TW477727B

TW477727B - Fθ lens

Info

Publication number: TW477727B
Application number: TW089114856A
Authority: TW
Inventors: Keiji Fuse
Original assignee: Sumitomo Electric Industries
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 2000-07-25
Publication date: 2002-03-01
Also published as: EP1081525A3; JP2001051191A; US6324015B1; KR100352206B1; KR20010030071A; DE60025663D1; JP3201394B2; EP1081525B1; EP1081525A2; DE60025663T2

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 五、發明說明（） [産業上之利用領域] 本發明為有關一種f Θ透鏡，其像將二氧化碳雷射的掃瞄光束予以聚光，照射於印刷基板上，而進行高速地穿孔者。其所稱為f0透鏡，在概念上本身乃眾所周知者。即其偽指在像場的位移（像高）h是與入射角0成正比例地變化，即h = f Θ之關傺。以往，這種f 0透鏡是用在雷射印表機、雷射電腦輸出縮微機（以下稱COM)条統上。其傺以多面鏡使光束掃瞄，而將其聚光照射於滾筒時所使用者。有關印表機用的f Θ透鏡已有幾項發明。但是，印表機用f0透鏡與本發明的對象之雷射加工用 f Θ透鏡是有很大的差異。印表機用的光源是A1G a As (鋁鎵砷）等的微細半導體雷射，其功率低，且波長很短，其目的是在於除去設有光導電體的滾筒上之電荷，因而也無需具焦闌（telecentric)性。相反的，雷射加工用光源是用二氧化碩雷射或釔鋁石榴石（以下稱YAG)雷射等，其功率很大，且雷射波長很長。於穿孔時，必需具焦闋性。有關印表機用f0透鏡與雷射加工用f0透鏡的不同之處，將在後述中詳細說明之。就本發明者所知，在雷射加工的領域中，尚未有對f0透鏡的改良所成的發明。此乃在以往的雷射加工中，尚未有需要用到f0透鏡的加工之情形。透鏡或反射鏡被用來做光束的聚光的用途很多，但都是通常的 ftan0透鏡。雷射加工的領域中，今後將需要f0透鏡的理由將說明之。 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A

• · I ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ 一口、* ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ I ^1 ϋ ^1 «^1 ^1 -ϋ ^1 n __ϋ I II ϋ ϋ ^1 ϋ ^1 ϋ —^1 ϋ ϋ ^1 ϋ I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 Α7 Β7 五、發明說明（）近年來，為了對應於電子機器的高性能化、高功能化、零件的組裝於印刷基板也愈高密度化。伴随而來的是急速的向印刷基板的高密度化和多層化之方向進行。而在印刷基板的製造上，對微细且高速的穿孔加工技術是不可少的要件。在Μ往及琨在都是Μ機械性的穿孔為主流，是用微细的鑽頭，一面旋轉，一面在上下方向移動 ,Κ機械性方式在印刷基板上鑽孔者。機械性的穿孔是鑽頭要在上下方向移動，而印刷基板也要在水平方向相對的移動，因而其穿孔速度很慢。而且鑽頭並不能製造的很细，而不能做到100/imM下的穿孔。在Κ往，K微细鑽頭加工有所困難或不能加工的100/i m下之穿孔加工方法中，引人注目的是K雷射穿孔的加工方法。此乃以非機械性的鑽孔，而Μ高密度的光能量燒穿印刷基板而穿孔者。印刷基板的雷射穿孔原理是用X 、Υ兩軸用的2只電動反射鏡，使高反複短脈衝而雷射高速的偏轉，並用f0 透鏡使其聚光、照射於印刷基板上的目標，對其穿孔者。光並無質量，而無慣性作用，其偏轉速度很快，有機械性動作的只是電動反射鏡。雖然電動反射鏡的慣性作用會成為問題，但可將其製造成很輕。此雷射穿孔法且具有高速的穿孔速度之第1優點，且，也有可穿孔1〇〇 u a直徑Μ下的微细孔之優點。作為加工對象的材料是有環氧樹脂、聚醯亞胺等的樹脂材料。又，雷射是Μ二氧化碳雷射為主流。振盪波長 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · ! tr---------^丨#----------------------- 477727 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _ B7__ 五、發明說明（3 ) 通常是10.6/im,但依上述材料的加工性之觀點上，也有用9/im上下的振盪波長範圍者。如用YAG雷射時是 1.06/im,而在此是〜10.6//m的二氧化碳雷射作為光源之場合加以說明。印刷基板穿孔用f0透鏡是與截斷、焊接等雷射加工所用的，通常之聚光用透鏡 (f t a η Θ )完全不同，是很特殊的透鏡。本發明是有闞於這種印刷基板穿孔加工用的f0透鏡者。 [習知之技術] 本發明所要提案的是一種用在雷射加工之新的透鏡。在習知技術中有f0透鏡和雷射加工2項，先對該 2項加K說明。所謂雷射加工，是將高輸出的雷射光投射於金靥、陶瓷、塑料等，由其會聚光的熱作用，Μ進行切斷、焊接、熱處理等者。二氧化碳（C〇2 )雷射是最被廣泛的應用在雷射加工用上之雷射，而利用其高輸出性（最大數+ kV) Μ用在截斷、焊接等上者為最多。要將雷射光束引導、會聚時，會用到反射鏡或透鏡等的光學零件。由於使用波長較長的紅外線，因而，所用的材料或光學零件是與可見光線或近紅外線所用的材料全然不同。高輸出雷射用光學零件，尤其是要使雷射照射到材料表面所用的聚光光學零件，在於到數kW的輸出範圍，是適合用硒化鋅 (以下稱ZnSe)製的透鏡，ZnSe是一種在紅外線區域的透過率很高而吸收率很低的材料。另外，還有砷化鎵（M下稱GaAs)、鍺（K下稱Ge)等的 -5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 ·1 丨 — 訂---------線 I ----------------------- 477727 A7 _ B7_五、發明說明（4 ) 紅外線用光學材料。這些材料對於10.6iu a光的吸收率都很低，可作為透過型光學零件之用。然而，這些材料之間也有其優缺點。Ge對10.6// m光的折射率很大（n = 4) ，其在設計上的自由度很高，且，可由金剛石上具切削 ,可加工為非球面透鏡，是種很優異的材料。但其能階差（band gap)很窄，自由載體很多，而被加熱時，對光的吸收會遽增。 ZnSe的折射率（n = 2.4)比Ge為低，但其能階差很寬，被加熱時對光的吸收增加不大，且，ZnSe也可由機械加工成為非球面。GaAs具有折射率（η = 3·3)很高材料取得容易之優點，但，其不能用機械性方法切削，不能製成非球面透鏡，而只能Μ研磨形成球面透鏡。因此，Ga As 只能製成球面透鏡，在光學設計上受到限制。對於1 〇 · 6 iu m光的場合，只用到球面透鏡的話，雖然GaAs亦可製造，但如需要非球面透鏡時，只能限定在Z n S e和G e。紅外線材料對紅外線的折射率都很高。此點與可見光線用透鏡有很大差異。又，ZnSe等雖然是低吸收，但對於5kW Μ上的高輸出 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _·---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製此用光加因在利，射，。可時雷鏡熱是型 Μ 。透加糸射是明光其學反此說聚受光用在予純承光如。不單法聚。少鏡的無。鏡也射鏡鏡件射收反透透零反吸對凸 I 的學之其而平-6 件光等而因為零型鏡因 ·鏡學射射，題透光反反部課的型用‘'面内為用過利物入作所透要拋進鏡工 ,，軸不透加時時離乎的射射形如幾用雷雷情例線 Η tT--------h 線#----------------------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 477727 Α7 Β7 五、發明說明（）而是通常的ftan0透鏡。其成像的高度（從中心起的距離）是必然成為ftan0 。在雷射加工的領域中所使用的是通常的ftan0透鏡，而並不需要用到fG透鏡。因而，在雷射加工領域中，並無任何一項可舉出作為f0透鏡的習知技術之事。在雷射印表機的領域中，f0透鏡B有實際成績。將 AlGaAs雷射的近紅外線（800nm〜900nm), W旋轉多面鏡反射，投射到帶電的光傳導體被覆滾筒。多面鏡是具正多角形剖面的圓柱體反射鏡，而Μ等速旋轉。在滾筒上的掃瞄速度為等速，因而，反射光束在滾筒上的位置h 與多面鏡的傾斜角0必需為正比關係（n = fS),因此，印表機用的聚光透鏡也被要求有特性。在於雷射印表機用透鏡與雷射加工用透鏡中，由於其對象的光之功率和波長全然不同，作用也不同，因而，此新發明的雷射加工用透鏡和以往的印表機用f0透鏡可Μ說是不一樣的東西。印表機用光源是AlGaAs半導體雷射，其波長是近紅外線，只是Μ光線的投射，而減低光傳導體的電阻，以除去電荷之用途為主。因而其功率很微弱。其光束的掃瞄是使用高速旋轉的多面鏡。在可視光〜近紅外線範圍中為透明的石英玻璃或透明塑料 ,都可作為其透鏡材料。這些可視光近紅外線材料的折射率都很低。例如石英為η = 1.4程度。各種玻璃也在 1.5〜1.8,都很低。要獲得同等的折射時，低折射率材料要有更大的曲率，而賦與更大的曲率時，各像差也會一Ί 一本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 9 I -ϋ ϋ n ϋ· 一-口、· ϋ ϋ n I 1 n ϋ If ϋ n 1 ϋ ϋ ϋ n ϋ I emmMm ϋ I ϋ n n I in I I - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 Α7 Β7 五、發明說明（）變化。折射率在透鏡的設計上是個重要的參數。如折射率有很大的差異時，雖同樣是fe透鏡，已可貫說明不一樣的東西。K下說明有關印表機、傳真機或COM系統用的f0透鏡之幾個習知技術。又，已有各種各樣的f0 透鏡被開發並實用化，但在此僅對與本發明有關的焦闌性f0透鏡舉例說明之。 ①特開昭58-88716號「具高解析度的等速掃瞄用透鏡」 (發明者：高橋貞利、立岡正道·申請人：佳能股份公司）所提案的是以氦氖雷射（632·8ηιη)為光源的圖像記錄謓取裝置所用之透鏡。其目的是要充分的擴大偏轉器與掃瞄用透鏡的間隔者。材料的折射率η = 1·6〜1.8。是一種折射率低的玻璃透鏡，是4個群的透鏡之集合，是由：第1群··凸面朝向物方側之正透鏡第2群：凹面朝向物方側之負彎月面透鏡第3群：2片Μ上的正透鏡第4群·•凹面朝向物方側之負透鏡所構成。物方側是指有物體的一側•是光要入射的一側，也被稱為入射側。其相反的槪念是像場側或出射側等。正透鏡是指具會聚光線所用（即正的折射力）者。負透鏡是指具發散光線作用（負的折射力）者。彎月面是指透鏡的兩面中，其一的為凹面，另一面為凸面者。此fe透鏡最少也要由5 Η透鏡組合而成。其目的之一乃為了要 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） i·^ aammmm an -ϋ ϋ-i _ϋ ϋ ^^1 ϋ ί n i^i «ϋ i^i ϋ 一-口、 an ·ϋ ϋ 11 ·ϋ n n I n .ϋ ^^1 a_^i ϋ ϋ ϋ·· n n —J ·ϋ n n an n ϋ .^1 n 1_1 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 477727 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（）拉長1焦點與第1透鏡的第1面之距離。前焦點〜第1 透鏡與第1面的距離d ◦是由焦距f標準化而成為d 0 / f = 0.82〜0.91。其目的乃為了擴大偏轉器與透鏡的距離。然而，其最後的透鏡面到像場的距離d10很短，Kf 標準化時，僅有dlo/f = 0.22〜0.26。 ②特開昭58 - 1 7408號「等速掃瞄用透鏡」（發明者：小林祐子，申請人；歐林巴斯光學工業股份公司）所提案的是6片組的透鏡者。是K折射率1.60的玻璃為材料，光源是用632.8t/m的氦氖雷射。其中，第1透鏡=正透鏡，第2透鏡=負透鏡，第3透鏡=在物方側具凹面之負彎月面透鏡，第4透鏡=在物方側具凹面之正彎月面透鏡 9 第 5 透鏡 =正透鏡，第6 透鏡= 正透鏡〇又 9 設 f 為焦距 ,r ς ，為第3 透鏡的物方側曲率半徑， Γ C >為第5 透鏡的物方側曲率半徑，S 為從第3 透鏡的物方側一面到第 4 透鏡的像場側一面之軸上距離 9 其關係為 -0 .3f < r < -0 .26f (1) 15 . 6f 1 Γ 9 1 ^ (2) 0 .24f < S< 0 . 31f (3) 尺寸的絕對值並無多大意義 ,因而各透鏡之曲率半徑或距離是 >λ 整體 ηΆ 的焦距 f所除之商來表示者為多〇透鏡是從物方側起依序附與 L 1 ^ L 2---- 之記〇透鏡面也從物體側起附與號碼 S 1、 S 2 — --。空間間隙和透鏡厚度是不加以 Iwr 別的附與d 1 〜d 2 ----等之號碼者為多〇此一9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I · I n -I l· I ϋ I^OJ ϋ n I I ϋ I n I I I ϋ n I I ϋ n ϋ I ϋ — ϋ I ϋ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 Α7 Β7 五、發明說明（） f0透鏡是由第1 、2透鏡形成正的折射，因而產生很大的負球面像差，而Μ第3透鏡的作用，來修正其負的球面像差，因而使广^形成- 0.3f〜0.26f之條件。S太大時，像場的彎曲會過大，太小時，畸變會太大，因而 ,訂定第3個S的相關條件。 ③特開平4-93910號「焦闌性f0透鏡」（發明者：小野克昭，申請人；理光光學股份公司）所提案的是由4 群所構成的透鏡糸統者。是用折射率1.5〜1.8的玻璃透鏡。第2群是凹面朝向物方側的負彎月面透鏡，第3群是凹面朝向物方側的正彎月面透鏡，第4群是其像場側透鏡面為凸面之正透鏡。故全条統的焦距為f ,第3群的焦距為f3 ,第2群的物方側及像場側的透鏡面之曲率半徑為R3 、R4，第2 、第3群間的軸上空氣間隔為 D 4 ,第3群透鏡的材質之折射率為η 3 ,則其條件闞係 0 . 4< f/f i 4< 0.95 ⑷ -0·3< Ra /f< -0.2 (5) -0·4< R4 /f< -0·3 (6) 0<D4/f<〇-〇6 ⑺ 1 . 6 < η 3 第1透鏡有^個候補，即，在物方側有凸面的負彎月面透鏡、或在物方側有凸面的正透鏡；和貼在其像場側 ,而在像場側有凹面的的負透鏡、或凸面朝向物方側的正透鏡和配備在該正透鏡的像場側而其凹面是朝向像場 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) IAW -----Γ---訂---------I AW.----- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 ο 五、發明說明（）側的負透鏡。其所提出的結論是折射率在16 K上為理想，但並無高折射率之材料，其上限僅在於1.8程度。 ④特公平6-79103號「焦闌性f0透鏡」（發明者：城田浩行，申請人；大日本銀幕製造股份公司）所提案的是雷射印表機用的光束掃瞄裝置所使用之f0透鏡者，其係5片組的透鏡。其光源是氦氖雷射（632.8nm)和氤雷射（488nm)。是用折射率為1.5〜1.8的玻璃透鏡。第1 透鏡=在入射側具凹面的正功彎月面透鏡，第2透鏡=在入射側具凹面的負功率透鏡 t 第3 透鏡= 在入射具凹面的正功率彎月面透鏡第 4 透鏡=在入射側具凹面的正功率彎月面透鏡 9 第 5 透鏡 =其入射側為平面的正功率透鏡〇且滿足下列條件者〇 -0 .6 5 > r 1 /f < ~0 • 25 ⑻ - 0 . 4 < d 8 /f < 1 . 16 (9) 1 .6 ]< f /f • < 3 · 5 (») Γ 1 ^是第1 透鏡L 1 刖面之曲率半徑，d 8 是第 4 透鏡後面與第 5 透鏡刖面之間的距離， f 5是第 5 透鏡的焦距 f 是全系統的焦距〇 ⑤ 特開昭 61-30243號厂 f 0透鏡」 (發明者：涉谷真人串請人；日本光學工業股份公司 )所提案的也是在雷射印表機傳真機中參設置於多面鏡掃瞄糸統後段的 f 0透鏡者< >是由4 群透鏡所構成C >第1 群是由負透鏡和正透鏡所組成合計成為負的折射。第2 群是在物方 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

