:25入二1064nm2co二70。fl/f=0.82f2/f=-0.35f3/f二0.40由于fl/f=0.82滿足0.8〈fl/f〈l.0，f2/f二一0.35滿足-0.5〈f2/f<-0.3，f3/f=0.40滿足0.3<f3/f〈0.5。圖3為上例中的光線追跡圖，圖4為像散、場曲及畸變分布圖，圖5為視場分別為0、0.3、0.5、0.7、0.85以及1.0各視場上的光程差圖，圖6為光學(xué)傳遞函數(shù)MTF圖。由上以各圖說明系統(tǒng)的像散與場曲得到很好的較正，光程差最大也不超過0.3A，且從光學(xué)傳遞函數(shù)MTF圖上看，各視場的MTF值均較一致，說明在全視場上成像均勻，沒有漸暈存在，且在系統(tǒng)的入射光束口徑較大，采用的與一般的/P光學(xué)系統(tǒng)不同的結(jié)構(gòu)形式，使得該系統(tǒng)的產(chǎn)品能夠與一般小入射光束口徑的產(chǎn)品進行互換，達到小型化設(shè)計，且本發(fā)明的光學(xué)W鏡頭是一種長焦距鏡頭，同時要求在同樣的焦距下標(biāo)記范圍比一般的W鏡頭大得多，所以其視場較一般/^鏡頭大，達到70°，比一般鏡頭的50。要求視場大大增加。權(quán)利要求1.一種用于激光加工使用的光學(xué)fθ鏡頭，包括透鏡組和光闌，其特征在于透鏡組包括三個透鏡，分別為第一、第二、第三透鏡，依次排列為“正-負(fù)-正”分離的光焦度系統(tǒng)，其中，所述第一透鏡為彎月型正透鏡，第二透鏡為彎月型負(fù)透鏡，第三透鏡為彎月型正透鏡，第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡所有的曲面均向著光闌方向彎曲，且全光學(xué)系統(tǒng)的焦點距離為f，第一、第二、第三透鏡的焦距分別為f1、f2、f3，各透鏡的光焦度與系統(tǒng)的光焦度1/f比率以下要求0.8＜f1/f＜1.0-0.5＜f2/f＜-0.30.3＜f3/f＜0.5。2.如權(quán)利要求1所述光學(xué)/^鏡頭，其特征在于fl/f=0.82;f2/f=-0.35;f3/f=0.40。3.如權(quán)利要求l所述光學(xué)/^鏡頭，其特征在于所述第一透鏡與光闌的距離為20-60mm。全文摘要一種用于激光加工使用的光學(xué)fθ鏡頭，包括透鏡組和光闌，透鏡組包括三個透鏡，分別為第一、第二、第三透鏡，依次排列為“正—負(fù)—正”分離的光焦度系統(tǒng)其中，所述第一透鏡為彎月型正透鏡，第二透鏡為彎月型負(fù)透鏡，第三透鏡為彎月型正透鏡，第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡所有的曲面均向著光闌方向彎曲，且整個光學(xué)系統(tǒng)的焦距為f，第一、第二、第三透鏡的焦距分別為f1、f2、f3，各透鏡的焦距與整個光學(xué)系統(tǒng)的焦距f比率滿足以下要求關(guān)系0.8＜f1/f＜1.0；-0.5＜f2/f＜-0.3；0.3＜f3/f＜0.5。本發(fā)明所提供的光學(xué)fθ鏡頭是一種長焦距鏡頭，同時要求在同樣的焦距下標(biāo)記范圍比一般的fθ鏡頭大得多，所以其視場較一般fθ鏡頭大，達到70°，比一般鏡頭的50°要求視場大大增加。文檔編號G02B9/12GK101324697SQ20081006690公開日2008年12月17日申請日期2008年4月28日優(yōu)先權(quán)日2008年4月28日發(fā)明者周朝明,博孫,張維臣,李家英,李紅梅,高云峰,鮑瑞武申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司