CN210038305U - 一种355nm紫外远心f-theta镜头 - Google Patents
一种355nm紫外远心f-theta镜头 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种355nm紫外远心f‑theta镜头，包括沿入射光线传输方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜；第一透镜为弯月形负透镜，第二透镜为弯月型正透镜，第三透镜为平凸正透镜，第四透镜为弯月型正透镜，第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为双平面保护窗口片。本实用新型通过特定结构光学系统的设置，使得远心F‑theta镜头的场曲、及像散降低非常显著；进一步，借助自由曲面的较高的设计自由度和灵活的空间布局，以及透镜组光焦度的合理分配，像散小于0.04mm，场曲控制在0.02mm内；远心度小于1°；适用于对平场及像散要求较高的紫外激光微精细加工或者紫外激光钻孔等对平场要求苛刻的领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种355nm紫外远心f-theta镜头，属于355nm紫外远心f-theta镜头领域。
背景技术
355nm紫外激光f-theta镜头主要用于各种玻璃、液晶屏、纺织品、薄片陶瓷、半导体硅片、IC晶粒、蓝宝石或聚合物薄膜等材料的打标、切割、钻孔、微细加工和表面处理等。
355nm紫外远心f-theta镜头要求整场平整，场曲会导致最佳工作面弯曲，像散会造成X、Y两个方向线宽不一致或者钻孔变成椭圆，在激光微精细加工、激光钻孔加工等对平场要求更苛刻的场合，要求所使用的远心F-theta镜头尽量消除场曲、像散的不利影响。
然而现有紫外的f-theta镜头的像散和场曲仍然较大，进而影响加工质量。例如公开号为CN 101846790A的专利申请，从其图4可看出像散约为0.3mm；公开号为CN105527706A专利申请，从其图4可看出场曲约为0.08mm。因此，非常有必要进一步降低紫外远心扫描透镜残余的场曲及像散。
且由于普通光学玻璃在紫外355nm波段有强烈的吸收，355nm紫外远心f-theta透镜的材料一般选用紫外熔融石英玻璃，355nm波段的f-theta透镜不能像532nm、1064nm、10.6um波段的f-theta透镜一样选用多种不同折射率材料来搭配设计，否则会严重影响功率，加上熔融石英玻璃的折射率较低，以上因素导致进一步减小355nm紫外远心f-theta透镜的场曲及像散的难度较大。
实用新型内容
为了进一步降低紫外远心扫描透镜残余的场曲及像散，本实用新型提供一种355nm紫外远心f-theta镜头，使得场曲及像散得到显著的降低。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种355nm紫外远心f-theta镜头，包括沿入射光线传输方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜；第一透镜为弯月形负透镜，第二透镜为弯月型正透镜，第三透镜为平凸正透镜，第四透镜为弯月型正透镜，第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为双平面保护窗口片。
现有技术中的场曲及像散的降低进入到瓶颈期，每0.01mm的降低，都非常困难，尤其是场曲的降低难上加难，而申请人经研究发现，上述特定结构光学系统的设置，使得远心F-theta镜头的场曲及像散同时得到非常显著的降低，像散降低了一个数量级，场曲降低了4倍左右。
为了进一步降低场曲及像散，沿入射光线传输方向，第一透镜的两面依次为第一物侧面和第一像侧面，第一像侧面为使用扩展多项式表征的自由曲面，所使用的扩展多项式公式为：
其中，j＝[(m+n)2+m+3n]/2+1，z为自由曲面矢高，x和y为各面局部坐标，c为顶点曲率，k为圆锥系数，Cj为xmyn多项式系数，r为距离光轴镜面口径，m取值范围0～10，n取值范围0～10，归一化系数为1。
本申请第一透镜光学自由曲面的选择，使得场曲及像散有了进一步显著的降低，自由曲面相对传统球面透镜或者非球面透镜具有较高的设计自由度和灵活的空间布局。