一-口、· H I ϋ ϋ ϋ ϋ I I I I I I ϋ ϋ ϋ I ϋ n ϋ I I ϋ ϋ ϋ I n n I ! ϋ ϋ I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 五、發明說明（le) 側具凸面的彎月面透鏡。第3群是在像場側具凸面的彎月面透鏡。第4群是由正、負、正的3片透鏡所組成，合計成為正的折射。是由合計7片透鏡所組成的f0透鏡者。設第2群透鏡的物方側一面之曲率半徑為, 第2群透鏡的像場側一面之曲率半徑為r6 ,第3群的物方側一面之曲率半徑為r7 ,第3群的像場惻一面之曲率半徑為r8,第3群的透鏡中心厚度為d7,從由第 i群和第2群所形成的入射光瞳到第3群前面為止的距離為1 ,而可滿足下列條件者。 I r s ! > I Γ ^ | (11) 1 > I r 7 | (12) 1 . (! r τ l+d-z) / ί rs !<1· 2 (13) 0. 8<r6/rs<l. 1 (14) 透鏡的材質是石英和玻璃等。折射率很低，η = 1·4〜 1.77。光源是氦氖雷射（632.8nm)和YAG雷射（1064nm), 而使兩波長消色為其特徵者。其係可見光用的f0透鏡。是由3片透鏡所形成而持有強的正折射之第4群來產生負的畸變·而賦與f0線形性，但，由此會產生像埸彎曲。因此，其係想用第3群將其修正。第3群是要擴大光束用的透鏡，其物方側為凹面，並為了要修正像場彎曲，該第3群的透鏡是形成為同心圓狀者。其中，r7 為凹面，r8為凸面，而以式（11)表琨其同心狀者。但此乃是過於粗糙的條件。因此，是Μ式（13)作為同心狀的定義之用。d7為第3 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

* - n ϋ 一 .1 n i^i I 1 ϋ in ϋ ϋ 1 n I ϋ ϋ H ϋ ϋ ϋ n ·ϋ ϋ I I I ϋ I I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 五、發明說明（）群透鏡的厚度，而將內半徑Γ7與d7相加，其和如等於外半徑rs ((|r7| +d7)=r8, r7為負，r8為正）時，就是完全的同心。式（1 3 )的意思是容許由同心向凸側有 2成的偏差。在第4群會產生內慧形像差。因此其係想用第3群產生外慧形像差Μ修正其慧形像差。由第1群、第2群所產生的入射光瞳到第3群為止的距離為1 ,而使第3群前面的曲率半徑r?比該1為小，K產生外慧形像差，其條件就是式（12)。第4群會產生負的畸變，但此乃由第2群加Μ修正。因此，第2群幾乎無折射力（非負透鏡，也非正透鏡），其係凸向物方側的彎月面透鏡。第 2群的前半徑為(正），後半徑為re (負）而無折射力乃由r5=r6 表示之。而將其附與0.8〜1,1的幅度， K表現無折射力的第2群之事者，就是式（14)。 ⑥專利第2558255號「焦闌性透鏡」（發明者；濱田明佳，申請人；美濃達股份公司）所提供的是用旋轉多面鏡使雷射光束掃瞄的雷射COM系統之f0透鏡。在印表機的情形，其焦距很長為200mra〜400am·但在雷射 COM時，焦距很短為50ffim程度。是由5群的透鏡組所組成之fe透鏡者。第1群是1片K上的負透鏡、第2群是1〜2片的正透鏡、第3群是1片以上的正透鏡、第4 群是3片K上的透鏡、第5群是在弧矢方向有大的折射力之變形透鏡所構成。光源是氦氖雷射的632.8nm。折射率是n = l.5〜1.8。材料是玻璃。由上述5群所構成的 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -----^----訂---------線 — 0----------------------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 12 五、發明說明（）最少透鏡數量應為7片，而在其實施例中所則舉者為11 片透鏡、10H透鏡、9片透鏡、及8片透鏡。其條件關係為：〇.4< 一 j3s<〇.8 (15) f κ^/r A< 1 (16) 0. 6< f w/r 1 (17) 〇 = — f r 〇 < 1 (18) 〇. 4 < f 〇< 0. 6 (19) )9S是全系統的弧矢放大率，rA是第1群負透鏡的像場側曲率半徑，是第3群正透鏡的物方側曲率半徑，rc是存在於第4群的子午方向負透鏡之物方側曲率半徑，dD是透鏡整體的軸上距離，f是全系統的子午方向之焦距，而利用第5群的變形透鏡（圓柱透鏡）使弧矢的放大率比子午方向的放大率為大者。在說明中也述及第3群、第4群的透鏡上也可形成變形面者。子午線側的放大率Am在實施例中都是〇。此乃由於在第5群中使用變形透鏡之故。又，為了要和限定在一維掃瞄的目的1致，在第5群或3群、4群中使用圓柱透鏡，而其特徵就是/SM=〇。又，由於其係使用旋轉非對稱透鏡，因而，當然不能用在二維掃瞄上。 ⑦專利第257^095號「焦蘭性f0透鏡」（發明者：濱田明佳，申請人·•美濃達股份公司）所提案的是為了要將由多面鏡所一維掃瞄的光束加K聚光，而用4群的透鏡群所組成之f0透鏡者。是使用在雷射COM上之f0透 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

一-口、* m ·ϋ n n I I ·ϋ ιβ ϋ I ϋ ϋ ϋ I n ϋ n n ϋ ϋ I i^i ϋ I ϋ I 477727 A7 B7 1 ^ 五、發明說明（）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製鏡〇其所要解決的問題是設軸上距離為d e > > 整體的焦距為 f 時 9 在 >λ 往的 f Θ透鏡中， f 和d d 是大致相同長度 $ 因而不能充的保持到多面鏡的距離。於是想要提供 f/d c ,會成為0 .4 〇. 7的f 0 透鏡為目的者〇其第 1 群中至少包含 1 片負透鏡 $ 第2 群是由 1片〜 2 Η 正透鏡所組成 $ 第 3 群是其凸面朝向物方側的正單透鏡參第 4 群是正負正的 3 片透鏡 * 或正正負正的4 Η 透鏡所構成者〇其最少透鏡片數為 6 片，在其實施例中 9 片者有 1 例 9 8 片者有 4 例 > 7 片者有 7 例 ,6片者有 4 例〇其條件為 : 〇: ^ f / r 1 (2 0) 0. ,6< f / r < 1 (2 1) 〇 < — -f /: Γ cz < 1 (2 2) 〇, • 4 < f/d TD < 0. 7 (2 3) Γ / v是第1 群負透鏡的像場側曲率半徑， Γ Β 是第 3 群單透鏡的物方側曲率半徑， Γ c 2是第4群中的1 片負透鏡之物方側曲率半徑 9 d D是軸上距離，f 是荃透鏡糸統的焦距〇其中可產生大的畸變 ,Κ發揮 f 0線形性的條件為式 (20) o 由式 (20) 會顯出大的畸變 $ 而要修正像散性和慧形像差加 K 修正之條件。式（23) 是按照此發明百的而加長透鏡與像場，及透鏡與掃瞄系統的距離之用者〇如上述的 t 有關 f0透鏡已有多的提案，但都是Κ可見光線或近紅外線為對象。且 t 其係設置在雷射印表 -15- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) t

- -h 一口、I n -_ϋ n 1^1 n in ^1- I ·1_— i_ai ϋ ϋ· ϋ n ·ϋ ϋ· ϋ n ϋ ϋ— i·—· n ϋ ι>— ϋ 11 ΙΒ1 —ϋ n n I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 ___B7___ 14 五、發明說明（）機的多面鏡之後段，Μ作為AlGaAs半導體雷射的光束掃瞄之用。但，這些公報所刊登的實施例是用氦氖雷射 (632.8nm)或氩氣雷射（488nm)做實驗，其原因是用氣體雷射的可見光其做實驗較為容易，而實際的用途可能是 AlGaAs雷射的光束掃瞄會較多。又，其波長是用較短的6 00nm〜900nm，其透鏡是用各種玻璃。而在此波長範圍中，並無折射率高的材料，因而其係使用1.5〜1.8程度的低折射率材料。又，其功率很低是在1®W Μ下。且 ,其係只是使光束掃瞄到帶電的光導電體上，Μ消除其帶電性者，因而並不一定要具備焦闌性，但為了提升其 f0線形性或減低對焦誤差的影響，在此所舉出的6件先前技術中，都形成為焦闌性的fe透鏡。又，透鏡與像場的距離在印表機的場合中，較短也無妨。 [發明欲解決之問題] 本發明是為了要使對於凸面的穿孔，得K比鑽頭穿孔更高速的完成，而想利用雷射光束穿孔者。因而•是將雷射光束Μ二維掃瞄投射於基板上，Μ對凸面上雷射光束所投射的部分，垂直的燒穿開孔者。是要開穿细孔，因此需要聚光，而掃瞄和聚光的前後關係有如下兩種。一種是先聚光後掃瞄（聚光+掃瞄），一種是將掃瞄後的光束加Κ聚光（掃瞄+聚光）者。只做切斷、焊接等的雷射加工時，是可用聚光後的光束來掃瞄。而在這種場合中，無論利用透鏡或反射鏡，其光束並不垂直於被加工物的面，且其像場也不平坦。相反的，也可用掃瞄後 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------費----l·——訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 Α7 Β7

1 R 五、發明說明（）再聚光。而在這種場合中，如用通常的ftan0透鏡，其掃瞄角與光束偏轉距離並不成比例，旦，通常是非焦闌性。而如只做切斷、焊接等時，這些都不成問題。然而，如要以等間隔地開垂直微细孔時，需要垂直性的光束，也需要焦闌性。且，掃瞄角與光束偏移距離h 要成正比者較為方便。因而，要Μ雷射光束來做等間隔的穿孔時，雖用掃瞄+聚光系統，Κ往的ftan0透鏡仍然不能作為聚光透鏡之用，而需要一種f0透鏡Μ作為由雷射開穿微细孔的聚光透鏡之用。這是fe透鏡的新用途。也可K說其焦闌性是比f0線形性為重要。雷射加工用f0透鏡是新的東西，其所需要的性能、作用等尚未被理解，因而，在此對其所需要的性能先予說明。 1 . f 0線形性印刷基板加工所用的f0透鏡之第1特徵是，正如其各的f0線形性，即，其焦點會正比於雷射光的入射角度0,而在焦點面（加工材料的表面）上移動。在此，f 是透鏡的焦距。即，由電動反射鏡所偏轉的雷射光，Μ 入射角0(弧度）入射於透鏡時，焦點的位置（光軸算起的高度）h會成為： h = f Θ (24) 的意思。即，h與Θ的關係成線性。通常的平凸透鏡時，其關係是成為： h = f t a η Θ (25) 此關係雖很單純，但h與Θ的關係為非線性。在照相機等 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -ϋ n ϋ i_i n n n ϋ ϋ I n · ϋ ϋ 11 «ϋ n I 一：口、 I ·ϋ n ϋ 1 I ϋ I I .1_ n n ϋ -ϋ a-ϋ ϋ n n n ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ. «ϋ ϋ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 五、發明說明（）的成像透鏡中，ftan0性是很重要。不吻合於ftanS闞係者稱之為畸變。站在此觀點時，可Μ說Γθ透鏡是故意的使其具有負的畸變（由於0 <tan)之透鏡者。由上述關係式（24),要在位置穿孔時，如為f0 透鏡，則將電動反射鏡偏轉（偏轉角為c(時，αζβχΜ) ，以使其入射角成為： θ 1 = h 1 /f (26) 就可，但，如為平凸透鏡時，其入射角必需定在·· θ 1 =tan~1 (hi /f) (27) 即，其在像場上的中心算起的距離hi與偏轉角間並無正比關係。也即，要使h 1在像場上等間隔的變化時，偏轉角0 i不能以等間隔的偏轉。而其偏轉量在中心附近要較大，在邊緣部位要較小。在電動反射鏡的驅動系統中，想辦法來實現這種情況，也有其可能性，但這樣遷是不夠。要K多面鏡偏轉時會成為大問題。即 ,平凸透鏡時其困難點是在於f-θ為非線性。用電動反射鏡使光束K等角速度偏轉時，ίθ透鏡有卓越的優點。電動反射鏡的角速度a=da/dt為一定時， f0透鏡的焦點在像場上的移動速度V會成為： V = dh/dt = fd0 /dt = 2fda /dt = 2fa> (28) 而為一定。此乃fe透鏡的優點。平凸透鏡的h與Θ之間為非線性者，因而不在於此單純關係之内，而會成為： v = dh / d t = f sec 20d6/dt = 2f sec 20da/dt = 2fa> sec 2 0(29) -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -·ϋ ϋ I ϋ n ϋ · i^i ·ϋ 1— I I β— I ϋ ϋ ϋ ϋ n ϋ -ϋ I n I ϋ ϋ ϋ ϋ ^1 I i^i —1 ϋ ϋ ϋ ϋ - 477727 A7 _ B7_ 17 五、發明說明（）如上述的，fe透鏡在雷射印表機等的光束掃瞄上已成為所必需的透鏡，其理由是如上述的,在於反射鏡的偏轉角0與移動距離h之關係為線性。雷射印表機的光束偏轉多半是使用多面鏡。該多面鏡是多形的柱體，非以擺動方式，而是K旋轉的方式使光束偏轉。多面鏡的角速度ω是一定者。因而，入射於透鏡的光束之入射角度在時間變化上成為一定值。要以一定速度對滾洞表面在長度方向進行光束掃瞄時，必需用到f0透鏡。因此，在雷射印表機等的光束掃瞄光學系統中，是使用fe透鏡。雷射印表機用f0透鏡已有好幾種被製造出售。在上述的習知技術中已說明了幾項。在此成為問題的是雷射的穿孔。要反射雷射光束的是電動反射鏡而非多面鏡。電動反射鏡是會往復擺動而非轉動。電動反射鏡並不是使其角速度為一定之下控制其偏轉角者。角度控制有隨意性。也可使其為各式各樣的角速度。可使電動反射鏡的擺動滿足於式（27)的條件。那麽透鏡就不要f0線形性？事實並非如此。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） i r 〆 ϋ n n n n .ϋ 0 IB 1 n i-i I. .^1 一(口、« I- ·ϋ ϋ n ϋ In I I n n Hi n n n ϋ I ϋ ·ϋ ϋ ϋ I ϋ ϋ ϋ -ϋ ϋ ϋ ι_1 ϋ ^1 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 形瞄一。轉之係情掃 K 者偏上其之維是I)的維但獨機二鏡fgg束二，表。射 W光的解印瞄反 t 其同理射掃動涉，不 Μ 雷維電干時瞄難的二只相瞄掃微猫行兩互掃維稍掃進，不維一雖維鏡題個二與事9-一射問各做生此-1 與反的使鏡產。是、動難Κ射會差上電困，反，誤工只有置動此的加兩更^ 電因上板由瞄離以。位基是掃距要點定刷而維隔，2 即印，一相而有，在同比的因會變不是定點畸經濟部智慧財產局員工消費合作社印製經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 1 8 五、發明說明（）如下之事者。雖然說明二維掃瞄，但如在1點上反射鏡可在二維方向（Χ、Υ)獨立的彎曲時，可在其面對的平面上畫出正方形的掃瞄區域。但在實際上要將偏轉於X方向的光束再偏轉於Υ方向，因而會由於X方向的偏轉位置而使Υ方向的偏轉範圍產生變化。在X 、丫方向獨立的使光束偏轉時，投影到對面平面上的掃瞄區域並不會成為正方形，會成為在Υ方向鼓起而在Υ方向縮小之變形。這就是定位的誤差。在印刷基板加工機中，是Μ控制電動反射鏡的角度來修正其定位誤差者。即依據一方的偏轉角來調整另一方向偏轉角，Κ將操作區域修正成為正方形者。Κ高速的調整電動反射鏡的擺動角（偏轉角Θ),就可由電動反射鏡修正其定位誤差。所要求的定位性能是如穿孔速度為每秒500點Κ上，誤差土 20uraM下，是很嚴苛的。即被要求很高速且高精度者。其在修正控制上透鏡的f0 線形性，也即偏轉角和位置的線性關係（h = f0)是很重要之事。即，雖可如式（27)的使電動反射鏡K非線性的搌動，但為了要修正定位誤差，也要對電動反射鏡的運動做微調整。但要將兩者由電動反射鏡的運動，高速的調整是有所困難，因而透鏡遷是要有f0線形性者較為理想。如透鏡持有f0線形性時，對電動反射鏡的定位，只要做定位誤差的修正就可。即透鏡的f0線形性是可減輕電動反射鏡控制系統的負擔。 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) t IT--------./線★---------------------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7

