CN214443835U

CN214443835U - 一种紫外光、可见光、红外光三波段小视场聚焦物镜

Info

Publication number: CN214443835U
Application number: CN202022962609.0U
Authority: CN
Inventors: 林子棋
Original assignee: Changzhou Lasfocus Laser Equipment Co ltd
Current assignee: Changzhou Lasfocus Laser Equipment Co ltd
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2021-10-22
Anticipated expiration: 2030-12-10

Abstract

本实用新型公开了一种紫外光、可见光、红外光三波段小视场聚焦物镜，包括本体，所述本体内设置有一个聚焦物镜镜片，所述聚焦物镜镜片是由三片球面透镜镜片按顺序进行叠合在一体构成的，其中第一个球面透镜镜片为第一正光焦度透镜，其焦距值f的范围是35≤f≤75mm，第二个球面透镜镜片为负光焦度透镜，其焦距值f的范围是‑40≤f≤‑80mm，第三个球面透镜镜片为第二正光焦度透镜，其焦距值f的范围是40≤f≤60mm，且叠合后的聚焦物镜镜片的焦距值为40mm。本结构成本低、像质好。

Description

一种紫外光、可见光、红外光三波段小视场聚焦物镜

技术领域

本实用新型涉及一种聚焦镜的技术领域，特别涉及一种紫外光、可见光、红外光三波段小视场聚焦物镜。

背景技术

随着激光加工技术的广泛应用，对聚焦镜的性能要求趋于多样性。聚焦镜是激光加工应用中必不可少的光学组件，其作用是将激光光束聚焦到微米尺寸，用于光与物质的相互作用，比如熔覆、去除、改性等。根据扫描范围的不同，可以分为场镜和小视场聚焦镜。

针对于小视场聚焦镜的技术标准，目前主要分为，长焦距的复合透镜和短焦距的单片式非球面透镜。在焦距30-40mm范围内，主要是单片式的非球面透镜，在这个焦距范围内，还可以使用低倍的显微物镜。无论是单片式的非球面，还是低倍的显微物镜都存在一定的问题，单片式的非球面其轴向视场的成像质量可以比较高，但在其轴外视场的像质却下降明显。低倍的显微物镜在轴上视场和轴外视场，均有良好的成像质量，不过其高昂的价格，限制了其应用范围，故此需要改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种紫外光、可见光、红外光三波段小视场聚焦物镜，以解决上述背景技术中提出的价格成本高或像质差的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种紫外光、可见光、红外光三波段小视场聚焦物镜，包括本体，所述本体内设置有一个聚焦物镜镜片，所述聚焦物镜镜片是由三片球面透镜镜片按顺序进行叠合在一体构成的，其中第一个球面透镜镜片为第一正光焦度透镜，其焦距值f的范围是 35≤f≤75mm，第二个球面透镜镜片为负光焦度透镜，其焦距值f的范围是 -40≤f≤-80mm，第三个球面透镜镜片为第二正光焦度透镜，其焦距值f的范围是40≤f≤60mm，且叠合后的聚焦物镜镜片的焦距值为40mm。

作为优选，所述聚焦物镜镜片包含三种光，分别是波长为355nm的紫外光波，波长为532nm的绿光可见光，波长为1064nm的红外光。

作为优选，所述正光焦度透镜的表面通过蒸镀的镀膜工艺镀有一层以上的介质膜，以减少其透镜表面的反射率，将表面的反射率小到0.25％，提高了透镜本身的激光损伤阈值。

作为优选，所述的第一正光焦度透镜包括第一球面和第二球面，所述负光焦度透镜包括第三球面和第四球面，所述第二正光焦度透镜包括第五球面和第六球面，且所述的第一球面、第三球面和第五球面采用熔融石英材料制成的。

本实用新型得到的一种紫外光、可见光、红外光三波段小视场聚焦物镜的具有以下技术效果：由于每个透镜均采用普通球面，并在轴向视场和轴外视场均有良好的成像质量，而且其加工、制造难度和费用均低于单片式非球面透镜和显微物镜，以实现像质好，成本低。

附图说明

图1是本实施例1中一种紫外光、可见光、红外光三波段小视场聚焦物镜的结构示意图；

图2是本实施例1中聚焦物镜镜片的分解示意图；

图3是本实施例2中一种紫外光、可见光、红外光三波段小视场聚焦物镜的结构示意图；

图4图5是在入射光波段为0.355μm，入射光斑的光束直径为8mm，物镜后截距为27.147mm时，三波段小视场聚焦物镜的RMS点列图；

图6图7是在入射光波段为0.532μm，入射光斑的光束直径为8mm，物镜后截距为28.249mm时，三波段小视场聚焦物镜的RMS点列图。

图8图9是在入射光波段为1.064μm，入射光斑的光束直径为8mm，物镜后截距为29.091mm时，三波段小视场聚焦物镜的RMS点列图。

图中：本体1、聚焦物镜镜片2、第一正光焦度透镜3、负光焦度透镜4、第二正光焦度透镜5、介质膜6、第一球面7、第二球面8、第三球面9、第四球面10、第五球面11、第六球面12。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

如图1-2所示，本实施例提供了一种紫外光、可见光、红外光三波段小视场聚焦物镜，包括本体1，所述本体1内设置有一个聚焦物镜镜片2，所述聚焦物镜镜片2是由三片球面透镜镜片按顺序进行叠合在一体构成的，其中第一个球面透镜镜片为第一正光焦度透镜3，其焦距值f的范围是 35≤f≤75mm，第二个球面透镜镜片为负光焦度透镜4，其焦距值f的范围是 -40≤f≤-80mm，第三个球面透镜镜片为第二正光焦度透镜5，其焦距值f的范围是40≤f≤60mm，且叠合后的聚焦物镜镜片2的焦距值为40mm。

