一种F-theta光学镜头及激光加工系统技术方案

本发明专利技术公开了一种F

【技术实现步骤摘要】
一种F
‑
theta光学镜头及激光加工系统


[0001]本专利技术涉及激光加工
，尤其涉及一种F
‑
theta光学镜头及激光加工系统。

技术介绍

[0002]随着激光加工技术的发展，激光加工已经广泛应用于各种精密加工领域，355nm紫外激光作为优秀的冷光源，在金属非金属脆性材料等等的激光标记、切割、表面改性有着独特的优势。随着行业的成熟以及光源价格的下降，紫外激光广泛替代一些传统的激光加工工艺。
[0003]目前，355nm短波长激光因光学衍射极限小，光斑细，加工热影像区小，在精密、微加工的优势非常明显。随着机器视觉的高速发展，激光振镜扫描加工占比越来越高，但目前现有的光学结构，并不能对加工激光和可见光同时进行像差校正，导致无法配合机器视觉进行影像定位，同时在激光振镜扫描的视觉应用中，激光振镜还存在有精密微加工的精度不高的问题。
[0004]因此，目前亟需一种能够在对加工激光像差矫正的同时对可见光进行了像差矫正、可以配合机器视觉进行影像定位以及提高系统的加工精度的光学镜头。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种F
‑
theta光学镜头及激光加工系统，以解决现有技术中无法对加工激光和可见光同时进行像差校正，导致与振镜同轴视觉定位时的激光加工及影像定位配合度不高的技术问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种F
‑
theta光学镜头，包括：沿入射激光的传输方向依次共轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；所述第一透镜为包括第一曲面和第二曲面的双凹型透镜，所述第二透镜为包括第三曲面和第四曲面的弯月型透镜，所述第三透镜包括第五曲面和第六曲面的双凸透镜，所述第四透镜包括第七曲面和第八曲面的双凸透镜；所述第一曲面、所述第三曲面、所述第五曲面和所述第七曲面为激光入射面，所述第二曲面、所述第四曲面、所述第六曲面和所述第八曲面为激光出射面；所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五曲面、第六曲面、第七曲面和第八曲面的曲率半径依次为
‑
25.6mm、164.9mm、
‑
105.7mm、
‑
41.5mm、396.9mm、
‑
47.1mm、105mm和
‑
613mm；其中，各所述曲率半径的公差范围为
±
5%。
[0007]可以理解的是，本专利技术通过对光学结构的设计，在对加工激光像差矫正的同时对可见光进行了像差矫正，可以配合机器视觉进行影像定位以及简单的检测，同时整体结构紧凑，聚焦激光光斑小，有效焦距短，能量集中，特别适合精密加工，配合激光振镜同轴视觉可以实现精密微加工。
[0008]作为优选方案，所述第一透镜的中心厚度为1.44mm;所述第二透镜的中心厚度为13.44mm；
所述第三透镜的中心厚度为14.47mm；所述第四透镜的中心厚度为9mm；其中，各所述中心厚度的公差范围为
±
5%。
[0009]作为优选方案，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的折射率与阿贝系数之比均为1.458/67.8；其中，所述折射率与阿贝系数之比的公差范围为
±
5%。
[0010]作为优选方案，所述第一透镜与所述第二透镜在中心光轴上的间距为3.6mm；所述第二透镜与所述第三透镜在中心光轴上的间距为0.34mm；所述第三透镜与所述第四透镜在中心光轴上的间距为 0.8mm；其中，各透镜的间距的公差范围均为
±
5%。
[0011]作为优选方案，本专利技术还包括：共轴设置于所述第四透镜的出光侧的第五透镜；所述第五透镜包括第九曲面和第十曲面，所述第九曲面和第十曲面的曲率半径均为∞。
[0012]作为优选方案，所述第五透镜的折射率与阿贝系数之比为1.52/64.2；所述第五透镜的折射率与阿贝系数之比的公差范围为
±
5%。
[0013]作为优选方案，所述第五透镜的中心厚度为5mm；其中，所述第五透镜的中心厚度的公差范围为
±
5%。
[0014]作为优选方案，所述第四透镜与所述第五透镜在中心光轴上的间距为5mm；其中，所述第四透镜与所述第五透镜的间距的公差范围为
±
20%。
[0015]相应地，本专利技术还提供一种激光加工系统，包括：激光器、扫面振镜和用于激光加工的光学镜头，所述光学镜头为如上任意一项所述的F
‑
theta光学镜头。
[0016]作为优选方案，本专利技术还包括：视觉定位装置；所述视觉定位装置的影像定位波长为450nm，用于激光加工的激光波长为355nm。
[0017]实施本专利技术实施例，具有如下效果：本专利技术相比于现有技术，通过对F
‑
theta光学镜头的光学结构进行设计，采用由入射激光的传输方向依次共轴设置的双凹型透镜、弯月型透镜和两个双凸透镜，在提供优秀的激光加工性能以外兼顾了视觉定位需求。可以配合不同焦距的工业镜头进行振镜同轴视觉激光加工，为系统提供更高的加工精度。
[0018]进一步地，本专利技术所提供的F
‑
theta光学镜头整体结构紧凑，加工聚焦光斑小 、场曲及扫描畸变优秀。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例货现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显然，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本专利技术实施例提供的F
‑
theta光学镜头的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的F
‑
theta光学镜头的激光弥散斑图；图3是本专利技术实施例提供的F
‑
theta光学镜头的激光场曲及扫描畸变图；图4是本专利技术实施例提供的F
‑
theta光学镜头的MTF光学传递函数曲线图。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0023]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种F
‑
theta光学镜头，其特征在于，包括：沿入射激光的传输方向依次共轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；所述第一透镜为包括第一曲面和第二曲面的双凹型透镜，所述第二透镜为包括第三曲面和第四曲面的弯月型透镜，所述第三透镜包括第五曲面和第六曲面的双凸透镜，所述第四透镜包括第七曲面和第八曲面的双凸透镜；所述第一曲面、所述第三曲面、所述第五曲面和所述第七曲面为激光入射面，所述第二曲面、所述第四曲面、所述第六曲面和所述第八曲面为激光出射面；所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五曲面、第六曲面、第七曲面和第八曲面的曲率半径依次为
‑
25.6mm、164.9mm、
‑
105.7mm、
‑
41.5mm、396.9mm、
‑
47.1mm、105mm和
‑
613mm；其中，各所述曲率半径的公差范围为
±
5%。2.如权利要求1所述的一种F
‑
theta光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的中心厚度为1.44mm;所述第二透镜的中心厚度为13.44mm；所述第三透镜的中心厚度为14.47mm；所述第四透镜的中心厚度为9mm；其中，各所述中心厚度的公差范围为
±
5%。3.如权利要求1所述的一种F
‑
theta光学镜头，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的折射率与阿贝系数之比均为1.458/67.8；其中，所述折射率与阿贝系数之比的公差范围为
±
5%。4.如权利要求1所述的一种F
‑
theta光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐焌栩，唐炳城，王锡坤，
申请(专利权)人：深圳市格镭激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：