一种超大幅面紫外激光远心镜头制造技术

本发明专利技术涉及一种超大幅面紫外激光远心镜头，包括镜筒和安装在镜筒内的透镜，所述透镜沿光轴由物侧至像侧依次排列第一双凹透镜、第二弯月透镜、第三弯月透镜、第四双凸透镜和第五平凸透镜，所述第一双凹透镜的焦距f1与远心镜头总焦距f满足关系式：‑1.8

A Ultra-large Ultraviolet Laser Telecentric Lens

【技术实现步骤摘要】
一种超大幅面紫外激光远心镜头
本专利技术涉及光学
，尤其涉及一种超大幅面紫外激光远心镜头。
技术介绍
超大幅面紫外激光远心镜头，在物空间围绕对于该镜头的光轴±θ扫描角度范围扫描入射的激光束，在像空间垂直聚焦到一个平坦的成像区域中，其中在该扫描角度范围内，激光束在该成像区域中的焦点和光轴的间距关系与激光束的入射扫描角度遵循线性函数。即以恒定的角速度扫描的激光束在该成像区域中产生一个焦点，该焦点以恒定的速度移动。在该成像区域中的每个位置处该焦点的大小应是恒定的。依赖于材料的加工目的(如标记、剥离或切割)在确定焦点的大小。由于激光束在镜头中传播是依赖于镜面对指定波长光束的折射，为了实现像空间光线垂直于工作面入射，以使焦点质量提高，该镜头对所使用的加工激光束的波长校正镜面面型，即如下计算物镜：在预定成像区域范围内，使中心区域和边缘区域的成像光束的法线均垂直于工作面。在预定波长和预定激光束直径的条件下，物镜在预定大小的成像区域内不具有或具有仅非常小的光学成像失真(成像失真会导致焦点的显著的大小变化)。在激光材料精密加工中的使用，该镜头具有大的成像区和大的总焦距。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超大幅面紫外激光远心镜头，其具有355nm的波长以及300mm的总焦距，该镜头可实现激光束垂直于工作面聚焦。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种超大幅面紫外激光远心镜头，包括镜筒和安装在镜筒内的透镜，所述透镜沿光轴由物侧至像侧依次排列第一双凹透镜、第二弯月透镜、第三弯月透镜、第四双凸透镜和第五平凸透镜，所述第一双凹透镜的焦距f1与远心镜头总焦距f满足关系式：-1.8<f1/f<-2.0，第二弯月透镜的焦距f2与远心镜头总焦距f满足关系式：-2.0<f2/f<-3.0，第三弯月透镜的焦距f3与远心镜头总焦距f满足关系式：+1.6<f3/f<+2.2，第四双凸透镜的焦距f4与远心镜头总焦距f满足关系式：+3.1<f4/f<+3.3，第五平凸透镜的焦距f5与远心镜头总焦距f满足关系式：+2.5<f5/f<+2.7。进一步地，所述远心镜头的入射光瞳与第一双凹透镜的间距为30mm。进一步地，所述镜筒为两端口径等大的直筒，内含配合透镜定位的平行阶梯定位面，镜筒外部从下而上为镜筒套壳和与所述镜筒套壳相连的转接环。进一步地，所述镜筒内设有保护片，所述保护片为平板镜并位于第五平凸透镜后方。进一步地，每片透镜由对应镜座和压圈固定在镜筒内，且通过镜座和压圈的配合调节保证每片透镜和对应镜座的同轴度和平行度。进一步地，所述镜座、压圈、镜筒套壳和转接环均经过碰砂和黑色阳极氧化处理。本专利技术的超大幅面紫外激光远心镜头，物镜包括五个单透镜且共用同一光轴，五个单透镜形成“负-负-负-正-正”的透镜顺序，前三个单透镜具有负焦距，而后两个单透镜具有正焦距，具有355nm的波长以及300mm的总焦距，该镜头可实现激光束垂直于工作面聚焦。附图说明图1是本专利技术一实施例中各扫描角度的光束沿着像面法线入射的示意图；图2是本专利技术一实施例中远心镜头的光学间隔的光机械装配图；图3是本专利技术一实施例中远心镜头的实际像点图；图中：L1、第一双凹透镜，L2、第二弯月透镜，L3、第三弯月透镜，L4、第四双凸透镜，L5、第五平凸透镜，SG、保护片，1、第一压圈，2、第一镜座，3、第二压圈，4、第二镜座，5、第三压圈，6、第三镜座，7、第四压圈，8、第四镜座，9、第五压圈，10、第五镜座，11、保护片镜座，12、保护片压圈，13、镜筒套壳，14、镜筒，15、转接环。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明。如图1，本专利技术的一种超大幅面紫外激光远心镜头，包括镜筒14和安装在镜筒14内沿光轴由物侧至像侧依次排列第一双凹透镜L1、第二弯月透镜L2、第三弯月透镜L3、第四双凸透镜L4和第五平凸透镜L5。其中，第一双凹透镜L1的焦距f1与远心镜头总焦距f满足关系式：-1.8<f1/f<-2.0，第二弯月透镜L2的焦距f2与远心镜头总焦距f满足关系式：-2.0<f2/f<-3.0，第三弯月透镜L3的焦距f3与远心镜头总焦距f满足关系式：+1.6<f3/f<+2.2，第四双凸透镜L4的焦距f4与远心镜头总焦距f满足关系式：+3.1<f4/f<+3.3，第五平凸透镜L5的焦距f5与远心镜头总焦距f满足关系式：+2.5<f5/f<+2.7。