专利名称：：光学镜头的制作方法光学镜头
技术领域：
：本发明涉及一种激光应用的光学镜头，尤其是指在激光加工使用的F-theta(/^)光学镜头。
背景技术：
：目前，激光应用已深入到我们现代生活的各个方面，在激光应用中便离不开为了符合各种工艺要求的各种应用光学系统。在目前市场上激光打标机，以其速度快，灵活性强，无耗材，标记永久性等特点，已逐渐地替代各种印字机，丝印机等。W(F-theta)镜头是一种大视场、中小孔径、中长焦距的照相物镜，从它要负担的参数来说，选用"三片"型的照相物镜，应该是较为合适的。激光振镜打标机是因为有了"(F-theta)镜头才得以实现。图1是一种典型的"镜光学系统，光束顺次经两块绕x轴和y轴转动的振镜1、2，最后通过/^镜3聚焦在像面4上，由振镜扫描形成图像。^镜头3是一种平像场的聚焦镜，在打标时，要求在成像面上像高n与X振镜1和Y振镜2的扫描角度0成线性关系艮卩-/7=/^(&)。其中，/为/P镜头3的焦距，^为振镜的扫描角度(单位为弧度)。由高斯光学成像理论免i像高7与镜头焦距/和振镜转角^为下列关系7=/"g^。它不满足/7=/.^&)关系式。因此，激光打标系统用常规的镜头是不可行的，这是因为像高7与振镜的转角^不是呈线性关系变化，所雕刻出来的图形与实物不相似，反而是一个变形的图像。为了解决这个问题，要求在光学设计时的象差校正中，有意引入畸变A//，使得满足下式所示关系77=(/,g0-A;7)=/^这个结论是非常重要的。虽然A;/是有意引入的，但决不意味着畸变就可以不考虑，随意大小都可以，A;;应满足下式A"/.妙-/.^/(,g")上式表明畸变应为振镜转角的正切和弧度之差与镜头焦距/的乘积时才能满足要求。能满足这个条件的才能称作伸光学系统。一般/P镜头视场的50°，但许多场合要求在一定焦距的情况下的标记范围要加大，这要求在原视场的基础上增大视场，同时还要保证原来视场的镜头相一致的效果。
发明内容本发明所欲解决的技术问题在于提供一种长焦距、视场较大、且达到非常好的平像场效果的光学/e镜头。本发明所采用的技术方案是提供一种用于激光加工使用的光学yy镜头，包括透镜组和光阑，透镜组包括三个透镜，分别为第一、第二、第三透镜，依次排列为"正一负一正"分离的光焦度系统，其中，所述第一透镜为弯月型正透镜，第二透镜为弯月型负透镜，第三透镜为弯月型正透镜，第一透镜、第二透镜及第三透镜所有的曲面均向着光阑方向弯曲，且整个光学系统的焦距为f，第一、第二、第三透镜的焦距分别为fl、f2、f3，各透镜的焦距与整个光学系统的焦距f比率满足以下要求关系0.8〈fl/f<1.0;-0.5〈f2/f<-0.3;0.3〈f3/f〈0.5。其中，fl/f=0.82;f2/f=-0.35;f3/f=0.40。其中，所述第一透镜与光阑的距离为20-60mrn。本发明所提供的光学W镜头是一种长焦距镜头同时要求在同样的焦距下标记范围比一般的^镜头大得多，所以其视场较一般镜头大，达到70°，比一般镜头的50。要求视场大大增加，且使得系统的的球差、彗差与场曲都达到较好的平衡，使得成像结果良好且在整个像面上成像均匀，且该结构应用于大口径入射的/P镜头的小型化取得较好的效果，且在系统的入射光束口径较大，使得该系统的产品能够与一般小入射光束口径的产品进行互换，达到小型化设计。图1是一种典型的^镜头光学系统示意图。图2是本发明镜头的光学系统结构示意图。图3为本发明/P镜头较佳实施例1中的光线追迹图。图4为本发明/^镜头较佳实施例1中的像散、场曲及畸变。图5为本发明^镜头较佳实施例1中的视场分别为0、0.3、0.5、0.7、0.85以及1.0各视场上的光程差图。图6为本发明/^镜头较佳实施例1中的光学传递函数MTF图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一段步说明。"(F-theta)镜头是一种大视场、中小孔径、中长焦距的照相物镜，从它要负担的参数来说，选用"三片"型的照相物镜，应该是较为合适的。我们采用"正一负一正"的光焦度分布型式。其入瞳在镜头外产生的畸变，正好也是^镜所需要的，此畸变很容易达到^镜要求，是一种"无变形"的打标。同时，它是一个大视场的照相物镜，与照相物镜一样，它是一个"平像场"的物镜。如图2，本发明所采用的技术方案是提供一种用于激光加工使用的光学/^镜头，包括透镜组和光阑(振镜)1，光阑(振镜)1位于透镜组的前方，透镜组包括三个透镜，分别为第一、第二、第三透镜Ll、L2、L3，采用三片式"正一负一正"的光焦度分布进行设计，其中三片透镜的材质都胶体，可解决在高功率的激光系统中，通过采用双胶面的透镜进行校正相关的像差。其中，第二透镜L2的光焦度l/f2为负透镜,第一透镜Ll的光焦度1/f1与第三透镜L3的光焦度1/f3均为正其中各透镜的焦距与整个光学系统的焦距f比率按以下要求0.8<fl/f<1.0-0.5〈f2/f<-0.30.3〈f3/f<0.5。其中，全光学系统的焦点距离为f，第一、第二、第三透镜的焦距分别为fl、f2、f3。.