CN106471413A - F‑θ型光刻镜头 - Google Patents

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Abstract

一种F‑θ型光刻镜头，包括沿入射光线的传输方向共轴设置的第一透镜(L1)、第二透镜(L2)、第三透镜(L3)和第四透镜(L4)；其中第一透镜(L1)为弯月透镜，第二透镜(L2)为弯月透镜，第三透镜(L3)为平凸透镜，第四透镜(L4)为平面透镜；第一透镜(L1)包括第一面(S1)和第二面(S2)，第二透镜(L2)包括第三面(S3)和第四面(S4)，第三透镜(L3)包括第五面(S5)和第六面(S6)，第四透镜(L4)包括第七面(S7)和第八面(S8)；第一面(S1)至第八面(S8)沿入射光线的传输方向依次排布；第一面(S1)至第八面(S8)的曲率半径依次为：‑29mm，‑88mm，‑56mm，‑36mm，∞，‑116mm，∞，∞；第一透镜(L1)至第四透镜(L4)的中心厚度(d1、d2、d3、d4)依次为：3mm，6mm，6mm，3mm。

Description

F-θ型光刻镜头
【技术领域】
本发明涉及光学领域，尤其涉及一种F-θ型光刻镜头。
【背景技术】
随着手机、个人电脑和平板电视等电子产品的发展，应用于这些产品上的面板的生产需求也逐渐增大。在面板的生产过程中，需要用激光标刻面板，对面板进行划线并切割，而且为了保证面板符合产品的技术要求，在激光标刻面板时，要保证刻线“又细”，“又深”，因此，对用于激光标刻机的光刻镜头的要求越来越高。
传统的激光标刻机采用单个光刻镜头或者多个（一般最多为三个）光刻镜头。使用单个光刻镜头虽然能提高刻线质量，但刻线速度非常慢，一次只刻一条线。至于使用三个刻线镜头，虽然刻线速度较快，但受限于材料及工艺，很难高质量地刻线。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种刻线质量高且刻线速度快的F-θ光刻镜头。
一种F-θ型光刻镜头，包括沿入射光线的传输方向共轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；其中第一透镜为弯月透镜，第二透镜为弯月透镜，第三透镜为平凸透镜，第四透镜为平面透镜；第一透镜包括第一面和第二面，第二透镜包括第三面和第四面，第三透镜包括第五面和第六面，第四透镜包括第七面和第八面；第一面至第八面沿入射光线的传输方向依次排布；第一面至第八面的曲率半径依次为：-29mm，-88mm，-56mm，-36mm，∞，-116mm，∞，∞；第一透镜至第四透镜的中心厚度依次为：3mm，6mm，6mm，3mm。
在其中一个实施例中，第一透镜的折射率与阿贝数的比例为1.50/62，第二透镜的折射率与阿贝数的比例为1.80/25，第三透镜的折射率与阿贝数的比例为1.80/25，第四透镜的折射率与阿贝数的比例为1.50/62。
在其中一个实施例中，第二面与第三面的间距为2mm，第四面与第五面的间距为0.2mm，第六面与第七面的间距为2 mm。
在其中一个实施例中，曲率半径、中心厚度以及间距的公差范围均为5%。
上述F-θ型光刻镜头采用F-θ结构的镜头，不仅刻线质量高，保证刻线“又细”，“又深”，且刻线速度快，效率高于传统的光刻镜头。
【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为一实施例的F-θ型光刻镜头的结构示意图；
图2显示了图1所示的F-θ型光刻镜头的各部件的间距；
图3为一实施例的F-θ型光刻镜头的细光束象差图；
图4为一实施例的F-θ型光刻镜头的几何像差图；
图5为一实施例的F-θ型光刻镜头的调制传递函数曲线图。
【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。
图1为一实施例的F-θ型光刻镜头的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。
如图1所示，一实施例的F-θ型光刻镜头包括沿入射光线的传输方向共轴设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4。
在该F-θ型光刻镜头中，负号表示光从左向右传播，以球面和主光轴的交点为准，球面的球心在该点以左，则曲率半径为负，反之，球心在在该点以右，则曲率半径为正，以下同理。
如图1和图2所示，第一透镜L1为弯月透镜，其包括第一面S1和第二面S2。第一面S1向像方凸出，其曲率半径为-29mm；第二面S2也向像方凸出，其曲率半径为-88mm。第一透镜L1的中心厚度d1（即第一透镜L1在光轴上的厚度）为3mm。第一透镜L1的折射率与阿贝数的比例为1.50/62。上述第一透镜L1的各参数并非唯一选择，均存在5%的公差范围，即允许各参数在±5%范围内变化。
第二透镜L2为弯月透镜，其包括第三面S3和第四面S4。第三面S3向像方凸出，其曲率半径为-56mm，第四面S4也向像方凸出，其曲率半径为-36mm。第二透镜L2的中心厚度d3为6mm。第二透镜L2的折射率与阿贝数的比例为1.80/25。上述第二透镜L2的各参数的公差范围为5%。
第三透镜L3为平凸透镜，其包括第五面S5和第六面S6。第五面S5为平面，其曲率半径为∞，即无穷大；第六面S6向像方凸出，其曲率半径为-116mm。第三透镜L3的中心厚度d5为6mm。第三透镜L3的折射率与阿贝数的比例为1.80/25。上述第三透镜L3的各参数的公差范围为5%。
第四透镜L4为平面透镜，用于保护镜头。第四透镜L4包括第七面S7和第八面S8。第七面S7和第八面S8均为平面，曲率半径均为∞。第四透镜L4的中心厚度d7为3mm。第四透镜的折射率与阿贝数的比例为1.50/62。上述第四透镜L4的各参数的公差范围为5%。
第一面S1至第八面S8沿入射光线的传输方向依次排布。
在一个实施例中，第一透镜L1的出射面（第二面S2）与第二透镜L2的入射面（第三面S3）在光轴上的间距d2为2mm，间距d2的公差范围为5%。第二透镜L2的出射面（第四面S4）与第三透镜L3的入射面（第五面S5）在光轴上的间距d4为0.2mm，间距d4的公差范围为5%。第三透镜L3的出射面（第六面S6）与第四透镜L4的入射面（第七面S7）在光轴上的间距d6为2mm，间距d6的公差范围为5%。
上述F-θ型光刻镜头的焦距f为160mm，外圆直径Φ为7mm，标刻范围A为100*100mm，工作波长λ为1064nm。该F-θ型光刻镜头在刻线时，线条的深度可达到0.5mm；若F-θ型光刻镜头的数值孔径角sinα=0.02，则线条的宽度可达到0.03mm。
图3-5分别示出了一实施例的F-θ型光刻镜头的细光束象差图、几何象差图及调制传递函数曲线图（传递函数MTF图）。
图3A和图3B分别为该F-θ型光刻镜头的场曲特性曲线图和畸变特性曲线图，如图3A和图3B所示，该F-θ型光刻镜头的场曲和畸变均达到了理论值的水平。
如图4所示，整个像面的弥散圆的大小都在6μm以内，已达到理想的值。
如图5所示，当分辨率达到20 line/mm时，该F-θ型光刻镜头的MTF仍大于0.3，已达到了理想效果。
由以上数据可知，本发明的F-θ型光刻镜头能够完成高质量的刻线工作，且相较于传统的光刻镜头，刻线速度更快，效率更高。
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 (4)

