專利名稱：：用于激光打標(biāo)系統(tǒng)中的fθ鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：用亍激光打標(biāo)系統(tǒng)中的"鏡頭
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型是關(guān)于一種應(yīng)用于激光打標(biāo)系統(tǒng)中的.伸鏡頭。技術(shù)背景目前，激光應(yīng)用已深入到我們現(xiàn)代生活的各個(gè)方面。在激光應(yīng)用中，離不開為了符合各種工藝要求的各種應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)。在目前市場(chǎng)上激光束打標(biāo)機(jī)，以其速度快、靈活性強(qiáng)、無(wú)耗材、標(biāo)記永久性等特點(diǎn)，已逐漸地替代各種印字機(jī)、絲印機(jī)等。激光振鏡打標(biāo)機(jī)是因?yàn)橛辛?鏡頭才得以實(shí)現(xiàn)。圖l是一種典型的.伸鏡光學(xué)系統(tǒng)，光束順次經(jīng)兩塊繞x軸和y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的振鏡i、2,最后通過(guò)^鏡頭3聚焦在成像面4上，由振鏡掃描形成圖像。.^鏡頭3是一種平像場(chǎng)的聚焦鏡，在打標(biāo)時(shí)，要求在成像面4上像高ri與X振鏡和Y振鏡的掃描角度《成線性關(guān)系，即7=/.1其中，Z為伸鏡頭3的焦距，^為振鏡的掃描角度(單位為弧度)。由高斯光學(xué)成像理論可知，像高^(guò)與鏡頭焦距/和振鏡轉(zhuǎn)角^為下列關(guān)系7=/'《它不滿足7=,/^關(guān)系式。因此，激光打標(biāo)系統(tǒng)用常規(guī)的鏡頭是不可行的，這是因?yàn)橄窀?與振鏡的轉(zhuǎn)角^不是呈線性關(guān)系變化，所刻出來(lái)的圖形與實(shí)物不相似，反而是一個(gè)變形的圖像。為了解決這個(gè)問(wèn)題，要求在光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)的像差校正中，有意引入畸變A^,使得滿足下式所示關(guān)系77=(/、^-△)=./'.P。所以，A"應(yīng)滿足下式上式表明畸變應(yīng)為振鏡轉(zhuǎn)角的正切和弧度之差與鏡頭焦距/的乘積時(shí)才能滿足要求。能滿足這個(gè)條件的才能稱作,—^鏡頭。光學(xué)設(shè)計(jì)的另一個(gè)特點(diǎn)，就是要求所有在成像范圍內(nèi)的聚焦點(diǎn)，應(yīng)有相似的聚焦質(zhì)量，且不允許有漸暈，以保證所有"刻出"的像點(diǎn)都相一致和清晰。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所欲解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能運(yùn)用于激光打標(biāo)系統(tǒng)中使激光打標(biāo)的圖像效果良好的^鏡頭。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種用于激光打標(biāo)系統(tǒng)中的^鏡頭，包括第一、第二、第三透鏡，依次排列為"正一負(fù)一正"分離的光焦度系統(tǒng)，所述透鏡全部為彎月型透鏡，彎曲面的彎曲方向均向著光入射方向，其中第一透鏡的光焦度為正，第二透鏡的光焦度為負(fù)，第三透鏡的光焦度為正。所述各透鏡的光焦度與系統(tǒng)的光焦度比率符合以下要求1.0<fl/fw<l.l,-0.5<f2/fW<-0.4，0.4<f3/fW<0.5，其中fl為第一透鏡的光焦度，f2為第二透鏡的光焦度，f3為第三透鏡的光焦度，fw為整個(gè)系統(tǒng)的光焦度。