一种近红外激光聚焦镜头及激光印刷设备制造技术

一种近红外激光聚焦镜头及激光印刷设备，该镜头包括沿入射光束的传输方向依次共轴设置的第一、第二、第三、第四及第五透镜(L1、L2、L3、L4、L5)；第一透镜(L1)为平凹负透镜，第二、三透镜(L2、L3)为双凸正透镜，第四、五透镜(L4、L5)为弯月形正透镜；第一透镜(L1)的凹面(S2)与第二透镜(L2)相对，第四、五透镜(L4、L5)的中间部分均逆向入射光束的传输方向凸出。通过对透镜的形状和相对位置进行上述设计后，可以对近红外光成清晰的像，能够有效校正镜头的几何像差，获得清晰平像场；并且具有较大相对孔径和视场以及较长的工作距离，该镜头是一种兼具大视场、大相对孔径、长工作距离及平像场的显微物镜，可提高印刷精细度及清晰度，色彩还原更真实，且更加便于操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种近红外激光聚焦镜头及激光印刷设备
本专利技术属于光学
，特别涉及一种近红外激光聚焦镜头及激光印刷设备。
技术介绍
随着激光加工技术的发展，激光印刷技术被大量应用于电子排版、激光制版等领域，大幅度地简化了印刷技术，激光印刷的数字化可以实现远距离制版及印刷，加速了新闻出版的速度，也大大地节约了成本和人力投入，激光在印刷领域的应用，使印刷行业飞速发展。激光印刷技术得以实现，除了依赖于光纤激光器的广泛使用，还得益于光学聚焦系统参数的不断升级。激光印刷设备中都具有聚焦镜头，聚焦镜头需要有较大的相对孔径及视场角，且要求工作距离越长越好，现有用于激光印刷的聚焦镜头大多应用显微镜，并对紫外激光聚焦，这种显微镜虽然具有较大的相对孔径，但其视场角较小，工作距离很短，操作不便，影响聚焦效果，进而影响印刷质量，印刷精细度及清晰度不理想，色彩还原不真实。因此，需要提出一种新型的用于激光印刷的聚焦镜头。对专利技术的公开技术问题本专利技术的目的在于提供一种近红外激光聚焦镜头，旨在解决现有紫外镜头相对孔径小、工作距离短，导致聚焦效果不好而影响印刷质量的问题。问题的解决方案技术解决方案本专利技术是这样实现的，一种近红外激光聚焦镜头，包括沿入射光束的传输方向依次共轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜；所述第一透镜为平凹负透镜，所述第二、第三透镜为双凸正透镜，所述第四、第五透镜为弯月形正透镜；所述第一透镜的凹面与所述第二透镜相对，所述第四、第五透镜的中间部分均逆向所述入射光束的传输方向凸出。本专利技术的另一目的在于提供一种激光印刷装设备，包括光纤激光器、印刷鼓，以及用于将所述光纤激光器发出的激光聚焦到所述印刷鼓上的聚焦镜头，所聚焦镜头采用所述的近红外激光聚焦镜头。专利技术的有益效果有益效果本专利技术通过对透镜的形状和相对位置进行上述设计后，可以对近红外光成清晰的像，能够有效校正镜头的几何像差，获得清晰平像场；并且具有较大相对孔径和视场以及较长的工作距离，该镜头是一种兼具大视场、大相对孔径、长工作距离及平像场的显微物镜。进而，采用这种镜头的印刷设备具有较高的印刷精细度及清晰度，色彩还原更真实，同时由于镜头的工作距离长，使其更加便于操作。对附图的简要说明附图说明图1是本专利技术实施例近红外激光聚焦镜头的结构示意图；图2是本专利技术实施例近红外激光聚焦镜头的几何像差曲线图；图3是本专利技术实施例近红外激光聚焦镜头的弥散斑示意图；图4是本专利技术实施例近红外激光聚焦镜头的传递函数M.T.F曲线图；图5是本专利技术实施例近红外激光聚焦镜头的光学传递函数O.T.F曲线图；图6是本专利技术实施例激光印刷设备的结构示意图。专利技术实施例本专利技术的实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下结合具体实施例对本专利技术的具体实现进行更加详细的描述：图1示出了本专利技术实施例提供的近红外激光聚焦镜头的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。该近红外激光聚焦镜头包括沿入射光束的传输方向依次共轴设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5。其中，第一透镜L1为平凹负透镜，入射面为平面，出射面为凹面，该凹面与第二透镜L2相对；第二透镜L2和第三透镜L3均为双凸正透镜，其入射面和出射面向两侧凸出；第四透镜L4、第五透镜L5为弯月形正透镜，且这两个透镜的入射面的曲率半径小于出射面的曲率半径，即第四透镜L4、第五透镜L5的中间部分均逆向入射光束的传输方向凸出，即向物方凸出。进一步的，本实施例对各透镜的表面曲率及透镜厚度等参数进行了优化设计。具体的，第一透镜L1包括第一曲面S1和第二曲面S2，曲率半径分别为∞，25.5mm；第二透镜L2包括第三曲面S3和第四曲面S4，曲率半径分别为500mm，-60mm；第三透镜L3包括第五曲面S5和第六曲面S6，曲率半径分别为200mm，-100mm；第四透镜L4包括第七曲面S7和第八曲面S8，曲率半径分别为40mm，130mm；第五透镜L5包括第九曲面S9和第十曲面S10，曲率半径分别为20mm，30mm。