[发明专利]输出光垂直于像面的大口径F-Theta扫描透镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种大口径扫描透镜。

背景技术

激光外差干涉仪以其测量精度高，速度快，对样品没有损害，灵敏度高等优点，在半导体硅片检测，光学玻璃生产监测，超光滑表面检测中越来越受到广泛的应用。然而，传统的激光外差干涉仪中对待测样品的扫描测量是通过样品的运动来达到扫描的目的，这种扫描方式虽然简单易行，但是在精度上已不能满足要求。相比之下，光扫描技术就显得优势明显。

光扫描技术是上世纪70年代中期以后出现的一种动态测试技术，它主要利用白光或激光形成对被测对象的扫描运动，配合光电器件，电子技术与计算机，构成各种精密测试方法，这种技术适合于做精密的测量。目前，从高精度的自动定位、面型检测、三维尺寸计量、表面瑕疵检查一直到超级市场的自动收货都已经应用了光扫描技术。

目前在国内外市场上，F-Theta扫描透镜6已经取得了广泛的应用，如激光扫描系统，激光打标，刻印，光学精细加工，激光防伪和生物扫描仪等精密设备中常采用F-Theta扫描透镜6实现其功能。然而，以上这些应用紧紧停留在光束的单方向传播上。换句话说，光束只是以一个方向从F-Theta扫描透镜6出射，在空间达到一定扫描区域。另外，目前F-Theta扫描透镜6所采用的光源都是针对于可见光波段来实现研究和生产的。第三，目前的F-Theta扫描透镜紧紧考虑光束在空间的扫描点的聚焦成像质量，对于光束的方向性问题并没有在研究范围之内。而最新公告的专利申请并被授于的专利发明号位200510122760.0的专利就是研制了用于激光打标机中的F-Theta扫描透镜6扫描镜头，该专利仅仅考虑的激光光束的聚焦问题，对于出射的扫描光束并没有在考虑之内。

总之，现有的F-Theta扫描透镜具有以下3个方面的不足。一，使用波长单一，停留在可见光波段。二，扫描光束单方向传播扫描。三，扫描光束和成像面不垂直。这三点给应用在近红外外差干涉仪中的光学扫描带来很大的困难，因此，设计一种更合理的光学扫描技术相当紧迫。

发明内容

本发明为了解决现有的F-Theta扫描透镜扫面光束与成像面不垂直的问题，提出一种输出光垂直于像面的大口径F-Theta扫描透镜。

输出光垂直于像面的大口径F-Theta扫描透镜，它的系统焦距f＝430mm，F数为430，前工作距离h1为242.24mm，后工作距离h2为328.50mm。

本发明为近红外激光外差干涉仪系统提供一种匀速、均匀、平行扫描的F-Theta扫描透镜，并且具有大口径，均匀匀速扫描的优点。

附图说明

图1是F-Theta扫描透镜在光学系统中的位置示意图；图2是F-Theta扫描透镜的结构示意图；图3-5是具体实施方式三中所述组成F-Theta扫描透镜的三个透镜的结构示意图，其中图3是第一个透镜示意图，图4是第二个透镜示意图；图5是第三个透镜示意图；图6是F-Theta扫描透镜的3维实物结构示意图；图7是F-Theta扫描透镜的像平面上的点阵图。图8和图9是F-Theta扫描透镜的系统畸变参数图，其中图8是F-Theta扫描透镜的曲场畸变参数图，图9是F-Theta扫描透镜的畸变百分比参数图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图2说明本实施方式，输出光垂直于像面的大口径F-Theta扫描透镜，它的系统焦距f＝430mm，F数为430，前工作距离h1为242.24mm，后工作距离h2为328.50mm。

F数就是f/d，f为焦距，d为入射光瞳直径，F数为相对孔径的倒数，决定了像面照度，决定了设计的难度。

具体实施方式二、本实施方式是对具体实施方式一的进一步说明，输出光垂直于像面的大口径F-Theta扫描透镜，它由第一透镜6-1、第二透镜6-2和第三透镜6-3组成，所述第一透镜6-1和第二透镜6-2的材料均是SF11，第三透镜6-3的材料是BK7。

与现有技术相比，本发明的特点在于：F-Theta扫描透镜6仅由三片式透镜组成，透镜组由SF11和BK7两种材料组成，镜头结构简单，加工成本低；适用波长为人眼安全的2μm波段；在空间扫描的工作面积可以达到Φ300mm×300mm，从F-Theta扫描透镜扫描出的光束跟像平面是完全垂直的，同时保证了激光束在像平面上的聚焦性能达到了衍射极限。这跟普通F-Theta扫描透镜是完全不同的。本发明为近红外外差干涉仪系统的快速高精度的测量提供了可能。