專利名稱：：光學(xué)鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及光學(xué)鏡頭，尤其涉及進行激光內(nèi)雕工藝處理的F-theta光學(xué)鏡頭。
背景技術(shù)：
：目前，F(xiàn)-theta光學(xué)鏡頭已經(jīng)廣泛應(yīng)用于激光內(nèi)雕工藝中，在中國專利200520061518.2所公開的一種水晶激光內(nèi)雕機中，起聚焦作用的F-theta光學(xué)鏡頭是設(shè)置在掃描Y軸振鏡與待加工物體之間，以將波長為532nm的激光的能量聚焦到水晶或玻璃等材質(zhì)的待加工物體內(nèi)部，通過激光在極短時間內(nèi)產(chǎn)生的巨脈沖，起能量能夠在瞬間使材質(zhì)受熱破裂，從而產(chǎn)生極小的白點，而在待加工物體內(nèi)部雕出設(shè)定的圖案，而待加工物體的表面卻能夠完好無損地保持原樣?，F(xiàn)有的F-theta光學(xué)鏡頭，如中國專利200520062061.7所公開的一種激光內(nèi)雕鏡頭，焦距為80mm，采用四個透鏡構(gòu)成，其中面向入射光的第一面透鏡為凹透鏡，其它三面透鏡均為凸透鏡。由于內(nèi)雕是將激光聚焦在透明的介質(zhì)內(nèi)，這就要求在進行光學(xué)設(shè)計時，綜合考慮以下因素首先，光在雕體內(nèi)的光程是有像差的，像差大小與被雕體的深度有關(guān)；其次，為了使雕出的圖像細(xì)膩且層次分明，要求所有聚焦點是一個細(xì)圓點，而不是短線；同時還要求滿足雕出來的立體的深度。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提出一種能夠具有大相對孔徑，大視場以及無畸變的F-theta光學(xué)鏡頭。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，設(shè)計制造一種光學(xué)鏡頭，包括根據(jù)光線的入射方向依次排列的第一至第四透鏡，該第一透鏡為凹平型透鏡；該第二透鏡為彎月型透鏡，曲面向著光線的入射方向彎曲；該第三透鏡為彎月型透鏡，曲面向著光線的入射方向彎曲；該第四透鏡為凸平型透鏡；該光學(xué)鏡頭的焦距為120mm、相對孔徑為l:6;入射激光經(jīng)過該光學(xué)鏡頭后可在待加工材質(zhì)內(nèi)最大為70*70*100mm3的空間范圍實現(xiàn)內(nèi)雕。該光學(xué)鏡頭的視場角為50°，入射激光到達(dá)該第一透鏡的行程為20-60mm，出射激光到達(dá)待加工材質(zhì)表面的行程為53-119mm距離，并且待加工材質(zhì)的厚度為150-50mm。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的光學(xué)鏡頭，具有大相對孔徑，大視場以及無畸變。圖1為本發(fā)明的光學(xué)鏡頭實施例的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。圖2為本發(fā)明的光學(xué)鏡頭實施例的光線追跡示意圖。圖3為本發(fā)明的光學(xué)鏡頭實施例的成像點的彌散斑示意圖。圖4為本發(fā)明的光學(xué)鏡頭實施例的像散、場曲及畸變圖。圖5為本發(fā)明的光學(xué)鏡頭實施例的MTF(光學(xué)傳遞函數(shù))示意圖。具體實施例方式以下結(jié)合各附圖所示之最佳實施例作進一步詳述。本發(fā)明實施例的光學(xué)鏡頭，如圖1所示，由四個透鏡L1、L2、L3和L4構(gòu)成，波長為532nm的激光是通過X軸振鏡1和Y軸振鏡2而入射透鏡Ll。其中，第一透鏡Ll距Y振鏡2距離d0為20-60mm，第一透鏡Ll為凹平型透鏡；第二透鏡L2為彎月型透鏡，曲面向著Y軸振鏡2的方向彎曲；第三透鏡L3為彎月型透鏡，曲面向著Y軸振鏡2的方向彎曲；第四透鏡L4為凸平型透鏡。四個透鏡的具體結(jié)構(gòu)及參數(shù)為第一透鏡L1分別由曲率半徑為R1、R2的兩個曲面S1、S2構(gòu)成，其光軸上的中心厚度dl，材料為Ndl:Vdl;第二透鏡L2分別由曲率半徑為R3、R4的兩個曲面S3、S4構(gòu)成，其光軸上的中心厚度d3，材料為Nd3:Vd3;第三透鏡L3分別由曲率半徑為R5，R6的兩個曲面S5、S6構(gòu)成，其光軸上的中心厚度d5，材料為Nd5:Vd5;第四透鏡L4分別由曲率半徑為R7、R8的兩個曲面S7、S8構(gòu)成，其光軸上的中心厚度d7，材料為Nd7:Vd7;并且，第一透鏡Ll與第二透鏡L2在光軸上的間距為d2，第二透鏡L2與第三透鏡L3在光軸上的間距為d4，第三透鏡L3與第四透鏡L4在光軸上的間距為d6，第四透鏡L4與被雕刻材質(zhì)的第一面在光軸上的間距為d8，被雕刻材質(zhì)的厚度為d9。結(jié)合以上的參數(shù)，本發(fā)明給出了一個F-theta光學(xué)鏡頭的具體設(shè)計，針對波長為532nm的激光，其具體數(shù)據(jù)有f(焦距)=120mm;D/f(相對孔徑)=1:6;2"(視場角)=50°;d9=150-50mm;內(nèi)雕范圍為70*70*100mm3。