CN210348044U - 一种双远心曝光镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种双远心曝光镜头，包括依次设置的前透镜组、光阑和后透镜组，所述光阑位于所述前透镜组和所述后透镜组之间，所述前透镜组包括依次设置的第一透镜，其为双凹透镜；第二透镜，其为双凸透镜；第三透镜，其为双凸透镜；第四透镜，其为双凸透镜；第五透镜为双凹透镜；所述后透镜组包括依次设置的第七透镜，其为双凹透镜，第八透镜，其为弯月透镜；第十一透镜，其为双凸透镜；所述第八透镜和所述第十一透镜之间至少一弯月透镜。本实用新型的曝光镜头，物象远心度小，畸变小，透过率高，能够兼容双波长的光源。

Description

一种双远心曝光镜头

技术领域

本实用新型涉及光学镜头技术领域，尤其涉及一种应用于直写光刻领域的双远心曝光镜头。

背景技术

工业镜头是机器视觉系统中十分重要的成像元件，在机器视觉系统中引用广泛，随着机器视觉系统在精密检测领域的广泛应用，普通工业镜头难以满足检测要求，为弥补普通镜头应用之不足，适应精密检测需求，远心镜头应运而生。

远心镜头具有区别于普通镜头的优越特性：低畸变、恒放大倍率等，因此在机器视觉非接触测量领域中应用广泛，常采用特殊设计的远心镜头来避免传统镜头的透视畸变。

双远心镜头则是指既满足物方远心光路特点又满足像方远心光路特点的成像系统，它包含了两种远心光路共同的优势，双远心镜头能提供较大景深，保证恒定放大倍率。基于上述双远心镜头的优势，其在直写光刻领域得到广泛应用，但是目前应用于直写光刻领域的双远心镜头工作在单一光源的窄波段下，使用虚拟玻璃材料，或者玻璃透过率低，难以保证曝光系统的透过率需求。

并且目前的双远心曝光镜头多用于波长为405nm的光源，而干膜对于波长为405nm的光源吸收度较差，影响曝光效果。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种能够应用于宽波段，并且透过率高的双远心曝光镜头。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种双远心曝光镜头，包括依次设置的前透镜组、光阑和后透镜组，所述光阑位于所述前透镜组和所述后透镜组之间，所述前透镜组包括依次设置的第一透镜，其为双凹透镜；第二透镜，其为双凸透镜；第三透镜，其为双凸透镜；第四透镜，其为双凸透镜；第五透镜为双凹透镜；所述后透镜组包括依次设置的第七透镜，其为双凹透镜，第八透镜，其为弯月透镜；第十一透镜，其为双凸透镜；所述第八透镜和所述第十一透镜之间至少一弯月透镜。

进一步的，所述光阑和所述第七透镜之间设有第六透镜，所述第六透镜为双凸透镜。

进一步的，所述前透镜前为物方，所述后透镜后为像方；或者所述前透镜前为像方，所述后透镜后为物方。

进一步的，所述第八透镜，物方的曲率半径小于像方的曲率半径；

进一步的，所述第八透镜和第十一透镜之间的弯月透镜，所述物方的曲率半径大于像方的曲率半径。

进一步的，所述第八透镜和第十一透镜之间的弯月透镜的数量是一至三个。

进一步的，所述第一透镜和第二透镜构成粘合透镜。

进一步的，所述凹透镜使用火石玻璃材料。

进一步的，所述凸透镜使用熔石英或者冕牌玻璃材料。

进一步的，所述弯月透镜采用透过率高的材料。

本实用新型的曝光镜头，物象远心度小，畸变小，透过率高。所述曝光镜头可以应用波长范围在360nm-410nm的光源。可以同时使用波长在405nm和375nm的光源，提高干膜的吸收度，够解决目前的较常用的光源波长为405nm干膜吸收度差的问题。

附图说明

图1为本实用新型的双远心曝光镜头的结构示意图；

图2为本实用新型的双远心曝光镜头光路示意图

图3为实施例中的双远心曝光镜头的MTF图；

图4为实施例中的双远心曝光镜头的畸变图；

图5为实施例中的双远心曝光镜头的像方远心度曲线图。

图6位实施例中的双远心曝光镜头的物方远心度曲线图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的优选实施例进一步的说明。

如图所示，其为本实用新型的一优选实施例，双远心曝光镜头包括依次设置的前透镜组1、光阑2和后透镜组3，所述光阑2位于所述前透镜组1和所述后透镜组3之间。

所述前透镜组1包括依次设置的第一透镜11，其为双凹透镜；第二透镜12，其为双凸透镜；第三透镜13，其为双凸透镜；第四透镜14，其为双凸透镜；第五透镜15为双凹透镜。较佳的，所述第一透镜11和第二透镜12构成粘合透镜。

