[发明专利]大视场消色差镜头

说明书

【技术领域】

本发明涉及光学镜头领域，特别是涉及一种大视场消色差镜头。

【背景技术】

激光加工是利用激光束与物质相互作用的特性对材料进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一种加工技术。

随着激光加工应用领域的日益扩展，对激光加工设备的需求日益增多，对刻线质量的要求也在不断提高。原来一般要求刻线宽度大约为丝宽级(约0.01mm)，现在甚至要求为微米级。这不仅需要高精度的激光加工设备，更需要成像质量高的光学系统。

聚焦镜头作为激光加工设备的光学系统，对激光加工质量起到至关重要的作用。然而，传统的聚焦镜头视场小，成像质量不高，难以满足激光加工高精细刻线宽度的要求。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种视场较大、成像质量较高的大视场消色差镜头。

一种大视场消色差镜头，包括沿入射光线的传输方向依次同轴排列的：

第一透镜，所述第一透镜为弯月透镜，包括第一曲面和第二曲面，所述第一曲面和所述第二曲面均朝图像侧凸出；

第二透镜，所述第二透镜为弯月透镜，包括第三曲面和第四曲面，所述第三曲面和所述第四曲面均朝图像侧凸出；

第三透镜，所述第三透镜为双凸透镜，包括第五曲面和第六曲面，所述第五曲面朝物体侧凸出，所述第六曲面朝图像侧凸出；

第四透镜，所述第四透镜为双凸透镜，包括第七曲面和第八曲面，所述第七曲面朝物体侧凸出，所述第八曲面朝图像侧凸出；

第五透镜，所述第五透镜为双凹透镜，包括第九曲面和第十曲面，所述第九曲面朝图像侧凸出，所述第十曲面朝物体侧凸出；

其中，所述第一曲面至所述第十曲面沿入射光线的传输方向依次排布；

所述第一透镜至所述第五透镜的中心厚度依次为3mm、3mm、3mm、3mm、2mm，允许公差为10％，上偏差为+5％，下偏差为-5％；

所述第一曲面至所述第十曲面的曲率半径依次为-8mm、-15mm、-29mm、-10mm、19mm、-32mm、13mm、-70mm、-31mm、15mm，允许公差为10％，上偏差为+5％，下偏差为-5％。

在其中一个实施例中，所述第二曲面与所述第三曲面之间、所述第四曲面与所述第五曲面之间、所述第六曲面与所述第七曲面之间、所述第八曲面与所述第九曲面之间的中心间距依次为0.1mm、0.1mm、0.1mm、1mm，允许公差为10％，上偏差为+5％，下偏差为-5％。

在其中一个实施例中，所述第一透镜至所述第五透镜绕入射光轴旋转对称。

在其中一个实施例中，所述第一曲面至所述第十曲面均为球面。

在其中一个实施例中，所述大视场消色差镜头还包括第六透镜，所述第六透镜为设于所述第五透镜靠近图像的一侧的平面透镜，包括第十一曲面和第十二曲面，所述第十一曲面和第十二曲面均为平面。

在其中一个实施例中，所述第六透镜的厚度为1mm，允许公差为10％，上偏差为+5％，下偏差为-5％。

在其中一个实施例中，所述第十一曲面与所述第十曲面相邻，所述第十一曲面与所述第十曲面之间的中心间距为1mm，允许公差为10％，上偏差为+5％，下偏差为-5％。

在其中一个实施例中，所述大视场消色差镜头满足如下条件：f＝20mm，D/f＝0.5，2H＝0.8mm，L_K＝15.7mm，λ＝355nm～532nm，其中，f表示镜头的焦距，D表示入射光孔的直径，D/f表示相对孔径，2H表示线视场宽，L_K表示工作距离，λ表示工作波长。

上述的大视场消色差镜头，可作为精细光刻镜头用于激光打标等各种精细加工镜头的用途。由于采用同轴设置的不同类型的透镜组合结合光学设计，不仅具有较大的视场范围，而且当用可见监控光束(波长约为532nm)对加工工件表面进行预览和对焦时，保证工作的激光(波长约为355nm)也聚焦在同一个平面上，同时具有较高的消色差功能和较高的分辨力，可曝光微细线条，大大提高成像质量，从而实现了激光加工光斑在加工工件表面的快速对准和定位，大大提高加工效率和加工质量。

【附图说明】

图1为一实施例的大视场消色差镜头的结构示意图；

图2A为图1所示的大视场消色差镜头的球差曲线图；

图2B为图1所示的大视场消色差镜头的轴上与轴外几何象差曲线图；

图2C为图1所示的大视场消色差镜头的弥散图；

图3为图1所示的大视场消色差镜头的调制传递函数M.T.F曲线图。