1 Q 五、發明說明（） 2.焦蘭性第2特徼是焦蘭性，與f0線形性相比，倒是此焦閬性較為重要。印刷基板等被加工物是具有以上的厚度，而必需在被加工物的正面與背面的同一位置上貫穿垂直的孔，否則不能順利地連接在各面上的配線。也即 ,必需開穿垂直於被加工物表面的孔。而要開穿垂直的孔時，雷射光束必需對被加工物的表面垂直的照射。而要垂直照射時，無論其入射角度Θ如何，f0透鏡所射出的光束是被要求在於焦點面（場）的任何位置聚結焦點時，也都要形成為平行於光軸的會聚光束者。如此，射出光束在任何位置上都平行於光軸之事，稱之為焦闌性。因此，透鏡必需比像場為大。焦闌性是要求透鏡f0透鏡大型化。射出光束的從光軸平行線偏離，稱之為焦闌性誤差，也可說明從焦點面（像埸）的垂直線之偏差。在印刷基板的加工上，此焦蘭性誤差是被要求在如6度K下。此誤差值在一維掃瞄上考量時是很大的值。然而，在如後述的由2套電動反射鏡做二崔掃瞄時 ,完全不會有焦闌性，：因而要使其在6度Μ下是有的困難性。一方面，在雷射印表機中，是將光束照射於帶電的光導電體滾筒表面，在碳粉附著的區域和不附著的區域上形成黑點。由於不是要穿孔，因而不要焦闋性。並不是不必用到焦闌性透鏡（在Μ往例中有），但只不過是利用在f0線形性的點上之有利性者（在一般上焦闌性者 -21- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·! ^--------— ^______________ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 五、發明說明（2()) 其f0線形性較高）。使用電動反射鏡和f Θ透鏡的掃猫式雷射標識器在基本上也是要在材料表面上作標記者。因而其f0透鏡並無焦闌性，而是只持有f0線形性的透鏡。在一般上，焦闌性透鏡會成為大型化，且，也難Μ設計。印刷基板雷射加工用透鏡是必需具備焦闌性，且被要求要有f0 線形性，因而是一種複雜而大型的透鏡。 3 .繞射極限聚光性第3特徼是此透鏡必需具備繞射極限的聚光性之點。這也是難於理解的條件。若開穿微细孔者，其聚光點直徑要越小越好。如將無限小的直徑之光束，投射於印刷基板時，可開穿微细的孔。在幾何光學上，將孔位置對準於聚光點，調整光點直徑為無限小時，由於光線有繞射現象，其光點直徑並不成為無限小。波長λ越大，及焦距f越大，其繞射越為顯著。相反的，入射光束直徑 B越粗越難產生繞射。在幾何光學上極小雖為〇 ,但由於有繞射，其光點直徑會成為有限值，而其最小光點直徑稱之為繞射極限的光點直徑b 。例如入射光束如持有理想的高斯分佈之強度時，其聚光光點直徑b由下式定義之。 b = 4Xf/TrB (30) 在此，高斯光束的光束直徑是K降低到中心強度的 e-2之位置作為光束直徑而定義其直徑B 。可由透鏡縮小的最小光束直徑就是繞射極限光點直徑b 。也就是說 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 镰——l·——訂--------線皿·----------------------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 五、發明說明（21) 不能由透鏡將光束的擴展縮小到該極限值以下者。這種性質在以往的雷射印表機用f0透鏡或雷射標誌器中並不刻被要求，而是視其用途而定。又，是與所使用之雷射波長、透鏡的焦距，所要求的聚光光點的大小，及其在掃瞄區域內的參差等有所關聯。Μ往的f0透鏡並未被要求有如雷射穿孔加工所要求的高聚光性。 K下說明為什麽雷射穿孔加工透鏡必需具繞射極限的聚光性之理由。其係為了應付穿孔加工精度的嚴苛要求者。隨著印刷基板加工孔徑的微细化，被要求在掃瞄區域內的孔徑之參差要小（數％ Μ下等），及孔的真圓度要高（例如95¾ Μ上）。又，像場要接近於很完全的平面，即像場彎曲很小（平坦像場）也是印刷基板穿孔加工用f 0 透鏡被要求的重要特性。像埸如不平坦時，在掃瞄區域内的孔徑參差會增大。對於印刷基板穿孔加工用f0的主要規格加Μ說明。焦距為60〜120mm程度；掃瞄區域為30mmX30rom(對角線長42.4m»)〜50mmX 50mm(對角線長70,7ma),差相當廣，光圈數（f/D)為2〜6,要相當明亮；且，在軸外也不能有光澤（Vignetting)。光澤是指透鏡的邊緣被透鏡框所遮住，而其部分的光量會減少者。在照相機等中，其邊緣的光量減少或解析力降低，是在於不成問題之水平下，係容許光罩的存在，但在穿孔加工用透鏡中，不能有光暈是其條件之一。即，必需製造可覆蓋於光束所入射的全範圍的廣大面積 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--------I*線 —^----------------------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 2 2 五、發明說明（）之透鏡。用二氧化碳雷射時，其波長為9/i in〜10 . 6 /i m相當長。透鏡與被加工物（印刷基板）的距離要加長，因而其焦距f也要加長（60〜120m程度），而式（30)的分子人f會增大。如此一來最小光點直徑d本身也會增大。可是，K 後孔徑會越小而精度的要求很高，因而，必須要用其F 值為：直徑小而明亮的透鏡。又，被要求無論雷射光的入射角0如何，在任何位置都可獲得繞射極限的聚光性者。要如此時，必須要用其各像差（球面像差、慧形像差、像散性、像面彎曲）都被妥善修正之透鏡。這是很難的要求。上述的平凸透鏡並不能在於如此廣闊掃瞄範圍内具有繞射極限的聚光性。又，雷射印表機或標誌器用的ίθ透鏡幾乎都是不具有繞射極限的聚光性者。 4.入射側動作距離要長印刷基板加工用f0透鏡所要求的特徵是除上述之外，尚有如下述者。以往的印刷基板用反射鏡是只做一維掃瞄者。而一維掃瞄時，i在丨0透鏡的前側焦點之位置上· v 只要設置1個如多面鏡或電動反射鏡等之偏轉手段即可。由此，不管偏轉角Θ如何就可達成焦闌性。然而作為問題的印刷基板用反射鏡是要使光束在兩向掃瞄者。而由於印刷基板加工是二維掃瞄，其偏轉手段要有2套在於正交方向，例如需要用2個偏轉用的電動反射鏡。也即有2個偏轉點。2個反射鏡之間的距離是要相隔可使本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------餐——…丨訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7__ 2 ^ 五、發明說明（）反射鏡不互相干擾的充分之距離。因而，在原理上而言 ,其在X 、Y方向並不能獲得完全的焦闌性。於是，通常是配置2個電動反射鏡將前側焦點夾在中間。即，使前側焦點來到電動反射鏡的中間。由此的使在於X方向和Υ方向各個的焦闌性誤差儘量減少。前側焦點是指在該點設置點狀光源時，通過透鏡的光束會平行於軸線者。入射平行光束時，透過透鏡後會聚在一點的該點稱為後側焦點。兩者也被稱為前焦點和後焦點。其一電動反射鏡是配置在前焦點的靠近物方側，另一電動反射鏡是配置在前側焦點的靠近透鏡側，Κ在於X 、 Υ方向均勻的分配從焦闌性之偏離。因此，在雷射穿孔加工用f0透鏡中，要配置2套偏轉手段，因而被要求要將前側焦點到透鏡座的入射側端面之距離（在此稱為入射側動作距離）充分的加大。例如其距離是需要透鏡焦距的0.3〜0.6倍程度（焦距f = 100mm B^^30~60mm) ° 5.射出側動作凹面朝向物要長在雷射加工中對被處理物穿孔時，也會有由於碎片或灰成分的飛散而污染到透鏡之虡。因此必須減低透鏡的受到印刷基板加工時從加工物飛來的異物所污染或損傷。因此，要將透鏡座的射出側端面到像場的距離（在此稱為射出側動作距離）設定為較大值。例如f = l〇〇mm時，要有70〜100mm的射出側動作距離。然而，入射側動作距離與射出側動作距離的增大，通 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） „—訂---------^ ^_wl (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 477727 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7__ 五、發明說明（24 ) 常是成相反的關係。加長人射側動作距離時，射出側動作距離會縮短，而加長射出側動作距離時，入射側動作距離會縮短。其界限是由透鏡的構成所決定。依上述要求時，需要有一種可使射出側動作距離和人射側動作都可加長之透鏡構成。 6.修正複雜的像差之必要性由於是用配置在相隔一定距離的2個電動反射鏡使光束二維掃瞄，因而，在透鏡糸統所產生的各種像差會含有很複雜的模樣。只考量X軸上、或Y軸上的掃瞄時，由於其透鏡糸統是旋轉對稱糸統，因而在處理上可用如 Μ往的一維掃瞄。然而在含有X 、Υ兩成分的掃瞄（例如對角方向等）的場合，由於X 、¥的偏轉點不相同，透鏡系統已經不是旋轉對稱糸統。因此，在透鏡糸統所產生的各種像差，已非旋轉對稱，在處理上較為複雜。從古Μ來，已有組合多數的透鏡Κ修正像差之方法者。由於是用雷射作為光源，其由折射率分散（cln/dA)所引起的色差並不成問題，但在單色光也有各種各樣的像差，例如球面像差、像散性、慧型像差、像場彎曲等。 \ 球面像差是指從光軸上的物體所射出的光線，會由於其與光軸之間的角度w (或入射於透鏡的光線之高度） ,而在光軸上的不同之點成像者。如有。球面像差時，由近軸光線（// 40)所形成的焦點和由離開於軸的光線所( 形成的焦點不會一致。在凸球面透鏡時，近軸光線所形成的焦點是比最遠離於軸的光線所形成的焦點較靠近於 -26一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ··!! 訂--- ·'線丨·----------------------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 Α7 Β7

9 R 五、發明說明（）透鏡。而在於光軸外有物體的存在時，也只會產生同量的這種像差。像散性是指物點不在於光軸上時，在包含物點和光軸的面（子午面）上所含有光線（子午光線：m e r i d i ο n a 1 rays)所成像的位置，與包含物點和光軸的面成直角之面（弧矢面·· sagital plane)上所含有的光線所成像的位置是有所不同者。也可說是子午焦點與弧矢焦點是不一致者。又，也可認為是子午像場的彎曲與弧矢像場的彎曲之差。此乃由於在子午面與弧矢面的透鏡之曲率不同而會聚點不一致者。慧形像差是指光線是非對稱的在於弧矢面上的不同高度與像場交叉者。從軸外的物體點P所射出的主光線 (通過透鏡中心的光線）之成像設為P ,與光軸成直角並通過P的面稱之為像場面Q ,而對主光線持有一定的頂角α之圓維光束經折射後與像場面Q相切之點如非P 時，就說是有慧形像差。圓錐狀光束折射後與像場面Q 交叉的線在似範圍是成為圓形。Κ頂角//為參數時，可在像場面Q上晝上很多交交線。交叉線的組合是內接於 ΚΡ為頂點的60度之扇型，扇形在於比Ρ點為外側時稱為外慧形，扇型的擴展在於比Ρ點為內側時稱為內慧形。像場彎曲是指持有擴大平面物體之成像在軸向變形，不成為平面而成為凹面或凸面的彎曲者。又，成像的變形或畸變是指例如正方形物體的成像之邊，會在像場上變形成為凹凸曲線者。 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - 1— n -ϋ n ·ϋ ϋ 一：口 V ϋ I n n I n ϋ ϋ ϋ n ϋ ϋ -_ϋ ϋ I ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ an ϋ ϋ I ^1 - 477727 A7 B7 五、發明說明（）如上述的，像差有好幾種，在於一維掃瞄時光束只在於某子午面移動，其像差比較單純，而在二維掃瞄時，光束並不只是在於某一子午面移動，因此，其像差很複雜。例如畸變並不像所謂桶型或纏線板型那麽單純的形式。此乃使電動反射鏡的角度修正複雜化。又，像場彎曲也不會成為凹面或凸面的旋轉對稱之彎曲。尤其是在對角方向的端部，其像場會有極端的翹曲之事。如此的 ,二維掃瞄用fe透鏡是比一維掃瞄的f0透鏡在各種像差的修正上較為困難。由此使印刷基板穿孔用fe透鏡之設計更為困難。本發明的目的是在於提供一種透鏡，其係可滿足作為印刷基板穿孔加工的二維掃瞄光學糸統用透鏡被所要求的各種條件，而在適及於廣闊的掃瞄範圍中，可實現高的fe線形性、焦蘭性及繞射極限的聚光性者。 [發明之解決手段] 為了達成上述目的，本發明者所發明的f0透鏡是包含：從物方側算起，依序由：其凸面在物方側的正透鏡所組成之第1群；其凸面在物方側的負透鏡所組成之第 2群；及在整體上持有正的折射力之第3群所構成•而上述第3群是具備··只有正透鏡的1成分、或從物方側依序為正透鏡和負透鏡，或者是正透鏡和正透鏡的2成分者。又，設上述第2群的焦距為f2 ,上述第3群的焦距為f 3 ,全糸統的焦距為f ,全系統的，從前側焦點到本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