所述后透镜组3包括依次设置的第六透镜31，其为双凸透镜；第七透镜32，其为双凹透镜，第八透镜33，其为弯月透镜；第九透镜34，其为弯月透镜；第十透镜35，其为弯月透镜；第十一透镜36，其为双凸透镜。其中所述第八透镜33的朝向光阑2一侧的曲率半径小于另一侧的曲率半径，所述第九透镜34和第十透镜35朝向光阑2一侧的曲率半径大于另一侧的曲率半径。

需要说明的是，上述第一透镜11、第二透镜12至第十一透镜36的描述，第一、第二等仅是为了区分透镜的命名方式，不代表排列顺序。

上述为本实用新型的一较佳实施例，其并不用于限定本实用新型的范围。其中，所述后透镜组3可以仅包含所述第七透镜32、所述第八透镜33、所述第九透镜34、所述第十透镜35和所述第十一透镜36；或者所述后透镜组3中仅包含所述第六透镜31、所述第七透镜32、所述第八透镜33、所述第九透镜34、所述第十一透镜36；或者所述后透镜组3中仅包含所述第七透镜32、所述第八透镜33、所述第九透镜34、所述第十一透镜36；或者所述后透镜组3中包含所述八透镜33和所述第十一透镜36之间包含多个弯月透镜，所述多个弯月透镜朝向所述光阑2一侧的曲率半径大于另一侧的曲率半径。即，所述后透镜组中，所述第六透镜31并非是必须的，加入所述第六透镜31可以对光起到更好的汇聚作用；所述第八透镜33和所述第十一透镜36之间包含至少一个弯月透镜，所述弯月透镜朝向所述光阑2一侧的曲率半径大于另一侧的曲率半径。较佳的，位于所述第八透镜33和所述第十一透镜36之间的弯月透镜的数量为一至三个，弯月透镜可以增加光线的平滑度，使得像差减小。但是多个弯月透镜会增加成本，透过率减小。

所述物方可以位于所述前透镜组1前方，所述像方位于所述后透镜组3后方；若所述物方位于所述后透镜组3后方，所述像方位于所述前透镜组1前方，所述透镜设置的顺序不变，所述透镜180度翻转。图1和图2的示例为物方位于所述前透镜组1前方，所述像方位于所述后透镜组3后方。若所述像方位于所述后透镜组3后方，所述物方位于所述前透镜组1前方，以所述第七透镜32为例，经过180度翻转后，所述朝向光阑2方向的曲率半径大于另一侧的曲率半径。即无论物方位于所述前透镜组1前，还是所述后透镜组3后，所述透镜朝向所述物方的曲率半径的范围是相同的，相应的，所述透镜朝向所述像方的曲率半径的范围是相同的。对于第八透镜33来说，所述物方的曲率半径小于像方的曲率半径；对于所述第八透镜33和第十一透镜36之间的弯月透镜来说，所述物方的曲率半径小于像方的曲率半径。

较佳的，所述双远心曝光镜头的曲率半径R的范围如下：

第一透镜11的物面侧：105mm＜R＜160mm，第一透镜的像面侧：50mm＜R＜75mm；

第二透镜12的物面侧：55mm＜R＜85mm，第二透镜的像面侧：60mm＜R＜90mm；

第三透镜13的物面侧：50mm＜R＜75mm，第三透镜的像面侧：125mm＜R＜195mm；

第四透镜14的物面侧：40mm＜R＜60mm，第四透镜的像面侧：135mm＜R＜210mm；

第五透镜15的物面侧：45mm＜R＜70mm，第五透镜的像面侧：95mm＜R＜150mm；

第六透镜31的物面侧：50mm＜R＜80mm，第六透镜的像面侧：165mm＜R＜255mm；

第七透镜32的物面侧：30mm＜R＜45mm，第七透镜的像面侧：60mm＜R＜95mm；

第八透镜33的物面侧：15mm＜R＜30mm，第八透镜的像面侧：125mm＜R＜190mm；

第九透镜34的物面侧：155mm＜R＜240mm，第九透镜的像面侧：30mm＜R＜45mm；

第十透镜35的物面侧：180mm＜R＜275mm，第十透镜的像面侧：55mm＜R＜90mm；

第十一透镜36的物面侧：130mm＜R＜195mm，第十一透镜像面侧：175mm＜R＜265mm。

较佳的，所述凹透镜使用火石玻璃等材料，所述凸透镜使用熔石英或者冕牌玻璃等材料，所述弯月透镜使用的材料光源波长在360nm-410nm透过率高，较佳的，所述弯月透镜使用的材料光源波长在375nm-405nm透过率高。

