一种焊接用多波段消色差短焦大数值孔径聚焦镜头系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种焊接用多波段消色差短焦大数值孔径聚焦镜头系统，所述镜头系统包括沿着激光入射方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜为双凸透镜，所述第二透镜为弯月透镜，且其曲面背着光线的入射方向，所述第三透镜为双凹透镜，所述镜头系统的焦距f为50mm，入瞳直径为27mm。本实用新型专利技术的有益效果：本实用新型专利技术的一种焊接用多波段消色差短焦大数值孔径聚焦镜头系统通过所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的组合，以对激光加工系统的947nm、808nm、630nm、2000nm多波段消色差，消除色差的干扰，对加工位置进行精确定位，保证激光加工的准确性和质量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种焊接用多波段消色差短焦大数值孔径聚焦镜头系统


[0001]本技术涉及光学系统及其应用
，尤其涉及一种焊接用多波段消色差短焦大数值孔径聚焦镜头系统。

技术介绍

[0002]随着激光加工的不断发展，需要加工的介质品种日益增加，要求加工出来的效果也越来越精细，尤其是一些对激光波长有不同要求的特殊材料。
[0003]用于超精细打标、特殊材料打标和划刻等，要求其划刻出的图案清晰、准确，由于红外波段，尤其是中红外、远红外激光波段人眼不可见，使打标实时定位和监测增加了难度，对待加工工件位置进行精确定位以及刻线工作带来了困难。
[0004]随之产生的由于激光定位系统、激光加工系统以及照明监测反馈系统的波长不同所带来的色差问题，严重影响了激光的加工精度，使得视觉系统无法准确对红外激光加工进行监测，严重影响了对加工工件的精确性和准确度。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本技术的实施例提供了一种焊接用多波段消色差短焦大数值孔径聚焦镜头系统。
[0006]本技术的实施例提供一种焊接用多波段消色差短焦大数值孔径聚焦镜头系统，所述镜头系统包括沿着激光入射方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜为双凸透镜，所述第二透镜为弯月透镜，且其曲面背着光线的入射方向，所述第三透镜为双凹透镜，所述镜头系统的焦距f为50mm，入瞳直径为27mm。
[0007]进一步地，所述第一透镜由第一曲面S1和第二曲面S2构成，且所述第一曲面S1的曲率半径为R1＝45.56mm，所述第二曲面S2的曲率半径为R2＝
‑
45.56mm，所述第一曲面S1和所述第二曲面S2的中心厚度d1＝5.8mm。
[0008]进一步地，所述第二透镜由第三曲面S3和第四曲面S4构成，且所述第三曲面S3的曲率半径为R3＝26.43mm，所述第四曲面S4的曲率半径为R4＝82.37mm，所述第三曲面S3和所述第四曲面S4的中心厚度d3＝2.67mm。
[0009]进一步地，所述第三透镜由第五曲面S5和第六曲面S6构成，且所述第五曲面S5的曲率半径为R5＝
‑
69.71mm，所述第六曲面S6的曲率半径为 R6＝102.49mm，所述第五曲面S5和所述第六曲面S6的中心厚度d5＝3.58mm。
[0010]进一步地，所述第一透镜的材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1满足
[0011]Nd1:Vd1＝1.46：67.8，所述第二透镜的材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足 Nd2:Vd2＝1.46：67.8，所述第三透镜的材料折射率Nd3、材料阿贝常数Vd3满足 Nd3:Vd3＝1.46：67.8，各所述透镜材料的公差范围均为
±
5％。
[0012]进一步地，所述第一透镜与所述第二透镜的间隔d2＝0.6mm，其公差范围为
±
5％。
[0013]进一步地，所述第二透镜与所述第三透镜的间隔d4＝2.5mm，其公差范围为
±
5％。
[0014]进一步地，所述第三透镜与像面的间隔d6＝31.56mm，其公差范围为
±
5％。
[0015]本技术的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本技术的一种焊接用多波段消色差短焦大数值孔径聚焦镜头系统通过所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的组合，以对激光加工系统的947nm、808nm、630nm、 2000nm多波段消色差，消除色差的干扰，对加工位置进行精确定位，保证激光加工的准确性和质量。
附图说明
