大視場消色差鏡頭【技術(shù)領(lǐng)域】本發(fā)明涉及光學鏡頭領(lǐng)域，特別是涉及一種大視場消色差鏡頭?！?br/>
背景技術(shù)：
】激光加工是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對材料進行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一種加工技術(shù)。隨著激光加工應用領(lǐng)域的日益擴展，對激光加工設備的需求日益增多，對刻線質(zhì)量的要求也在不斷提高。原來一般要求刻線寬度大約為絲寬級(約0.01mm)，現(xiàn)在甚至要求為微米級。這不僅需要高精度的激光加工設備，更需要成像質(zhì)量高的光學系統(tǒng)。聚焦鏡頭作為激光加工設備的光學系統(tǒng)，對激光加工質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。然而，傳統(tǒng)的聚焦鏡頭視場小，成像質(zhì)量不高，難以滿足激光加工高精細刻線寬度的要求?！?br/>
技術(shù)實現(xiàn)要素：
】基于此，有必要提供一種視場較大、成像質(zhì)量較高的大視場消色差鏡頭。一種大視場消色差鏡頭，包括沿入射光線的傳輸方向依次同軸排列的：第一透鏡，所述第一透鏡為彎月透鏡，包括第一曲面和第二曲面，所述第一曲面和所述第二曲面均朝圖像側(cè)凸出；第二透鏡，所述第二透鏡為彎月透鏡，包括第三曲面和第四曲面，所述第三曲面和所述第四曲面均朝圖像側(cè)凸出；第三透鏡，所述第三透鏡為雙凸透鏡，包括第五曲面和第六曲面，所述第五曲面朝物體側(cè)凸出，所述第六曲面朝圖像側(cè)凸出；第四透鏡，所述第四透鏡為雙凸透鏡，包括第七曲面和第八曲面，所述第七曲面朝物體側(cè)凸出，所述第八曲面朝圖像側(cè)凸出；第五透鏡，所述第五透鏡為雙凹透鏡，包括第九曲面和第十曲面，所述第九曲面朝圖像側(cè)凸出，所述第十曲面朝物體側(cè)凸出；其中，所述第一曲面至所述第十曲面沿入射光線的傳輸方向依次排布；所述第一透鏡至所述第五透鏡的中心厚度依次為3mm、3mm、3mm、3mm、2mm，允許公差為10％，上偏差為+5％，下偏差為-5％；所述第一曲面至所述第十曲面的曲率半徑依次為-8mm、-15mm、-29mm、-10mm、19mm、-32mm、13mm、-70mm、-31mm、15mm，允許公差為10％，上偏差為+5％，下偏差為-5％。在其中一個實施例中，所述第二曲面與所述第三曲面之間、所述第四曲面與所述第五曲面之間、所述第六曲面與所述第七曲面之間、所述第八曲面與所述第九曲面之間的中心間距依次為0.1mm、0.1mm、0.1mm、1mm，允許公差為10％，上偏差為+5％，下偏差為-5％。在其中一個實施例中，所述第一透鏡至所述第五透鏡繞入射光軸旋轉(zhuǎn)對稱。在其中一個實施例中，所述第一曲面至所述第十曲面均為球面。在其中一個實施例中，所述大視場消色差鏡頭還包括第六透鏡，所述第六透鏡為設于所述第五透鏡靠近圖像的一側(cè)的平面透鏡，包括第十一曲面和第十二曲面，所述第十一曲面和第十二曲面均為平面。在其中一個實施例中，所述第六透鏡的厚度為1mm，允許公差為10％，上偏差為+5％，下偏差為-5％。在其中一個實施例中，所述第十一曲面與所述第十曲面相鄰，所述第十一曲面與所述第十曲面之間的中心間距為1mm，允許公差為10％，上偏差為+5％，下偏差為-5％。在其中一個實施例中，所述大視場消色差鏡頭滿足如下條件：f＝20mm，D/f＝0.5，2H＝0.8mm，LK＝15.7mm，λ＝355nm～532nm，其中，f表示鏡頭的焦距，D表示入射光孔的直徑，D/f表示相對孔徑，2H表示線視場寬，LK表示工作距離，λ表示工作波長。