專利名稱：一種紫外激光fθ鏡頭、激光打標(biāo)機(jī)及激光刻劃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)鏡頭領(lǐng)域，尤其涉及一種紫外激光f θ鏡頭、激光打標(biāo)機(jī)及激光刻劃機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著激光加工的不斷發(fā)展，需要加工的介質(zhì)品種日益增加，要求加工出來的效果也越來越精細(xì)。尤其是一些特殊材料，它們對(duì)激光的波長都有特殊的要求。波長為1064nm 或532nm的激光已不適用于某些材料的加工；還有些材料即使能用波長為1064nm或532nm 的激光進(jìn)行加工，但加工效果不夠精細(xì)、清晰。目前正在興起的一種波長為355nm的紫外激光，該紫外激光可適應(yīng)某些特殊介質(zhì) (材料)的放大吸收。跟波長為1064nm或532nm的激光相比，波長為355nm的紫外激光有更小的彌散圓和更高的分辨率，聚焦光斑極小。由公式δ =2.44Xf/D(其中δ為瑞利斑直徑，λ為波長，f為焦距，D為入瞳距離)，可知光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)(f/D)相同時(shí)，紫外激光的瑞利斑直徑僅為紅外激光(λ = 1064nm)的1/3或綠色激光(λ = 532nm)的激光1/1. 5。這樣，紫外激光可以做到精細(xì)加工，工件加工的效果更精細(xì)、清晰，效率更高。圖1所示為一種典型的激光應(yīng)用f θ鏡頭光學(xué)系統(tǒng)。激光經(jīng)第一振鏡11和第二振鏡12掃描，進(jìn)入f θ鏡頭13，從f θ鏡頭13出射后聚焦于成像面14?，F(xiàn)有fe鏡頭的視場(chǎng)角小，紫外激光經(jīng)其聚焦后工作面積小，無法滿足大加工范圍的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種紫外激光f θ鏡頭，旨在解決現(xiàn)有f θ鏡頭視場(chǎng)角小，紫外激光經(jīng)該鏡頭聚焦后工作面積亦小的問題。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種紫外激光f θ鏡頭，包括沿光線入射方向依次設(shè)置的第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡，所述第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡位于同一光軸上，所述第一透鏡為曲面向著光線入射方向彎曲的彎月型負(fù)透鏡，所述第二透鏡為曲面向著光線入射方向彎曲的彎月型正透鏡，所述第三透鏡為曲面向著光線入射方向彎曲的彎月型正透鏡；當(dāng)波長為355nm的紫外激光經(jīng)所述fe鏡頭聚焦，其焦距f為580mm，入瞳直徑D 為12mm，視場(chǎng)角2ω為70°，工作面積A為500*500mm2。本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種激光打標(biāo)機(jī)，所述激光打標(biāo)機(jī)具有上述紫外激光f θ鏡頭。本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種激光刻劃機(jī)，所述激光刻劃機(jī)具有上述紫外激光f θ鏡頭。本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種激光切割機(jī)，所述激光切割機(jī)具有上述紫外激光f θ鏡頭。
3
本發(fā)明實(shí)施例通過在沿光線的入射方向上依次設(shè)置彎月型正透鏡、彎月型負(fù)透鏡和彎月型負(fù)透鏡構(gòu)成視場(chǎng)角較大的紫外激光f θ鏡頭，其視場(chǎng)角可達(dá)70°，工作面積亦大， 可進(jìn)行大范圍的超精細(xì)加工。


圖1是一種典型的激光應(yīng)用f θ鏡頭光學(xué)系統(tǒng)圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的f θ鏡頭的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的f θ鏡頭的彌散斑圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的f θ鏡頭的能量集中度圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的f θ鏡頭的光學(xué)傳遞函數(shù)MTF圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例中，沿光線的入射方向依次設(shè)置彎月型負(fù)透鏡、彎月型正透鏡和彎月型正透鏡構(gòu)成紫外激光f θ鏡頭，其視場(chǎng)角較大，工作面積亦大，可進(jìn)行大范圍超精細(xì)加工。本發(fā)明實(shí)施例提供的紫外激光f θ鏡頭包括包括沿光線入射方向依次設(shè)置的第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡，所述第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡位于同一光軸上，所述第一透鏡為曲面向著光線入射方向彎曲的彎月型負(fù)透鏡，所述第二透鏡為曲面向著光線入射方向彎曲的彎月型正透鏡，所述第三透鏡為曲面向著光線入射方向彎曲的彎月型正透鏡；當(dāng)波長為355nm的紫外激光經(jīng)所述f θ鏡頭聚焦，其焦距f為580mm，入瞳直徑D為 12mm，視場(chǎng)角2 ω為70°，工作面積A為500*500mm2。