CN102062931A - 一种激光扫描镜头 - Google Patents
一种激光扫描镜头 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102062931A CN102062931A CN 201010527536 CN201010527536A CN102062931A CN 102062931 A CN102062931 A CN 102062931A CN 201010527536 CN201010527536 CN 201010527536 CN 201010527536 A CN201010527536 A CN 201010527536A CN 102062931 A CN102062931 A CN 102062931A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens
- laser scanning
- diaphragm
- focal length
- theta
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
本发明揭示一种激光扫描镜头,包括透镜组、光阑及焦平面,所述光阑位于透镜组的前方,所述透镜组位于光阑与焦平面之间,所述透镜组包括三个透镜,该三个透镜由光阑开始依序排列的第一、第二、第三透镜,所述第一、第二、第三透镜以“正-负-正”的光焦度分布设计,各透镜的焦距与整个光学***的焦距按以下要求:0.9<f1/f<1.1-0.4<f1/f<-0.30.3<f3/f<0.5且,本激光扫描范围为600mm*600mm。本发明的有益效果是:本激光扫描在成像范围内的聚焦点,没有渐晕存在,且所有“刻出”的像点都相一致和清晰,且激光扫描范围能达到Φ860mm直径范围,即可扫描600mm×600mm范围。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种大范围的F-theta激光扫描镜头。
【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***。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。
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F-Theta镜头的光学***,光束顺次经两块绕X轴和Y轴转动的X振镜1和Y振镜2,最后通过F-theta镜头聚焦在像面4上,由振镜扫描形成图像。F-theta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h与X振镜1和Y振镜2的扫描角度theta成线性关系,即h=f*Theta(sr)。其中,f为F-theta镜头3的焦距,theta为振镜的扫描角度(单位为弧度)。
由高斯光学成像理论,像高h与镜头焦距f和振镜转角Theta关系为:h=f*tan(theta)。它不满足h=f*theta关系式。因此,激光打标***用常规的镜头是不可行的,这是因为像高h与振镜的转角theta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dh,使得满足下式所示关系:h=(f*tan(theta)-dh)=f*theta。这个结论是非常重要的。虽然dh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,应满足下式:
dh=f*tan(theta)-f*theta
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f的乘积时才能满足要求。能满足这个条件的才能称作F-theta光学***。
【发明内容】
本发明的目的在于针提供一种扫描范围达到600mm×600mm的F-Theta激光扫描镜头,以达到激光扫描视场大、扫描范围大、像差校正容易。
本发明实施例是这样实现的,本发明揭示一种激光扫描镜头,包括透镜组、光阑及焦平面,所述光阑位于透镜组的前方,所述透镜组位于光阑与焦平面之间,所述透镜组包括三个透镜,该三个透镜由光阑开始依序排列的第一、第二、第三透镜,所述第一、第二、第三透镜以“正-负-正”的光焦度分布设计,所述第一、第二、第三透镜均为弯月型透镜,且第一、第二、第三透镜的曲面均向着光阑方向弯曲,各透镜的焦距与整个光学***的焦距按以下要求:
0.9<f1/f<1.1
-0.4<f1/f<-0.3
0.3<f3/f<0.5
其中,整个光学***的焦距为f,第一、第二、第三透镜的焦距分别为f1、f2、f3;且,本激光扫描范围为600mm*600mm。
其中,所述第一透镜距光阑的距离为25-40mm。
其中,各透镜的焦距与整个光学***的焦距按以下要求:f1/f=1.043,f2/f=-0.3723,f3/f=0.3908。
本发明的有益效果是:本激光扫描在成像范围内的聚焦点,没有渐晕存在,且所有“刻出”的像点都相一致和清晰,且激光扫描范围能达到Φ860mm直径范围,即可扫描600mm×600mm范围。
【附图说明】
下面参照附图结合实例对本发明作进一步的描述:
图1为现有F-Theta镜头的光学***;
图2为本激光扫描镜头的结构示意图;
图3本激光扫描镜头的光纤追迹图;
图4为本激光扫描镜头的各视场角的能量分布图;
图5为本激光扫描镜头的弥散光斑图;
图6为本激光扫描镜头的光学传递函数MTF图。
【具体实施方式】