合理分配第一透镜至第五透镜的光焦度，可以进一步减小场曲及像散，优选，-0.8＜f1/f0＜-0.4；2.0＜f2/f0＜2.5；1.0＜f3/f0＜2.0；2.0＜f4/f0＜3.0；2.0＜f5/f0＜2.5，其中，f1为第一透镜焦距，f2为第二透镜焦距，f3为第三透镜焦距，f4为第四透镜焦距，f5为第五透镜焦距，f0为系统总焦距。
上述消场曲及消像散的355nm紫外远心f-theta镜头的像散小于0.04mm，场曲在0.02mm内，显著优于现有设备及现有已公开的相关报到。
为了进一步降低场曲及像散，第一透镜的中心厚度为10±0.2mm，第二透镜的中心厚度为15±0.2mm，第三透镜的中心厚度为24±0.2mm，第四透镜的中心厚度为20±0.2mm，第五透镜的中心厚度为20±0.2mm，第六透镜的中心厚度为3±0.2mm。
为了保证透过率，第一透镜的外径为50-68mm，第二透镜的外径为72-85mm，第三透镜的外径为100-108mm，第四透镜的外径为120-125mm，第五透镜的外径为135mm，第六透镜的外径为135mm。
沿入射光线传输方向，第一透镜的两面依次为第一物侧面和第一像侧面，第二透镜的两面依次为第二物侧面和第二像侧面，第三透镜的两面依次为第三物侧面和第三像侧面，第四透镜的两面依次为第四物侧面和第四像侧面，第五透镜的两面依次为第五物侧面和第五像侧面，第六透镜的两面依次为第六物侧面和第六像侧面；为了进一步降低场曲及像散，第一物侧面为球面，第一像侧面为自由曲面；第二物侧面为球面，第二像侧面为球面；第三物侧面为球面，第三像侧面为球面；第四物侧面为球面，第四像侧面为球面；第五物侧面为球面，第五像侧面为球面；第六物侧面为平面，第六像侧面为平面。
为了提高透过率和工作效率，同时进一步降低场曲及像散，第一物侧面的曲率半径为-41.729±2mm，第一像侧面的曲率半径为776.55±2mm；第二物侧面的曲率半径为-168.30±2mm，第二像侧面的曲率半径为-86.40±2mm；第三物侧面的曲率半径为无穷大，第三像侧面的曲率半径为-98.55±2mm；第四物侧面的曲率半径为-363.33±2mm，第四像侧面的曲率半径为-142.14±2mm；第五物侧面的曲率半径为682.42±2mm，第五像侧面的曲率半径为-217.33±2mm。
进一步优选，第一像侧面中心到第二物侧面中心的距离为6.3±0.02mm，第二像侧面中心到第三物侧面中心的距离为2.45±0.02mm，第三像侧面中心到第四物侧面中心的距离为7.40±0.02mm，第四像侧面中心到第五物侧面中心的距离为7.50±0.02mm，第五像侧面中心到第六物侧面中心的距离为6±0.02mm。
第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜所用材质均为紫外熔融石英玻璃，其在355nm的折射率为1.476。
本申请消场曲及消像散的355nm紫外远心f-theta镜头的像散小于0.04mm，场曲不大于0.02mm，远心度小于1°。
本实用新型未提及的技术均参照现有技术。
本实用新型355nm紫外远心f-theta镜头，通过特定结构光学系统的设置，使得远心F-theta镜头的场曲、及像散降低非常显著；进一步，借助自由曲面的较高的设计自由度和灵活的空间布局，以及透镜组光焦度的合理分配，像散小于0.04mm，场曲控制在0.02mm内；远心度小于1°；适用于对平场及像散要求较高的紫外激光微精细加工或者紫外激光钻孔等对平场要求苛刻的领域。
附图说明
图1为本实用新型实施例中355nm紫外远心f-theta镜头的光学结构图；
图2为本实用新型实施例中的光路图；
图3为本实用新型实施例中的光学传递函数图；
图4为本实用新型实施例中的场曲及f-theta畸变图。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。
如图1所示，消场曲及消像散的355nm紫外远心f-theta镜头，包括沿入射光线传输方向依次设置的第一透镜G1、第二透镜G2、第三透镜G3、第四透镜G4、第五透镜G5和第六透镜G6；第一透镜为弯月形负透镜，第二透镜为弯月型正透镜，第三透镜为平凸正透镜，第四透镜为弯月型正透镜，第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为双平面保护窗口片。