本發(fā)明實(shí)施例提供的激光打標(biāo)機(jī)具有上述紫外激光f θ鏡頭。本發(fā)明實(shí)施例提供的激光刻劃機(jī)具有上述紫外激光f θ鏡頭。本發(fā)明實(shí)施例提供的激光切割機(jī)具有上述紫外激光f θ鏡頭。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的紫外激光f θ鏡頭具有第一透鏡21、第二透鏡 22和第三透鏡23，第一透鏡21為曲面向著光線入射方向彎曲的彎月型負(fù)透鏡，第二透鏡22 為曲面向著光線入射方向彎曲的彎月型正透鏡，第三透鏡23為曲面向著光線入射方向彎曲的彎月型正透鏡。該三個(gè)透鏡位于同一光軸上，沿光線的入射方向依次設(shè)置。
權(quán)利要求
1.一種紫外激光f θ鏡頭，包括沿光線入射方向依次設(shè)置的第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡，所述第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡位于同一光軸上，其特征在于，所述第一透鏡為曲面向著光線入射方向彎曲的彎月型負(fù)透鏡，所述第二透鏡為曲面向著光線入射方向彎曲的彎月型正透鏡，所述第三透鏡為曲面向著光線入射方向彎曲的彎月型正透鏡；當(dāng)波長為355nm的紫外激光經(jīng)所述f θ鏡頭聚焦，其焦距f為580mm，入瞳直徑D為12mm，視場(chǎng)角 2 ω為70°，工作面積A為500*500mm2。
2.如權(quán)利要求1所述的紫外激光fθ鏡頭，其特征在于，所述第一透鏡具有第一曲面 Sl和第二曲面S2，所述第一曲面Sl的曲率半徑Rl的期望值為-64mm，所述第二曲面S2的曲率半徑R2的期望值為-190mm ；所述第二透鏡具有第三曲面S3和第四曲面S4,所述第三曲面S3的曲率半徑R3的期望值為_U6mm，所述第四曲面S4的曲率半徑R4的期望值為-74mm ；所述第三透鏡具有第五曲面S5和第六曲面S6，所述第五曲面S5的曲率半徑R5 的期望值為-900mm，所述第六曲面S6的曲率半徑R6的期望值為-180mm ；各曲率半徑的公差均不超過各自期望值的5%。
3.如權(quán)利要求2所述的紫外激光fθ鏡頭，其特征在于，所述第一透鏡在光軸上的中心厚度dl的期望值為5mm，所述第二透鏡在光軸上的中心厚度d3的期望值為8mm，所述第三透鏡在光軸上的中心厚度d5的期望值為8mm ；各中心厚度的公差均不超過各自期望值的 5%。
4.如權(quán)利要求3所述的紫外激光 ·θ鏡頭，其特征在于，所述第一透鏡的材料 Ndl Vdl的期望值為1. 5/70，其中Ndl表示第一透鏡的材料在波長λ = 355nm的d線處的折射率，Vdl表示第一透鏡的材料在波長λ = 355nm的d線處的阿貝數(shù)；所述第二透鏡的材料Nd2 Vd2的期望值為1. 6/41，其中Nd2表示第二透鏡的材料在波長λ = 355nm的 d線處的折射率，Vd2表示第二透鏡的材料在波長λ = 355nm的d線處的阿貝數(shù)；所述第三透鏡的材料Nd3 Vd3的期望值為1. 6/41，其中Nd3表示第三透鏡的材料在波長λ = 355nm的d線處的折射率，Vd3表示第三透鏡的材料在波長λ = 355nm的d線處的阿貝數(shù)； 各透鏡的材料的公差均不超過各自期望值的5%。
5.如權(quán)利要求4所述的紫外激光fθ鏡頭，其特征在于，所述第二曲面S2與第三曲面 S3的面間隔d2的期望值為3mm，所述第四曲面S4與第五曲面S5的面間隔d4的期望值為 0. 5mm，各面間隔的公差均不超過各自期望值的5%。
6.一種激光打標(biāo)機(jī)，其特征在于，所述激光打標(biāo)機(jī)具有如權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的紫外激光f θ鏡頭。
7.一種激光刻劃機(jī)，其特征在于，所述激光刻劃機(jī)具有如權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的紫外激光f θ鏡頭。
8.一種激光切割機(jī)，其特征在于，所述激光切割機(jī)具有如權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的紫外激光f θ鏡頭。
全文摘要
本發(fā)明適用于光學(xué)鏡頭領(lǐng)域，提供了一種紫外激光fθ鏡頭、激光打標(biāo)機(jī)及激光刻劃機(jī)，所述紫外激光fθ鏡頭包括沿光線入射方向依次設(shè)置的第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡，所述第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡位于同一光軸上，所述第一透鏡為曲面向著光線入射方向彎曲的彎月型負(fù)透鏡，所述第二透鏡為曲面向著光線入射方向彎曲的彎月型正透鏡，所述第三透鏡為曲面向著光線入射方向彎曲的彎月型正透鏡；當(dāng)波長為355nm的紫外激光經(jīng)所述fθ鏡頭聚焦，其焦距f為580mm，入瞳直徑D為12mm，視場(chǎng)角2ω為70°，工作面積A為500*500mm2。本紫外激光fθ鏡頭的視場(chǎng)角可達(dá)70°，工作面積亦大，可進(jìn)行大范圍的超精細(xì)加工。
文檔編號(hào)B44B3/00GK102313968SQ20101021409
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者周朝明, 李家英, 高云峰 申請(qǐng)人:深圳市大族激光科技股份有限公司