•丨！丨丨 I — — — — — — — — — I — — I1IIIIIIII1 —II I 477727 A7 B7 2 7 五、發明說明（）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製後側焦點的距離為 d 時 f 使其可滿足如下（a )〜（C) 的條件者〇 (a ) -2 .2 f 2 / f ^ - 0 . 3 (31 ) (b) 0 .4 f E 3 / f ^ 0.9 (32) (c ) 1 .8 d/f^ 2 .4 (33) 又各透鏡的材質是用 Ζ π Se (硒化鋅）或Ge (鍺）。球面透鏡時也可用 Fa As (砷化鎵）〇又，各透鏡中至少有個是用非球面透鏡者為佳〇非球面透鏡是 Μ Ζη Se 或G e 為材料參用金剛石工具切削加工之 ° Ζ η Se 或 G e是可用金剛石工具切割 > 但不能切削 Ga A s 〇 [發明之實胞形態] 如上述所構成的本發明 f 6 I透鏡之作用如下C ) 第 1 群是在物方側有凸面 9 即第 1 面為凸面的正透鏡〇將此透鏡配置在離開偏振點遠一點 ♦ K使其產生負的畸變〇在第 2 群和第 3 群所產生的強力畸變 $ 會由於其各個的符號相異而互相抵消〇因此第 1群是坦當透鏡整體的 f Θ線形性之調整C 球面像差並不大， m有適度的慧形像差和像散性 f 其係與後續的群 (第2群、第3 群）取得平衡〇一方面參假如第 1 面為凹面而為正透鏡時 > 雖可使其產生負的畸變 >λ 使其持有 f 6 1線形性，但其他的像差不夠大〇因而負與後群 (第2 群、第3 群）在平衡上會惡化 9 在結果上 • 不能獲得良好的 f0線形性和聚光性。又，如為負透鏡時 % 成為正的畸變 ,在其本身並不能獲得f Θ -29- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--------：線----------------------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 2 8 五、發明說明（）線形性，而要與第3群的負畸變取得平衡才可使其持有 f0線形性。在此場合中，為了使其他的像差平衡，第1 群的負透鏡會成為強烈曲率的薄圓頂狀透鏡之傾向。可是，會產生其形狀本身在製造上會有困難，或要達性能所需的公差會很嚴格之問題。又，第1面如為凹面時，由於凹面的下陷，透鏡面會從其中心到邊緣向物方側伸出，因而入射側動作距離會比凸面時為短。因此，第1 面為凸面時，也可有效的達到使入射側動作距離加長之目的。第2群是由在物方側有凹面的負透鏡所組成。由第1 群所形成的入射光瞳之成像是在於其物方側，因而將凹面朝向該方向。由此，以抑制在該面上所產生的慧形像差和像散性，且，使其產生正的球面像差Μ修正第3群的負球面像差。同時，使其產生負的珀玆伐（Petzval) 和，K和第3群的正的珀玆伐和取得平衡。又，在第2 面上使其產生慧形像差和像散性，K修正在第1群或第 3群所產生的這些像差。第3群在整體上是持有正的折射力。其構成是可由只有正透鏡的1成分，或正透鏡2成分，或者是從物方側依序為正透鏡和負透鏡的2成分者。使其持有很大的折射力，就可使¥鏡整體的視場直徑縮小，而提高亮度，又，和第2群的塔配而形成為焦闌性的f0透鏡。又，由採用負的第2群與正的第3群之組合，K加長射出側動作距離。又，在第2群所產生的正畸變是由第3群所 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

— ϋ ϋ n ϋ -ϋ n -1-i · ·ϋ ·ϋ ^1 n I n I H ϋ ϋ n ϋ I ϋ 1 n ϋ ·ϋ — ϋ I ϋ .1 n ί ϋ ϋ· ϋ n ϋ I 477727 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _ B7 9 Q 五、發明說明（）產生的負 BCiJ 變所修正〇同時 % 和第 2 群起產生高级次的 gtA 附變在全掃瞄區域中確保其 f 1 Θ線形ί 生者。又，可將第 1 群的高级次像場彎曲加 K 修正 > Μ 使像場平坦化者〇除上述之外 $ 各群係分別構成為可平衡其他群所產生的各種像差使在透鏡整體上獲得良好之特性者〇又特別是要用非球面透鏡時 % 各群的作用並不只限於如上述者〇在上述的透鏡構成中参使其滿足下列條件 (a )〜（c ) 時 > 就可使各像差的平衡保持的很好〇 (a ) -2 .2 f、 (/fS - 0 . 3 (31) (b) 0 .4 f Ξ 3 / f ^ 0 . 9 (32) (c ) 1 ♦ 8 d/fS 2 .4 (33) 式中 9 f : 1 、 ‘ f 彐分別是第 2 群、第 3 群的焦距 f f 是全系統的焦距 $ d 是全系統的 > 從刖側焦點到後側焦點的距離〇條件 (a) 是有關於第 2 群的焦距 (折射力）之條件〇 f2 /f如超過下限胯，在第2 群第2 面上的慧形像差和像散性之修正會不兀全 % 尤其在二維掃瞄 lap 域的對角方向之端部費其聚光性會惡化〇又 > 在第 1 面上的正球面像差並不大 9 因而 $ 會有與其他群之間失去平衡之傾向 (但，如使用非球面時是可修正）〇相反的如超過上限時各種像差會失去平衡 > 尤其是像散性會增大〇 2 個偏 mtl 轉點之中的離開透鏡較遠一方的偏 nttj 轉中 9 其子午像場是一31- • - 》------—訂--------h 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 477727 A7 B7 五、發明說明（3()) 向凹下側彎曲，而弧矢像場是向豉起側彎曲，因而其像散性很大，而在二維掃瞄區域的對角端上，會由此使其聚光性大大的惡化。一方面，關於靠近於透鏡一方的偏轉點，其子午像場會大大的向弧矢側移動，其高鈒次的像場彎曲會越顯著，而成為向鼓起方向大彎曲之像場。條件（b)是有關第3群的焦距（折射力）之條件者。 f 3 / f如超過下限時，由於折射力的平衡上之關係，會呈現和超過U)的上限同樣之特性劣化。而在第3群所產生的慧形像差和像散性會增大，會與第2群的失去平衡。而尤其是在於掃瞄區域的邊端，其聚光性會由此而降低。又，與第2群取得畸變的平衡時，珀玆伐和會成為修正過多，而由於高级次的像場彎曲，使像場向鼓起側彎曲。相反的，f3/f如超過上限時，與其他群之間的球面像差、慧形像差及像散性的平衡會惡化。又，會產生高級次的像差，在遍及於掃瞄區域的廣闊範圍，其聚光性會降低。又，與第2群取得畸變上的平衡時，珀玆伐和會成為正，而產生像場彎曲。且人射側動作距離會有縮短的傾向。 i 條件（c)是有關透鏡系統全長的條件者。d/f如超過下限時，負的畸變會過大，雖採取高级次的畸變之修正 ,f0的線形性ί乃會降低。又，入射側和射出的側動作距離都會縮小。一方面，如超過上限時，各群之間會失去平衡，慧形像差像散性會增大，聚光性會降低。又，像埸彎曲或f0線形性也不好。 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

I · - * 厂 - n i^i i»i n n n 一一口、 ·ϋ -i-i ϋ ϋ n 1 ϋ ϋ ϋ ·ϋ I n ·ϋ ϋ ϋ I ϋ ϋ n ϋ .^1 ·ϋ ϋ ϋ i_i I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7_ 31 五、發明說明（）透鏡的材質是用ZnSe或Ge較為理想。如要作為球面透鏡時也可用GaAs。這些都是在紅外線範圍中，具高透過率和低吸收的材料，是適合於用在高輸出的雷射上。 ZnSe在可見光區域中，也有某程度的透明性。因而，其可使光學条統在定位上所用的導向光線（He-Ne雷射或半導體雷射等）通過之點，是很理想。NzSe、Ge、GaAs 的折射率都很高，ZnSe為2.403, Ge為4.003, GaAs為 3.275。在一般上，用高折射率材料製作透鏡時，其曲率可以更小，厚度可以更薄。由於曲率小其像差的絶對值也小。在通常的f t a η 0透鏡中，使用高折射率材料也是有利之事。將高折射率材料的Ge、GaAs、ZnAs用在本發明的f0 透鏡時，會更為有利。高折射率材料在小的曲率也可獲得大的折射力，而可減少曲率，就可減^低像差。如上述的，f0透鏡會出現複雜的多樣像差，尤其在二維掃瞄型的情形時，像差會複雜的糾纏在一起。因此，像差的絶對值較小是表示可使設計更為容易。尤其是Ge的折射率很高，可作為需要IE的大折射率之第3群的構成透鏡之用。ZnSe的場合時，也可實現薄壁透鏡，而在第3群中使用高折射率材料時，對於像場彎曲的修正也有有利的作用。再者，ZnSe和Ge兩材料也都可由超精密切削加工，而形成高精度非球面之優點。超精密切削加工是用持有高精度輪廓的天然金剛不結晶製刀具之車削加工，而可在 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I-------------------訂---------線"^1^" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 477727 A7 B7 7 Ο 五、發明說明（）於次微米級Μ下的形狀精度下，製成非球面的加工方法者。又，可由刀具和加工條件的合適化，也可使其表面粗糙度獲得不遜於研磨的光滑度。採用非球面可使透鏡糸統的像差修正得到較高自由度。不僅對殘留球面像差的修正，而對軸外的各種像差的修正也很有效果。例如有肋於要在廣闊範圍Μ二維掃瞄時的像散性或像場彎曲之修正。又，當然的，非球面是對於高級次像差的修正很有效。在各透鏡之中，至少使 1個為非球面透鏡時，其效果是可預料的。以那1個為非球面透鏡，其效果就會不同。在大致上第1群或第2群中如採用非球面時，主要是對於球面像差和慧型像差的修正有利，而第3群如採用非球面時，對於像散性、像場彎曲及畸變的作用較大。又，將折射力較大的一面作為非球面化時，在像差的修正上也較佳。使多數的透鏡非球面化時，也可採取故意的使個透鏡具有大的像差，並由其相抵消而獲得較高特性的構成，因而很理想。又，也關係到減少構成透鏡的片數之事，和儘可能使用薄壁的透鏡，Μ降低成本之事。但，會有受到偏心等製造誤差的影響會增加之事，因而要注意。此外，非球面透鏡在製造上也會受到限制 (曲率、透鏡直k、垂度等）之情形，但對於其特性、製作性、成本等總合性的加K評價，而採用效果最出色的形式者即可。如上述所構成的f0透鏡是可滿足於印刷基板加工用所 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1T--------·/$1·----------------------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 五、發明說明（）要求的全部規格。是使用高焦蘭性材料，而不使用厚重的材料，因而可降低成本。各個透鏡的製造和組裝於裝置上都可較容易的實現。 [實施例] 以下說明本發明的實施例1〜6和比較例A〜F。所有的實施例和比較例之共同規格為焦距f = l〇〇ffim,光圈數為4 ，掃瞄區域為50mmX50mm,波長λ= 10,6/iffl !(二氧化碳雷射）。又，在實施例和比較例中，入射光是Μ平行光（即物方點在無限遠處）為例者，但例如在印刷基板加工上被常用到的掩模（mask)轉印方式中，其物方點（針孔掩橫）在有限距離的情形時，也可利用本發明的fe透鏡。但在這種情形時，會圼現不一樣的像場彎曲和f0線形性等的像差，因而必需變更透鏡的各參數，而採取依其用途之設計。又，聚光光點的直徑已不能用式（30)來表示，而會與針孔直徑、光學糸統的轉印放大率、針孔所產生的繞射光之大小，和透鏡的入射光瞳之大小等有所關係。其說明在此從略之。各實施例的透鏡資料、非球面資料如表1〜11所示。第1〜24圖是各實施例的透鏡斷面圖及像差曲線圖。在此，非球面式是設r(X2+Y2) 為從光軸起的距雛時，可由下¥表示之。 Z = —, cr2 ........- + y^r21 (34)

1 + Λ/ΐ_(1 + ^)〇ν S 式中，c:頂點曲率，k:圓錐常數，of :非球面係數。 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

