CN211219155U - 一种可调光斑大小的二氧化碳聚焦镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于二氧化碳聚焦镜技术领域，具体涉及一种可调光斑大小的二氧化碳聚焦镜。其技术方案为：一种可调光斑大小的二氧化碳聚焦镜，包括顺次设置第一反射镜、金属片和第二反射镜，金属片的两面、第一反射镜的反射面和第二反射镜的反射面上均镀有金属膜，第一反射镜的反射面和第二反射镜的反射面均为曲面，金属片的中部设置有小孔，第一反射镜的反射面的曲率中心位于金属片的小孔处。本实用新型提供了一种能够通过光阑作用有效去除杂散光以提高光斑质量的二氧化碳聚焦镜。

Description

一种可调光斑大小的二氧化碳聚焦镜

技术领域

本实用新型属于二氧化碳聚焦镜技术领域，具体涉及一种可调光斑大小的二氧化碳聚焦镜。

背景技术

聚焦镜是激光打标机的重要配件之一，目的是将激光在整个工件标刻平面形成聚焦。其性能指标主要有以下几条：

第一，扫描范围：镜头能扫描到的面积越大，当然越受使用者的欢迎。但是如果一味的增加扫描面积，会带来很多的问题。如光点变粗，失真加大等等。

第二，焦距(跟工作距离有一定关系，但是不等于工作距离)。

a)扫描范围跟场镜焦距成正比——扫描范围的加大，必然导致工作距离的加大。工作距离的加长，必然导致激光能量的损耗。

b)聚焦后的光斑直径跟焦距成正比。这意味着当扫描面积达到一定的程度后，得到的光点直径很大，也就是说聚得不够细，激光的功率密度下降非常快(功率密度跟光斑直径的2次方成反比)，不利于加工。

c)由于F-Theta场镜是利用的y’＝f*θ的关系来工作的，而实际的θ和tgθ的值还是有区别的。而且随着焦距f的加大，失真程度将越来越大。

第三，工作波长：目前市场上使用的多半是1064nm和10600nm两种。但是随着将后来激光器的发展，532nm和355nm及266nm的场镜也会有相应的应用。

激光打标机用聚焦镜的像面为一平面，而且整个像面上像质一致，且像差小，无渐晕存在。对于一定的入射光偏转速度对应着一定的扫描速度，因此可用等角速度的入射光实现线性扫描。其入射光束的偏转位置一般置于物空间前面焦点处，像方主光线与光轴平行，可在很大程度上实现轴上、轴外像质一致，并提高照明均匀性，被大量应用激光标记系统中

打标系统中激光束穿过聚焦透镜系统后会产生离轴偏转现象,相对理想的平面而言，会在打标面上出现异常图像或畸变。聚焦镜，是一种专业的透镜系统，目的是将激光束在整个打标平面内形成均匀大小的聚焦光斑，是激光打标机的最重要配件之一。在没有变形的情况下，聚焦点的位置取决于透镜的焦距以及偏转角的切线，聚焦点的位置仅取决于焦距和偏转角，这样就简化了焦点定位的计算方法。

聚焦镜的主要作用是：提高边缘光束入射到探测器的能力；在相同的主光学系统中，附加场镜将减少探测器的面积；如果使用同样的探测器面积，可扩大视场，增加入射的通量；使探测器光敏面上的非均匀光照得以均匀化。

现有的聚焦镜无法进行有效的空间滤波，使得光斑上带有杂散光，导致光斑质量较差。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种能够通过光阑作用有效去除杂散光以提高光斑质量的二氧化碳聚焦镜。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种可调光斑大小的二氧化碳聚焦镜，包括顺次设置第一反射镜、金属片和第二反射镜，金属片的两面、第一反射镜的反射面和第二反射镜的反射面上均镀有金属膜，第一反射镜的反射面和第二反射镜的反射面均为曲面，金属片的中部设置有小孔，第一反射镜的反射面的曲率中心位于金属片的小孔处。

