CN106537216B - 激光刻线用光学镜头 - Google Patents
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Abstract
一种激光刻线用光学镜头,包括沿入射光线的传输方向依次共轴设置的第一透镜(L1)、第二透镜(L2)、第三透镜(L3),其中第一透镜(L1)和第二透镜(L2)为弯月透镜,第三透镜(L3)为双凸透镜;第一透镜(L1)包括第一曲面(S1)和第二曲面(S2),第二透镜(L2)包括第三曲面(S3)和第四曲面(S4),第三透镜(L3)包括第五曲面(S5)和第六曲面(S6);第一曲面(S1)至第六曲面(S6)沿入射光线的传输方向依次排布;第一至第六曲面的曲率半径依次为:‑47±5%mm,∞,‑218±5%mm,‑81±5%mm,778±5%mm,‑142±5%mm;第一透镜、第二透镜及第三透镜的中心厚度依次为:4±5%mm,15±5%mm,18±5%mm。该激光刻线用光学镜头不仅刻线质量高,且刻线速度快,效率高于传统的光刻镜头。
Description
【技术领域】
本发明涉及光学镜头领域,特别是涉及一种激光加工设备中用作刻线的光学镜头。
【背景技术】
随着手机、个人电脑和平板电视等电子产品的发展,应用于这些产品上的面板的生产需求也逐渐增大。在面板的生产过程中,需要用激光刻划面板,对面板进行划线并切割,而且为了保证面板符合产品的技术要求,在激光刻划面板时,要保证刻线“又细”,“又深”,因此,对用于激光标刻机的光刻镜头的要求越来越高。
传统的激光标刻机采用单个光刻镜头或者多个(一般最多为三个)光刻镜头。使用单个光刻镜头虽然能提高刻线质量,但需要工作台配合来回划线或切割,刻线速度非常慢。至于使用多个刻线镜头,虽然能提高刻线速度,但是无法保证一样的刻线深度和线宽大小。
【发明内容】
基于此,有必要提供一种刻线质量高且刻线速度快的激光刻线用光学镜头。
一种激光刻线用光学镜头,包括沿入射光线的传输方向依次共轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜,其中所述第一透镜和所述第二透镜为弯月透镜,所述第三透镜为双凸透镜;
所述第一透镜包括第一曲面和第二曲面,所述第二透镜包括第三曲面和第四曲面,所述第三透镜包括第五曲面和第六曲面;所述第一曲面至第六曲面沿入射光线的传输方向依次排布;
所述第一至第六曲面的曲率半径依次为:-47±5%mm,∞,-218±5%mm,-81±5%mm,778±5%mm,-142±5%mm;
所述第一透镜、第二透镜及第三透镜的中心厚度依次为:4±5%mm,15±5%mm,18±5%mm。
在其中一个实施例中,所述第一透镜、第二透镜及第三透镜的折射率与阿贝数的比例依次为:(1.50/62)±5%、(1.80/25)±5%、(1.80/25)±5%。
在其中一个实施例中,所述第一透镜至所述第二透镜的间距为12±5%mm;所述第二透镜至所述第三透镜的间距为0.3±5%mm。
在其中一个实施例中,所述激光刻线用光学镜头还包括一保护透镜,所述保护透镜设于所述第三透镜靠近像方的一侧。
在其中一个实施例中,所述保护透镜为平板玻璃,所述保护透镜的厚度为2±5%mm;所述保护透镜与所述第三透镜的间距为2±5%mm。
在其中一个实施例中,所述激光刻线用光学镜头的参数如下:
f=160mm;Ф=7mm;
打标范围:A=100*100mm2;
工作波长λ=1064nm。
上述激光刻线用光学镜头采用F-θ结构的镜头,不仅刻线质量高,保证刻线“又细”,“又深”,且刻线速度快,效率高于传统的光刻镜头。
【附图说明】
通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明,本发明的上述及其它目的、特征和优势将会变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分,且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图,重点在于示出本发明的主旨。
图1为一实施例的激光刻线用光学镜头的结构示意图;
图2为一实施例的激光刻线用光学镜头的细光束象差图;
图3为一实施例的激光刻线用光学镜头的几何像差图;
图4为一实施例的激光刻线用光学镜头的调制传递函数曲线图。
【具体实施方式】
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
图1为一实施例的激光刻线用光学镜头的结构示意图,为了便于说明,仅示出了与本实施例相关的部分。
在本实施例的光学***中,负号表示光从左向右传播,以球面和主光轴的交点为准,球面的球心在该点以左,则曲率半径为负,反之,球心在在该点以右,则曲率半径为正,以下同理。
如图1所示,一实施例的激光刻线用光学镜头是一种远心刻线Fθ镜头,其包括沿入射光线的传输方向共轴设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和保护透镜L4。