本發(fā)明的光學(xué)鏡頭實施例的具體設(shè)計參數(shù)的典型值，如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>其中，各結(jié)構(gòu)參數(shù)的動態(tài)設(shè)計范圍有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>本發(fā)明的光學(xué)鏡頭實施例的具體成像質(zhì)量如下參見圖2所示的光線追跡，本發(fā)明的光學(xué)鏡頭實施例是一個沒有漸暈的遠(yuǎn)心系統(tǒng)。參見圖3所示的成像點的彌散斑，均已接近高斯極限。參見圖4所示的像散、場曲及畸變圖，已達(dá)到平場成像的要求，且保證了較小畸變的狀態(tài)。參見圖5所示的MTF，本發(fā)明的光學(xué)鏡頭實施例的鏡頭綜合成像評價無論是軸上還是軸外均已較理想。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例的光學(xué)鏡頭，可在待加工材質(zhì)內(nèi)最深達(dá)50-150mm、最大達(dá)70*70*100mm3的空間范圍內(nèi)雕刻立體像和平面像，且像點清晰、不變形。以上，僅為本發(fā)明之較佳實施例，意在進一步說明本發(fā)明，而非對其進行限定。凡根據(jù)上述之文字和附圖所公開的內(nèi)容進行的簡單的替換，都在本專利的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。權(quán)利要求一種光學(xué)鏡頭，包括根據(jù)光線的入射方向依次排列的第一至第四透鏡，其特征在于，該第一透鏡為凹平型透鏡；該第二透鏡為彎月型透鏡，曲面向著光線的入射方向彎曲；該第三透鏡為彎月型透鏡，曲面向著光線的入射方向彎曲；該第四透鏡為凸平型透鏡；該光學(xué)鏡頭的焦距為120mm、相對孔徑為1∶6；入射激光經(jīng)過該光學(xué)鏡頭后可在待加工材質(zhì)內(nèi)最大為70*70*100mm3的空間范圍實現(xiàn)內(nèi)雕。2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)鏡頭，其特征在于，該光學(xué)鏡頭的視場角為50。，入射激光到達(dá)該第一透鏡的行程為20-60mm，出射激光到達(dá)待加工材質(zhì)表面的行程為53-119mm距離，并且待加工材質(zhì)的厚度為150-50mm。3.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)鏡頭，其特征在于，該第一透鏡由曲率半徑為R1、R2的兩個曲面S1、S2構(gòu)成，R1的值為-45mm±5%，R2的值為0mm±5%，該第一透鏡的光軸上的中心厚度為3.5mm±5%。4.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)鏡頭，其特征在于，該第二透鏡由曲率半徑為R3、R4的兩個曲面S3、S4構(gòu)成，R3的值為-82mm±5%，R4的值為_73mm±5%，該第二透鏡的光軸上的中心厚度為7mm±5%。5.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)鏡頭，其特征在于，該第三透鏡由曲率半徑為R5、R6的兩個曲面S5、S6構(gòu)成，R5的值為-680mm±5%，R6的值為_81mm±5%，該第三透鏡的光軸上的中心厚度為15mm±5%。6.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)鏡頭，其特征在于，該第四透鏡由曲率半徑為R7、R8的兩個曲面S7、S8構(gòu)成，R7的值為195mm±5%，R8的值為0mm±5%，該第四透鏡的光軸上的中心厚度為10mm±5%。7.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)鏡頭，其特征在于，該第二透鏡與第一透鏡之間的光軸上的間距為8.2mm±5%。8.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)鏡頭，其特征在于，該第三透鏡與第二透鏡之間的光軸上的間距為0.5mm±5%。9.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)鏡頭，其特征在于，該第四透鏡與第三透鏡之間的光軸上的間距為0.5mm±5%。10.如權(quán)利要求l或2所述的光學(xué)鏡頭，其特征在于，該第一透鏡的材質(zhì)為Nd:Vd=1.5:64，±5%的誤差范圍；該第二、三以及第四透鏡的材質(zhì)均為Nd:vd=i.8:25，±5%的誤差范圍。全文摘要一種光學(xué)鏡頭，包括根據(jù)光線的入射方向依次排列的第一至第四透鏡，該第一透鏡為凹平型透鏡；該第二透鏡為彎月型透鏡，曲面向著光線的入射方向彎曲；該第三透鏡為彎月型透鏡，曲面向著光線的入射方向彎曲；該第四透鏡為凸平型透鏡；該光學(xué)鏡頭的焦距為120mm、相對孔徑為1∶6；入射激光經(jīng)過該光學(xué)鏡頭后可在待加工材質(zhì)內(nèi)最大為70*70*100mm3的空間范圍實現(xiàn)內(nèi)雕。具有大相對孔徑，大視場以及無畸變。文檔編號G02B13/18GK101762870SQ200910109869公開日2010年6月30日申請日期2009年11月25日優(yōu)先權(quán)日2009年11月25日發(fā)明者周朝明,李家英,高云峰申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司