上述的大視場消色差鏡頭，可作為精細光刻鏡頭用于激光打標等各種精細加工鏡頭的用途。由于采用同軸設置的不同類型的透鏡組合結(jié)合光學設計，不僅具有較大的視場范圍，而且當用可見監(jiān)控光束(波長約為532nm)對加工工件表面進行預覽和對焦時，保證工作的激光(波長約為355nm)也聚焦在同一個平面上，同時具有較高的消色差功能和較高的分辨力，可曝光微細線條，大大提高成像質(zhì)量，從而實現(xiàn)了激光加工光斑在加工工件表面的快速對準和定位，大大提高加工效率和加工質(zhì)量?！靖綀D說明】圖1為一實施例的大視場消色差鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A為圖1所示的大視場消色差鏡頭的球差曲線圖；圖2B為圖1所示的大視場消色差鏡頭的軸上與軸外幾何象差曲線圖；圖2C為圖1所示的大視場消色差鏡頭的彌散圖；圖3為圖1所示的大視場消色差鏡頭的調(diào)制傳遞函數(shù)M.T.F曲線圖。【具體實施方式】為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明的大視場消色差鏡頭進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。需要說明的是，本文中負號表示光從左向右傳播，以球面和主光軸的交點為準，球面的球心在該點以左，則曲率半徑為負，反之，球心在該點以右，則曲率半徑為正。另外，本文中以入射光從左向右傳播，位于鏡頭左邊的為物體側(cè)，位于鏡頭右邊的為圖像側(cè)。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。如圖1所示，一實施例的大視場消色差鏡頭100包括沿入射光線170的傳輸方向依次排列的六塊透鏡，其分別為第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140、第五透鏡150和第六透鏡160。其中，第一透鏡110至第六透鏡160沿入射光線170的傳輸方向同軸設置。第一透鏡110為彎月透鏡，包括第一曲面111和第二曲面112。第一曲面111和第二曲面112均為球面，且均朝圖像一側(cè)凸出。第一曲面111的曲率半徑為-8±5％mm。第二曲面112的曲率半徑為-15±5％mm。第一透鏡110沿著光軸上的厚度為3±5％mm。第二透鏡120為彎月透鏡，包括第三曲面121和第四曲面122。第三曲面121和第四曲面122均為球面，且均朝圖像一側(cè)凸出。第三曲面121的曲率半徑為-29±5％mm。第四曲面的曲率半徑為-10±5％mm。第二透鏡120沿著光軸上的厚度為3±5％mm。第二透鏡120與第一透鏡110之間的距離，即第三曲面121與第二曲面112在光軸上的間距優(yōu)選為0.1±5％mm。第三透鏡130為雙凸透鏡，包括第五曲面131和第六曲面132。第五曲面131為球面，朝物體一側(cè)凸出。第六曲面132為球面，朝圖像一側(cè)凸出。第五曲面131的曲率半徑為19±5％mm。第六曲面132的曲率半徑為-32±5％mm。第三透鏡130沿著光軸上的厚度為3±5％mm。第三透鏡130與第二透鏡120之間的距離，即第五曲面131與第四曲面122在光軸上的間距優(yōu)選為0.1±5％mm。第四透鏡140為雙凸透鏡，包括第七曲面141和第八曲面142。第七曲面141為球面，朝物體一側(cè)凸出。第八曲面142為球面，朝圖像一側(cè)凸出。第七曲面141的曲率半徑為13±5％mm。第八曲面142的曲率半徑為-70±5％mm。第四透鏡140沿著光軸上的厚度為3±5％mm。