上述参数中的负号代表曲面的球心位于物方空间，未带有正、负号的视为正号，代表曲面的球心位于像方空间。上述第一至第十曲面沿激光传输方向依次排布，且上述各曲面的曲率半径并不是唯一的选择，均存在5％的公差范围。进一步的，本实施例还对第一至第五透镜的中心厚度D及曲面间距d进行了特殊设计，具体的，第一至第五透镜的中心厚度D1、D2、D3、D4、D5分别为3mm，6mm，5mm，5mm，4mm，公差均为5％。并且，第一透镜L1的第二曲面S2与第二透镜L2的第三曲面S3在光轴上的间距d1为20mm；第二透镜L2的第四曲面S4与第三透镜L3的第五曲面S5在光轴上的间距d2为70mm；第六曲面S6与第七曲面S7在光轴上的间距为0.2mm；第八曲面S8与第九曲面S9在光轴上的间距为0.2mm。上述各曲面间距的公差均为5％。另外，上述透镜优选以下材料制作，第一透镜L1的材料折射率与阿贝数之比Nd/Vd为1.5/64，第二、第三、第四、第五透镜的材料可以相同，其折射率与阿贝数之比Nd/Vd为1.8/25，各折射率与阿贝数的公差均为5％。进一步的，本实施例还可以在第五透镜L5的出光侧增设第六透镜L6，该第六透镜L6优选为平面透镜，其包括第十一曲面S11和第十二曲面S12，第十一曲面S11和第十二曲面S12的曲率半径均为∞。该第六透镜L6主要用于保护镜头内其他成像透镜，避免其他透镜受到灰尘、湿气、高温或低温等影响。具体的，第六透镜L6可与第一透镜L1选择相同材料，其折射率与阿贝数之比Nd/Vd为1.5/64，公差为5％。其中心厚度D6可以为1mm，公差为5％；并且，第六透镜L6的第十一曲面S11和第五透镜L5的第十曲面S10在光轴上的间距d5可为4.4mm，公差仍为5％。根据上述内容，以下提供一种具体结构的近红外激光聚焦镜头，具体参考表1。表1.近红外激光聚焦镜头的结构参数该近红外激光聚焦镜头具有下述光学特性：通光波长λ＝830nm；焦距f＝19mm；相对孔径D′/f＝1∶0.85；视场2η＝4mm，视场角2ω＝12°；工作距离(扣除保护玻璃)L′＝0.95f，实际工作距离L0′＝1.2f；放大率Γ＝6X。根据上述数据可见，该镜头在几何光学中可视为大相对孔径、长工作距离、大视场、平像场的显微物镜。通过对上述透镜的形状和相对位置及参数进行上述设计后，可以对近红外光(如波长λ＝830nm)成清晰的像，能够有效校正镜头的几何像差，获得清晰平像场；并且具有较大相对孔径和视场以及较长的工作距离，具体的，其相对孔径D′/f(通光孔径与焦距之比)可达到1∶0.85，视场2η约为4mm，视场角2ω约为12°，工作距离L′至少为0.95f，因此，该镜头是一种兼具大视场、大相对孔径、长工作距离及平像场的显微物镜，可有效提高印刷精细度及清晰度，色彩还原更真实，同时由于其工作距离长，使其更加便于操作。图2～5分别从不同的评价角度表征了该远红外激光切割用Fθ镜头的成像质量。图2表示几何像差曲线，图中示出了6个不同视场下的像差，本文档来自技高网...

【技术保护点】
PCT国内申请，权利要求书已公开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种近红外激光聚焦镜头，其特征在于，包括沿入射光束的传输方向依次共轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜；所述第一透镜为平凹负透镜，所述第二、第三透镜为双凸正透镜，所述第四、第五透镜为弯月形正透镜；所述第一透镜的凹面与所述第二透镜相对，所述第四、第五透镜的中间部分均逆向所述入射光束的传输方向凸出，所述第一透镜包括第一曲面和第二曲面，所述第二透镜包括第三曲面和第四曲面，所述第三透镜包括第五曲面和第六曲面，所述第四透镜包括第七曲面和第八曲面，所述第五透镜包括第九曲面和第十曲面，所述第一至第十曲面沿所述入射光束的传输方向依次排布；所述第一至第十曲面的曲率半径依次为：∞，25.5mm，500mm，-60mm，200mm，-100mm，40mm，130mm，20mm，30mm，公差均为5％。2.如权利要求1所述的近红外激光聚焦镜头，其特征在于，所述第一至第五透镜的中心厚度依次为：3mm，6mm，5mm，5mm，4mm，公差均为5％。3.如权利要求2所述的近红外激光聚焦镜头，其特征在于，所述第二曲面与第三曲面在光轴上的间距为20mm；所述第四曲面与第五曲面在光轴上的间距为70mm；所述第六曲面与第七曲面在光轴上的间距为0.2mm；所述第八曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家英，周朝明，孙博，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，深圳市大族数控科技有公司，
类型：发明
国别省市：广东;44