- n ·ϋ ϋ ϋ n n a I n n n I ϋ ϋ ϋ I β— I ϋ ϋ 1· ϋ ϋ ϋ .^1 ϋ ϋ n ϋ ϋ ·ϋ ^1 ϋ I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 ^ Λ 五、發明說明（）又，二維掃瞄的结果並不能夠用簡單的曲線圖來表示，因而，像差曲線圖是表示以前側焦點作為偏轉點的一維掃瞄之像差。因而，不一定是表示二維掃瞄時的透鏡之特性。因此，在表12中，表示出二維掃瞄時，在主要掃瞄位置上的波像差之RMS(均方根）值。全部的實施例中，在掃瞄範圍的任何位置上，其RMS值在λ/14Κ下 ( = 0.0714)，而可獲得繞射極限的特性。又，雖圖上表示，但各實施例於二維掃瞄時的焦闌性誤差，在掃瞄全區域中都在5度Μ下。又，表13是將各實施例的有關上述條件（a)〜（c)之值予以匯集者。Μ下說明各實施例。 •實施例1:全部為球面透鏡，共4片透鏡（第1〜4圖）在上述中曾經提及使用非球面透鏡時，可提高其設計自由度，且像差的修正也較為容易，但，本發明的f0 透鏡也可只用球面透鏡來構成之。第1圖是實施例1的 ίθ透鏡之透鏡構成圖。第2圖是表示像散性的光線高度依賴性，第3圖是表示像散性的入射角度分佈，第4 圖是表示線形性的:入射角度變化。像差的圖中，縱軸是光線高度（第2圖），或光線的入射角度（第3、4圖）。橫軸是從向像差（第2、3圖）或從f0線形性的偏差（第 4圖）0ΔΜ是子午方向像場，AS是弧矢方向像場。因而，像散性的圖也表示像場彎曲的情形。像散性和f0線形性的圖是對應在含有光軸的面（子午面）上的角度0之變化者。其如在於一維掃瞄時是包括 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ——卜——訂！----·-線-------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 五、發明說明（）全部的掃瞄範圍，而是表示在全部的掃瞄點上之像散性或f0線形性。但在本發明中是二維掃瞄而非一維掃瞄 ,其情況並不相同，所K,其係只表示在前側焦點上有偏轉點存在時的一維掃瞄之像差者。而要表現出二維掃瞄的像差並不容易，因而不得已K 一維掃瞄表示之。但是，此並不表示對二維掃瞄時的像差狀況全然不知，而從以二維（Χ、γ)點掃瞄情形中，觀察（X2+Y2)K =r之點時，可知道某種程度的像差狀況。然而，無論如何其只不過是目標，而並不一定是表示實際上的二維掃瞄之像差。而二維掃瞄時的特評價是更為複雑，其一為波像差分佈的分佈，在表12中表示其内容。焦距是設定為lOOmta 。以焦距為規格化的底值，將所有的距離以焦距為1來表現時，可獲的通用性之值。 f = 100時，在計算上很方便，因而以後也用這種通用的設定。但實際上並不一定說非要f = l〇〇mm不可。像場為 50mm X 50mm ,而h = f0,因而像場的角度範圍為0.5弧度 Χ0.5弧度，換成角度時為28.65° Χ28·65° 。此乃有到第4象限的正方形。如只到第1象限時，則X方向為 0°〜14.32° , Υ方向為0°〜14.32° 。對角線的端點是將此值乘Κ2λ ,而成為20.25° 。縱座標的頂端是相當於對角線的頂點，而是Μ20.3°表示。透鏡系統的3個群是由物方側起KGi 、G2 、〇3表示。透鏡也是從物方側起依序h 、L2 、L3 、L4表示。其中，h是靥於G2、L2是屬於G2 、Ls 、L4是鼷 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------——l·——訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 477727 A7 B7 五、發明說明（36) MG3 。本例是由4片球形透鏡所構成之f0透鏡者。在圖中是將3條從前側焦點射出的平行光束經過透鏡的折射而照射到像場上的情形K9條光線來表示，並畫出在一個角度上有上中下3條光線，而此即表示入射光瞳的大小者。在實際上除該上中下3條光束之外尚有無數的平行光線，但其係都會被聚光在像埸上的相同點（在正確上是其近旁），其關係就是h = f0 。在表1中列出透鏡的參數。1片透鏡有2面，透鏡面並不分前一面（正面）或後一面（背面）而是從物方側起設為Si 、Sz 、---、S8 。第j透鏡L的前一面是Sq_、 * 後一面是◦球面透鏡時是由曲率半徑表示其曲面，而曲率半徑的單位是m m。球面的中心如在於像場側時，其半徑曲率的符號設為正，中心如在於物方側時，其曲率半徑的符號設為負，因此，其符號並不表示透鏡的凹凸0 ---------一——t----l·——訂--------線命 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -3 8 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 477727 A7 _ B7五、發明說明（θ ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製表1:實施例1的f0透鏡之透鏡資料群號碼透鏡號碼面號碼曲率半徑 (mra) 厚度、間隔 (mm) 折射率前側焦點 42.618 G 1 L 1 S 1 82.933 6.700 2.403 S 2 147.995 28.900 G 2 L 2 S 3 -264.850 4.000 2.403 S4 129,451 16.300 V S ^ -3994.603 7.900 4.003 π L 3 S 6 -217.271 1.800 U 3 I S 7 93.960 7.200 2.403 L 4 S 8 124.297 72.143 -----^----^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 _ B7_ 五、發明說明（38 ) 厚度、間隔是指偏轉點（入射光瞳）到Li的間隔，Li 的厚度、Li與L2的間隔、L2的厚度、----、L4與像場的距離，也就是在光軸上按照空間距離和透鏡厚度的順序列出者。在一維掃瞄中，是使偏轉點與前側焦點為一致，因而第1個間隔42.168mro是指前側焦點到Li的 Si面之距離。而6.700mni是指透鏡1^的中心厚度° Li 的前後兩面的曲率半徑已被設定，經再決定其中心厚度後整片透鏡上的各處之厚度都可決定。下一項28.900mm 所指的是Li的$2面與L2與S3面之距離。間隔、厚度的最後一項72. 143mm是指L4的S8與像場的距離。折射率的闌是指透鏡的折射率。開頭的數值是表示Li的折射率為2.403者。Li 、L2 、L3的折射率η = 2·403是表示這些的材料都是用ZnSe者。而L3的折射率η = 4·003是表示用Ge透鏡者。空隙部分的折射率為1 ,而未記在表上。第1群01是持有1片在物方側為凸面的正透鏡Li 。在物方側為凸面的正透鏡是由曲率半徑SZ.QSSinaUi ) 和147.995mm(S2 )之事而得知。由於前一面的曲率半徑是比後一面為短（Si <S2 )因而持有正的折射力。正透鏡是指會聚性的透鏡者。在透鏡1^的前一面曲率半徑 S 、與後一面曲率半徑S ~ 之間，如有S n S S ” 或 S >0>Sy的關係時是持有正的折射力，而是正透鏡。其中如s 為正、S 為負時是雙凸透鏡，如 S γ、為正、S y 正，或S 為負、S y Μ為負時是彎 -4 0 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） •------------___ (請先閒讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--------P線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7

^ Q 五、發明說明（）月兩透鏡。負透鏡是指有擴散性的透鏡者。透鏡的前一面曲率半徑S 與後一面曲率半徑Si之間，如有 S 1 Λ < S 1或Sy <0< Sy的關係時是持有負的折射力，而是負透鏡。其中如s2j_、為負、Sy、為正時雙凹透鏡，如為正、、為正，或、為負、s 為負時是彎月面透鏡。首先在物方側安置凸面的正透鏡者，為本發明特徵之一。在本例中是用$1 =82.993111111、$2=147.9951!11!1的正彎月面透鏡。材質是ZnSe, η = 2·403。在上述習知之技 *術中的5 、6 、7往例中，第1個透鏡都是用凹面的負透鏡。其係想要利用凹面負透鏡先將光束擴散，儘快的獲得寬闊的擴大光束者。又，在4往例中，其第1個透鏡是用凹面的正透鏡。其係為了要使光束不畸變而獲得會聚性者。本發明並不採取這樣的途徑，而第1個透鏡是用其物方側為凸面的正透鏡，Μ使其又具畸變，又具會聚性者。Gi (Li )的目的是想賦與負的畸變，Μ 獲得f0線形性者。在此點上本發明的f0透鏡是與4 、 5 、6 、7往例有所不同。唯，上述的1 、2 、3往例中，其第1個透鏡是物方側為凸面的正透鏡，因而，本發明在此點上是與其相同。第2群G2是bl片負透鏡L2所構成。這也是本發明的特徵。已由Gi使光束會聚，因而在G2使用凹透鏡，以擴大光束。而由 S 3 = - 2 6 4 · 8 5 0 m m、S 4 = 1 2 9 · 4 5 1 m m 得知其係負透鏡。由第1群所形成的入射光瞳之成像是在 -4 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------·——i— 訂--------^----------------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 4 〇五、發明說明（）於該G2的物方側，因而將凹面朝向物方側，Μ抑制在此面上產生慧型像差和像散性。且使其產生正的球面像差，以抵消第3群會產生的負面球面像差。一方面，使其在第2面產生慧型像差和像散性，Μ和其它群取得平均。第3群會產生正的像場彎曲（正的珀玆伐和），因而，在第2群中使其產生負的像場彎曲（負的珀玆伐和）， Μ抵消像場彎曲者。又，由於第2群1^2是凹透鏡，因而會產生正的畸變。在第2群上使其產生正的球面像差、正的畸變、及負的像場彎曲，而賦與這種積極的任務。因此，G 2 (L 2 ) 的焦距f2是成為很短者。是負數，而Μ絕對值表示時，是0.3fSlfzj S2.2f。此乃對第2群要求有相當大的曲率之負透鏡者。持有球面的薄壁透鏡之焦距f是由下式表示之。 ί- 1 二（η - 1) { ρ X ~ 1 - Ρ 2 " 1 ) (35) P i 、Ρ 2是前後球面的曲率半徑，η是折射率。將η = 2.403、p i =264.850mm、ρ 2 =129·451®ιη 代人時，f = -62mm。是種折射率很強的凹透鏡。由此計算中也可容易知道折射率η大的好處。如石英程度的折射率時，η = 1.4,因而（η-1)只有0.4,而要獲得同樣的f = -62mm時，會成為/〇 1=/〇 2=_78mm,而成為曲率很大的透鏡。在本實施例中，整體的焦距f是100mm,而第2群的焦距是成為f2 =_63mm。f2短是表示面的曲率很大。 -4 2 ~ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

n I Hi n ϋ n ^^1 n I ϋ n —-I n I ϋ 1_ 1 ·ϋ I an In n 1 i^i ϋ l_i ϋ i ·ϋ 1_1 in ϋ n ϋ I n an I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 41 五、發明說明（） [2/『=-0.63,是在於上述條件（8)的-2.2〜0.3的範圍內。第3群是由2片正透鏡構成者。[3是看起來像平凸形狀，而實際上其一面是稍微成為凹面者。1^3在第1 圖中看起來好像很平坦，但由於是用Ge製成，因而•其焦距很短。式（35)中的（n-1)會成為3.003,是有石英等的場合之7倍。將L3相關的/〇 1 =-3994.603rora、 p 2 =-217.271mm代入於式（35)時，匕3的焦距是76.5mm ,相當的短。第3群的另一透鏡L4是正的彎月面透鏡，其 n = 2.403(ZnSe)、p 1 =93.960mm、/〇 2 =124.297mm, 因而其焦距是274mm。 L3與L4加在一起的焦距f3 =57mm。第3群的焦距 57mm可Μ說是很短，而具將光束強勢的彎曲到軸心側之作用。由此，使其產生很強的負球面像差和正像場彎曲。上述條件（b)的要求是1*3要小，而第3群要有較強的正折射力者。在本實施例1中，f3與整體焦距f(l〇〇 mm)的比f3/f是0.56,是在於條件（b)所要求的0·4〜 0 . 9之範圍內。 •實施例2:全部的透鏡持有非球面，共4片透鏡（第5 〜8圖）第5圖是實施例2的f0透鏡之透鏡構成圖。第6圖是其球面像差，第7圖是其像散性，第8圖是其f0線形性。如上述的，使用非球面透鏡時可提升其設計自由度· -43- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

