[发明专利]三维动态调焦透镜组、光学镜头、激光加工设备及方法

说明书

本发明适用于光学技术领域，公开了三维动态调焦透镜组、光学镜头、激光加工设备及方法。三维动态调焦透镜组，包括动态透镜组和固定透镜组，动态透镜组包括第一透镜和相对于第一透镜位置运动的第二透镜，第一透镜为双凹负透镜，第二透镜为平凸正透镜，固定透镜组包括第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，第三透镜为双凹负透镜，第四透镜和第五透镜为月弯正透镜，第六透镜为双凸正透镜，第一透镜至第六透镜沿物方至像方的方向依次排列，第一透镜至第六透镜的中心轴线位于光轴，第一透镜和第二透镜在光轴上的相对位置变化为29.3mm‑40.75mm，依次经过动态透镜组和固定透镜组的光线的焦点在272.5mm‑332.5mm内变化。本发明可实现三维立体高质量的成像打标，提高了成像质量。

技术领域

本发明属于光学技术领域，尤其涉及三维动态调焦透镜组、光学镜头、激光加工设备及方法。

背景技术

随着工业激光的发展，人们对工业激光应用的技术需求也越来越高。尤其在复杂的零件、复杂的环境中，普通的雕刻、标识已经不能满足需求。三维动态激光应用系统也应运而生。它的出现是激光应用领域的一次新突破。与传统的二维激光标识机相比较，三维动态调焦立体激光标识系统的优势十分明显。它不仅能实现大幅面的激光打标加工，更能在曲面上、多台阶工件等复杂零件进行多维度的立体标识或者雕刻，但目前激光打标容易像散和畸变，影响打标精度。在申请号为201810757556.3申请文件中，透镜组由五个透镜组成，并通过对第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜的形状及相对位置的设计，有效矫正了像散和畸变，且激光能量集中度高，以提高成像质量。其中，第二曲面与第三曲面在光轴上的间距范围为60mm-70mm，比较大，占用较大的安装空间，使得透镜组的结构不紧凑，且F-Theta镜头的工作距离在245mm-270mm范围内变化，相对较短，用于对较大的工作距离大工件加工时，需重复进行多次操作，工作效率低。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供了三维动态调焦透镜组、光学镜头、激光加工设备及方法，其实现了三维立体高质量的成像打标，提高了成像质量。

本发明的技术方案是：三维动态调焦透镜组，包括动态透镜组和固定透镜组，所述动态透镜组包括第一透镜和相对于所述第一透镜位置运动的第二透镜，所述第一透镜为双凹负透镜，所述第二透镜为平凸正透镜，所述固定透镜组包括第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，所述第三透镜为双凹负透镜，所述第四透镜为月弯正透镜，所述第五透镜为月弯正透镜，所述第六透镜为双凸正透镜，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜沿物方至像方的方向依次排列，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的中心轴线位于光轴上，且所述第一透镜和所述第二透镜在所述光轴上的相对位置变化为29.3mm-40.75mm，依次经过所述动态透镜组和所述固定透镜组的光线的焦点在272.5mm-332.5mm范围内变化。

可选地，所述第一透镜包括第一曲面和第二曲面，所述第一曲面朝向物方，且第一曲面凹向于像方，所述第二曲面凹向于物方；

所述第二透镜包括第三平面和第四曲面，所述第三平面朝向所述第一透镜，所述第四曲面凸向于像方；

所述第三透镜包括第五曲面和第六曲面，所述第五曲面朝向所述第二透镜且所述第五曲面凹向于像方，所述第六曲面凹向于物方；

所述第四透镜包括第七曲面和第八曲面，所述第七曲面朝向所述第三透镜，且所述第七曲面凹向于像方，所述第八曲面凸向于像方；

所述第五透镜包括第九曲面和第十曲面，所述第九曲面朝向所述第四透镜，且所述第九曲面凹向于像方，所述第十曲面凸向于像方；

所述第六透镜包括第十一曲面和第十二曲面，所述第十一曲面朝向所述第五透镜，且所述第十一曲面凸向于物方，所述第十二曲面凸向于像方。