第一透镜L1为弯月透镜,其包括相对设置的第一面S1和第二面S2。第一面S1向像方凸出,其曲率半径为-47mm;第二面S2为平面,曲率半径为∞,即无穷大。第一透镜L1的中心厚度d1(即第一透镜L1在光轴上的厚度)为4mm。第一透镜L1的折射率与阿贝数的比例为1.50/62。上述各参数并非唯一选择,均存在5%的公差范围,即允许各参数在±5%范围内变化。
第二透镜L2为弯月透镜,其包括相对设置的第三面S3和第四面S4。第三面S3向像方凸出,其曲率半径为-218mm,第四面S4也向像方凸出,其曲率半径为-81mm。第二透镜L2的中心厚度d3为15mm。第二透镜L2的折射率与阿贝数的比例为1.80/25。上述各参数并非唯一选择,均存在5%的公差范围,即允许各参数在±5%范围内变化。
第三透镜L3为双凸透镜,其包括相对设置的第五面S5和第六面S6。第五面S5向物方凸出,其曲率半径为778mm。第六曲面S6向象方凸出,其曲率半径为-142mm。第三透镜L3的中心厚度d5为18mm。第三透镜L3的折射率与阿贝数的比例为1.80/25。上述各参数并非唯一选择,均存在5%的公差范围,即允许各参数在±5%范围内变化。
第一曲面S1至第六曲面S6沿入射光线的传输方向依次排布。
保护透镜L4设于第三透镜L3靠近像方的一侧。本实施例中,保护透镜L4为平板玻璃,即其两个面均为曲率半径为∞的平面。保护透镜L4的中心厚度d7为2mm。保护透镜L4的折射率与阿贝数的比例为1.50/62。上述各参数并非唯一选择,均存在5%的公差范围,即允许各参数在±5%范围内变化。可以理解,保护透镜L4也可省略。
另外,本发明还对第一透镜L1和第二透镜L2之间的距离,第二透镜L2与第三透镜L3之间的距离,及第三透镜L3和保护透镜L4之间的距离进行了限定,本实施例中,第一透镜L1的出射面(第二面S2)与第二透镜L2的入射面(第三面S3)在光轴上的间距d2为12mm,间距d2的公差范围为5%。第二透镜L2的出射面(第四面S4)与第三透镜L3的入射面(第五面S5)在光轴上的间距d4为0.3mm,间距d4的公差范围为5%。第三透镜L3的出射面(第六面S6)与保护透镜L4的入射面在光轴上的间距d6为2mm,间距d6的公差范围为5%。
上述激光刻线用光学镜头的焦距f为160mm,外圆直径Φ为7mm,标刻范围A为100*100mm,工作波长λ为1064nm。该激光刻线用光学镜头在刻线时,线条的深度可达到0.5mm;若数值孔径角sinα=0.02,则线条的宽度可达到0.03mm。
图2-4分别示出了上述激光刻线用光学镜头的细光束象差图、几何象差图及调制传递函数曲线图(传递函数MTF图)。
如图2所示,该激光刻线用光学镜头的场曲和畸变均达到了理论值的水平。
如图3所示,整个像面的弥散圆的大小都在6μm以内,已达到理想的值。
如图4所示,当分辨率达到20line/mm时,该激光刻线用光学镜头的MTF仍大于0.3,已达到了理想效果。
由以上数据可知,本发明的激光刻线用光学镜头采用F-θ结构的镜头,不仅刻线质量高,保证刻线“又细”,“又深”,且能够实现刻线深度和线宽的一致性,刻线速度快,效率高于传统的光刻镜头。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种激光刻线用光学镜头,其特征在于,包括沿入射光线的传输方向依次共轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜,其中所述第一透镜为平凹透镜,所述第二透镜为弯月透镜,所述第三透镜为双凸透镜;
所述第一透镜包括第一曲面和第二曲面,所述第二透镜包括第三曲面和第四曲面,所述第三透镜包括第五曲面和第六曲面;所述第一曲面至第六曲面沿入射光线的传输方向依次排布;
所述第一至第六曲面的曲率半径依次为:-47±5%mm,∞,-218±5%mm,-81±5%mm,778±5%mm,-142±5%mm;
所述第一透镜、第二透镜及第三透镜的中心厚度依次为:4±5%mm,15±5%mm,18±5%mm。
2.根据权利要求1所述的激光刻线用光学镜头,其特征在于,所述第一透镜、第二透镜及第三透镜的折射率与阿贝数的比例依次为:(1.50/62)±5%、(1.80/25)±5%、(1.80/25)±5%。
3.根据权利要求1所述的激光刻线用光学镜头,其特征在于,所述第一透镜至所述第二透镜的间距为12±5%mm;所述第二透镜至所述第三透镜的间距为0.3±5%mm。
4.根据权利要求1所述的激光刻线用光学镜头,其特征在于,还包括一保护透镜,所述保护透镜设于所述第三透镜靠近像方的一侧。
5.根据权利要求4所述的激光刻线用光学镜头,其特征在于,所述保护透镜为平板玻璃,所述保护透镜的厚度为2±5%mm;所述保护透镜与所述第三透镜的间距为2±5%mm。
6.根据权利要求1所述的激光刻线用光学镜头,其特征在于,所述激光刻线用光学镜头的参数如下:
f=160mm;Φ=7mm;
打标范围:A=100*100mm2;
工作波长λ=1064nm。
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