[实用新型]F-θ物镜

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可用于激光材料加工的扫描设备的F-θ物镜。 

背景技术

一种用于将激光束聚焦到一个平面的像场中的F-θ物镜，该激光束以这样一种方式入射使得它扫描相对于该F-θ物镜的光轴夹角为+/-θ的一个扫描角度区域，其中在这个扫描角度区域内，扫描角度与在该像场中该激光束入射点到该光轴距离的比率遵循一个线性函数。即是说，以一个恒定角速度进行扫描的激光束在该像场中生成了一个以恒定速度移动的焦点。在此，这个焦点的尺寸在该像场中的每个位置都应是恒定不变的。 

这个焦点的尺寸是依据该激光材料加工的目的(例如写入、去除涂覆层或者切割)来决定的。 

由于激光束的、与波长相关的折射，当激光束通过F-θ物镜时，为了获得高的焦点质量，F-θ物镜被校准至所用加工激光束的波长，即是说对物镜进行计算使得：对于在事先限定的波长和事先限定的激光束直径、在可允许的温度容差范围内的一个事先限定尺寸的像场来说，这种物镜不具有或者仅具有非常轻微的光学偏差，这种光学偏差导致了焦点尺寸的明显的改变。特别是在激光材料加工的应用中，F-θ物镜具有一个大的像场以及一个大的总焦距。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于大功率激光的F-θ物镜，该大功率激光具有355nm的波长以及在90mm与110mm之间、尤其为100mm-105mm的总焦距，该F-θ物镜使得激光辐射在没有回射的情况下能够成像并且该F-θ物镜应该是一种远心构型。因此，有可能，例如使得多个孔被垂直插 入一个工件内和/或使得多个孔在X-和Y-扫描方向上获得相等的直径[否则在X或Y方向上获得椭圆]。同时，在材料加工过程中旨在由此获得一种均匀的毛刺形成(Gratbildung)。因此，本实用新型的目的是获得具有圆形焦点的更高的能量密度。 

这个目的通过以下特征的F-θ物镜而实现：该F-θ物镜包括五个独立的透镜，第一独立的透镜L₁为具有焦距f₁的双凹透镜，第二独立的透镜L₂为具有焦距f₂的凹凸透镜，第三独立的透镜L₃为具有焦距f₃的凹凸透镜，第四独立的透镜L₄为具有焦距f₄的双凸透镜，以及第五独立的透镜L₅为具有焦距f₅的平凸透镜，并且该F-θ物镜的总焦距为f；其中焦距f₁至f₅与总焦距f之间的比率满足下列条件： 

-1.0<f₁/f<-0.4 

+3.6<f₂/f<+4.2 

+2.0<f₃/f<2.8 

+1.4<f₄/f<+1.8 

+2.7<f₅/f<+3.1。 

多个有利的实施例通过从属权利要求进行描述。 

优选地，f₁/f＝-0.7，f₂/f＝+3.9，f₃/f＝+2.4，f₄/f＝+1.6，f₅/f＝+2.9。 

优选地，该F-θ物镜的入射光瞳EP被设置于距该第一独立的透镜L₁前方35.0mm的距离d₁处。 

附图说明

以下将参阅附图来更详细地说明本实用新型。 

在这个方面： 

图1示出了根据本实用新型的一个物镜的几何光学图。 

具体实施方式

一个根据本实用新型的F-θ物镜具有设置于该F-θ物镜上游一定距离处的一个入射光瞳EP，该入射光瞳可被设置于一个平面中，该平面中(或者，如果使用了两个扫描器反射镜，则是在对其计算出的一个替代平面中) 定位了一个扫描器反射镜；并且该F-θ物镜包括五个独立的透镜L₁到L₅，它们被设置于一个公共的光轴A上。这五个独立的透镜L₁到L₅被配置为形成一个“负-正-正-正-正”的透镜序列。即是说该第一独立的透镜L₁具有负焦距，而该第二至第五透镜L₂至L₅具有正焦距。