[0016]图1是本技术一种焊接用多波段消色差短焦大数值孔径聚焦镜头系统的结构示意图。
[0017]图2是实施例中镜头系统的MTF图。
[0018]图3是实施例中镜头系统的弥散斑图。
[0019]图4是实施例中镜头系统的包围圆能量分布图。
[0020]图5是实施例中镜头系统的点扩散函数分布图。
具体实施方式
[0021]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地描述。
[0022]请参考图1，本技术的实施例提供了一种焊接用多波段消色差短焦大数值孔径聚焦镜头系统，所述镜头系统包括沿着激光入射方向依次设置的第一透镜1、第二透镜2和第三透镜3，所述第一透镜1为双凸透镜，所述第二透镜2 为弯月透镜，且其曲面背着光线的入射方向，所述第三透镜3为双凹透镜。
[0023]所述第一透镜1由第一曲面S1和第二曲面S2构成，且所述第一曲面S1的曲率半径为R1＝45.56mm，所述第二曲面S2的曲率半径为R2＝
‑
45.56mm，所述第一曲面S1和所述第二曲面S2的中心厚度d1＝5.8mm，所述第一透镜1与所述第二透镜2的间隔d2＝0.6mm，其公差范围为
±
5％。
[0024]所述第二透镜2由第三曲面S3和第四曲面S4构成，且所述第三曲面S3的曲率半径为R3＝26.43mm，所述第四曲面S4的曲率半径为R4＝82.37mm，所述第三曲面S3和所述第四曲面S4的中心厚度d3＝2.67mm，所述第二透镜2与所述第三透镜3的间隔d4＝2.5mm，其公差范围为
±
5％。
[0025]所述第三透镜3由第五曲面S5和第六曲面S6构成，且所述第五曲面S5的曲率半径为R5＝
‑
69.71mm，所述第六曲面S6的曲率半径为R6＝102.49mm，所述第五曲面S5和所述第六曲面S6的中心厚度d5＝3.58mm，所述第三透镜3与像面 4的间隔d6＝31.56mm，其公差范围为
±
5％。
[0026]所述第一透镜1的材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1满足Nd1:Vd1＝1.46： 67.8，所述第二透镜2的材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足Nd2:Vd2＝1.46： 67.8，所述第三透镜3的材料折射率Nd3、材料阿贝常数Vd3满足Nd3:Vd3＝1.46： 67.8，且各所述透镜材料的公差范围均为
±
5％。
[0027]本技术中所述镜头系统的焦距f为50mm，入瞳直径为27mm，且所述镜头系统具有如下光学特性：
[0028]通光波长λ1＝947nm，λ2＝808nm，λ3＝630nm，λ4＝2000nm；
[0029]相对孔径D
’
/f＝1:0.54，可加工精度面积A＝0.15mm2*0.15mm2；
[0030]工作距离(扣除保护玻璃)L
’
＝0.475f，实际工作距离L0＝0.40f；
[0031]本技术中所述镜头系统在几何光学中可视为大扫描角度、高加工精度、长工作距离镜头。
[0032]结合图2至图5可以看出，本技术中所述镜头系统对白光(λ1＝947nm，λ2＝808nm，λ3＝630nm，λ4＝200本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焊接用多波段消色差短焦大数值孔径聚焦镜头系统，其特征在于：所述镜头系统包括沿着激光入射方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜为双凸透镜，所述第二透镜为弯月透镜，且其曲面背着光线的入射方向，所述第三透镜为双凹透镜，所述镜头系统的焦距f为50mm，入瞳直径为27mm。2.如权利要求1所述的一种焊接用多波段消色差短焦大数值孔径聚焦镜头系统，其特征在于：所述第一透镜由第一曲面S1和第二曲面S2构成，且所述第一曲面S1的曲率半径为R1＝45.56mm，所述第二曲面S2的曲率半径为R2＝
‑
45.56mm，所述第一曲面S1和所述第二曲面S2的中心厚度d1＝5.8mm。3.如权利要求1所述的一种焊接用多波段消色差短焦大数值孔径聚焦镜头系统，其特征在于：所述第二透镜由第三曲面S3和第四曲面S4构成，且所述第三曲面S3的曲率半径为R3＝26.43mm，所述第四曲面S4的曲率半径为R4＝82.37mm，所述第三曲面S3和所述第四曲面S4的中心厚度d3＝2.67mm。4.如权利要求1所述的一种焊接用多波段消色差短焦大数值孔径聚焦镜头系统，其特征在于：所述第三透镜由第五曲面S5和第六曲面S6构成，且所述第五曲面S5的曲率半径为R5...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖向荣，
申请(专利权)人：武汉奥莱光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：