本實(shí)用新型所達(dá)到的技術(shù)效果是本實(shí)用新型采用三個(gè)透鏡依次排列成"正一負(fù)一正"分離的光焦度系統(tǒng)，當(dāng)該"鏡頭應(yīng)用于激光打標(biāo)系統(tǒng)中時(shí)能使刻出的圖像效果較佳、與原圖形相一致，幾乎不產(chǎn)生變形，在整個(gè)大幅面成像范圍成像質(zhì)量均勻。下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。圖l是一種典型的^鏡頭光學(xué)系統(tǒng)。圖2是本實(shí)用新型用于激光打標(biāo)系統(tǒng)中的,鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型用于激光打標(biāo)系統(tǒng)中的伸鏡頭較佳實(shí)施例中的光線追跡圖。圖4為本實(shí)用新型用于激光打標(biāo)系統(tǒng)中的伸鏡頭較佳實(shí)施例中的像散、場(chǎng)曲及畸變圖。圖5為本實(shí)用新型用于激光打標(biāo)系統(tǒng)中的^鏡頭較佳實(shí)施例中的視場(chǎng)分別為0、0.3、0.5、0.7、0.85以及l(fā).O各視場(chǎng)上的光程差圖。圖6為本實(shí)用新型用于激光打標(biāo)系統(tǒng)中的伸鏡頭較佳實(shí)施例中的光學(xué)傳遞函數(shù)MTF圖。具體實(shí)施方式^鏡頭是一種非對(duì)稱、大視場(chǎng)、中小孔徑、中長(zhǎng)焦距的照相物鏡，考慮到鏡頭在打標(biāo)系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)特殊要求的特點(diǎn)，我們選用如圖2所示的光路結(jié)構(gòu)形式。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為利用"正一負(fù)一正"分離的光焦度系統(tǒng)進(jìn)4亍i史計(jì)，共有三個(gè)透4竟L1、L2、L3構(gòu)成，其中第一透4竟L1的光焦度為正，第二透鏡L2的光焦度為負(fù)，第三透鏡L3的光焦度為正，其中各透鏡的光焦度(分別以fl、G、f3表示)與系統(tǒng)的光焦度(以fw表示)比率按以下分配要求1.0<fl/fw<l.l-0.5<f2/fw<-0.40.4<G/fW<0.5透鏡L1距Y軸振鏡2的距離d0為20-30mm,透鏡L1、L2、L3全部為彎月型透鏡，彎曲方向均向著入瞳(Y振鏡)，其中第一透鏡光焦度為正，第二透鏡光焦度為負(fù)；第三透鏡光焦度為正。由于,鏡是一種大視場(chǎng)平像場(chǎng)的照相物鏡，所以與照湘物鏡一樣，需要一個(gè)負(fù)透鏡的負(fù)光焦度產(chǎn)生一定的J"'來(lái)較正場(chǎng)曲，使得其像場(chǎng)為平面，同時(shí)產(chǎn)生一些—^"，減小系統(tǒng)的像散和球差而提高像質(zhì)。另外，讓所有透鏡都彎向入瞳，這樣，在各個(gè)面上的、值較小，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)不對(duì)稱而造成的彗差較大問(wèn)題得到一定的改善，同時(shí)對(duì)減小軸外球差也有所幫助。另外，與一般照相物鏡不同，在象差校正時(shí)，要求中心點(diǎn)與邊沿點(diǎn)的成像質(zhì)量相當(dāng)，使得在整個(gè)成像平面上像質(zhì)均勻，特別是不能有漸暈。