优选地，所述金属片相对第一反射镜呈45°倾斜设置，第一反射镜和第二反射镜平行。

优选地，所述金属片上的入射光线为为平行光束。

优选地，经金属片朝向第二反射镜的一面反射后的平行光束聚焦形成光斑，小孔的半径不大于光斑半径的八分之一。

优选地，所述第二反射镜的反射面的中心与小孔之间的距离小于第二反射镜的反射面的曲率半径。

优选地，所述第二反射镜上连接有用于调节第二反射镜位置的调节装置。

本实用新型的有益效果为：

1.金属片的两面、第一反射镜的反射面和第二反射镜的反射面上均镀有金属膜，可以反射10.6um的激光。由于第一反射镜的反射面的曲率中心位于金属片的小孔处，则入射光线经金属片反射到第一反射镜上后，第一反射镜再将光线反射到金属片的小孔处。小孔起到光阑的作用，可以有效去掉杂散光。从小孔穿过的光线依次经第二反射镜和金属片的另一面反射后聚焦成光斑。小孔光阑作用将杂散光去掉之后，最终形成的光斑质量较好。第二反射镜的位置能进行调节，则光斑的大小随第二反射镜的位置改变为改变，方便实时调节。

2.平行光线入射到相对于第一反射镜呈45°倾斜的金属片上后，光线能反射到第一反射镜上。由于小孔的很小，小孔对光线能量的损耗不大。第一反射镜和第二反射镜平行，经第一反射镜反射的光线能准确通过小孔并入射到第二反射镜上，保证光线的处于聚焦状态，此时光源的质量得到很大的改变，聚焦后的光斑更细。

3.金属片上的入射光线为为平行光束，则平行光束经过本实用新型后能被准确聚焦。当本实用新型的第一反射镜、金属片和第二反射镜的位置确定后，平行光束依次经金属片反射、第一反射镜反射、小孔光阑衍射、第二反射镜反射、金属片反射后，形成确定的光斑，光斑质量高且方便调节。

4.根据需要，经本实用新型的聚焦的光斑要达到确定的大小，则可将小孔的半径设置为不大于光斑半径的八分之一，保证光斑大小。并且，此时，小孔能更加有效的去掉杂散光，提高最终聚焦的光斑的质量。

5.第二反射镜的反射面的中心与小孔之间的距离小于第二反射镜的反射面的曲率半径，保证经第二反射镜反射的光线能准确到达金属片朝向第二反射镜的一面，保证光线能被金属片朝向第二反射镜的一面反射后准确聚焦。

6.当将第一反射镜、金属片和第二反射镜均安装到壳体后，在第二反射镜上连接调节装置，则调节装置能精确调节第二反射镜的位置。第二反射镜位置调节后，本实用新型聚焦的光斑大小能相应改变，则本实用新型能方便改变光斑的大小。

本实用新型的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更加详细的描述。

本实用新型的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本实用新型的实践而获知。本实用新型的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本实用新型实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本实用新型能够实现的上述和其他目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1-第一反射镜；2-金属片；3-第二反射镜；4-平行光束；5-光斑；21-小孔。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实施例的可调光斑大小的二氧化碳聚焦镜，包括顺次设置第一反射镜1、金属片2和第二反射镜3，金属片2的两面、第一反射镜1的反射面和第二反射镜3的反射面上均镀有金属膜，第一反射镜1的反射面和第二反射镜3的反射面均为曲面，金属片2的中部设置有小孔21，第一反射镜1的反射面的曲率中心位于金属片2的小孔21处。

金属片2的两面、第一反射镜1的反射面和第二反射镜3的反射面上均镀有金属膜，可以反射10.6um的激光。由于第一反射镜1的反射面的曲率中心位于金属片2的小孔21处，则入射光线经金属片2反射到第一反射镜1上后，第一反射镜1再将光线反射到金属片2的小孔21处。小孔21起到光阑的作用，可以有效去掉杂散光。从小孔21穿过的光线依次经第二反射镜3和金属片2的另一面反射后聚焦成光斑5。小孔21光阑作用将杂散光去掉之后，最终形成的光斑5质量较好。第二反射镜3的位置能进行调节，则光斑5的大小随第二反射镜3的位置改变为改变，方便实时调节。

