[发明专利]用于激光光斑与指示光光斑重合的f-theta光学镜头

说明书

技术领域

本发明涉及带机器视觉的激光加工领域，尤其涉及一种用于激光光斑与指示光光斑重合的f-theta光学镜头。

背景技术

目前，激光加工的应用越来越广泛，而带机器视觉的激光加工也是行业发展的趋势。

普通的f-theta光学镜头一般只针对激光波长进行相差的矫正，指示光与激光由于色差的影响不能重合，实际生产示较焊点时需要参考指示光斑进行多次调整才能精确定位；同时可见光经过镜头会产生较大的相差，特别是色差及场曲，所以无法直接配合CCD使用进行视觉定位及测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术激光光斑与指示光光斑无法重合的缺陷，提供一种用于激光光斑与指示光光斑重合的f-theta光学镜头，该技术方案节省了调试用料及调试时间，同时可以在红光照明下配合其它工业镜头进行视觉影像定位、测量及监视。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于激光光斑与指示光光斑重合的f-theta光学镜头，其包括沿光线的入射方向依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜；所述第一透镜的曲面、所述第二透镜的曲面和所述第四透镜的曲面均沿着光线的入射方向弯曲；所述f-theta光学镜头的焦距为210mm，入瞳直径为30mm，入射光波长为1064nm，所述指示光及视觉影像照明为红光，所述红光波长为630nm，视场角为ω，其中，2ω＝50°，加工面积为130mm*130mm。

在本发明所述的f-theta光学镜头中，所述第一透镜为弯月负透镜，所述第二透镜为弯月正透镜，所述第三透镜为双凸正透镜，所述第四透镜为弯月负透镜。

在本发明所述的f-theta光学镜头中，所述激光为视觉影像照明激光。

在本发明所述的f-theta光学镜头中，所述第一透镜包括曲率半径为R1的曲面S1和曲率半径为R2的曲面S2，所述第一透镜在光轴上的中心厚度为d1，所述第一透镜的材料为Nd1：Vd1，其中，所述曲率半径R1为-46.612mm，其修正范围为±5％；所述曲率半径R2为-141.58mm，其修正范围为±5％；所述光轴上的中心厚度d1为3.49mm，所述第一透镜的材料Nd1：Vd1为1.76/26.6，其修正范围为±5％；Nd1表示所述第一透镜的折射率，Vd1表示所述第一透镜的阿贝数。

在本发明所述的f-theta光学镜头中，所述第二透镜包括曲率半径为R3的曲面S3和曲率半径为R4的曲面S4，所述第二透镜在光轴上的中心厚度为d3，所述第二透镜的材料为Nd3：Vd3，其中，所述曲率半径R3为-123.1mm，其修正范围为±5％；所述曲率半径R4为-64.7mm，其修正范围为±5％；所述光轴上的中心厚度d3为16.73mm，所述第二透镜的材料Nd2：Vd2为1.88/40.8，其修正范围为±5％；Nd2表示所述第二透镜的折射率，Vd2表示所述第二透镜的阿贝数。

在本发明所述的f-theta光学镜头中，所述第三透镜包括曲率半径为R5的曲面S5和曲率半径为R6的曲面S6，所述第三透镜在光轴上的中心厚度为d5，所述第三透镜的材料为Nd5：Vd5，其中，所述曲率半径R5为2040mm，其修正范围为±5％；所述曲率半径R6为-105.343mm，其修正范围为±5％；所述光轴上的中心厚度d5为19.93mm所述第三透镜的材料Nd3：Vd3为1.80/46.8，其修正范围为±5％；Nd3表示所述第三透镜的折射率，Vd3表示所述第三透镜的阿贝数。

在本发明所述的f-theta光学镜头中，所述第四透镜包括曲率半径为R7的曲面S7和曲率半径为R8的曲面S8，所述第四透镜在光轴上的中心厚度为d7，所述第四透镜的材料为Nd7：Vd7，其中，所述曲率半径R7为-97.98mm，其修正范围为±5％；所述曲率半径R8为-143.02mm，其修正范围为±5％；所述光轴上的中心厚度d7为4.22mm，所述第四透镜的材料Nd4：Vd4为1.946/17.9，其修正范围为±5％；Nd4表示所述第四透镜的折射率，Vd4表示所述第四透镜的阿贝数。

在本发明所述的f-theta光学镜头中，所述第一透镜与所述第二透镜在光轴上的间距为d2，所述第二透镜与所述第三透镜在光轴上的间距为d4，所述第三透镜与所述第四透镜在光轴上的间距为d6,其中，d2为2.2mm，其修正范围为±5％；d4为0.22mm，其修正范围为±5％；d6为12.08mm，其修正范围为±5％。