一种可多波段应用扫描场镜的制作方法

文档序号:20850764发布日期:2020-05-22 20:48阅读:533来源:国知局
一种可多波段应用扫描场镜的制作方法

本实用新型涉及一种可多波段应用扫描场镜,属于激光加工领域。



背景技术:

场镜是一种搭配振镜头使用的激光加工镜头。高能激光入射振镜头后,依次经过两个可以旋转的反射镜(振镜片),依据振镜片旋转角度的不同使得激光从不同的角度入射场镜,从而使场镜焦面上的聚焦点移动,利用聚焦点能量密度高的特性,使工件局部出现细微的烧毁,达到加工工件的效果。

目前,激光加工领域常见的场镜基本是针对单一波段,偶尔出现双波段场镜,基本只能满足对一种类型材料的高效加工。如常用于加工玻璃的场镜,在对塑料材质加工时会出现无法加工或者加工精度不够的现象,若需要更换加工工件类型,则配套的需要更换相应波段的场镜,增加了新品研制的成本,设备的灵活性不高。



技术实现要素:

本实用新型针对现有场镜消色差能力不足的问题,对486nm-1064nm全波段进行消色差设计,提供一种可多波段应用扫描场镜,实现一款镜头满足多种场合的应用。

为解决上述技术问题,本实用新型所采用的技术方案如下:

一种可多波段应用扫描场镜,包括沿光线入射方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和保护窗,其中,第一透镜为正透镜,第二透镜为负透镜,第三透镜为正透镜,第四透镜为负透镜,第五透镜为正透镜。

本申请对486nm-1064nm全波段进行消色差设计,使得上述可多波段应用扫描场镜(f-theta平场镜头),可多波段应用、可满足多种场合,可广泛适配多种材质,如pcb板,玻璃,铝等的切割,焊接,标记,雕刻等作业,针对不同的工件类型,无需更换场镜,减少了新品研制的成本,灵活性高。

为了达到更好的486nm-1064nm的消色差效果,第一透镜所用材料为n-laf2,第二透镜所用材料为k4a,第三透镜所用材料为n-lasf9,第四透镜所用材料为p-sf67,第五透镜所用材料为h-zlaf68b,保护窗所用材料为k9。上述各型号的材料均为现有的市售产品,申请人在研究实践中发现,不同的材质对消色差效果的影响是比较大,将上述特定材料的镜片按照特定的顺序设置,消色差效果提升非常显著。

为了起到更好的消色差效果,优选,第一透镜与第二透镜的中心间距为1.46±0.02mm,第二透镜与第三透镜的中心间距为3.24±0.02mm,第三透镜与第四透镜的中心间距为2.19±0.02mm,第四透镜与第五透镜的中心间距为2.64±0.02mm,第五透镜与保护窗的中心间距为3.00±0.02mm。

为了减少各视场的几何像差,优选,保护窗的中心厚度为4±0.05mm,第一透镜的中心厚度为5.3±0.05mm,第二透镜的中心厚度为3±0.05mm,第三透镜的中心厚度为6.35±0.05mm,第四透镜的中心厚度为3±0.05mm,第五透镜的中心厚度为5.46±0.05mm。

为了进一步减少场曲和像散、减少畸变,沿光线入射方向,第一透镜的两面依次为第一曲面和第二曲面;第二透镜的两面依次为第三曲面和第四曲面,第三透镜的两面依次为第五曲面和第六曲面,第四透镜的两面依次为第七曲面和第八曲面,第五透镜的两面依次为第九曲面和第十曲面;第一曲面的曲率半径为-1999.63±0.2mm,第二曲面的曲率半径为-45.34±0.2mm;第三曲面的曲率半径为-29.43±0.2mm,第四曲面的曲率半径为-79.99±0.2mm;第五曲面的曲率半径为-64.82mm±0.2,第六曲面的曲率半径为-41.70±0.2mm;第七曲面的曲率半径为-69.64±0.2mm,第八曲面的曲率半径为-1076.88±0.2mm;第九曲面的曲率半径为-67.46±0.2mm,第十曲面的曲率半径为-45.78±0.2mm。

上述可多波段应用扫描场镜的波长设置为486nm-1064nm,后截距为152.72mm,焦距为160mm,视场角+-15°,扫描范围55x55mm2,最大入射光口径为10mm。

本实用新型未提及的技术均参照现有技术。

本实用新型可多波段应用扫描场镜,可多波段应用、满足多种场合;可广泛适配多种材质,如pcb板,玻璃,铝等的切割,焊接,标记,雕刻等作业;针对不同的工件类型,无需更换场镜,减少了新品研制的成本,灵活性高。

附图说明

图1为实施例中可多波段应用扫描场镜光学系统图;

图2为实施例中可多波段应用扫描场镜的点列图;

图3为实施例中可多波段应用扫描场镜的光扇图;

图4为实施例中可多波段应用扫描场镜的mtf图;

图5为实施例中可多波段应用扫描场镜的fcd图;

图中,g1为第一透镜,g2为第二透镜,g3为第三透镜,g4为第四透镜,g5为第五透镜,g6为保护窗。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型,下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容,但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。

如图1所示,可多波段应用扫描场镜,包括沿光线入射方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和保护窗,第一透镜为正透镜,第二透镜为负透镜,第三透镜为正透镜,第四透镜为负透镜,第五透镜为正透镜,沿光线入射方向,第一透镜的两面依次为第一曲面和第二曲面;第二透镜的两面依次为第三曲面和第四曲面,第三透镜的两面依次为第五曲面和第六曲面,第四透镜的两面依次为第七曲面和第八曲面,第五透镜的两面依次为第九曲面和第十曲面;第一曲面的曲率半径为-1999.63mm,第二曲面的曲率半径为-45.34mm;第三曲面的曲率半径为-29.43mm,第四曲面的曲率半径为-79.99mm;第五曲面的曲率半径为-64.82mm,第六曲面的曲率半径为-41.70mm;第七曲面的曲率半径为-69.64mm,第八曲面的曲率半径为1076.88mm;第九曲面的曲率半径为-67.46mm,第十曲面的曲率半径为-45.78mm;空气间隔:第一透镜与第二透镜的中心间距为1.46mm,第二透镜与第三透镜的中心间距为3.24mm,第三透镜与第四透镜的中心间距为2.19mm,第四透镜与第五透镜的中心间距为2.64mm,镜五与保护窗中心间隔为3mm。保护窗厚度为4mm,第一透镜的中心厚度为5.3mm,第二透镜的中心厚度为3mm,第三透镜的中心厚度为6.35mm,第四透镜的中心厚度为3mm,第五透镜的中心厚度为5.46mm。后截距152.72mm;焦距为160mm;波长设置为486nm-1064nm;视场角+-15°;扫描范围55x55mm^2;聚焦光斑大小为44μm,最大入射光口径为10mm。

表1可多波段应用扫描场镜的光学参数

上表中,s1代表第一曲面,s2代表第二曲面,s3代表第三曲面,s4代表第四曲面,s5代表第五曲面,s6代表第六曲面,s7代表第七曲面,s8代表第八曲面,s9代表第九曲面,s10代表第十曲面。

由图2可看出,各视场的几何像差均在衍射极限内;由图4可看出,各视场的mtf接近衍射极限;由图5可看出,系统的场曲和像散皆在0.7mm内,理论计算焦深0.69接近,表明在加工面上中心和边缘加工效果几乎一致,f-theta畸变在2%以内,用常见10mm的打标机波长在486-1064范围内均可达到要求。

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