CN213987002U - 大孔径且低畸变的F-theta紫外场镜装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种大孔径且低畸变的F‑theta紫外场镜装置,包括:第一透镜,第二透镜,第三透镜,第四透镜,第五透镜;所述第一透镜,第二透镜,第三透镜,第四透镜,第五透镜从激光入射方向到聚焦平面依次排布;所述第一透镜采用凹向激光入射方向的平凹透镜或凸凹透镜;所述第二透镜采用凸向聚焦平面的弯月形凹凸透镜;所述第三透镜、第四透镜采用双凸透镜;所述第五透镜采用双凹透镜或者平凹透镜。本实用新型提供的大孔径、低畸变F‑theta紫外场镜,在有效保证入射光束直径的前提下,实现了大视场、低畸变、高质量扫描。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光打标、激光切割等激光加工领域,具体地,涉及一种大孔径且低畸变的F-theta紫外场镜装置。
背景技术
现有F-theta紫外场镜光路多采用(-+++)四片透镜构型,除了第一片镜片外,其余透镜均起到光线汇聚作用,本质上不利于扩大场镜扫描范围。
专利文献CN101236291A公开了一种远心F-theta光学镜头及光学系统,该光学镜头包括沿入光方向依次排列的第一、二、三、四透镜,第一透镜为双凹型负透镜;第二透镜为曲面朝向入光侧的弯月型正透镜;第三透镜为平凸型或双凸型正透镜;第四透镜为凸平型或双凸型正透镜。此外,各透镜的光焦度与该光学镜头的系统光焦度优选满足:-0.65<f1/fw<-0.55,1.6<f2/fw<2.5,0.8<f3/fw<1.2, 2.2<f4/fw<2.5,其中f1、f2、f3、f4分别为第一、二、三、四透镜的光焦度, fw为该光学镜头的系统光焦度。通过将四个透镜布局成“负-正-正-正”分离的光焦度系统,使F-theta光学镜头的出瞳位于无限远处,视场内的像方主光线互相平行并垂直于成像面。此外,像散和场曲得到很好的校正,在全视场上成像均匀,没有渐晕。该专利在结构和技术效果上仍然有待提高的空间。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷,本实用新型的目的是提供一种大孔径且低畸变的F-theta紫外场镜装置。
根据本实用新型提供的一种大孔径且低畸变的F-theta紫外场镜装置,其特征在于,包括:第一透镜,第二透镜,第三透镜,第四透镜,第五透镜;所述第一透镜,第二透镜,第三透镜,第四透镜,第五透镜从激光入射方向到聚焦平面依次排布;所述第一透镜采用凹向激光入射方向的平凹透镜或凸凹透镜;所述第二透镜采用凸向聚焦平面的弯月形凹凸透镜;所述第三透镜、第四透镜采用双凸透镜;所述第五透镜采用双凹透镜或者平凹透镜。
优选地,所述第一透镜的焦距f1与扫描场镜焦距f的比值f1/f取值范围如下:
-0.35≤f1/f≤-0.55。
优选地,所述第一透镜的材料折射率Nd1、阿贝尔系数Vd1取值范围分别如下:
1.45≤Nd1≤1.51,54≤Vd1≤70。
优选地,所述第二透镜的光焦度f2与扫描场镜焦距f的比值f2/f取值范围如下:
1.0≤f2/f≤1.3。
优选地,所述第二透镜的材料折射率Nd2、阿贝尔系数Vd2取值范围分别如下:
1.45≤Nd2≤1.53,54≤Vd2≤70。
优选地,所述第三透镜的光焦度f3与扫描场镜焦距f的比值f3/f取值范围如下:
0.5≤f3/f≤0.85。
优选地,所述第三透镜的材料折射率Nd3、阿贝尔系数Vd3分别如下:
1.45≤Nd3≤1.53,54≤Vd3≤70。
优选地,所述第四透镜的光焦度f4与扫描场镜焦距f的比值f4/f、材料折射率Nd4、阿贝尔系数Vd4取值范围如下:
0.65≤f4/f≤0.9,1.45≤Nd4≤1.53,54≤Vd4≤70。
优选地,所述第五透镜的光焦度f5与扫描场镜焦距f的比值f5/f、材料折射率Nd5、阿贝尔系数Vd5取值范围如下:
-1.1≤f5/f≤-0.8,1.45≤Nd5≤1.53,54≤Vd5≤70。
优选地,所述大孔径且低畸变的F-theta紫外场镜装置的设计波长为355nm;
当所述大孔径且低畸变的F-theta紫外场镜装置的设计焦距为160mm时,入射光束直径最大允许值不小于12mm,扫描角度不小于±25度,扫描范围大于140mm,且入射光阑距离第一镜片中心距离为14mm-38mm。
与现有技术相比,本实用新型具有如下的有益效果:
1、本实用新型提供的大孔径、低畸变F-theta紫外场镜,在有效保证入射光束直径的前提下,实现了大视场、低畸变、高质量扫描;
2、本实用新型在焦距为160mm时,入射光束直径最大允许值不小于12mm,扫描角度不小于±25度,扫描范围大于140mm,F-theta畸变小于0.1%,光斑尺寸接近衍射极限;
3、本实用新型结构合理,使用方便,能够克服现有技术的缺陷。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本实用新型提供的大孔径、低畸变F-theta紫外场镜结构示意图。
图2为本实用新型提供的大孔径、低畸变F-theta紫外场镜调制传递函数示意图。
图3为本实用新型提供的大孔径、低畸变F-theta紫外场镜仿真点列示意图。
图4为本实用新型提供的大孔径、低畸变F-theta紫外场镜场曲和F-theta畸变示意图。
图中所示:
入射光阑1 第四透镜5
第一透镜2 第五透镜6
第二透镜3 聚焦平面7
第三透镜4
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型,但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
一种大孔径、低畸变F-theta紫外场镜,具体如下:
所述的大孔径、低畸变F-theta紫外场镜,其特征在于,设计波长为355nm,设计焦距为160mm,入射光束直径设计值为12mm,设计扫描角度±25度,且入射光阑振镜位置距离第一镜片中心距离为14mm-35mm。
所述的大孔径、低畸变F-theta紫外场镜,第一透镜2为凹向激光入射方向的平凹透镜或凸凹透镜,第二透镜3为凸向聚焦平面的弯月形凹凸透镜,第三透镜4、第四透镜为双凸透镜,第五透镜6为双凹透镜或者平凹透镜。
所述的的大孔径、低畸变F-theta紫外场镜,其特征在于,所述第一透镜2的焦距f1与扫描场镜焦距f的比值f1/f、材料折射率Nd1、阿贝尔系数Vd1分别如下:
-0.35≤f1/f≤-0.55,1.45≤Nd1≤1.51,54≤Vd1≤70;
所述第二透镜3的光焦度f2与扫描场镜焦距f的比值f2/f、材料折射率Nd2、阿贝尔系数Vd2分别如下:
1.0≤f2/f≤1.3,1.45≤Nd2≤1.53,54≤Vd2≤70;
所述第三透镜4的光焦度f3与扫描场镜焦距f的比值f3/f、材料折射率Nd3、阿贝尔系数Vd3分别如下:
0.5≤f3/f≤0.85,1.45≤Nd3≤1.53,54≤Vd3≤70;
所述第四透镜5的光焦度f4与扫描场镜焦距f的比值f4/f、材料折射率Nd4、阿贝尔系数Vd4满足:
0.65≤f4/f≤0.9,1.45≤Nd4≤1.53,54≤Vd4≤70;
所述第五透镜6的光焦度f5与扫描场镜焦距f的比值f5/f、材料折射率Nd5、阿贝尔系数Vd5满足:
-1.1≤f5/f≤-0.8,1.45≤Nd5≤1.53,54≤Vd5≤70;
本实用新型提供的各透镜,即透镜组件中各个透镜的曲面半径R,厚度T,材料折射率Nd,阿贝尔系数Vd,如下表所示:
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本实用新型并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种大孔径且低畸变的F-theta紫外场镜装置,其特征在于,包括:第一透镜,第二透镜,第三透镜,第四透镜,第五透镜;
所述第一透镜,第二透镜,第三透镜,第四透镜,第五透镜从激光入射方向到聚焦平面依次排布;
所述第一透镜采用凹向激光入射方向的平凹透镜或凸凹透镜;
所述第二透镜采用凸向聚焦平面的弯月形凹凸透镜;
所述第三透镜、第四透镜采用双凸透镜;
所述第五透镜采用双凹透镜或者平凹透镜。
2.根据权利要求1所述的大孔径且低畸变的F-theta紫外场镜装置,其特征在于,所述第一透镜的焦距f1与扫描场镜焦距f的比值f1/f取值范围如下:
-0.35≤f1/f≤-0.55。
3.根据权利要求2所述的大孔径且低畸变的F-theta紫外场镜装置,其特征在于,所述第一透镜的材料折射率Nd1、阿贝尔系数Vd1取值范围分别如下:
1.45≤Nd1≤1.51,54≤Vd1≤70。
4.根据权利要求1所述的大孔径且低畸变的F-theta紫外场镜装置,其特征在于,所述第二透镜的光焦度f2与扫描场镜焦距f的比值f2/f取值范围如下:
1.0≤f2/f≤1.3。
5.根据权利要求4所述的大孔径且低畸变的F-theta紫外场镜装置,其特征在于,所述第二透镜的材料折射率Nd2、阿贝尔系数Vd2取值范围分别如下:
1.45≤Nd2≤1.53,54≤Vd2≤70。
6.根据权利要求1所述的大孔径且低畸变的F-theta紫外场镜装置,其特征在于,所述第三透镜的光焦度f3与扫描场镜焦距f的比值f3/f取值范围如下:
0.5≤f3/f≤0.85。
7.根据权利要求6所述的大孔径且低畸变的F-theta紫外场镜装置,其特征在于,所述第三透镜的材料折射率Nd3、阿贝尔系数Vd3分别如下:
1.45≤Nd3≤1.53,54≤Vd3≤70。
8.根据权利要求1所述的大孔径且低畸变的F-theta紫外场镜装置,其特征在于,所述第四透镜的光焦度f4与扫描场镜焦距f的比值f4/f、材料折射率Nd4、阿贝尔系数Vd4取值范围如下:
0.65≤f4/f≤0.9,1.45≤Nd4≤1.53,54≤Vd4≤70。
9.根据权利要求1所述的大孔径且低畸变的F-theta紫外场镜装置,其特征在于,所述第五透镜的光焦度f5与扫描场镜焦距f的比值f5/f、材料折射率Nd5、阿贝尔系数Vd5取值范围如下:
-1.1≤f5/f≤-0.8,1.45≤Nd5≤1.53,54≤Vd5≤70。
10.根据权利要求1所述的大孔径且低畸变的F-theta紫外场镜装置,其特征在于,所述大孔径且低畸变的F-theta紫外场镜装置的设计波长为355nm;
当所述大孔径且低畸变的F-theta紫外场镜装置的设计焦距为160mm时,入射光束直径最大允许值不小于12mm,扫描角度不小于±25度,扫描范围大于140mm,且入射光阑距离第一镜片中心距离为14mm-38mm。
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