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-负-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F-theta镜所需要的,此畸变很容易达到F-theta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F-theta扫描镜头,包括透镜组和光阑(振镜)1,所述光阑(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L1、L2、L3,所述第一、第二、第三透镜L1、L2、L3采用三片式“正-负-正”的光焦度分布进行设计,其中三片透镜的材质都是玻璃。
其中,第一透镜的光焦度1/f1为负透镜,第二透镜的光焦度1/f2与第三透镜的光焦度1/f3均为正,其中各透镜的焦距与整个光学***的焦距f比率按以下要求:
0.9<f1/f<1.1
-0.4<f1/f<-0.3
0.3<f3/f<0.5
其中,整个光学***的焦距为f,第一、第二、第三透镜的焦距分别为f1,f2,f3。
其中,第一透镜L1距光阑(振镜)1的距离d0为25-40mm,第一透镜L1为弯月型正透镜;第二透镜L2为弯月型负透镜,第三透镜L3为弯月型正透镜,第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3所有的曲面均向着光阑(振镜)1方向弯曲,第三透镜L3到焦平面2的距离为d6。
它们的具体结构及参数表述为:本光学F-theta扫描镜头由L1、L2、L3三个透镜构成,第一透镜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d1,材料光学参数为Nd1/Vd1;第二透镜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Nd2/Vd2;第三透镜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Nd3/Vd3;第一透镜L1与第二透镜L1的间隔为d2,第二透镜L1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,其具体参数如下所示:
第一透镜L1分别由曲率半径为R1=-1397.98mm、R2=-381.95mm的两个曲面S1、S2构成,其光轴上的中心厚度d1=5.6mm,材料为Nd1/Vd1约为1.8/25.4;第二透镜L1分别由曲率半径为R3=-99.43mm、R4=-536.12mm的两个曲面S3、S4构成,其光轴上的中心厚度d3=6.39mm,材料为Nd3/Vd3约为1.51/64;第三透镜L3分别由曲率半径为R5=-234.08mm、R6=-110.03的两个曲面S5、S6构成,其光轴上的中心厚度d5=15.72mm,材料为Nd5/Vd5约为1.8/25.4;第一透镜L1与第二透镜L2在光轴上的间隔为d2=8.09,第二透镜L1与第三透镜L3在光轴上的间隔为d4=4.2mm,第三透镜L3与成象面在光轴上的距离为d6=692.1mm。并列表如下:
其中,上表中的负数的含义是曲面的球心位于曲面的左边。
根据上表,可得出数据如下:
f=650mm D/f=1:43
λ=1064nm f1/f=1.043
f2/f=-0.3723 f3/f=0.3908
视场角2ω=70°
图3为上例中的光线追迹图,图4为各视场角的能量分布图,图5为各视场角的弥散光斑图。图6为光学传递函数MTF图。
由上以各图说明:***的像散与场曲得到很好的较正,弥散光斑都在爱里斑内,即达到了衍射极限。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。
从图3可以看出,激光扫描范围能达到Φ860mm直径范围,即可扫描600mm×600mm范围。
Claims (3)
1.一种激光扫描镜头,包括透镜组、光阑及焦平面,所述光阑位于透镜组的前方,所述透镜组位于光阑与焦平面之间,所述透镜组包括三个透镜,该三个透镜由光阑开始依序排列的第一、第二、第三透镜,其特征在于:所述第一、第二、第三透镜以“正-负-正”的光焦度分布设计,所述第一、第二、第三透镜均为弯月型透镜,且第一、第二、第三透镜的曲面均向着光阑方向弯曲,各透镜的焦距与整个光学***的焦距按以下要求:
0.9<f1/f<1.1
-0.4<f1/f<-0.3
0.3<f3/f<0.5
其中,整个光学***的焦距为f,第一、第二、第三透镜的焦距分别为f1、f2、f3;且,本激光扫描范围为600mm*600mm。
2.根据权利要求1所述的激光扫描镜头,其特征在于:所述第一透镜距光阑的距离为25-40mm。
3.根据权利要求1所述的激光扫描镜头:各透镜的焦距与整个光学***的焦距按以下要求:f1/f=1.043,f2/f=-0.3723,f3/f=0.3908。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201010527536 CN102062931A (zh) | 2010-10-29 | 2010-10-29 | 一种激光扫描镜头 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201010527536 CN102062931A (zh) | 2010-10-29 | 2010-10-29 | 一种激光扫描镜头 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102062931A true CN102062931A (zh) | 2011-05-18 |
Family