沿入射光线传输方向，第一透镜的两面依次为第一物侧面S2和第一像侧面S3，第二透镜的两面依次为第二物侧面S4和第二像侧面S5，第三透镜的两面依次为第三物侧面S6和第三像侧面S7，第四透镜的两面依次为第四物侧面S8和第四像侧面S9，第五透镜的两面依次为第五物侧面S10和第五像侧面S11，第六透镜的两面依次为第六物侧面S12和第六像侧面S13。
表1为本实施例中消场曲及消像散的355nm紫外远心f-theta镜头的设计参数，SILICA为紫外熔石英玻璃代号。
表1消场曲及消像散的355nm紫外远心f-theta镜头的设计参数
上表中，S1为入射光阑，S14为工作面或像面，S1对应的厚度为光阑到第一物侧面中心的距离，S2对应的厚度为第一透镜的中心厚度，S3对应的厚度为第一像侧面中心到第二物侧面中心的距离，S4对应的厚度为第二透镜的中心厚度，S5对应的厚度为第二像侧面中心到第三物侧面中心的距离，S6对应的厚度为第三透镜的中心厚度，S7对应像侧面的厚度为第三像侧面中心到第四物侧面中心的距离，S8对应的厚度为第四透镜的中心厚度，S9对应的厚度为第四像侧面中心到第五物侧面中心的距离，S10对应的厚度为第五透镜的中心厚度，S11对应的厚度为第五像侧面中心到第六物侧面中心的距离，S12对应的厚度为第六透镜的中心厚度，S13对应的厚度为第六像侧面到工作面的距离；外径为各透镜物侧面和像侧面有效工作面的外径。
第一像侧面为使用扩展多项式表征的自由曲面，所使用的扩展多项式公式为：
其中，j＝[(m+n)2+m+3n]/2+1，z为自由曲面矢高，x和y为各面局部坐标，c为顶点曲率，k为圆锥系数，Cj为xmyn多项式系数，r为距离光轴镜面口径，m取值范围0～10，n取值范围0～10，归一化系数为1，本实施例Cj取21项。具体系数见表2。
表2自由曲面系数
f1/f0＝-0.5；f2/f0＝2.14；f3/f0＝1.3；f4/f0＝2.9；f5/f0＝2.13；其中，f1为第一透镜焦距，f2为第二透镜焦距，f3为第三透镜焦距，f4为第四透镜焦距，f5为第五透镜焦距，f0为系统总焦距，f0为163mm。
上述消场曲及消像散的355nm紫外远心f-theta镜头的扫描范围90mmx90mm，远心度小于1°。图3表明本实施例355nm紫外远心f-theta镜头的像质校正好，达到衍射极限；图4表明本实施例355nm紫外远心f-theta镜头的像散校正小于0.04mm，场曲约为0.02mm，工作面平整；适用于对平场及像散要求较高的紫外激光微精细加工或者紫外激光钻孔等对平场要求苛刻的领域。
Claims (10)
1.一种355nm紫外远心f-theta镜头，其特征在于：包括沿入射光线传输方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜；第一透镜为弯月形负透镜，第二透镜为弯月型正透镜，第三透镜为平凸正透镜，第四透镜为弯月型正透镜，第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为双平面保护窗口片。
2.如权利要求1所述的355nm紫外远心f-theta镜头，其特征在于：沿入射光线传输方向，第一透镜的两面依次为第一物侧面和第一像侧面，第一像侧面为使用扩展多项式表征的自由曲面，所使用的扩展多项式公式为：
其中，j＝[(m+n)2+m+3n]/2+1，z为自由曲面矢高，x和y为各面局部坐标，c为顶点曲率，k为圆锥系数，Cj为xmyn多项式系数，r为距离光轴镜面口径，m取值范围0～10，n取值范围0～10，归一化系数为1。
3.如权利要求1或2所述的355nm紫外远心f-theta镜头，其特征在于：-0.8<f1/f0<-0.4；2.0<f2/f0<2.5；1.0<f3/f0<2.0；2.0<f4/f0<3.0；2.0<f5/f0<2.5，其中，f1为第一透镜焦距，f2为第二透镜焦距，f3为第三透镜焦距，f4为第四透镜焦距，f5为第五透镜焦距，f0为系统总焦距。
4.如权利要求1或2所述的355nm紫外远心f-theta镜头，其特征在于：第一透镜的中心厚度为10±0.2mm，第二透镜的中心厚度为15±0.2mm，第三透镜的中心厚度为24±0.2mm，第四透镜的中心厚度为20±0.2mm，第五透镜的中心厚度为20±0.2mm，第六透镜的中心厚度为3±0.2mm。
