一种激光医用f-theta光学镜头的制作方法

本发明属于光学镜头技术领域，涉及一种激光医用f-theta光学镜头。

背景技术：

随着激光技术的发展，一门崭新的应用学科——激光医学逐步形成，激光的独特优点，解决了传统医学在基础研究和临床应用中不能解决的诸多难题，引起了国内外医学界的重视。在激光皮肤美容领域，尤其涉及妊娠纹修复；疤痕修复(剖腹产疤痕、烧伤疤痕等)；改善萎缩纹(妊娠纹、肥胖纹等)；嫩肤祛皱(老化性皱纹、毛孔粗大、皮肤粗糙等)；淡化色素如去黑眼圈等的治疗时，通常采用非剥脱1550nm光纤点阵激光治疗仪。该治疗仪的治疗头为手持扫描器；该扫描器内除了扫描振镜，还包括f-theta光学镜头。

f-theta光学镜头是通过引入负畸变，来实现光线以恒定的速度移动，即扫描转动的角度与成像面上像点的移动呈线性函数关系，从而实现激光扫描速度可控的一种光学镜头。由于需要长时间手持对人体患处皮肤进行治疗，与工业相比该扫描器中的光学镜片的通光孔径较小，重量较轻，扫描范围也较小。目前用于1550nm点阵激光的f-theta光学镜头普遍存在治疗最大扫描范围较小，目前市场上的医用激光f-theta镜头扫描范围都有限，还没有扫描范围超过50mm×50mm的f-theta镜头，难以实现大面积快速治疗，采用更大的扫描范围会导致扫描的线性度较差。另外，目前1550nm光纤点阵激光的扫描光斑在焦点处的直径通常较大，容易对治疗皮肤造成创伤，不利于恢复；无法满足快速、无创治疗要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种激光医用f-theta光学镜头，该镜头可以解决目前无创激光美容行业，比如妊娠纹修复，疤痕修复，嫩肤祛皱等治疗面积较小导致治疗速度慢，治疗焦点处光斑直径过大造成治疗创伤等问题，满足激光美容行业无创换肤，疤痕修复的要求。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光医用f-theta光学镜头，所述f-theta光学镜头包括沿入射光线传输方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，其中，所述第一透镜为凹凸型负透镜，所述第二透镜为凹凸型正透镜，所述第三透镜为双凸型正透镜，第一透镜和第三透镜的光入射面和光出射面均弯向光线传输方向；所述f-theta光学镜头的视场角2ω＝50°，入瞳直径不大于6mm，扫描范围51mm×51mm。

进一步，各所述透镜的焦距分别与所述的f-theta光学镜头的系统焦距满足：

-0.7＜f1/f＜-0.5

0.7＜f2/f＜0.9

1.0＜f3/f＜1.1

其中，f1为所述第一透镜的焦距，f2为所述第二透镜的焦距，f3为所述第三透镜的焦距，f为所述的f-theta光学镜头的系统焦距。

进一步，各所述透镜的焦距分别与所述的f-theta光学镜头的系统焦距满足f1/f＝-0.572；f2/f＝0.737；f3/f＝1.077。

进一步，在上述的激光医用f-theta光学镜头中，所述第一透镜包括第一曲面和第二曲面，其中，所述第一曲面的曲率半径为-19.7mm，所述第二曲面的曲率半径为-112.15mm；所述第一透镜的中心厚度为2.1mm。

进一步，在上述的激光医用f-theta光学镜头中，所述第二透镜包括第三曲面和第四曲面，其中，所述第三曲面的曲率半径为-72.6mm，所述第四曲面的曲率半径为-30.22mm；所述第二透镜的中心厚度为7.48mm。

进一步，在上述的激光医用f-theta光学镜头中，所述第三透镜包括第五曲面和第六曲面，其中，所述第五曲面的曲率半径为1940.88mm，所述第六曲面的曲率半径为-72.72mm；所述第三透镜的中心厚度为9.54mm。

进一步，在上述的激光医用f-theta光学镜头中，所述第一透镜的材料为冕玻璃，所述第一透镜折射率为1.52；所述第二透镜的材料为重镧火石玻璃，所述第二透镜折射率为1.80；所述第三透镜的材料为重镧火石玻璃，所述第三透镜折射率为1.80。

进一步，在上述的激光医用f-theta光学镜头中，所述第一透镜与激光扫描振镜的距离为16mm～24mm之间。

进一步，在上述的激光医用f-theta光学镜头中，所述第一透镜与所述第二透镜在光轴上的间距为1.25mm；所述第二透镜与所述第三透镜在光轴上的间距为1.30mm。