所述曝光透镜的长度、焦距、曲率半径等参数会根据所述曝光透镜的增大或者减小而相应的变化。

下面以具体的实施例进行说明，所述曝光镜头的各项参数了如下表：

名称	物侧/像侧	透镜表面	曲率半径（mm）	中心厚度（mm）	材料
						物面			无穷	65.65365
第一透镜	物侧	凹面	131.207	3.81296	LF5_SCHOTT
							像侧	凹面	63.71797	0.708808
第二透镜	物侧	凸面	69.80867	8.508768	BK7_SCHOTT
							像侧	凸面	74.931	14.19294
第三透镜	物侧	凸面	62.48009	15	BK7_SCHOTT
							像侧	凸面	160.815	43.40691
第四透镜	物侧	凸面	50.58518	6.705418	BK7_SCHOTT
							像侧	凸面	173.71	3.505685
第五透镜	物侧	凹面	57.9398	2	LF5_SCHOTT
							像侧	凹面	122.7779	14.74752
光阑			1.00E+18	43.71239
						第六透镜	物侧	凸面	65.04269	13.72376	BK7_SCHOTT
	像侧	凸面	210.604	28.59449
						第七透镜	物侧	凹面	36.3368	2	LLF1_SCHOTT
	像侧	凹面	78.25246	11.28686
						第八透镜	物侧	凹面	22.7023	10.2728	LF5_SCHOTT
	像侧	凸面	158.359	0.709901
						第九透镜	物侧	凹面	197.577	14.54043	BK7_SCHOTT
	像侧	凸面	37.5222	0.5
						第十透镜	物侧	凹面	228.416	8.683666	LLF1_SCHOTT
	像侧	凸面	73.3603	0.5
						第十一透镜	物侧	凸面	161.8659	20	BK7_SCHOTT
	像侧	凸面	219.966	110
						像面			无穷	0

表1

对上述曝光镜头进行光学检测，如图3所示，其是曝光镜头的MTF图，其表示曝光镜头的传递函数，由图3可知，其达到衍射极限。

图4为曝光镜头的畸变图，右侧图中横坐标表示畸变大小，纵坐标表示视场的变化，从图中可以看出，畸变大小为零，即没有发生畸变。左侧图中表示场曲像差在-0.05mm至0.05mm范围内。

图5和图6为曝光镜头像方和物方的远心度曲线，横坐标表示视场，纵坐标表示远心度，从图中可以得出，所述曝光镜头的像方和物方的远心度曲线均在1.5mrad以内，具有非常好的远心度。

通过上述具体实施例，可以知晓，本实用新型的曝光镜头，物象远心度小，畸变小，透过率高。所述曝光镜头可以应用波长范围在360nm-410nm的光源。可以同时使用波长在405nm和375nm的光源，提高干膜的吸收度，够解决目前的较常用的光源波长为405nm干膜吸收度差的问题。

Claims (7)

1.一种双远心曝光镜头，包括依次设置的前透镜组、光阑和后透镜组，所述光阑位于所述前透镜组和所述后透镜组之间，其特征在于：所述前透镜组包括依次设置的第一透镜，其为双凹透镜；第二透镜，其为双凸透镜；第三透镜，其为双凸透镜；第四透镜，其为双凸透镜；第五透镜为双凹透镜；所述后透镜组包括依次设置的第七透镜，其为双凹透镜，第八透镜，其为弯月透镜；第十一透镜，其为双凸透镜；所述第八透镜和所述第十一透镜之间至少一弯月透镜。

2.根据权利要求1所述的一种双远心曝光镜头，其特征在于：所述光阑和所述第七透镜之间设有第六透镜，所述第六透镜为双凸透镜。

3.根据权利要求1所述的一种双远心曝光镜头，其特征在于：所述前透镜前为物方，所述后透镜后为像方；或者所述前透镜前为像方，所述后透镜后为物方。

4.根据权利要求3所述的一种双远心曝光镜头，其特征在于：所述第八透镜，物方的曲率半径小于像方的曲率半径。

5.根据权利要求3或4所述的一种双远心曝光镜头，其特征在于：所述第八透镜和第十一透镜之间的弯月透镜，所述物方的曲率半径大于像方的曲率半径。

6.根据权利要求1所述的一种双远心曝光镜头，其特征在于：所述第八透镜和第十一透镜之间的弯月透镜的数量是一至三个。

7.根据权利要求1所述的一种双远心曝光镜头，其特征在于：所述第一透镜和第二透镜构成粘合透镜。

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