更进一步，所述金属片2相对第一反射镜1呈45°倾斜设置，第一反射镜1和第二反射镜3平行。平行光线入射到相对于第一反射镜1呈45°倾斜的金属片2上后，光线能反射到第一反射镜1上。由于小孔21的很小，小孔21对光线能量的损耗不大。第一反射镜1和第二反射镜3平行，经第一反射镜1反射的光线能准确通过小孔21并入射到第二反射镜3上，保证光线的处于聚焦状态，此时光源的质量得到很大的改变，聚焦后的光斑5更细。

更进一步，所述金属片2上的入射光线为为平行光束4。金属片2上的入射光线为为平行光束4，则平行光束4经过本实用新型后能被准确聚焦。当本实用新型的第一反射镜1、金属片2和第二反射镜3的位置确定后，平行光束4依次经金属片2反射、第一反射镜1反射、小孔21光阑衍射、第二反射镜3反射、金属片2反射后，形成确定的光斑5，光斑5质量高且方便调节。

更进一步，经金属片2朝向第二反射镜3的一面反射后的平行光束4聚焦形成光斑5，小孔21的半径不大于光斑5半径的八分之一。根据需要，经本实用新型的聚焦的光斑5要达到确定的大小，则可将小孔21的半径设置为不大于光斑5半径的八分之一，保证光斑5大小。并且，此时，小孔21能更加有效的去掉杂散光，提高最终聚焦的光斑5的质量。

更进一步，所述第二反射镜3的反射面的中心与小孔21之间的距离小于第二反射镜3的反射面的曲率半径。第二反射镜3的反射面的中心与小孔21之间的距离小于第二反射镜3的反射面的曲率半径，保证经第二反射镜3反射的光线能准确到达金属片2朝向第二反射镜3的一面，保证光线能被金属片2朝向第二反射镜3的一面反射后准确聚焦。

更进一步，所述第二反射镜3上连接有用于调节第二反射镜3位置的调节装置。当将第一反射镜1、金属片2和第二反射镜3均安装到壳体后，在第二反射镜3上连接调节装置，则调节装置能精确调节第二反射镜3的位置。第二反射镜3位置调节后，本实用新型聚焦的光斑5大小能相应改变，则本实用新型能方便改变光斑5的大小。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可调光斑大小的二氧化碳聚焦镜，其特征在于，包括顺次设置第一反射镜(1)、金属片(2)和第二反射镜(3)，金属片(2)的两面、第一反射镜(1)的反射面和第二反射镜(3)的反射面上均镀有金属膜，第一反射镜(1)的反射面和第二反射镜(3)的反射面均为曲面，金属片(2)的中部设置有小孔(21)，第一反射镜(1)的反射面的曲率中心位于金属片(2)的小孔(21)处。

2.根据权利要求1所述的一种可调光斑大小的二氧化碳聚焦镜，其特征在于，所述金属片(2)相对第一反射镜(1)呈45°倾斜设置，第一反射镜(1)和第二反射镜(3)平行。

3.根据权利要求2所述的一种可调光斑大小的二氧化碳聚焦镜，其特征在于，所述金属片(2)上的入射光线为平行光束(4)。

4.根据权利要求2所述的一种可调光斑大小的二氧化碳聚焦镜，其特征在于，经金属片(2)朝向第二反射镜(3)的一面反射后的平行光束(4)聚焦形成光斑(5)，小孔(21)的半径不大于光斑(5)半径的八分之一。

5.根据权利要求1所述的一种可调光斑大小的二氧化碳聚焦镜，其特征在于，所述第二反射镜(3)的反射面的中心与小孔(21)之间的距离小于第二反射镜(3)的反射面的曲率半径。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的一种可调光斑大小的二氧化碳聚焦镜，其特征在于，所述第二反射镜(3)上连接有用于调节第二反射镜(3)位置的调节装置。

Images