第一双凹透镜L1、第二弯月透镜L2、第三弯月透镜L3、第四双凸透镜L4和第五平凸透镜L5共用同一光轴，且形成“负-负-负-正-正”的透镜顺序，第一双凹透镜L1、第二弯月透镜L2、第三弯月透镜L3具有负焦距，第四双凸透镜L4和第五平凸透镜L5具有正焦距。当远心镜头前方只有一片扫描反射镜时，EP位置即为反射镜位置。当远心镜头前方有两片扫描反射镜，EP位置即为M1/2+M2。其中，M1为两片扫描反射镜的中心距离，M2为第二片扫描反射镜到远心镜头的距离。在一实施例中，本专利技术的远心镜头的入射光瞳EP以间距D1位于第一双凹透镜L1前顶点之前，第一双凹透镜L1厚度为TC1，其前表面具有半径r1并且其后表面具有半径r2；第二弯月透镜L2以空气间距D2跟随第一双凹透镜L1，第二弯月透镜L2的厚度为TC2，其前表面具有半径r3并且其后表面具有半径r4；第三弯月透镜L3以空气间隔D3跟随第二弯月透镜L2，第三弯月透镜L3的厚度为TC3，其前表面为具有半径r5并且其后表面具有半径r6；第四双凸透镜L4以空气间隔D4跟随第三弯月透镜L3，第四双凸透镜L4的厚度为TC4，其前表面具有半径r7并且其后表面具有半径r8；第五平凸透镜L5以空气间隔D5跟随，第五平凸透镜L5的厚度为TC5，其前表面为具有半径r9并且其后表面具有半径r10。保护片SG以空气隔离D6跟随，保护SG为平面平行的保护玻璃，厚度为TC6，成像区域BE以相对于保护片SG的间距D7产生。作为材料，第一双凹透镜L1、第二弯月透镜L2、第三弯月透镜L3、第四双凸透镜L4、第五平凸透镜L5和保护片SG选择折射率为n的石英玻璃。表一为单透镜L1～L5的半径、厚度及间距值：由透镜L1～L5的彼此前后的安排与其空气间距D1～D7相关联地得出，该总焦距f为300mm，针对355nm波长校正远心镜头。图3为该超大幅面紫外激光远心镜头实际像点图，在中心视场像点几何半径3.696um，在半像高61.98mm处像点几何半径2.226um，在半像高87.67mm处像点几何半径2.883um，在边缘视场半像高124mm处像点几何半径2.814um。即从中心到边缘，整个工作幅面的像点尺寸均远小于10um，成像失真极小。在一实施例中，如图2所示，镜筒14为两端口径等大的直筒，内含配合透镜定位的平行阶梯定位面，从镜筒14后端至前端依次设有保护片镜座11、保护片SG、保护片压圈12，第五镜座10、第五平凸透镜L5、第五压圈9；第四镜座8、第四双凸透镜L4、第四压圈7；第三镜座6、第三弯月透镜L3、第三压圈5；第二镜座4、第二弯月透镜L2、第二压圈3；第一镜座2、第一双凹透镜L1、第一压圈1。保护片压圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超大幅面紫外激光远心镜头，包括镜筒和安装在镜筒内的透镜，其特征在于：所述透镜沿光轴由物侧至像侧依次排列第一双凹透镜、第二弯月透镜、第三弯月透镜、第四双凸透镜和第五平凸透镜，所述第一双凹透镜的焦距f1与远心镜头总焦距f满足关系式：‑1.8<f1/f<‑2.0，第二弯月透镜的焦距f2与远心镜头总焦距f满足关系式：‑2.0<f2/f<‑3.0，第三弯月透镜的焦距f3与远心镜头总焦距f满足关系式：+1.6<f3/f<+2.2，第四双凸透镜的焦距f4与远心镜头总焦距f满足关系式：+3.1<f4/f<+3.3，第五平凸透镜的焦距f5与远心镜头总焦距f满足关系式：+2.5<f5/f<+2.7。

【技术特征摘要】
1.一种超大幅面紫外激光远心镜头，包括镜筒和安装在镜筒内的透镜，其特征在于：所述透镜沿光轴由物侧至像侧依次排列第一双凹透镜、第二弯月透镜、第三弯月透镜、第四双凸透镜和第五平凸透镜，所述第一双凹透镜的焦距f1与远心镜头总焦距f满足关系式：-1.8<f1/f<-2.0，第二弯月透镜的焦距f2与远心镜头总焦距f满足关系式：-2.0<f2/f<-3.0，第三弯月透镜的焦距f3与远心镜头总焦距f满足关系式：+1.6<f3/f<+2.2，第四双凸透镜的焦距f4与远心镜头总焦距f满足关系式：+3.1<f4/f<+3.3，第五平凸透镜的焦距f5与远心镜头总焦距f满足关系式：+2.5<f5/f<+2.7。2.根据权利要求1所述的超大幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志凯，贾成真，徐海锋，阳九林，
申请(专利权)人：卡门哈斯激光科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32