其中，第一透镜L1距光阑(振镜)1的距离d0为20—60mm，第一透镜L1为弯月型正透镜；第二透镜L1为弯月型负透镜，第三透镜L3为弯月型正透镜，第一透镜Ll、第二透镜Ll及第三透镜L3所有的曲面均向着光阑(振镜)l方向弯曲，第三透镜L3到焦平面4的距离为d6。它们的具体结构及参数表述为系统由L1、L2、L3三个透镜构成，L1分别由曲率半径为R1、R2的两个曲面S1、S2构成，其中心厚度dl，材料光学参数为Ndl:Vdl;L2分别由曲率半径为R3、R4的两个曲面S3、S4构成，其中心厚度d3，材料光学参数为Nd3:Vd3;L3分别由曲率半径为R5、R6的两个曲面S5、S6构成，其中心厚度d5，材料光学参数为Nd5:Vd5;第一透镜Ll与第二透镜Ll的间隔为d2，第二透镜Ll与第三透镜L3的间隔为d4。结合以上的参数，本发明设计了一组镜头，其具体参数分别如下所示第一透镜L1分别由曲率半径为Rl=-221.056mm、R2=-139.16mm的两个曲面S1、S2构成，其光轴上的中心厚度d^4.6mm，材料为Ndl:Vdl:l.8/25.4;第二透镜Ll分别由曲率半径为R3=-64.71mm、R4=-175.655mm的两个曲面S3、S4构成，其光轴上的中心厚度d3=3.0mm，材料为Nd3:Vd3=l.52/64;第三透镜L3分别由曲率半径为R5:-114.274mm、R6=-72.02mm的两个曲面S5、S6构成，其光轴上的中心厚度d5^8mm，材料为Nd5:Vd5=l.8/25.4;第一透镜Ll与第二透镜Ll在光轴上的间隔为d2二7.6mm，第二透镜Ll与第三透镜L3在光轴上的间隔为d4=4.4mm，第三透镜L3与成象面在光轴上的距离为d6=609mm。并列表如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>根据上表，可得出数据如下f=575.4mraD/f=l:25入二1064nm2co二70。fl/f=0.82f2/f=-0.35f3/f二0.40由于fl/f=0.82满足0.8〈fl/f〈l.0，f2/f二一0.35满足-0.5〈f2/f<-0.3，f3/f=0.40满足0.3<f3/f〈0.5。图3为上例中的光线追迹图，图4为像散、场曲及畸变分布图，图5为视场分别为0、0.3、0.5、0.7、0.85以及1.0各视场上的光程差图，图6为光学传递函数MTF图。由上以各图说明系统的像散与场曲得到很好的较正，光程差最大也不超过0.3A，且从光学传递函数MTF图上看，各视场的MTF值均较一致，说明在全视场上成像均匀，没有渐晕存在，且在系统的入射光束口径较大，采用的与一般的/P光学系统不同的结构形式，使得该系统的产品能够与一般小入射光束口径的产品进行互换，达到小型化设计，且本发明的光学W镜头是一种长焦距镜头，同时要求在同样的焦距下标记范围比一般的W镜头大得多，所以其视场较一般/^镜头大，达到70°，比一般镜头的50。要求视场大大增加。权利要求1.一种用于激光加工使用的光学fθ镜头，包括透镜组和光阑，其特征在于透镜组包括三个透镜，分别为第一、第二、第三透镜，依次排列为“正-负-正”分离的光焦度系统，其中，所述第一透镜为弯月型正透镜，第二透镜为弯月型负透镜，第三透镜为弯月型正透镜，第一透镜、第二透镜及第三透镜所有的曲面均向着光阑方向弯曲，且全光学系统的焦点距离为f，第一、第二、第三透镜的焦距分别为f1、f2、f3，各透镜的光焦度与系统的光焦度1/f比率以下要求0.8＜f1/f＜1.0-0.5＜f2/f＜-0.30.3＜f3/f＜0.5。2.如权利要求1所述光学/^镜头，其特征在于fl/f=0.82;f2/f=-0.35;f3/f=0.40。3.如权利要求l所述光学/^镜头，其特征在于所述第一透镜与光阑的距离为20-60mm。全文摘要一种用于激光加工使用的光学fθ镜头，包括透镜组和光阑，透镜组包括三个透镜，分别为第一、第二、第三透镜，依次排列为“正—负—正”分离的光焦度系统其中，所述第一透镜为弯月型正透镜，第二透镜为弯月型负透镜，第三透镜为弯月型正透镜，第一透镜、第二透镜及第三透镜所有的曲面均向着光阑方向弯曲，且整个光学系统的焦距为f，第一、第二、第三透镜的焦距分别为f1、f2、f3，各透镜的焦距与整个光学系统的焦距f比率满足以下要求关系0.8＜f1/f＜1.0；-0.5＜f2/f＜-0.3；0.3＜f3/f＜0.5。本发明所提供的光学fθ镜头是一种长焦距镜头，同时要求在同样的焦距下标记范围比一般的fθ镜头大得多，所以其视场较一般fθ镜头大，达到70°，比一般镜头的50°要求视场大大增加。文档编号G02B9/12GK101324697SQ20081006690公开日2008年12月17日申请日期2008年4月28日优先权日2008年4月28日发明者周朝明,博孙,张维臣,李家英,李红梅,高云峰,鲍瑞武申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司