第四透鏡140與第三透鏡130之間的距離，即第七曲面141與第六曲面132在光軸上的間距優(yōu)選為0.1±5％mm。第五透鏡150為雙凹透鏡，包括第九曲面151和第十曲面152。第九曲面151為球面，朝圖像一側(cè)凸出。第十曲面152為球面，朝物體一側(cè)凸出。第九曲面151的曲率半徑為-31±5％mm。第十曲面152的曲率半徑為15±5％mm。第五透鏡150沿著光軸上的厚度為2±5％mm。第五透鏡150與第四透鏡140之間的距離，即第九曲面151與第八曲面142在光軸上的間距優(yōu)選為1±5％mm。上述的第一曲面111至第十曲面152沿入射光線170的傳輸方向依次排布。第六透鏡160為平面透鏡，包括第十一曲面161和第十二曲面162。第十一曲面161和第十二曲面162均為平面。第六透鏡160設置于第五透鏡150靠近圖像的一側(cè)，起保護其他透鏡的作用。在其他實施例中，第六透鏡160也可設置在第一透鏡110靠近物體的一側(cè)，或設置在相鄰兩個透鏡之間。第六透鏡160的厚度為1±5％mm。第六透鏡160與第五透鏡150之間的距離，即第十一曲面161與相鄰的第十曲面152之間的中心間距，優(yōu)選為1±5％mm。可以理解，第六透鏡160也可省略。在本實施例中，第一透鏡110至第五透鏡150繞入射光軸旋轉(zhuǎn)對稱，即第一透鏡110至第五透鏡150在垂直于入射光線170的平面內(nèi)的投影為圓形。在其他實施例中，第一透鏡110至第五透鏡150也可為非旋轉(zhuǎn)對稱體，即第一透鏡110至第五透鏡150在垂直于入射光線170的平面內(nèi)的投影還可以為橢圓形、方形或其他形狀。本實施例的大視場消色差鏡頭滿足如下條件：f＝20mm，D/f＝0.5，2H＝0.8mm，LK＝15.7mm，λ＝355nm～532nm，其中，f表示鏡頭的焦距，D表示入射光孔的直徑，D/f表示相對孔徑，2H表示線視場寬，LK表示工作距離，λ表示工作波長。如圖2A所示，上述的大視場消色差鏡頭的球差曲線表明其消色差程度已達到理想程度。如圖2B所示，上述的大視場消色差鏡頭的軸上和軸外幾何象差非常小，都在±1μm之內(nèi)。如圖2C所示，上述的大視場消色差鏡頭的軸上與軸外的彌散圓大小都較均勻。圖2A、圖2B與圖2C所示的結(jié)果表明本實施例的大視場消色差鏡頭具有較高的消色差程度。調(diào)制傳遞函數(shù)是較客觀和全面評價光學系統(tǒng)成像質(zhì)量的一種方法，將輸出圖像的對比度與輸入圖像的對比度之比稱為調(diào)制度M.F.T，調(diào)制傳遞函數(shù)可用M.T.F曲線來表示，橫坐標為分辨率，縱坐標為對比度。M.T.F值介于0～1之間，M.T.F值越大，表示系統(tǒng)的成像質(zhì)量越好，系統(tǒng)成的像越清晰。請參閱圖3，上述的大視場消色差鏡頭的調(diào)制傳遞函數(shù)M.T.F曲線顯示，當分辨率達到300線對/mm時，M.T.F仍為0.6，這表明本實施例的大視場消色差鏡頭具有較高的光學成像質(zhì)量，可曝光微細線條。上述的大視場消色差鏡頭，可作為精細光刻鏡頭用于激光打標等各種精細加工鏡頭的用途。由于采用同軸設置的不同類型的透鏡組合結(jié)合光學設計，不僅具有較大的視場范圍，而且當用可見監(jiān)控光束(波長約為532nm)對加工工件表面進行預覽和對焦時，保證工作的激光(波長約為355nm)也聚焦在同一個平面上，同時具有較高的消色差功能和較高的分辨力，可曝光微細線條，大大提高成像質(zhì)量，從而實現(xiàn)了激光加工光斑在加工工件表面的快速對準和定位，大大提高加工效率和加工質(zhì)量。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。