5.如权利要求1或2所述的355nm紫外远心f-theta镜头，其特征在于：第一透镜的外径为50-68mm，第二透镜的外径为72-85mm，第三透镜的外径为100-108mm，第四透镜的外径为120-125mm，第五透镜的外径为135mm，第六透镜的外径为135mm。
6.如权利要求1或2所述的355nm紫外远心f-theta镜头，其特征在于：沿入射光线传输方向，第一透镜的两面依次为第一物侧面和第一像侧面，第二透镜的两面依次为第二物侧面和第二像侧面，第三透镜的两面依次为第三物侧面和第三像侧面，第四透镜的两面依次为第四物侧面和第四像侧面，第五透镜的两面依次为第五物侧面和第五像侧面，第六透镜的两面依次为第六物侧面和第六像侧面；第一物侧面为球面，第一像侧面为自由曲面；第二物侧面为球面，第二像侧面为球面；第三物侧面为球面，第三像侧面为球面；第四物侧面为球面，第四像侧面为球面；第五物侧面为球面，第五像侧面为球面；第六物侧面为平面，第六像侧面为平面。
7.如权利要求6所述的355nm紫外远心f-theta镜头，其特征在于：第一物侧面的曲率半径为-41.729±2mm，第一像侧面的曲率半径为776.55±2mm；第二物侧面的曲率半径为-168.30±2mm，第二像侧面的曲率半径为-86.40±2mm；第三物侧面的曲率半径为无穷大，第三像侧面的曲率半径为-98.55±2mm；第四物侧面的曲率半径为-363.33±2mm，第四像侧面的曲率半径为-142.14±2mm；第五物侧面的曲率半径为682.42±2mm，第五像侧面的曲率半径为-217.33±2mm。
8.如权利要求6所述的355nm紫外远心f-theta镜头，其特征在于：第一像侧面中心到第二物侧面中心的距离为6.3±0.02mm，第二像侧面中心到第三物侧面中心的距离为2.45±0.02mm，第三像侧面中心到第四物侧面中心的距离为7.40±0.02mm，第四像侧面中心到第五物侧面中心的距离为7.50±0.02mm，第五像侧面中心到第六物侧面中心的距离为6±0.02mm。
9.如权利要求1或2所述的355nm紫外远心f-theta镜头，其特征在于：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜所用材质均为紫外熔融石英玻璃。
10.如权利要求1或2所述的355nm紫外远心f-theta镜头，其特征在于：像散小于0.04mm，场曲不大于0.02mm，远心度小于1°。
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| CN110146968A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-08-20 | 南京波长光电科技股份有限公司 | 一种消场曲及消像散的355nm紫外远心f-theta镜头 |
| CN111596443A (zh) * | 2020-07-01 | 2020-08-28 | 苏州东方克洛托光电技术有限公司 | 一种长后工作距离的机器视觉紫外镜头 |
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Cited By (4)
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| CN110146968B (zh) * | 2019-04-04 | 2023-11-28 | 南京波长光电科技股份有限公司 | 一种消场曲及消像散的355nm紫外远心f-theta镜头 |
| CN111596443A (zh) * | 2020-07-01 | 2020-08-28 | 苏州东方克洛托光电技术有限公司 | 一种长后工作距离的机器视觉紫外镜头 |
| CN114029609A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-02-11 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种紫外镜头及其光学系统、打标设备 |
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