作为优选，所述聚焦物镜镜片2包含三种光，分别是波长为355nm的紫外光波，波长为532nm的绿光可见光，波长为1064nm的红外光。

作为优选，所述的第一正光焦度透镜3包括第一球面7和第二球面8，所述负光焦度透镜4包括第三球面9和第四球面10，所述第二正光焦度透镜5 包括第五球面11和第六球面12，且所述的第一球面7、第三球面9和第五球面11采用熔融石英材料制成的。熔融石英材料在紫外-可见-红外光波段，均有良好的透过率。

在具体加工本实施例的一种紫外光、可见光、红外光三波段小视场聚焦物镜时，根据像差校正理论，需要校正系统的横向像差，其横向像差其泰勒公式的展开式为：

其中，y’为像高；rp为入瞳高度；θ为入瞳的方位角；k,l,m为级次；

由于本实施例中的主要像差为球差和慧差，其横向像差可以简化为Δy＝r³·S+r²·y·r²·cosθ·C；

其中S为各个表面赛德尔球差的和，

其C为各个表面赛德尔慧差的和，

表1为5×扩束镜的结构数据

其各个表面的球差赛德和数分别为S1＝0.001669；S2＝0.001359； S3＝-0.008087；S4＝0.000021；S5＝0.000953；S6＝0.004085；其

在轴外视场为0.1度的情况下，其各个表面的慧差赛德和数分别为C1＝0.000023；C2＝-0.000024；C3＝0.000043；C4＝-0.000002； C5＝0.000027；C6＝-0.000008；其

在点列图中，可以直观地看到像面上，不同视场条件下的光斑分布情况。点列图的表示入射光束经过透镜后，在像面处的光斑分布图，图中会给出艾里斑的直径范围，艾里斑的半径计算公式是1.22×λ×(F/#)，其中λ是光束的波长，F为光学系统的焦距，#为入射光斑直径，如果光斑在像面的分布都在艾里斑内，表示该光学系统的成像质量达到衍射极限。

在本光学结构中，在入射光波段为0.355μm，入射光斑的光束直径为8mm 时，物镜后截距为27.147mm，本实施例的得到的紫外光、可见光、红外光三波段小视场聚焦物镜的RMS点列图如图4所示，从光斑的点列图可以看出，各视场的光斑弥散斑质心半径均小于艾里斑半径。

在本光学结构中，在入射光波段为0.532μm，入射光斑的光束直径为8mm 时，物镜后截距为28.249mm。其RMS点列图如图5所示，从光斑的点列图可以看出，各视场的光斑弥散斑质心半径均小于艾里斑半径。

在本光学结构中，在入射光波段为1.064μm，入射光斑的光束直径为8mm 时，物镜后截距为29.091mm。其RMS点列图如图6所示，从光斑的点列图可以看出，各视场的光斑弥散斑质心半径均小于艾里斑半径。因此本实施例具有以下技术效果：由于每个透镜均采用普通球面，并在轴向视场和轴外视场均有良好的成像质量，而且其加工、制造难度和费用，均低于单片式非球面透镜和显微物镜，以实现像质好，成本低。

实施例2：

如图3所示，本实施例提供了一种紫外光、可见光、红外光三波段小视场聚焦物镜的大致结构与实施例1相同，不同的是，作为优选，所述聚焦物镜镜片2的表面通过蒸镀的镀膜工艺镀有一层以上的介质膜6，以减少其透镜表面的反射率，将表面的反射率小到0.25％，提高了透镜本身的激光损伤阈值，同时本发明的聚焦物镜采用全熔融石英材料，有极高的损伤阈值，可以满足大功率的激光使用条件。熔融石英材料在紫外-可见-红外光波段，均有良好的透过率，在透镜表面镀有介质膜6，可以减少各个光波段的反射率，可以使其适用于多种应用场景，进一步扩大了其应用范围。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种紫外光、可见光、红外光三波段小视场聚焦物镜，包括本体（1），其特征在于：所述本体（1）内设置有一个聚焦物镜镜片（2），所述聚焦物镜镜片（2）是由三片球面透镜镜片按顺序进行叠合在一体构成的，其中第一个球面透镜镜片为第一正光焦度透镜（3），其焦距值f的范围是35≤f≤75mm，第二个球面透镜镜片为负光焦度透镜（4），其焦距值f的范围是-40≤f≤-80mm，第三个球面透镜镜片为第二正光焦度透镜（5），其焦距值f的范围是40≤f≤60mm，且叠合后的聚焦物镜镜片（2）的焦距值为40mm。

2.根据权利要求1所述的一种紫外光、可见光、红外光三波段小视场聚焦物镜，其特征在于：所述聚焦物镜镜片（2）包含三种光，分别是波长为355nm的紫外光波，波长为532nm的绿光可见光，波长为1064nm的红外光。

3.根据权利要求1所述的一种紫外光、可见光、红外光三波段小视场聚焦物镜，其特征在于：所述聚焦物镜镜片（2）的表面通过蒸镀的镀膜工艺镀有一层以上的介质膜（6）。

4.根据权利要求1所述的一种紫外光、可见光、红外光三波段小视场聚焦物镜，其特征在于：所述的第一正光焦度透镜（3）包括第一球面（7）和第二球面（8），所述负光焦度透镜（4）包括第三球面（9）和第四球面（10），所述第二正光焦度透镜（5）包括第五球面（11）和第六球面（12），且所述的第一球面（7）、第三球面（9）和第五球面（11）采用熔融石英材料制成的。