[发明专利]光学镜头

说明书

技术领域

本发明涉及光学镜头，尤其涉及对SiO₂材质进行激光内雕工艺处理的 F-theta光学镜头。

背景技术

目前，F-theta光学镜头已经广泛应用于激光内雕工艺中，在中国专利 200520061518.2所公开的一种水晶激光内雕机中，起聚焦作用的F-theta光学 镜头是设置在扫描Y轴振镜与待加工物体之间，以将波长为532nm的激光的能 量聚焦到水晶或玻璃等材质为高熔点的SiO₂材质的待加工物体内部，通过激光 在极短时间内产生的巨脉冲，起能量能够在瞬间使材质受热破裂，从而产生极 小的白点，而在待加工物体内部雕出设定的图案，而待加工物体的表面却能够 完好无损地保持原样。

现有的F-theta光学镜头，如中国专利200520062061.7所公开的一种激 光内雕镜头，焦距为80mm，采用四个透镜构成，其中面向入射光的第一面透镜 为凹透镜，其它三面透镜均为凸透镜。

然而，随着时间的推移，内雕技术越来越细微，要求达到“照相”的效果， 这就对F-theta光学镜头有了更高的要求：不仅要具有更大的相对孔径，还要 达到比照相物镜更高的成像质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，而提出一种能够 具有更大的相对孔径，并且能够达到比照相物镜更高的成像质量的F-theta光 学镜头。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是，设计制造一种光学镜头，包 括根据光线的入射方向依次排列的第一至第四透镜，该第一透镜为双凹型透 镜；该第二透镜为弯月型透镜，曲面向着光线的入射方向弯曲；该第三透镜为 平凸型透镜；该第四透镜为弯月型透镜，曲面背向光线的入射方向弯曲；该光 学镜头的焦距为60mm；相对孔径为1∶2.5；入射激光经过该光学镜头后可在待 加工材质内最大为40*40*60mm³的空间范围实现精细内雕。

该光学镜头的视场角为50°，当入射激光到达该第一透镜的行程为 20-60mm，出射激光到达待加工材质表面的行程为12-67mm距离，并且待加工 材质的厚度为100-20mm时，入射激光经过该光学镜头后，在待加工材质内的 内雕空间的成像斑点的大小在10μm以内，能量完全集中在10μm以内。

同现有技术相比，本发明的光学镜头，相对孔径可增大1.5倍，实现了较 大的相对孔径聚焦，并且像点更细、清晰并且不会变形。

附图说明

图1为本发明的光学镜头实施例的光学系统示意图。

图2为本发明的光学镜头实施例的光线追迹示意图。

图3为本发明的光学镜头实施例的成像点的弥散斑示意图。

图4为本发明的光学镜头实施例的能量集中度示意图。

图5为本发明的光学镜头实施例的MTF(光学传递函数)示意图。

具体实施方式

以下结合各附图所示之最佳实施例作进一步详述。

本发明实施例的光学镜头，如图1所示，由四个透镜L1、L2、L3和L4构 成，波长为532nm的激光是通过X轴振镜1和Y轴振镜2而入射透镜L1。其中， 第一透镜L1距Y振镜2距离d0为20-60mm，第一透镜L1为双凹型透镜；第二 透镜L2为弯月型透镜，曲面向着Y轴振镜2的方向弯曲；第三透镜L3为平凸 型透镜；第四透镜L4为弯月型透镜，曲面背向Y轴振镜2的方向弯曲。

四个透镜的具体结构及参数为：

第一透镜L1分别由曲率半径为R1、R2的两个曲面S1、S2构成，其光轴 上的中心厚度d1，材料为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，其光轴 上的中心厚度d3，材料为Nd3∶Vd3；

第三透镜L3分别由曲率半径为R5，R6的两个曲面S5、S6构成，其光轴 上的中心厚度d5，材料为Nd5∶Vd5；

第四透镜L4分别由曲率半径为R7、R8的两个曲面S7、S8构成，其光轴 上的中心厚度d7，材料为Nd7∶Vd7；