CN105068224A

CN105068224A - 激光远心光学镜头

Info

Publication number: CN105068224A
Application number: CN201510443147.2A
Authority: CN
Inventors: 郭春生; 刘勇; 曹桂红
Original assignee: Shandong University Weihai
Current assignee: Shandong University Weihai
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2015-11-18

Abstract

一种激光远心光学镜头，包括沿入射光线的传输方向依次共轴排列的第一透镜至第五透镜，该第一透镜为平凹型负透镜，该第二透镜为平凸型透镜，该第三透镜为平凸型透镜，该第四透镜为双曲面透镜，该第五透镜为平凹型负透镜。通过该远心光学镜头的第一至第五透镜的排布及参数设计，可以使该远心光学镜头实现远心的效果，同时满足消色差以及相对大孔径的要求。

Description

激光远心光学镜头

【技术领域】

本发明涉及一种光学镜头领域，尤其涉及一种激光远心光学镜头。

【背景技术】

激光加工应用十分广泛，比如在柔性线路板加工中的成型(切割与切除)、切片和钻孔；太阳能薄膜的切割；薄片玻璃和金属片的切割和打孔。随着激光加工技术的发展，特别是光学系统的发展，一般的光学镜头通过多个光学透镜的组合设计以实现远心的效果，即远心光学镜头。但是，由于远心光学镜头的各个光学透镜的光学参数的设置以及各个透镜之间的间距设计，使得远心光学镜头难以同时满足消色差以及相对大孔径的要求。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种可同时满足消色差以及相对大孔径的要求的远心光学镜头。

一种远心光学镜头，其特征在于，包括沿入射光线的传输方向依次共轴排列的第一透镜至第五透镜，该第一透镜为平凹型负透镜，该第二透镜为平凸型透镜，该第三透镜为平凸型透镜，该第四透镜为双曲面透镜，该第五透镜为平凹型负透镜，该第一透镜包括第一曲面和第二曲面、该第二透镜包括第三曲面和第四曲面、该第三透镜包括第五曲面和第六曲面、该第四透镜包括第七曲面和第八曲面、该第五透镜包括第九曲面和第十曲面，每个透镜的两个曲面分别是透镜的光入射面和光出射面，该第一至第十曲面沿入射光线的传输方向依次排布，该第二、三、五、八曲面及第十曲面为平面，该第一曲面的曲率半径为-50±5％毫米，该第四曲面的曲率半径为-120±5％，第六曲面的曲率半径为-300±5％、第七曲面为双曲面，第九曲面的曲率半径为-150±5％，单位为毫米。

该第一透镜至第五透镜的中心厚度依次为5±5％、20±5％、28±5％、10±5％、4±5％，单位为毫米。

该第一透镜的折射率与阿贝数的比例为(1.8/26)±5％、该第二透镜至第四透镜的折射率与阿贝数的比例均为(1.7/50)±5％，，该第五透镜的折射率与阿贝数的比例为(1.6/35)±5％。

通过该远心光学镜头的第一至第五透镜的排布及参数设计，可以使该远心光学镜头同时满足消边缘色差以及相对大孔径的要求。

【附图说明】

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将会变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为一实施例中的远心光学镜头的结构示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，本说明书中光的传播方向是从附图的左边向右边传播。曲率半径的正负以曲面的球心位置与主光轴的交点为准，曲面的球心在该点以左，则曲率半径为负；反之，曲面的球心在该点以右，则曲率半径为正。另外，位于镜头左边的为物方，位于镜头右边的为像方。正透镜是指透镜的中心厚度大于比边缘厚度的透镜，负透镜是指透镜的中心厚度小于边缘厚的透镜。

图1所示为一实施例中的远心光学镜头的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。远心光学镜头包括沿入射光线的传输方向依次共轴排列的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5。其中，包括沿入射光线的传输方向依次共轴排列的第一透镜至第五透镜，该第一透镜为平凹型负透镜，该第二透镜为平凸型透镜，该第三透镜为平凸型透镜，该第四透镜为双曲面透镜，该第五透镜为平凹型负透镜，该第一透镜包括第一曲面和第二曲面、该第二透镜包括第三曲面和第四曲面、该第三透镜包括第五曲面和第六曲面、该第四透镜包括第七曲面和第八曲面、该第五透镜包括第九曲面和第十曲面，每个透镜的两个曲面分别是透镜的光入射面和光出射面，该第一至第十曲面沿入射光线的传输方向依次排布，该第二、三、五、八曲面及第十曲面为平面，该第一曲面的曲率半径为-50±5％毫米，该第四曲面的曲率半径为-120±5％，第六曲面的曲率半径为-300±5％、第七曲面为双曲面，第九曲面的曲率半径为-150±5％，单位为毫米。

另外，发明人对上述五个透镜的相应结构参数进行了如下设计。具体地：

该第一透镜至第五透镜的中心厚度依次为5±5％、20±5％、28±5％、10±5％、4±5％，单位为毫米。该第一透镜的折射率与阿贝数的比例为(1.8/26)±5％、该第二透镜至第四透镜的折射率与阿贝数的比例均为(1.7/50)±5％，，该第五透镜的折射率与阿贝数的比例为(1.6/35)±5％。

另外，发明人对各相邻透镜之间的距离进行了如下设计。具体地，第一透镜L1的出射面(第二曲面S2)与第二透镜L2的入射面(第三曲面S3)在光轴上的间距为7mm，公差为5％。第二透镜L2的出射面(第四曲面S4)与第三透镜L3的入射面(第五曲面S5)在光轴上的间距为0.5mm，公差为5％。第三透镜L3的出射面(第六曲面S6)与第四透镜L4的入射面(第七曲面S7)在光轴上的间距为5mm，公差为5％。第四透镜L4的出射面(第八曲面S8)与第五透镜L5的入射面(第九曲面S9)在光轴上的间距为12mm，公差为5％。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种远心光学镜头，其特征在于，包括沿入射光线的传输方向依次共轴排列的第一透镜至第五透镜，该第一透镜为平凹型负透镜，该第二透镜为平凸型透镜，该第三透镜为平凸型透镜，该第四透镜为双曲面透镜，该第五透镜为平凹型负透镜，该第一透镜包括第一曲面和第二曲面、该第二透镜包括第三曲面和第四曲面、该第三透镜包括第五曲面和第六曲面、该第四透镜包括第七曲面和第八曲面、该第五透镜包括第九曲面和第十曲面，每个透镜的两个曲面分别是透镜的光入射面和光出射面，该第一至第十曲面沿入射光线的传输方向依次排布，该第二、三、五、八曲面及第十曲面为平面，该第一曲面的曲率半径为-50±5％毫米，该第四曲面的曲率半径为-120±5％，第六曲面的曲率半径为-300±5％、第七曲面为双曲面，第九曲面的曲率半径为-150±5％，单位为毫米。

2.根据权利要求1所述的激光远心光学镜头，其特征在于，该第一透镜至第五透镜的中心厚度依次为5±5％、20±5％、28±5％、10±5％、4±5％，单位为毫米。

3.根据权利要求1所述的激光远心光学镜头，其特征在于，该第一透镜的折射率与阿贝数的比例为(1.8/26)±5％、该第二透镜至第四透镜的折射率与阿贝数的比例均为(1.7/50)±5％，，该第五透镜的折射率与阿贝数的比例为(1.6/35)±5％。