* - Γ 一-口V · I n -ϋ n ϋ 1 H ϋ ϋ n n n n ϋ i-— 1 n I n in n n n n n n ϋ ϋ I 477727 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（ 42 且較容易修正其像差。本實施例2是使用4片透鏡，而其全部的透鏡都持有非球面之一面者。表2是各透鏡的曲率半徑和折射率等的參數，Li的像場側（Si)、L2 的像場側（S 4 )、L 3的像場側（S 6 )、及L 4的物方側 (S7 )是非球面者。非球面的係數是如另表3所示。 -44- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) έ ^--------_______________________ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 477727 A7 __B7 Λ ^ 五、發明說明（）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製表2:實施例2的f0透鏡之透鏡資料群號碼透鏡號碼面號碼曲率半徑 (mm) 厚度、間隔 (mm) 折射率前側焦點 42.851 G 1 L 1 S 1 107.305 6.800 2.403 S 2 表3 11.600 G 2 L 2 S 3 -104.489 11.600 2.403 S4 表3 29.800 G 3 L 3 S ^ -6388.903 15.200 4.003 S 6 表3 1.000 L4 S 7 表3 11.800 2.403 S 8 320.612 95.111 表3:實施例2的β透鏡之非球面資料面號碼 1/c (mm) k α 2 α 3 α 4 α ς S2 142.057 4.779 -1·787Ε-7 -3.659Ε-11 4.576Ε-15 -1·651Ε-18 S4 -199.370 3.174 2.284Ε-7 -1.121Ε-11 -1.191Ε-14 2.557Ε-19 S6 -193.332 -2.056 2.004Ε-8 7.040Ε-13 -3·550Ε_17 4.456Ε-20 S 7 2363.909 0.000 2.967Ε-8 -1.581Ε-13 -5.356Ε-16 1.611Ε-19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — —：—訂---------^ ^W1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 477727 A7 B7五、發明說明（作） 4 Η透鏡之中，第1 、2 、4透鏡是用η = 2·403的 ZnSe,第3透鏡是用η = 4.003的Ge所製成。其f = 100mm、 f 2 =-169mm、f 3 =85mm、d = 226rom0 因而，f 2 /f = - 1 . 6 9 、f3/f = 0.85、d/f = 2.26,是在於上述（a)〜（c)的條件範圍之内。f3 /f已接近於界限值。弧矢方向側的像散性AS在12°以上就増加，而其他的性能是應可滿足者。有優異的f0線形性，而只有0.0055KM下之偏差。 •實施例3:有2片透鏡持有非球面，共4片透鏡（第9 〜12圖）第9圖是實施例3的f0透鏡之透鏡構成圖。第10圖是其球面像差，第11圖是其像散性，第12圖是其f0線鏡透片 4 用使是 3 例施。實性本形即面一之面球 ilL 有持是鏡透片(S 兩側的場中像其的而 1 2 和的 3 例〇施·示實所本 5 是表 4 另表如〇是者數面係球的非面為球成非是， 4)0 5 參場鏡像透 Θ 的 f -----=-------------^ ^_wl (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 477727 A7 ___B7 4 5 五、發明說明（）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製表4:實施例3的fe透鏡之透鏡資料群號碼透鏡號碼面號碼曲率半徑 (mm) 厚度、間隔 (mm) 折射率前側焦點 59.027 G 1 L 1 S 1 150.734 14.700 2.403 S 2 表5 7.800 G 2 l2 S 3 -176.602 11.800 2.403 S4 表5 12.700 G 3 L 3 S ^ -303.574 13.700 4.003 S 6 -131.461 4.800 L 4 S 7 166,440 12.200 2.403 S8 204.861 90.549 表5·，實施例4的f0透鏡之非球面資料面號碼 1/c (mm) k α 2 α a α 4 α ς S2 451.116 32.787 4·089Ε-7 -3.651Ε-11 6.611Ε-14 -8·339Ε-18 S4 241.510 -32.792 -1.362Ε-7 -3.961Ε-11 6.371Ε-15 -5.189Ε-18 -- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------鼋----M —— 訂---------線"^1^" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 477727 A7 B7 五、發明說明（斗Μ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4片透鏡之中，第1 、2 、4透鏡是用η = 2.403的 ZnSe,第3透鏡是用η = 4.03的Ge所製成。其f = 100niin、 f 2 = - 7 2 m m ^ f 3 =62mm、d = 227ffim ° 因而，f 2 /f = -0.72 、f3 /f = 0.62、d/f = 2.27,是在於上述（a)〜（c)的條件範圍之内。d/f已接近於界限值。球面像差是稍微大一點。子午方向像場的彎曲ΔΜ在於12°時會成為最大的 O.18〇f0線形性在14°時為0.085ΪΚ之最大值。 •實施例4:全部的透鏡都具有非球面，共3片透鏡（第 13〜16圖）第13圖是本實施例4的f0透鏡之透鏡構成圖。第14 圖是其球面像差，第15圖是其像散性，第16圖是其f0 線形性。本實施例是由3片透鏡所構成的ίθ透鏡，其第3群是只由1 HL3透鏡組成者。本實施例4雖使用3 Η透鏡，但其全部的透鏡都具有非球面之一面。表.6是各透鏡的曲率半徑和折射率等的參數。Li的物方側（Si )、的像場側（S4 )、及L3的像場側（S6 )是非球面者。非球面的係數是如另表7所示。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -4 8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) ——l·——訂--------I»線It----------------------- 477727 A7 _B7 4 7 五、發明說明（）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製表6:實施例4的透鏡之透鏡資料群號碼透鏡號碼面號碼曲率半徑 (ram) 厚度、間隔 (mra) 折射率前側焦點 46.515 G 1 L 1 S 1 表7 6.700 2,403 S 2 65.995 20.100 G 2 L 2 S 3 -96.051 9.200 2.403 S 4 表7 15,100 G 3 L 3 S 5 -646.708 14.200 4.003 S 6 表7 101.416 表7:實施例4的f0透鏡之非球面資料面號碼 1/c (mm) k a 2 a 3 a 4 a 5 Si 64.995 -0.369 -1.243E-8 -2.489E-11 3.776E-14 -1.219E-17 S4 -148.807 -1.365 -3.133E-8 -5.488E-11 -5.037E-15 6.088E-18 S 6 -177.284 -1.359 -3.708Ε-9 L504E-12 1.890E-15 -6.390E-19 - 4 -----=----訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 477727 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（） 48 3片透鏡之中，第1 、2透鏡是里卫=M03的乙nSe ,第 3透鏡是用n = 4.003的Ge所製成。其f = 100mm、f2 =-215 mm、f 3 =80mm、d = 213mm ° @ 而，f 2 /f = ~2.15 Λ f 3 /f = 0.80、d/f = 2. 13,是在於上述（a)〜（c)的條件範圍之内。f3 /f已接近於界限值。子午方向像場的彎曲ΛΜ在12° 時會成為最大，而弧矢方向像場的彎曲AS在20°時會成為最大的0.3。而其他的性能是應可滿足者。 •實施例5:全部的透鏡都持有非球面，是用ZnSe透鏡，共4片透鏡（第17〜20圖）第17圖是實施例5的f0透鏡之透鏡構成圖。第18圖是其球面像差，第19圖是其像散性，第20圖是其f0線形性。使用非球面透鏡時可提升其設計自由度，且像差的修正也較為容易。本實施例5是用4片透鏡，而全部的透鏡都持有非球面之一面者。全部的透鏡都用ZnSe,而未用Ge。表8是各透鏡的曲率半徑和折射率等的參數，Li 的物方側（Si )、L2 p物方側（S3 )、L3的像場側（S6 ) 、及L4的物方側（S7)是非球面者。非球面的係數是如另表9所示。 -50- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 訂---------·線I#----------------------- 477727 A7 B7 Λ Q五、發明說明（) 表8:實施例5的f6透鏡之透鏡資料群號碼透鏡號碼面號碼曲率半徑 (mra) 厚度、間隔 (in in) 折射率前側焦點 46.609 G 1 Li S 1 表9 9.300 2.403 S 2 〇〇 10.300 G 2 L 2 S 3 表9 4.900 2.403 S4 194.596 14.900 G 3 L 3 S 5 〇〇 13.500 2.403 S 6 表9 2.500 L4 S 7 表9 9.400 2.403 S 8 〇〇 99.034 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製表9:實施例5的f0透鏡之非球面資料面號碼 1/c (腿） k; a 2 a a a 4 a ς Si 98.295 -1.816 7.959E-7 3.459E-10 -3.229E-13 1.928E-16 Sa -56.823 -5.536 -7.420E-7 3.117E-11 2.827E-13 -2.458E-16 S 6 -98·286 -0.602 1.004E-7 -7.903E-11 2.823E-14 -5.878E-18 S 7 224.939 -0.509 -2-286E-7 1-134E-11 6.130E-15 -2.419E-18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) * ·/ — I — (111111 一= 口、11111111 111!11111111111111111. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 __B7_ 五、發明說明（5〇 ) 4 Η透鏡全部（第1 、2 、3 、4透鏡）都是用η = 2.403 的 ZnSe° 其 f = 100mia、f 2 =-31mm、f 3 =49mm、d = 210mm 〇 0 ffn f 2 /f = -0 . 31 - f 3 /f = 0.49、d/f = 2 . 10 ,是在於上述（a)〜（c)的條件範圍内。f2 /f巳接近於界限值卜0.3)。f3 /f也接近於界限值（0.4)。L3雖用折射率低的ZnSe,但其像場側S6的曲率很大，因而獲得很短的焦，f3 。球面像差很小，AS、△ Μ都很小，f0線形性也在0.04%M下是很理想。 •實施例6:全部的透鏡都持有非球面，是用ZnSeiS鏡，共4片透鏡（第21〜24圖）第21圖是實施例6的f0透鏡之透鏡構成圖。第22圖是其球面像差，第23圖是其像散性，第24圖是其f0線形性。本實施例6是類似於上述實施例5的透鏡構成。全部透鏡都用ZnSe而未用Ge。本實施例6和實施例5同樣是由4片透鏡所構成，且全部的透鏡都持有非球面之一面者。表10是各透鏡的曲率半徑和折射率等的參數。Li 的物方側（Si )、L2的物方側（S3 )、L3的像場側（S6 ) 、及L4的物方側（S7 )是非球面者。非球面的係數是如另表11所示。 -52- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----^—訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 477727 五、發明说明βο)實施例6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 _Β7_ 的f0透鏡之透鏡資料群號碼透鏡號碼面號碼曲率半徑 (mm) 厚度、間隔 (mm) 折射率前側焦點 45.075 G 1 L 1 S 1 表11 15.700 2.403 S 2 〇〇 14.600 G 2 L2 S 3 表11 4.100 2.403 S4 194.437 11.100 G 3 L 3 S 5 〇〇 13.600 2.403 S 6 表11 2.100 L4 S 7 表11 9.300 2.403 S 8 〇〇 91.771 表11:實施例6的f0透鏡之非球面資料面號碼 1/c (mm) k a 2 a 3 a 4 a 5 Si 120.118 -2.994 -4.383E-8 2.335E-10 -3.533E-13 1.202E-16 S 3 -58·739 -5.649 -4.140E-7 9.640E-11 3.347E-13 -1.385E-16 Se -91.244 -0.909 l,329E-7 -9.518E-11 3.095E-14 -4.770E-18 S 7 190.869 -0.285 -2.098E-7 1.719E-11 4.429E-15 -1.408E-18 -------------ti — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--------卜線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 477727 A7 B7 五、發明說明（52) 4 Η透鏡（第1 、2 、3 、4透鏡）都是用η = 2·403 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 的 ZnSe0 其 f = 100mm、 f 2 =一f 3 = 4 5 m m ^ d = 2 0 7 m m 。因而，f2/f = -0.32、f3/f = (K45、d/f = 2.07,是在於上述（a)〜（c)的條件範圍内。這些值也接近於實施例 5者。f2/f已接近於界限值（-0.3), f3/f也接近於界限值（0.4)cL3雖用折射率低的ZnSe,但其像場側S6 的曲率很大，因而獲得很短的焦距丨3 。球面像差很小， △ S、AM是比實施例5的為大，fe線形性是比實施例5 有所改善，其在17°雖達到最大值0.02,但馬上«為減少〇 •實施例中，在二維掃瞄區域上的波像差表12是實施例1〜6中，在像場上4點的波像差之均方根（（〈Σ △:广/N>)& ; RMS)。由於是二維掃瞄，其掃猫經濟部智慧財產局員工消費合作社印製點很多，是可K計算其全部點上的波像差，本發明者也曾經計算過，但，由於會佔很大的篇幅，在此難於列記。掃瞄區域在X方向為- 25mm〜+ 25mm, Y方向為-25®m〜 + 25mm,是有到第4象限，而由於是對稱的，因而可僅列出其第1象限部分，Μ第1象限也僅列出其中心與頂端的4點。原點是（0,0), X軸上的端點是（25,0), Y軸上的端點是（0,25),而對角上的端點是（25,25),其座標的單位是mm。實際上，光束是有一擺角，由於h = f0,因而在一維掃瞄時，在端點的角度是0.25弧度，即14.32° 。然而，在此解析中，是Μ二維掃瞄，因而分別對X , Y 方向的角度做修正，因此，賦與和上述角度稍微不同的 -54- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 2奶公釐） 477727 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（) 角度。在後述的比較例是如表25所示。在像場的中心（原點），其均方根值（R M S)會最小。在原點上，每個比較例都比λ/4(0·0714λ)小得多。在此 λ =10.6wra,因而λ /14 = 0.7571mm,而實施例在原點的波像差均方根值是未滿0.15a/ m。擺角0增加時，波像差會增加，但並非一律如此。波像差的增減形態會在各實施例中有所不同。多半實施例中，在座標（25,25)的圖像對角線末端部位之波像差會最大。實施例5在對角線端點的波像差仍然很小，而只有λ/22。只用球面透鏡的實施例1的波像差為最大，已達0.070λ。但這也遷在λ/14Μ下。本發明的波像差是要求在λ/14Κ下。而這些實施例都可滿足此要求。 -55- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

4、 I. 一霍 n ϋ n ·ϋ .ϋ n I ϋ 1_1 n n I i am— n ϋ I ·ϋ I 477727 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 R 4五、發明說明（）表12:實施例的二維掃瞄區域的座標（X, Y)點之波像差均方根值（單位：λ ) 實施例號碼 (0,0) (25,0) (0,25) (25,25) 1 0.006 0.024 0.016 0.070 2 0.005 0.032 0.030 0.050 3 0.013 0.039 0.035 0.052 4 0.002 0.033 0.034 0.052 5 0.003 0,006 0 . 008 0-043 6 0.006 0.010 0.029 0 · 060 •實施例中的3個條件之值的一覽對於實施例是有條件（a)〜（c)的要求，其内容是： (a) f 2 /f = -2.2--Ο · 3 (b) f3/f=0.4〜0·9 (c) d/f = 1 · 8〜2 · 4 由於有許多實施例而難於瞭解，因而，在此將相對於特 -56- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · * — ^OJilllllll — I I I I H — — — — — ϋ — — — — — — — III — — - 477727 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（）性條件的，實施例2值，用一覽表表示之。在後述6個比較例中，相對於這些特性之值列出在表26,可供比較之用。表13:實施例中的各條件之值實施例號碼 f 2 /f f 3 /f d/f 1 -0.62 0 . 57 1 . 88 2 -1.69 0.85 2 . 26 3 -0.72 0.62 2.27 4 -2.15 0.80 2.13 5 -0.31 0 . 49 2.10 6 -0 . 32 0 . 45 2 · 07 •比較例A : f 2 / f比下限為小的場合，f 2 / f = - 2 . 4 本發明的f0透鏡是對於f2 、f3 、d賦與（a)、（b)、 (c)的條件，而必須製成在此條件所包含範圍内的透鏡是本發明所主張者。此條件是經由試差法之结果，由本發明者所發現者。也曾經試作多數的偏離於條件範 -57- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -____

I— n ϋ ϋ ϋ —.1 n I ϋ n 1 ϋ n n ϋ II I ϋ ϋ H ϋ ϋ ϋ I n ϋ ϋ I ϋ n ϋ I 477727 A7 B7 五、發明說明（）圍外的f0透鏡，其中的極少部分列舉如下。為了和實施例容易作比較，儘量用和實施例共周的規格。其焦距 f = 100、光圏數為4 、掃瞄區域為50mmX50mm的正方形，波長 λ =10.6" m。條件（a)是f2/f應在於-2.2〜- 0.32之間，而比較例 Α的f2/f是小於-2.2者。第25圖是比較例Α的透鏡配置圖。第26圖是其球面像差，第27圖是其像散性，第28 圖是其f0線形性。一看就知道第25圖是類似於實施例 4 (f2/f = -2.15)的第13圖之配置，但，其凹透鏡L2前後兩面曲率之差是比較小。 G2 的 L2 之焦距是 f2 =-240mm,因而，f2/f = _2.4。將第2 7圖（比較例A )與第1 5圖（實施例4 )的像散性加Μ 比較可知，比較例Α的像散性已有所增加。又，在1 〇 ° 附近的與f0線形性的偏差也較大。 --------------訂---------線"4^" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 - 5 8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 477727 A7 B7 ^ 7 五、發明說明（）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製表14:比較例A的f0透鏡之透鏡資料群號碼透鏡號碼面號碼曲率半徑 (mm) 厚度、間隔 (mm) 折射率前側焦點 50.034 G 1 L 1 S 1 表15 7.400 2.403 S 2 69.623 18·900 G 2 L 2 S 3 -96.885 9.700 2.403 S4 表15 13.800 G 3 L 3 S 5 -599.818 12.600 4.003 S 6 表15 100.203 表15:比較例A的f0透鏡之非球面資料面號碼 1/c (mm) k a 2 α彐 a 4 a 5 Si 68.183 -0.370 -l:118E-8 -3.032E-11 3.891E-14 -1.742E-18 S4 -96.885 -1.303 -3.236E-8 -5.099E-11 -1.274E-15 1.390E-17 Se -176.599 -1.330 -4.038E-9 1.087E-12 1.479E-15 -7.510E-19 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ------—t---------^ I------ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 58477727 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（） f2/f會超過下限（-2.2)是由於第2的透鏡L2之凹面曲率縮小的緣故,而因此會弓丨起在第2群第形像差和像散性修正的不夠，尤其在二維掃瞄區域的對角方向的邊端之聚光性會惡化。因而必須在於-2.2S f2 /f內。又，在第1面的正的球面像差不大會有不能與其他群取得平衡之傾向。但，如使用非球面時，當可修正之。 •比較例B:f2/f超過上限的場合，f2/f = _〇.26 條件（a)是要求f2 /f要在於-2.2〜-0·3之間。本比較例Β是與上述比較例Α相反的，f2/f大於-〇,3者。第29圖是比較例B的透鏡配置圖。第30圖是其球面像差，第31圖是其像散性，第32圖是其f0線形性。一看就知道第29圖是類似於實施例5 (f2 /f = _0.31)的第17圖之配置，但其凹透鏡L2兩側的曲率是比較大。 G2的之焦距是f2 =-26ram,因而f2 /f = -0.26。將第31圖（比較例B)與第19圖（實施例5)的像散性加Μ比較時可知，比較例Β的像散性有顯著的增加。又，其球面像差也大，且在邊緣附近的與f0線形性之偏差也增加0 、 -60- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·