进一步，所述的激光的波长为1550nm的激光。

本发明的有益效果在于：本发明采用三片式f-theta光学透镜设计，很好校正了像差。配合激光美容x/y扫描振镜实现了半视场角0～25°线性扫描，扫描面积大，焦点处的光斑达到衍射极限；实现了大面积，小聚焦光斑，快速的无创治疗。

附图说明

图1为本发明激光医用f-theta光学镜头的结构示意图。

图2为本发明激光医用f-theta光学镜头的光线追迹图。

图3为本发明激光医用f-theta光学镜头的弥散光斑图。

图4为本发明激光医用f-theta光学镜头场曲和畸变图。

图5为本发明激光医用f-theta光学镜头的光学传递函数mtf曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优先实施例。

图1为本发明激光医用f-theta光学镜头的结构示意图，图中波长为1550nm的激光沿入射光线传输方向依次设置的第一透镜l1、第二透镜l2和第三透镜l3，其中，所述第一透镜l1为凹凸型负透镜，所述第二透镜l2为凹凸型正透镜，所述第三透镜l3为双凸型正透镜，第一透镜l1和第三透镜l3的光入射面和光出射面均弯向光线传输方向；该f-theta光学镜头的视场角2ω＝50°，入瞳直径6mm，扫描范围51mm×51mm，当然激光也可以为波长在1550nm附近的其它波长的激光。

本实施例中，各所述透镜的焦距分别与所述的f-theta光学镜头的系统焦距满足：

-0.7＜f1/f＜-0.5

0.7＜f2/f＜0.9

1.0＜f3/f＜1.1

其中，f1为所述第一透镜l1的焦距，f2为所述第二透镜l2的焦距，f3为所述第三透镜l3的焦距，f为所述的f-theta光学镜头的系统焦距。优先的各所述透镜的焦距分别与所述的f-theta光学镜头的系统焦距满足f1/f＝-0.572；f2/f＝0.737；f3/f＝1.077。

所述第一透镜l1包括第一曲面s1和第二曲面s2，其中，所述第一曲面s1的曲率半径为-19.7mm，所述第二曲面s2的曲率半径为-112.15mm；所述第一透镜l1的中心厚度d1为2.1mm。

所述第二透镜l2包括第三曲面s3和第四曲面s4，其中，所述第三曲面s3的曲率半径为-72.6mm，所述第四曲面s4的曲率半径为-30.22mm；所述第二透镜l2的中心厚度d3为7.48mm。

所述第三透镜l3包括第五曲面s5和第六曲面s6，其中，所述第五曲面s5的曲率半径为1940.88mm，所述第六曲面s6的曲率半径为-72.72mm；所述第三透镜l3的中心厚度d5为9.54mm。

所述第一透镜l1的材料为冕玻璃，所述第一透镜l1折射率为1.52；所述第二透镜l2的材料为重镧火石玻璃，所述第二透镜l2折射率为1.80；所述第三透镜l3的材料为重镧火石玻璃，所述第三透镜l3折射率为1.80。

需要说明的是，作为一种较佳的实施例，本实施例中，选取所述第一透镜l1的材料为冕玻璃中的h-k9l；选取所述第二透镜l2的材料为重镧火石玻璃中的h-zlaf50e；选取所述第三透镜l3的材料为重镧火石玻璃中的h-zlaf50e。

所述第一透镜l1与激光扫描振镜的距离为16mm～24mm之间，所述第一透镜l1与所述第二透镜l2在光轴上的间距d2为1.25mm；所述第二透镜l2与所述第三透镜l3在光轴上的间距d4为1.30mm；所述第三透镜l3与成像面在光轴上的间距d6为101.3mm。

上述具体的结构参数如下表：

图2为本发明激光医用f-theta光学镜头的光线追迹图。图中的激光扫描半径r为36.6mm，因此该扫描范围可达到φ72mm直径范围，由于一般要求激光光束垂直于待治疗皮肤区域，因此可扫描的有效直径为73×0.707＝51mm,可扫描的有效范围51mm×51mm。

图3为本发明激光医用f-theta光学镜头的弥散光斑示意图。如图所示，各视场的弥散光斑都在艾里斑内，像差校正已经达到了衍射极限，得到了很好的校正。

图4为本发明激光医用f-theta光学镜头的场曲和畸变示意图。如图所示，最大场曲在0.3mm以内，畸变均小于0.01％。

图5为本发明激光医用f-theta光学镜头的mtf曲线示意图。如图所示，1550nm的光学传递函数mtf接近衍射极限。

以上实施例所述的是本发明的一种优选实施方式，应当指出，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也可视为本发明的保护范围。