  1. 一种F-θ型光刻镜头，其特征在于，包括沿入射光线的传输方向共轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；其中所述第一透镜为弯月透镜，所述第二透镜为弯月透镜，所述第三透镜为平凸透镜，所述第四透镜为平面透镜；
    所述第一透镜包括第一面和第二面，所述第二透镜包括第三面和第四面，所述第三透镜包括第五面和第六面，所述第四透镜包括第七面和第八面；所述第一面至第八面沿入射光线的传输方向依次排布；
    所述第一面至所述第八面的曲率半径依次为：-29mm，-88mm，-56mm，-36mm，∞，-116mm，∞，∞；
    所述第一透镜至所述第四透镜的中心厚度依次为：3mm，6mm，6mm，3mm。
  2. 根据权利要求1所述的F-θ型光刻镜头，其特征在于，所述第一透镜的折射率与阿贝数的比例为1.50/62，所述第二透镜的折射率与阿贝数的比例为1.80/25，所述第三透镜的折射率与阿贝数的比例为1.80/25，所述第四透镜的折射率与阿贝数的比例为1.50/62。
  3. 根据权利要求1所述的F-θ型光刻镜头，其特征在于，所述第二面与所述第三面的间距为2mm，所述第四面与所述第五面的间距为0.2mm，所述第六面与所述第七面的间距为2 mm。
  4. 根据权利要求1-3中任意一项所述的F-θ型光刻镜头，其特征在于，所述曲率半径、所述中心厚度、所述折射率与阿贝数的比例以及所述间距的公差范围均为5%。
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