[实用新型]一种355nm紫外远心f-theta镜头

说明书

本实用新型公开了一种355nm紫外远心f‑theta镜头，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、第四透镜、第五透镜和第六透镜；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，第四透镜为弯月型正透镜，第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为双平面保护窗口片。本实用新型通过特定结构光学系统的设置，使得远心F‑theta镜头的场曲、及像散降低非常显著；进一步，借助自由曲面的较高的设计自由度和灵活的空间布局，以及透镜组光焦度的合理分配，像散小于0.04mm，场曲控制在0.02mm内；远心度小于1°；适用于对平场及像散要求较高的紫外激光微精细加工或者紫外激光钻孔等对平场要求苛刻的领域。

技术领域

本实用新型涉及一种355nm紫外远心f-theta镜头，属于355nm紫外远心f-theta镜头领域。

背景技术

355nm紫外激光f-theta镜头主要用于各种玻璃、液晶屏、纺织品、薄片陶瓷、半导体硅片、IC晶粒、蓝宝石或聚合物薄膜等材料的打标、切割、钻孔、微细加工和表面处理等。

355nm紫外远心f-theta镜头要求整场平整，场曲会导致最佳工作面弯曲，像散会造成X、Y两个方向线宽不一致或者钻孔变成椭圆，在激光微精细加工、激光钻孔加工等对平场要求更苛刻的场合，要求所使用的远心F-theta镜头尽量消除场曲、像散的不利影响。

然而现有紫外的f-theta镜头的像散和场曲仍然较大，进而影响加工质量。例如公开号为CN 101846790A的专利申请，从其图4可看出像散约为0.3mm；公开号为CN105527706A专利申请，从其图4可看出场曲约为0.08mm。因此，非常有必要进一步降低紫外远心扫描透镜残余的场曲及像散。

且由于普通光学玻璃在紫外355nm波段有强烈的吸收，355nm紫外远心f-theta透镜的材料一般选用紫外熔融石英玻璃，355nm波段的f-theta透镜不能像532nm、1064nm、10.6um波段的f-theta透镜一样选用多种不同折射率材料来搭配设计，否则会严重影响功率，加上熔融石英玻璃的折射率较低，以上因素导致进一步减小355nm紫外远心f-theta透镜的场曲及像散的难度较大。

实用新型内容

为了进一步降低紫外远心扫描透镜残余的场曲及像散，本实用新型提供一种355nm紫外远心f-theta镜头，使得场曲及像散得到显著的降低。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种355nm紫外远心f-theta镜头，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、第四透镜、第五透镜和第六透镜；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，第四透镜为弯月型正透镜，第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为双平面保护窗口片。

现有技术中的场曲及像散的降低进入到瓶颈期，每0.01mm的降低，都非常困难，尤其是场曲的降低难上加难，而申请人经研究发现，上述特定结构光学系统的设置，使得远心F-theta镜头的场曲及像散同时得到非常显著的降低，像散降低了一个数量级，场曲降低了4倍左右。

为了进一步降低场曲及像散，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为各面局部坐标，c为顶点曲率，k为圆锥系数，Cj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。

本申请第一透镜光学自由曲面的选择，使得场曲及像散有了进一步显著的降低，自由曲面相对传统球面透镜或者非球面透镜具有较高的设计自由度和灵活的空间布局。