才艮據(jù)以上的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)焦距^v=425mm的長(zhǎng)焦距打標(biāo)鎮(zhèn):頭，它由L1、L2、L3三個(gè)透鏡構(gòu)成，Ll分別由曲率半徑為Rl=-105.99mm、R2;83.11mm的兩個(gè)曲面Sl、S2構(gòu)成，其光軸上的中心厚度為dl=6mm,材料為Ndl:Vdl;L2分別由曲率半徑為R3=-45.3mm、R4=-96.41mm的兩個(gè)曲面S3、S4構(gòu)成，其光軸上的中心厚度為d3=3mm，材料為Nd3:Vd3;L3分別由曲率半徑為R5=-95.51mm、R6=-58.67mm的兩個(gè)曲面S5、S6構(gòu)成，其光軸上的中心厚度為d5=8mm,材料為Ndl:Vdl;透鏡L1與透鏡L2在光軸上的間隔為d2-5mm,透鏡L2與透鏡L3在光軸上的間隔為d4=3mm,透鏡L3與成像面(未圖示)在光軸上的間隔為468mm。采用的具體數(shù)值如下表所示""I曲率R(mm)I面WWd(mm)7"^F^T^<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本實(shí)施方式中，其"&計(jì)參^:如下打標(biāo)激光的波長(zhǎng)入=1064nm,系統(tǒng)的光焦度f(wàn)w=425mm，數(shù)值孔徑D/fw=l:20，視場(chǎng)角2w=50。。各透鏡的光焦度與系統(tǒng)的光焦度比率分別為fl/fw=1.05f2/fw=-0.41f3/fw=0.43,其中fl為第一透鏡的光焦度，f2為第二透鏡的光焦度，f3為第三透鏡的光焦度，Rv為整個(gè)系統(tǒng)的光焦度。上例中的設(shè)計(jì)結(jié)果圖3示出了光路系統(tǒng)的光線追跡圖，圖4為系統(tǒng)的像散、場(chǎng)曲及畸變圖，圖5為視場(chǎng)分別為0、0.3、0.5、0.7、0,85以及1.0各視場(chǎng)上的光程差圖，圖6為光學(xué)傳遞函數(shù)MTF圖。由以上各圖說(shuō)明系統(tǒng)的像散與場(chǎng)曲得到4艮好的較正，光程差最大也不超過(guò)0.15入，且從光學(xué)傳遞函數(shù)MTF圖上看，各^L場(chǎng)的MTF值均較一致，說(shuō)明在全視場(chǎng)上成像均勻，沒(méi)有漸暈存在。權(quán)利要求1.一種用于激光打標(biāo)系統(tǒng)中的fθ鏡頭，其特征在于包括第一、第二、第三透鏡，依次排列為“正-負(fù)-正”分離的光焦度系統(tǒng)，所述透鏡全部為彎月型透鏡，彎曲面的彎曲方向均向著光入射方向，其中第一透鏡的光焦度為正，第二透鏡的光焦度為負(fù)，第三透鏡的光焦度為正。2.如權(quán)利要求l所述的用于激光打標(biāo)系統(tǒng)中的"鏡頭，其特征在于所述各透鏡的光焦度與系統(tǒng)的光焦度比率符合以下要求1.0<fl/fw<l.l,-0.5<f2/fW<-0.4,0.4<f3/fw<0.5,其中fl為第一透鏡的光焦度，J2為第二透鏡的光焦度，G為第三透鏡的光焦度，fw為整個(gè)系統(tǒng)的光焦度。專利摘要本實(shí)用新型公開一種用于激光打標(biāo)系統(tǒng)中的fθ鏡頭，包括三個(gè)透鏡，它們?nèi)繛閺澰滦屯哥R，彎曲方向向著光入射方向，其中第一透鏡光焦度為正，第二透鏡光焦度為負(fù)；第三透鏡光焦度為正。各透鏡的光焦度f(wàn)1，f2，f3與系統(tǒng)的光焦度f(wàn)w比率符合以下要求1.0＜f1/fw＜1.1，-0.5＜f2/fw＜-0.4，0.4＜f3/fw＜0.5。本實(shí)用新型光學(xué)系統(tǒng)采用“正—負(fù)—正”分離的光焦度系統(tǒng)，系統(tǒng)的像散與場(chǎng)曲得到很好的較正，各視場(chǎng)的MTF值均較一致，說(shuō)明在全視場(chǎng)上成像均勻，沒(méi)有漸暈存在。文檔編號(hào)B23K26/00GK201004108SQ20062014547公開日2008年1月9日申請(qǐng)日期2006年12月30日優(yōu)先權(quán)日2006年12月30日發(fā)明者周朝明,李家英,高云峰,鮑瑞武申請(qǐng)人:深圳市大族激光科技股份有限公司