ID=43998283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 201010527536 Pending CN102062931A (zh) | 2010-10-29 | 2010-10-29 | 一种激光扫描镜头 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102062931A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019042339A1 (zh) * | 2017-08-30 | 2019-03-07 | 上海微电子装备(集团)股份有限公司 | 一种适于在激光加工工艺中使用的F-theta镜头 |
CN114326055A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-12 | 深圳市韵腾激光科技有限公司 | 一种大扫描角度的红外场镜 |
CN116449536A (zh) * | 2023-06-08 | 2023-07-18 | 深圳市格镭激光科技有限公司 | 一种F-theta光学镜头及激光加工*** |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101324697A (zh) * | 2008-04-28 | 2008-12-17 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 光学镜头 |
-
2010
- 2010-10-29 CN CN 201010527536 patent/CN102062931A/zh active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101324697A (zh) * | 2008-04-28 | 2008-12-17 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 光学镜头 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019042339A1 (zh) * | 2017-08-30 | 2019-03-07 | 上海微电子装备(集团)股份有限公司 | 一种适于在激光加工工艺中使用的F-theta镜头 |
CN114326055A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-12 | 深圳市韵腾激光科技有限公司 | 一种大扫描角度的红外场镜 |
CN114326055B (zh) * | 2021-12-30 | 2024-01-12 | 深圳市韵腾激光科技有限公司 | 一种大扫描角度的红外场镜 |
CN116449536A (zh) * | 2023-06-08 | 2023-07-18 | 深圳市格镭激光科技有限公司 | 一种F-theta光学镜头及激光加工*** |
CN116449536B (zh) * | 2023-06-08 | 2023-08-11 | 深圳市格镭激光科技有限公司 | 一种F-theta光学镜头及激光加工*** |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101324696B (zh) | 光学镜头 | |
CN101369047B (zh) | 光学镜头 | |
CN100593742C (zh) | 光学镜头 | |
CN101414047B (zh) | 光学镜头 | |
CN100582853C (zh) | 远心F-theta光学镜头及光学*** | |
CN105629443A (zh) | 一种透镜***和镜头 | |
CN100549748C (zh) | F-theta光学镜头 | |
CN101324697A (zh) | 光学镜头 | |
CN102062931A (zh) | 一种激光扫描镜头 | |
US20170248776A1 (en) | Telecentric optical lens | |
CN102809804B (zh) | 一种F-theta镜头及其光学*** | |
CN202119964U (zh) | 精细激光扫描f-theta透镜 | |
CN101639564B (zh) | 激光应用大孔径的光学镜头 | |
JP2004361651A (ja) | テレセントリックレンズ系および走査光学系・画像表示装置及び画像撮影装置 | |
JP6397569B2 (ja) | 3dプリンタ、印刷方法および鏡筒モジュール | |
CN213843661U (zh) | 一种高分辨率低畸变光学镜头 | |
CN101639565B (zh) | 激光应用大孔径的光学镜头 | |
CN100476489C (zh) | 激光应用光学fθ镜头 | |
CN101639566B (zh) | 激光应用大孔径的光学镜头 | |
CN207301460U (zh) | 一种实现激光扫描与同轴监控一体的高倍显微物镜光路*** | |
CN201004108Y (zh) | 用于激光打标***中的fθ镜头 | |
CN219016678U (zh) | 一种近红外平场聚焦透镜 | |
CN101639568B (zh) | 激光应用大孔径的光学镜头 | |
CN201060306Y (zh) | 激光应用fθ镜头 | |
CN102759789A (zh) | 精细激光扫描f-theta透镜 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20110518 |