- Γ ^ ϋ n n -ϋ ϋ ϋ I ϋ n I n ϋ n ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ I I ^1 n ϋ ϋ I ^1 ϋ I ϋ I 477727 A7 ___B7 ^ Q五、發明說明（）表16 ··比較例B的fJ9透鏡之透鏡資料群號碼透鏡號碼面號碼曲率半徑 (ram) 厚度、間隔 (mm) 折射率前側焦點 43.391 G 1 Li S 1 表17 9.700 2.403 S 2 -709.678 10.400 G 2 L 2 S 3 表17 4.000 2.403 S4 148.754 13.900 G 3 L 3 S 5 10784.700 15.100 2.403 S 6 表17 5,600 L4 S 7 表17 9.200 2*403 S 8 -2143.0427 97.063 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製表17:比較例B的透鏡之非球面資料面號碼 1/c (mm) k α 2 α 3 α 4 α s Si 94.402 -1/618 7.165E-8 4.020Ε-10 -3.176Ε-13 2·303Ε-16 S3 -49.081 -4.700 -9.143Ε-7 8.370Ε-13 2.531Ε-13 -2.408Ε-16 S6 -90.991 -0.444 9.650Ε-8 -9.498Ε-11 2.444Ε-14 -4.136Ε-18 S 7 238.841 -1·428 -2.472Ε-7 4.967Ε-12 8.059Ε-15 -2.910Ε-18 -1丨- — — — — — — — — — — — I — · I I I l· I I I 一-口V — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —— — — — — — — — — — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 五、發明說明（6〇 ) f2/f會超過上限（-0.3)是由於第2群的透鏡L2之凹面曲率加大的緣故，將第17圖（實施例5)和第29圖（比較例B)加以比較就可知此事。f2/f超過上限時，各種像差會失去平衡，尤其是像散性會增加。在2個偏轉點之中，在較遠離透鏡之點的偏轉，其子午方向像場會向凹下側，其弧矢方向像場會向鼓起側彎曲，而如第31圖的，其像散性很大。且在二維掃瞄區域的對角方向之邊緣部位，其聚光性會惡化。一方面，較靠近透鏡的偏轉點，其子午方向像場會大大的移動到弧矢方向側，高鈒次的像場彎曲會很顯著，而成為向鼓起側大大彎曲之像場。因而必須使f 2 / f S 〇 · 3。 •比較例C : f 3 / f小於下限的場合，f 3 / f = 〇 · 3 8 條件（a)是要求f3/f在於0.4〜0·9之間。本比較例C 的f3 /f是小於0.4者。第33圖是比較例C的透鏡配置圖。第34圖是其球面像差、第35圖是其像散性、第36圖是其f0線形性。一看就知道第33圖是類似於實施例6 (f3 /f = 0.45)的第21圖。但其包含在G3內的2 Η平凸透鏡L3 、L4之凸面_率是比較大，因而其f3是較短。 G3 (I3 、14 )的焦距是 f3 =3881111，因而 f3 /f = 0.38，是比0 · 4小。將第3 4圖（比較例C )和第2 2圖（實施例6 ) 加Μ比較時可知，比較例C的球面像差是顯著的增加。又，超過12°的角度上之像散性也大，且在邊緣附近的與線形性之偏差也增加。 -62- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

」 -- - n _ϋ -ϋ n ϋ ϋ 一一口’ * ϋ n ϋ I— n n I n I I— in I ϋ I n ϋ ϋ I ϋ n ϋ n n ϋ ϋ ϋ ϋ n n I 477727 A7 B7 五、發明說明（）經濟部智慧財產局員工消費合作社印制表18:比較例C的f0透鏡之透鏡資料群號碼透鏡號碼面號碼曲率半徑 (mm) 厚度、間隔 (mm) 折射率前側焦點 53.054 G 1 L 1 S 1 表19 16.000 2.403 S 2 〇〇 15.700 G 2 L2 S 3 表19 4.000 2.403 S4 185.510 6.600 G 3 L 3 S 5 〇〇 12.200 2.403 S 6 表19 1.000 L4 S 7 表19 15.900 2.403 S 8 〇〇 87.913 表19:比較例C的f0透鏡之非球面資料面號碼 1/c (mm) k α 2 α 3 α 4 α 5 Si 128·123 -3.653 -6.420Ε-8 1.741Ε-10 -3.876Ε-13 1.493Ε-16 S3 -52.547 -5.405 5.288Ε-7 2.524Ε-10 1.471Ε-13 -9.366Ε-17 S 6 -79.491 -1.845 2.960Ε-7 -1.547Ε-10 3.787Ε-14 -3.389Ε-18 S 7 158.967 -0.010 -2.186Ε-7 3.366Ε-11 -5.764Ε-15 1.804Ε-18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) t IT--------_____________________ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 五、發明說明（62) f3 /f會超過下限（0.4)是由於G3的透鏡曲率太大的緣故。在於0.4>f3/f時，由於折射力的平衡關係，會和超過條件（a)的上限時（f2/f>〇.3)同樣的見到特性之劣化。由於第3群的曲率太大，在第3群所產生的慧形像差和像散性會增加，而與第2群的慧形像差和像散性會失去平衡。由此，特別是在於掃瞄區域的邊端，其聚光性會降低。又，要與第2群的畸變取得平衡時，珀茲伐和會修正過多，會由於高级次的像場彎曲使像場向鼓起側彎曲。 •比較例D:f3 /f超過上限的場合，fs /f = 0.99 條件（b)是要求f3/f在於0.4〜0.9之間，而本比較例D是與上述比較低C相反的f3 /f是大於0.9者。第37 圖是比較例D的透鏡配置圖。第38圖是其球面像差、第 39圖是其像散性、第40圖是其f0線形性，一看就知道第37圖是類似於實施例2 (f3 /f = 0.85)的第25圖之配置 ,但其持有正折射力的G3之折射力是較弱者。 G3 (L3 +L4 )之焦距 f = 99mm,因而 f3 /f = 0.99。將第 39圖（比較例D)和第71圖（實施例2)的像散性加Μ比較時可知，比較例D的像散性有增加。又由第38圖可知其球面像差很小，並由第40圖得知其f0線形性也很好。 -64- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----r------------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 477727 A7 B7 五、發明說明（63 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製表20:比較例D的f0透鏡之透鏡資料群號碼透鏡號碼面號碼曲率半徑 (mm) 厚度、間隔 (mm) 折射率前側焦點 26.587 G 1 L 1 S 1 402.071 5.900 2,403 S 2 表21 8.700 G 2 L 2 S 3 -104.444 9.200 2.403 S4 表21 53.800 G 3 L 3 S ^ 2113.454 15.800 4.003 S 6 表21 1.000 L4 S 7 表21 4.300 2.403 S 8 855.181 92.083 表21:比較例R的〖0透鏡之非球面資料面號碼 1/c (mm) k α 2 α a α 4 α s S2 -912.046 〇J〇QO -1.341Ε-7 4·600Ε-11 4.115Ε-14 1.009Ε-18 S4 -170.218 2.496 2.300Ε-7 -2.247Ε-11 -1.919Ε-14 -7.905Ε-18 S6 -229.588 -2·149 2.136Ε-8 3.543Ε-13 -8.137Ε-17 6.073Ε-20 S 7 -449.455 0.000 2.204Ε-8 1,480Ε-12 -3.712Ε-16 1.285Ε-19 一 ‘ ---------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 五、發明說明（64) f3 /f會超過上限（0.9)是由於G3的透鏡曲率太小的緣故。f3 /f超過上限（f3 /f>0.9)時，第3群與其他群之間的球面像差、慧形像差、及像散性的平衡會惡化。又，會產生高级次的像差，在遍及於掃瞄區域的廣闊範圍中，其聚光性會降低。又，如與第2群取得畸變的平衡時，珀玆伐和會成為正，而產生像場彎曲，且，入射側動作距離會有縮短的傾向。 •比較例E : f 3 / f小於下限的場合，d / f = 1 · 7 7 條件（c)是要求d/f在於1.8〜2·4之間。此乃表示入射側動作距離和射出側動作距離是相當長的意思。本比較例Ε是使d / f小於下限1 . 8者。第4 1圖是比較例Ε的透鏡配置圖。第42圖是其球面像差、第43圖是其像散性、第44圖是其f0線形性。一看就知道第41圖是類似於實施例1 (d/f = 1.88)的第1圖之配置。和實施例1同樣的全部不使用非球面透鏡，而只用球面透鏡構成透鏡者。但，d = 177mm,因而d/f = 1.77。此乃由於前側焦點與 Li的間隔為31.750m 和L3與像場的間隔為66.420而很短，是其原因之一。將第43圖（比較例E)與第3圖（實施例1)的像散性加Μ 比較時可知，比較例Ε的像散性已有增加，而由第2圖與 42的比較得知其球面像差反而比實施例的為小。但，由第 44圖得知其f0線形性是相當惡劣。 -66- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -----r---訂·-------1 . 477727 A7 B7 五、發明說明（）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製表22 :比較例E的f6透鏡之透鏡資料群號碼透鏡號碼面號碼曲率半徑 (mm) 厚度、間隔 (mm) 折射率前側焦點 31.750 G 1 L 1 S 1 89,694 6.900 2.403 S 2 189.736 31.600 G 2 I Λ S 3 -275.509 4.000 2.403 L 2 S4 125.159 19.300 I S ^ 3311.345 8.100 4.003 C L 3 S 6 -254.034 1.000 υ 3 I Α S 7 90.907 7.500 2.403 L 4 1 S8 118.211 66.420 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 * 鑛—丨丨— 訂---------線 ------------------------ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 477727 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（） 66 d/f小於下限（1.8)時，負的畸變會過大，雖K髙級次的畸變之修正，其f0線形性的線性仍會降低。此事可由第44圖知悉之。又，人射側動作距離和射出側動作距離都會縮短。 •比較例F:d/f超過上限的情形，d/f = 2.43 條件（c)是要求d/f在於1.8〜2.4之間。此乃表示入射側動作距離和射出側動作距離有相當長的意思。但，將這些過度拉長時，會在其他的點上產生不合適之事。本比較例F是使d/f大於2.4者。第45圖是比較例F的透鏡配置圖。第46圖是其球面像差，第47圖是其像散性，第48圖是其f0線形性。d = 243mm,因而d/f = 2.43。此乃由於1^與匕3的間隔為25.5«1111,和[3與1^4的間隔為 29.500,而很長，是其原因之一。由第47圖的像差性可知，其子午方向及弧矢方向的像場都在於很小的角度就有很大的移動。ΔΜ在12°已達 0,6,在20°已成為-0.4,其變動相當大。AS在15°也已達0 . 3。又，由第48;圖可知其f0線形性也很惡劣，在 14°時與線形性的偏差已達0.16S；,此乃由於1^的折射力小而負的畸變不大之故。 -68- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一------^----訂---------線. 477727 A7 B7 五、發明說明（67 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製表23:比較例F的f0透鏡之透鏡資料群號碼透鏡號碼面號碼曲率半徑 (mm) 厚度、間隔 (mm) 折射率前側焦點 40.403 G 1 Li Si 2267.589 15.400 2.403 S 2 表24 7.200 G 2 L 2 S 3 -198.551 13.400 2.403 S4 表24 25.500 G 3 L 3 S 5 -261.605 11.000 4.003 S 6 -120.401 29.500 L4 S 7 557.056 13.600 2.403 S 8 408.639 86.601 表24:比較例F的f0透鏡之非球面資料面號碼 1/c (mm) k α 2 oc彐 α 4 as S2 -2267.589 0.000 8.099Ε-7 -1.005E-11 3.288Ε-13 -1.719E-16 S4 1301.160 0.000 -2.232Ε-7 -8.339E-11 6.789Ε-15 2.241E-18 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · n ϋ- ·ϋ n ϋ -ϋ 一口，· 1 n 1· n ϋ ϋ 11 1 I am— emmt ·ϋ n n -ϋ ϋ 11 ϋ— ϋ n 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 477727 A7 __B7_ 五、發明說明（68 ) d/f大於上限（2.4)時，各群會失去平衡，慧形像差和像散性會增加，而聚光性會降低。且會出現很大的像場彎曲，ίθ線形性也不好。 •比較例的二維掃瞄區域上之波像差表25是比較例Α〜F中，在像場上4點的波像差之均方根（RMS)。是對應於實施例中的表12。在像場上的掃瞄範圍是25mmX25mm之正方形。掃瞄區域是有4象限，但僅列出其第1象限部分。是K原點（〇,〇), X軸上的端點（25,0), Y軸上的端點（0,25),和對角線上的端點 (22,25)的4點作為代表列出。當然對所要穿孔的所有離散點上之波像差都曾經計算過，但在此不予列記。 -----------------„----訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 477727 A7 ___B7 β q 五、發明說明（）表25:比較例的、在二維掃瞄區域的座標（X, Y)點之波像差均方根值（單位：λ) 比較例號碼 (0,0) (25,0) (0,25) (25,25) A 0.004 0.044 0.036 0.078 B 0.008 0 · 033 0.041 0.103 C 0.012 0.026 0.051 0.121 D 0.004 0.058 0.065 0.110 E 0.015 0.046 0.042 0.048 F 0.016 0.048 0.117 0.120 - > -----=----訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製在像場的中心（原點其均方根值為最小。在原點上所有比較例都比入/4(0.0714入）小的多。此事和實施例相同。但擺角0增加時，其波像差會大大的增加。比較例A、B、C、D、F在（25,25)的圖像對角線終端部位之波像差已達λ/14以下，而比較例F在（0,25)也超過λ/14 。本發明是要求波像差在λ/14Κ下，因而這些比較例都不會合乎其要求。比較例Ε在全面上的波像差是λ/14 -71- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 477727 Α7 Β7 7 0 五、發明說明（）以下，聚光性是合格，但其係有f 0線形性，或d太小而入射側動作距離和射出側動作距離太短之問題。其透鏡與像場的距離太短，因而在於雷射加工時，會有燃燒屑等飛到透鏡而污染透鏡之問題。又，入射側動作距離太短，因而，要配置2只電動反射鏡的空間會不夠。 •比較例中的3個條件之值的一覽本發明對於實施例是有條件（a)〜（c)的要求，其内容是·· (a) f 2 /f = · 2〜-0·3 (b) f 3 /f = 0.4〜0.9 (c) d/f = 1 · 8〜2 ♦ 4 在此所列出；的比較例之中，都有某些特性是偏離於此範圍者。由於有許多比較例而難於瞭解，因而，在此將相對於特性條件的比較例之值，用一覽表表示之。在前述6個實施例的特性條件已列示在表13,將表26和表 13加Μ比較，就可明瞭比較例和實施例的在特性上之微小差異。 ------------Φ----— II 丨訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -72- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 477727 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 71五、發明說明（）表26:比較例中的各條件之值比較例號碼 f 2 /f f 3 /f d/f A ❖ - 2 . 4 0 0 . 82 2.13 B 卜 0 · 2 6 0 . 47 2.08 C ❖ - 0 . 2 9 ❖ 0.38 2.12 D -2.10 ^0.99 2.17 E -0.61 0.58 «1.77 F -1.22 0.71 «2,43 表中*記號者是偏離於條件（a)〜（c)之值者。 [發明之效果] 本發明係最初的提供一種f0透鏡，其係在於將二氧化碳雷射等的強力紅外線光束，二維掃瞄，經聚光後照射於被處理物，Μ在被處理物上開穿多數的孔之雷射加工上所用者。其係由對二氧化碳雷射等的紅外線之吸收很少，而具透明性，並持有2 Μ上的折射率（η>2),且具耐熱性之材料所形成。本發明的f0透鏡在於使用目 -73- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) έ -n 一-OJ n n n .^1 ϋ ϋ I ϋ I Hi n an tm— ϋ ϋ ϋ in ϋ ϋ n ϋ ϋ ϋ n ϋ ϋ ϋ ^1 _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 7 ? 五、發明說明（）的、作用、構造及材料上，完全是新的東西。印表機用 f0透鏡是用在一維掃瞄上，而在本:發明甲I作為二維掃瞄型之用，因而作為二維掃瞄fe透鏡是首次者，史無前例。在二維掃瞄中，在於其對角線的端部，其波像差也可在於λ/14Μ下，因而可將多數微细直徑的孔，正確的向縱向開穿成為圓孔。印表機用雷射的功率是用mW級者，而雷射穿孔是要用具有kW級最高功率之脈衝雷射，其功率相差有1萬倍〜 100萬倍，其發熱量也不同，因而是選用可耐發熱的具耐熱性之材料。又，也選定所謂對雷射損傷的耐光強度也較高之材料。又，其使用的波長也不同，例如He-Ne 或氩雷射、AlGaAs半導體雷射的波長是400nm〜900mm, 而本發明是以波長9am〜10.6/i m的遠紅外線為對象者，因而所選用的材料是對於這種遠紅外線的吸收少，而具透明性，且照射強力的雷射也可將其發熱抑制的很低，又可耐其熱者。本發明係可提供一種在遍及於廣闊二維掃瞄範圍中，可實現高度的ίθ線形牲、焦蘭性、及繞射極限的聚光 ν 性之凸面穿孔加工上的二維掃瞄光學糸統用f0透鏡者。 [附圖簡單說明] 第1圖：實施例1的f0透鏡之透鏡配置和光線軌跡剖面圖。

