[实用新型]一种基于自由曲面的CO2远心f-theta镜头

权利要求书

1.一种基于自由曲面的CO2远心f-theta镜头，其特征在于：包括沿入射光线传输方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；第一透镜为弯月形负透镜，第二透镜为弯月型正透镜，第三透镜为平凸正透镜，第四透镜为双平面保护窗口片；沿入射光线传输方向，第一透镜的两面依次为第一物侧面和第一像侧面，第一像侧面为自由曲面。

2.如权利要求1所述的基于自由曲面的CO2远心f-theta镜头，其特征在于：第一像侧面为使用扩展多项式表征的自由曲面，所使用的扩展多项式公式为：

其中，j＝[(m+n)²+m+3n]/2+1，z为自由曲面矢高，x和y为面局部坐标，c为顶点曲率，k为圆锥系数，C_j为x^myⁿ多项式系数，r为距离光轴镜面口径，m取值范围0～10，n取值范围0～10，归一化系数为1。

3.如权利要求1或2所述的基于自由曲面的CO2远心f-theta镜头，其特征在于：-2.5<f1/f0<-1.90；1.80<f2/f0<2.5；1.0<f3/f0<2.0，其中，f1为第一透镜焦距，f2为第二透镜焦距，f3为第三透镜焦距，f0为系统总焦距。

4.如权利要求1或2所述的基于自由曲面的CO2远心f-theta镜头，其特征在于：第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜所用材料为硒化锌或锗。

5.如权利要求4所述的基于自由曲面的CO2远心f-theta镜头，其特征在于：第一透镜所用材料为硒化锌，第二透镜、第三透镜和第四透镜所用材料均为锗；或者，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜所用材料均为硒化锌材料。

6.如权利要求1或2所述的基于自由曲面的CO2远心f-theta镜头，其特征在于：第一透镜的中心厚度为7±0.2mm，第二透镜的中心厚度为8±0.2mm，第三透镜的中心厚度为9±0.2mm，第四透镜的中心厚度为3±0.2mm；或者，第一透镜的中心厚度为7±0.2mm，第二透镜的中心厚度为11±0.2mm，第三透镜的中心厚度为11±0.2mm，第四透镜的中心厚度为3±0.2mm。

7.如权利要求1或2所述的基于自由曲面的CO2远心f-theta镜头，其特征在于：第一透镜的外径为60-70mm，第二透镜的外径为100-104mm，第三透镜的外径为112mm，第四透镜的外径为115mm；或者，第一透镜的外径为60-65mm，第二透镜的外径为96-102mm，第三透镜的外径为112mm，第四透镜的外径为115mm。

8.如权利要求1或2所述的基于自由曲面的CO2远心f-theta镜头，其特征在于：沿入射光线传输方向，第一透镜的两面依次为第一物侧面和第一像侧面，第二透镜的两面依次为第二物侧面和第二像侧面，第三透镜的两面依次为第三物侧面和第三像侧面，第四透镜的两面依次为第四物侧面和第四像侧面；第一物侧面为球面，第一像侧面为自由曲面，第二物侧面为球面，第二像侧面为球面，第三物侧面为球面，第三像侧面为球面，第四物侧面为平面，第四像侧面为平面。

9.如权利要求8所述的基于自由曲面的CO2远心f-theta镜头，其特征在于：第一物侧面的曲率半径为-57.494±2mm，第一像侧面的曲率半径为-72.861±2mm，第二物侧面的曲率半径为-137.666±2mm，第二像侧面的曲率半径为-120.535±2mm，第三物侧面的曲率半径为446.391±2mm，第三像侧面的曲率半径为无穷大，第四物侧面的曲率半径为无穷大，第四像侧面的曲率半径为无穷大；或者，第一物侧面的曲率半径为-72.341±2mm，第一像侧面的曲率半径为-108.329±2mm，第二物侧面的曲率半径为-102.112±2mm，第二像侧面的曲率半径为-89.595±2mm，第三物侧面的曲率半径为235.633±2mm，第三像侧面的曲率半径为989.327±2mm，第四物侧面的曲率半径为无穷大，第四像侧面的曲率半径为无穷大。

10.如权利要求8所述的基于自由曲面的CO2远心f-theta镜头，其特征在于：第一像侧面中心到第二物侧面中心的距离为35.71±0.02mm，第二像侧面中心到第三物侧面中心的距离为1±0.02mm，第三像侧面中心到第四物侧面中心的距离为5±0.02mm；或者，第一像侧面中心到第二物侧面中心的距离为38.71±0.02mm，第二像侧面中心到第三物侧面中心的距离为1±0.02mm，第三像侧面中心到第四物侧面中心的距离为5±0.02mm；基于自由曲面的CO2远心f-theta镜头的像散和场曲均小于0.02mm。