[实用新型]一种紫外激光远心F‑theta扫描场镜

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种紫外激光扫描系统，尤其是涉及一种紫外激光远心F-theta扫描场镜。

背景技术

随着激光加工的不断发展，对激光加工设备的要求越来越高，不仅体现在加工效率上，还要求加工出来的线条越来越精细。波长λ＝1064nm、532nm的激光已不能满足相关加工要求。为了达到更加精细、清晰的加工效果，使用短波紫外激光，可使其聚焦光斑极小，如下式所示：

艾里斑直径δ＝2.44×λ/F^#

由上式可以看出，在使用相同的F^#的扫描场镜时，使用激光波长λ＝355nm时，其艾里斑直径δ比使用1064nm、532nm波长的激光会更小。因此，使用配备355nm激光的激光加工设备，无论是打孔、划线、还是切割，都会比配备532nm或者1064nm激光效果更好，线条更精细。目前紫外加工主要是用于超精细打标、特殊材料打标和精确划线等。如在食品、医药包装材料上打标、打微孔，在柔性PCB板上打标、切割划片，对金属或非金属镀层进行去除，在硅晶圆片上进行微孔、盲孔加工等。

在使用非远心F-theta扫描场镜进行打孔时，其像方主光线与焦面之间有一定的倾角，因此加工出来的孔在深度方向上会有一定的斜度，而且孔形也不圆。另外，当被加工物件与扫描场镜有一定的离焦时，由于非远心原因，会造成额外的畸变，降低了加工位置精度。而远心F-theta场镜经过特殊设计，通过使镜头的出射光瞳在像空间无限远，实现了聚焦光束的主光线在任何视场角的情况下都垂直于焦平面。远心F-theta扫描场镜在减小聚焦光斑的畸变和钻孔角度都有特殊的优势，因而被广泛用于精密激光打标和钻孔中，其中一个典型的应用是电子线路板的钻孔。小的工作视场的扫描场镜，在不移动加工件或工作台情况下，一次性加工比较小的视场范围，如果要加工较大的零件，需要移动工件或工作台，降低了加工效率和加工精度。专利CN 204964857 U中所述的F-theta扫描场镜，是一款355nm、远心扫描场镜，但该扫描场镜远心度比较大，达到2.5°，无法克服上述的远心度太大带来缺陷。专利CN 203799099 U中所述的F-theta扫描场镜，是一款355nm、远心的扫描场镜，该扫描场镜视场比较小，只有φ80mm左右，在不移动加工件的情况下，加工范围比较小。无法克服上述的加工效率和加工精度下降的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种紫外激光远心F-theta扫描场镜，该场镜的工作波长为355nm，该场镜具有远心小、像差小、视场大的特点，能满足高精度的精细微加工；而且在加工稍大零件时，也能保证加工精度和加工效率。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种紫外激光远心F-theta扫描场镜，从激光入射方向开始，包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，其中所述的第一透镜为双凹负透镜，第二透镜为凹面朝向入射光侧的弯月正透镜，第三透镜凹面朝向入射光侧的弯月正透镜，第四透镜为双凸正透镜，第五透镜为凸平正透镜，其中凸面朝向入射光侧。

第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜的焦距与扫描场镜的焦距满足：-1＜f₁/f＜-0.4，3＜f₂/f＜5.5，1.8＜f₃/f＜3.5，1＜f₄/f＜2.5，1.8＜f₅/f＜3.5，优选，f₁/f＝-0.67，f₂/f＝4.65，f₃/f＝2.29，f₄/f＝1.67，f₅/f＝2.77，其中，f₁为第一透镜的焦距，f₂为第二透镜的焦距，f₃为第三透镜的焦距，f₄为第四透镜的焦距，f₅为第五透镜的焦距，f为扫描场镜的焦距。

第一透镜的第一面曲率半径满足：-50mm＜R₁＜-20mm，优选为R₁＝-38.28mm，R₁为第一透镜的第一面曲率半径。