Gi 、F2 、G3分別是第1群、第2群、第3群之透鏡群，Li 、L2 、L3 、L4是透鏡號碼。K3條平行線 -74- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .1 訂---------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 7 3 五、發明說明（）表示平行光束，平行光束在像場上聚光於一點。第2圖：實施例1的fe透鏡球面像差之光線高度分佈曲線圖。縱軸是入射光線的高度（一刻度相當於1.25ιηιη),横軸是球面像差的大小。第3圖：實施例1的fe透鏡像散性之角度分佈曲線圖0 縱軸是平行光束對透鏡的入射角0 (—刻度為2度），橫軸是△ Μ為子午方向焦點位置，AS為弧矢方向焦點位置，其差就是像散性。第4圖：實皰例1的f0透鏡f0線形性之角度分佈曲線圖。縱軸是平行光束對透鏡的入射角0 (一刻度為2度），横軸是與f0線形性的偏差（％)。第5圖：實施例2的f0透鏡之透鏡配置和光線軌跡剖面圖。 G 士、F 2 、G 3分別是第1群、第2群、第3群之透鏡群，Li 、L2 、L3i、L4是透鏡號碼。第6圖：實施例2的f0透鏡球面像差之光線高度分佈曲線圖。縱軸是入射光線的高度（一刻度相當於1.25mm),横軸是球面像差的大小。第7圖··實施例2的f0透鏡像散性之角度分佈曲線圖。 -7 5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----：----訂---------線"^1^" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 7 4 五、發明說明（）縱軸是平行光束對透鏡的入射角0 (—刻度為2度），横軸是ΛΜ為子午方向焦點位置，AS為弧矢方向焦點位置，其差就是像散性。第8圖：實施例2的f6透鏡f0線形性之角度分佈曲線圖。縱軸是平行光束對透鏡的入射角0 (—刻度為2度），横軸是與f0線形性的偏差U)。第9圖：實施例3的fe透鏡之透鏡配置和光線軌跡剖面圖。 G 1 、F2 、〇3分別是第1群、第2群、第3群之透鏡群，Li 、L2 、L3 、L4是透鏡號碼。第10圖：實施例3的f0透鏡球面像差之光線高度分佈曲線圖。縱軸是入射光線的高度（一刻度相當於1.25rom),横軸是球面像差的大小。第11_:實施例3的f0透鏡像散性之角度分佈曲線圖。縱軸是平行光束對透鏡的入射角Θ ( —刻度為2度），横軸是ΔΜ為子午方向焦點位置，AS為弧矢方向焦點位置，其差就是像散性。第12圖：實施例3的f0透鏡f0線形性之角度分佈曲線圖。縱軸是平行光束對透鏡的入射角0 (一刻度為2度），横軸是與線形性的偏差（％)。 -76- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） - : : -----------------r---訂---------^_wi (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 477727 A7 B7

7 R 五、發明說明（）第13圖：實施例4的f0透鏡之透鏡配置和光線軌跡剖面圖。 G 1 、F2 、〇3分別是第1群、第2群、第3群之透鏡群，、L2 、L3是透鏡號碼。第14圖：實施例4的fe透鏡球面像差之光線高度分佈曲線圖。縱軸是人射光線的高度（一刻度相當於1.25mm),橫軸是球面像差的大小。第15圖：實施例4的f0透鏡像散性之角度分佈曲線縱軸是平行光束對透鏡的入射角β (一刻度為2度），橫軸是△ Μ為子午方向焦點位置，AS為弧矢方向焦點位置，其差就是像散性。第16圖：實施例4的f0透鏡f0線形性之角度分佈曲線圖。縱軸是平行光束對透鏡的入射角Θ (一刻度為2度），横軸是與f0線形性的偏差U)。第17圖：實施例5的f0透鏡之透鏡配置和光線軌跡剖面圖。

Gi 、F2 、〇3分別是第1群、第2群、第3群之透鏡群，Li 、L2 、L3 、L4是透鏡號碼。第18圖：實施例5的f0透鏡球面像差之光線高度分佈曲線圖。縱軸是入射光線的高度（一刻度相當於1.25mm),横軸 -77- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - IK n n·· —^B· ϋ« ϋ ϋ— τι"~丨t I n·· n an 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製線丨·------------ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 五、發明說明（）是球面像差的大小。第19圖：實施例5的ί*θ透鏡像散性之角度分佈曲線圖〇縱軸是平行光束對透鏡的人射角e (—刻度為2度），横軸是ΔΜ為子午方向焦點位置，AS為弧矢方向焦點位置，其差就是像散性。第20圖：實施例5的f0透鏡線形性之角度分佈曲線圖。縱軸是平行光束對透鏡的入射角Θ (—刻度為2度），横軸是與f0線形性的偏差U)。第21圖：實施例6的f0透鏡之透鏡配置和光線軌跡剖面圖。 G 1 、F2 、〇3分別是第1群、第2群、第3群之透鏡群，Li 、L2 、L3 、L4是透鏡號碼。第22圖··實施例6的f0透鏡球面像差之光線高度分佈曲線圖。縱軸是入射光線的高度（一刻度相當於1.25ffim),横軸是球面像差的大小。；第23圖：實施例6的f0透鏡像散性之角度分佈曲線圖0 縱軸是平行光束對透鏡的入射角Θ (一刻度為2度），横軸是ΔΜ為子午方向焦點位置，AS為弧矢方向焦點位置，其差就是像散性。第24圖：實施例6的f0透鏡f0線形性之角度分佈曲 -78- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------------^----訂--------1 I^wi (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁.) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 7 7 五、發明說明（) 線圖。縱軸是平行光束對透鏡的入射角0 (一刻度為2度），横軸是與f0線形性的偏差（％)。第25圖：比較例A的f0透鏡之透鏡配置和光線軌跡剖面圖。

Gi 、F2 、G3分別是第1群、第2群、第3群之透鏡群，Li 、L2 、L3是透鏡號碼。第26圖：比較例A的f0透鏡球面像差之光線高度分佈曲線圖。縱軸是入射光線的高度（一刻度相當於1.25mm),橫軸是球面像差的大小。第27圖：比較例A的f0透鏡像散性之角度分佈曲線圖。縱軸是平行光束對透鏡的入射角0 (一刻度為2度），橫軸是ΔΜ為子午方向焦點位置，AS為弧矢方向焦點位置，其差就是像散性。第28圖：比較例A的f0透鏡f0線形性之角度分佈曲線匾。縱軸是平行光束對透鏡的入射角0 (一刻度為2度），横軸是與f0線形性的偏差U)。第29圖：比較例B的f0透鏡之透鏡配置和光線軌跡剖面圆。 G 1 、F2 、G3分別是第1群、第2群、第3群之透鏡群，Li 、L2 、L3 、L4是透鏡號碼。 -79- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------------l·---訂---------線-φ- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 η ο 五、發明說明（）第30圖：比較例B的f0透鏡球面像差之光線高度分佈曲線圖。縱軸是入射光線的高度（一刻度相當於1.25nira),橫軸是球面像差的大小。第31圖：比較例B的f0透鏡像散性之角度分佈曲線画。縱軸是平行光束對透鏡的入射角Θ (一刻度為2度），横軸是ΛΜ為子午方向焦點位置，AS為弧矢方向焦點位置，其差就是像散性。第32圖：比較例B的f0透鏡f0線形性之角度分佈曲線圖0 縱軸是平行光束對透鏡的入射角0 (一刻度為2度），橫軸是與f0線形性的偏差U)。第33圖：比較例C的fe透鏡之透鏡配置和光線軌跡剖面圖。 G 1 、F2 、63分別是第1群、第2群、第3群之透鏡群，Li 、L2 、L3 、L4是透鏡號碼。第34圖：比較例C的f0透鏡球面像差之光線高度分佈曲線圖。縱軸是入射光線的高度（一刻度相當於1.25mm),横軸是球面像差的大小。第35圖：比較例C的f0透鏡像散性之角度分佈曲線圖。縱軸是平行光束對透鏡的入射角0 (一刻度為2度）， -80- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕 ^ r r r , n I n n n i-i 一口，f I IK ϋ ϋ I n n I I ϋ ·ϋ n n I n ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7

7 Q 五、發明說明（）橫軸是ΔΜ為子午方向焦點位置，AS為弧矢方向焦點位置，其差就是像散性。第36圖：比較例C的f0透鏡f0線形性之角度分佈曲線圖。縱軸是平行光束對透鏡的入射角0 ( —刻度為2度），横軸是與ίθ線形性的偏差U)。第37圖：比較例D的f0透鏡之透鏡配置和光線軌跡剖面圖。

Gi 、F2 、〇3分別是第1群、第2群、第3群之透鏡群，Ll 、L2 、L*3 、L4是透鏡號碼。第38圖：比較例D的f0透鏡球面像差之光線高度分佈曲線圖。縱軸是入射光線的高度（一刻度相當於1.25mm),橫軸是球面像差的大小。第39圖：比較例D的f0透鏡像散性之角度分佈曲線圖0 縱軸是平行光束對透鏡的入射角0 (一刻度為2度），横軸是ΔΜ為子午方向i焦點位置，AS為弧矢方向焦點位置，其差就是像散性。第40圖：比較例D的f0透鏡f0線形性之角度分佈曲線圖。縱軸是平行光束對透鏡的入射角0 (一刻度為2度），橫軸是與f0線形性的偏差U)。第41圖··比較例E的f0透鏡之透鏡配置和光線軌跡 _ 8 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----„----訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477727 A7 B7 五、發明說明（）剖面圖。 G i 、F 2 、G 3分別是第1群、第2群、第3群之透鏡群，Li 、L2 、L3 、L4是透鏡號碼。第42圖：比較例E的f0透鏡球面像差之光線高度分佈曲線圖。縱軸是入射光線的高度（一刻度相當於1·25ιηιη),横軸是球面像差的大小。第43圖··比較例Ε的f0透鏡像散性之角度分佈曲線圖0 縱軸是平行光束對透鏡的入射角Θ (一刻度為2度），橫軸是ΔΜ為子午方向焦點位置，AS為弧矢方向焦點位置，其差就是像散性。第44圖：比較例E的f0透鏡f0線形性之角度分佈曲線圖。縱軸是平行光束對透鏡的入射角0 (一刻度為2度），横軸是與f0線形性的偏差（％)。第45圖：比較例F的f0透鏡之透鏡配置和光線軌跡剖面圖。 G 1 、F2 、〇3分別是第1群、第2群、第3群之透鏡群，Li 、L2 、L3 、L4是透鏡號碼。第46圖：比較例F的f0透鏡球面像差之光線高度分佈曲線圖。縱軸是入射光線的高度（一刻度相當於1.25mm),横軸是球面像差的大小。 -8 2 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〇 f 訂---------線' 477727 ， A7 B7 Ο 1 五、發明說明（) 第47圖：比較例F的透鏡像散性之角度分佈曲線圖0 縱軸是平行光束對透鏡的入射角0 (一刻度為2度），橫軸是ΔΜ為子午方向焦點位置，為弧矢方向焦點位置，其差就是像散性。第48圖：比較例F的f0透鏡f0線形性之角度分佈曲線圖。縱軸是平行光束對透鏡的入射角Θ (一刻度為2度），橫軸是與f0線形性的偏差U)。 [符號之說明] 第1群透鏡第2群透鏡第3群透鏡第1透鏡第2透鏡第3透鏡第4透鏡子午方向焦點的位置弧矢方向焦點的位置全系統的焦距全系統的前側焦點到後側焦點之距離第2群的焦距第3群的焦距雷射光波長 -8 3 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------丨丨看.！[丨訂---------線_ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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Claims

477727 六、申請專利範圍第89114856號「f0透鏡」專利案 (90年10月5日修正） y、、申請專利範圍： 1· 一種f0透鏡，其係在二氧化碳雷射或釔鋁石榴石雷射（YAG )的紅外線雷射加工，以二維掃瞄，經聚光後照射於被處理物，以在被處理物上開穿多數的孔之雷射加工，將其二維掃瞄光束加以聚光之f 0 透鏡，其特徵爲包含：上述f 0透鏡係由對紅外線具透明性，且其折射率是2以上的材料所製成；並由：從物方側依序爲，在物方側有凸面的正透鏡所組成的第1群、在物方側有凹面的負透鏡所組成的第 2群、和只有正透鏡的1成分或從物方側依序爲正透鏡和負透鏡或者是正透鏡和正透鏡的2成分所組成，而在整體上持有正的折射力之第3群所構成；且，在其二維掃瞄區域的全範圍中，其波像差的均方根値（RMS)是在雷射光波長；I的1/14以下者。 2.如申請專利範圍第1項之f0透鏡，其中，若上述第2群的焦距爲f2，全系統的焦距爲f 時，其係可滿足： -2.2^ f2/f ^ -0.3 之條件者。 477727 六、申請專利範圍 3. 如申請專利範圍第丄項之f0透鏡，其中， ^ Μ II 3 ^9 M ^ f 3, ^ % ^ - 時，其係可滿足： 0.4^ f3/f^ 0.9 之條件者。 4. 如申請專利範圍第丄項之f(9透鏡，其中，若全系統的、從前側焦點到後側焦點之距離爲d，全系統的焦距爲f時，其係可滿足： 1 . d/f ^ 2.4 之條件者。 5 ·如申請專利範圍第丄項之f 0透鏡，其中，上述各透鏡的材質是硒化鋅（ZnSe)或鍺（Ge)者。 6 ·如申請專利範圍第丄項之f 0透鏡，其中，上述各透鏡之中，至少有1個是非球面透鏡者。