[实用新型]用于激光打标系统中的fθ镜头

说明书

【技术领域】

本实用新型是关于一种应用于激光打标系统中的fθ镜头。

【技术背景】

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，离不开为了符合各种工艺要求的各种应用光学系统。在目前市场上激光束打标机，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。

激光振镜打标机是因为有了fθ镜头才得以实现。图1是一种典型的fθ镜光学系统，光束顺次经两块绕x轴和y轴转动的振镜1、2，最后通过fθ镜头3聚焦在成像面4上，由振镜扫描形成图像。fθ镜头3是一种平像场的聚焦镜，在打标时，要求在成像面4上像高η与X振镜和Y振镜的扫描角度θ成线性关系，即：η＝f·θ。其中，f为fθ镜头3的焦距，θ为振镜的扫描角度(单位为弧度)。

由高斯光学成像理论可知，像高η与镜头焦距f和振镜转角θ为下列关系：η＝f·tgθ。它不满足η＝f·θ关系式。因此，激光打标系统用常规的镜头是不可行的，这是因为像高η与振镜的转角θ不是呈线性关系变化，所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像差校正中，有意引入畸变Δη，使得满足下式所示关系：η＝(f·tgθ-Δη)＝f·θ。所以，Δη应满足下式：

Δη＝f·tgθ-f·θ＝f(tgθ-θ)

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-θ镜头。

光学设计的另一个特点，就是要求所有在成像范围内的聚焦点，应有相似的聚焦质量，且不允许有渐晕，以保证所有“刻出”的像点都相一致和清晰。

【实用新型内容】

本实用新型所欲解决的技术问题是提供一种能运用于激光打标系统中使激光打标的图像效果良好的fθ镜头。

本实用新型所采用的技术方案是：  一种用于激光打标系统中的fθ镜头，包括第一、第二、第三透镜，依次排列为“正—负—正”分离的光焦度系统，所述透镜全部为弯月型透镜，弯曲面的弯曲方向均向着光入射方向，其中第一透镜的光焦度为正，第二透镜的光焦度为负，第三透镜的光焦度为正。

所述各透镜的光焦度与系统的光焦度比率符合以下要求：

1.0＜f1/fw＜1.1，

-0.5＜f2/fw＜-0.4，

0.4＜f3/fw＜0.5，

其中f1为第一透镜的光焦度，f2为第二透镜的光焦度，f3为第三透镜的光焦度，fw为整个系统的光焦度。

本实用新型所达到的技术效果是：本实用新型采用三个透镜依次排列成“正—负—正”分离的光焦度系统，当该fθ镜头应用于激光打标系统中时能使刻出的图像效果较佳、与原图形相一致，几乎不产生变形，在整个大幅面成像范围成像质量均匀。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。

图1是一种典型的fθ镜头光学系统。

图2是本实用新型用于激光打标系统中的fθ镜头的光学系统结构示意图。

图3为本实用新型用于激光打标系统中的fθ镜头较佳实施例中的光线追迹图。

图4为本实用新型用于激光打标系统中的fθ镜头较佳实施例中的像散、场曲及畸变图。

图5为本实用新型用于激光打标系统中的fθ镜头较佳实施例中的视场分别为0、0.3、0.5、0.7、0.85以及1.0各视场上的光程差图。

图6为本实用新型用于激光打标系统中的fθ镜头较佳实施例中的光学传递函数MTF图。

【具体实施方式】

fθ镜头是一种非对称、大视场、中小孔径、中长焦距的照相物镜，考虑到镜头在打标系统中应用时特殊要求的特点，我们选用如图2所示的光路结构形式。

本实用新型所采用的技术方案为：利用“正—负—正”分离的光焦度系统进行设计，共有三个透镜L1、L2、L3构成，其中第一透镜L1的光焦度为正，第二透镜L2的光焦度为负，第三透镜L3的光焦度为正，其中各透镜的光焦度(分别以f1、f2、f3表示)与系统的光焦度(以fw表示)比率按以下分配要求：

1.0＜f1/fw＜1.1

-0.5＜f2/fw＜-0.4

0.4＜f3/fw＜0.5

透镜L1距Y轴振镜2的距离d0为20-30mm，透镜L1、L2、L3全部为弯月型透镜，弯曲方向均向着入瞳(Y振镜)，其中第一透镜光焦度为正，第二透镜光焦度为负；第三透镜光焦度为正。