一種長工作距鎖合調焦激光聚焦鏡頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及光學測量領域，具體的說是一種長工作距鎖合調焦激光聚焦鏡頭，該鏡頭由主鏡筒、第一副鏡筒、第二副鏡筒、鎖緊螺釘、第三副鏡筒、螺紋帽、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡組裝構成，本實用新型解決了工業生產和檢測過程中涉及到的長檢測距離、光斑靶面無法移動等情況下，使檢測裝置能夠準確、快速的進行生產檢測問題，它可廣泛應用于工業生產、工業檢測的生產領域。
【專利說明】一種長工作距鎖合調焦激光聚焦鏡頭
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光學測量領域，具體的說是一種長工作距鎖合調焦激光聚焦鏡頭，它可廣泛應用于工業生產、工業檢測的生產領域。
【背景技術】
[0002]如何能快速、準確的使長焦距激光聚焦鏡頭對焦，是工業檢測、生產領域需要解決的一個問題，目前國內隨著工業化進程的不斷完善，市場對生產和檢測也提出了更高的要求，以往激光聚焦鏡頭采用短焦距、接受光斑靶面移動等裝置來對工業生產進行檢測，但當出現長檢測距離、光斑靶面無法移動等情況時則無法進行正常的生產檢測。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的在于解決工業生產和檢測過程中涉及到的長檢測距離、光斑靶面無法移動等情況下，使檢測裝置能夠準確、快速的進行生產檢測問題。
[0004]本實用新型的目的是這樣實現的，該鏡頭包括主鏡筒、第一副鏡筒、第二副鏡筒、鎖緊螺釘、第三副鏡筒、螺紋帽、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡，所述第一副鏡筒設置在主鏡筒的左端，所述第一透鏡設置在第一副鏡筒內；所述第三副鏡筒設置在主鏡筒的右端，第四透鏡和第五透鏡由左向右依次設置在第三副鏡筒內；所述第二副鏡筒設置在主鏡筒內靠近第三副鏡筒，第二透鏡和第三透鏡由左向右依次設置在第二副鏡筒內；所述鎖緊螺釘設置在主鏡筒上的凹槽內、主鏡筒和第三副鏡筒的連接部位；所述螺紋帽設置在主鏡筒的右側頂端。
[0005]所述第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡構成擴束比為14.3:1的激光擴束激光擴束鏡部分，其中第一透鏡選用Rl=_20.903、R2=4.59、H=L 5、?5mm的H-QF3材料(R代表透鏡半徑、H代表透鏡中心厚度、Φ代表透鏡口徑。下文不再復述)，對經由激光器出射的±0.15°光線進行散射，最終照射到第二透鏡和第三透鏡組成的膠合透鏡上，所述第二透鏡選用Rl=_17.672、R2=70.487、Η=2、Φ 12mm左右的ZFlO材料，所述第三透鏡選用Rl=70.487、R2=-13.978、H=2.5、Φ 12mm左右的H-ZK7材料，所述第二透鏡和第三透鏡兩片透鏡進行膠合，使入射到第二透鏡上的散射光出射的平行光直徑嚴格控制在Φ 10mm，這樣就將激光器散射出來的雜散光通過擴束鏡變成了 Φ 10_平行光。
[0006]所述第四透鏡和第五透鏡構成激光聚焦鏡頭，并將前面擴束的Φ 1mm的平行光最終聚焦成Φ0.1lmm的光斑點。
[0007]所述第四透鏡選用Rl=-10.945、R2=27.014、H=3.3、Φ 13mm 左右的 H-Fl 材料，第五透鏡選用R1=-81、R2=-18.762、H=2.8、Φ 15mm左右的H-F13材料。由聚焦光斑點到第五透鏡的工作距離控制在670mm左右；第三透鏡至第四透鏡之間為Φ 1mm的平行光，同時也為鏡頭本身帶螺紋可直接鎖合調焦留出了 14_左右的調焦范圍，這就足以保證在接受光斑靶面不動的情況下，系統可以通過聚焦鏡頭(第四透鏡和第五透鏡)的移動實現調焦。
[0008]本實用新型具有以下優點和積極效果:
[0009]1、本實用新型解決了在工業生產和檢測過程中涉及到的長檢測距離、光斑靶面無法移動等情況下，使檢測裝置能夠準確、快速的進行生產檢測問題。
[0010]2、本實用新型為了實現對上述激光器的聚焦，減少激光器散射光對聚焦的影響，所以在632.8nm激光器后面設計一款擴束比為14.3:1的激光擴束鏡頭。
[0011]3、本實用新型將聚焦鏡頭的焦距加大到670mm左右，聚焦光斑在Φ0.11mm，這就在保證聚焦光斑滿足要求的前提下，加大了檢測距離。同時加大擴束鏡到聚焦鏡間平行光輸出的距離，為鏡頭本身帶螺紋可直接鎖合調焦留出足夠的移動距離。最終實現在接受光斑靶面不動的情況下，通過旋鈕螺紋，移動聚焦鏡頭實現準確調焦。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型長工作距鎖合調焦激光聚焦鏡頭整體結構示意圖。
[0013]圖2是本實用新型由第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡構成的激光擴束鏡頭部分光學系統圖。
[0014]圖3是本實用新型由第四透鏡和第五透鏡構成的激光聚焦鏡頭部分光學系統圖。
[0015]圖4是本實用新型圖3所示透鏡組匯聚的全視場光斑點示意圖。
[0016]圖5是本實用新型圖3所示透鏡組匯聚的點視場光斑點示意圖。
[0017]圖6是本實用新型的光學系統圖。
【具體實施方式】
[0018]由附圖1所示:本實用新型提供一種應用于工業生產和檢測的激光聚焦鏡頭，激光光源選用的是632.8nm的半導體激光器，出射光斑直徑為Φ0.7，散射角為±0.15°。該鏡頭包括主鏡筒1、第一副鏡筒2、第二副鏡筒3、鎖緊螺釘4、第三副鏡筒5、螺紋帽6、第一透鏡7、第二透鏡8、第三透鏡9、第四透鏡10和第五透鏡11，所述第一副鏡筒2設置在主鏡筒I的左端，所述第一透鏡7設置在第一副鏡筒2內；所述第三副鏡筒5設置在主鏡筒I的右端，第四透鏡10和第五透鏡11由左向右依次設置在第三副鏡筒5內；所述第二副鏡筒3設置在主鏡筒I內靠近第三副鏡筒5，第二透鏡8和第三透鏡9由左向右依次設置在第二副鏡筒3內；所述鎖緊螺釘4設置在主鏡筒I上的凹槽內、主鏡筒I和第三副鏡筒5的連接部位；所述螺紋帽6設置在主鏡筒I的右側頂端。
[0019]由圖1、2所示:所述第一透鏡7、第二透鏡8和第三透鏡9構成擴束比為14.3:1的激光擴束鏡頭部分，其中第一透鏡?選用Rl=-20.903、R2=4.59、H=L 5、?5mm的H-QF3材料(R代表透鏡半徑、H代表透鏡中心厚度、Φ代表透鏡口徑。下文不再復述)，對經由激光器出射的±0.15°光線進行散射，最終照射到第二透鏡8和第三透鏡9組成的膠合透鏡上，所述第二透鏡8選用Rl=-17.672、R2=70.487、Η=2、Φ 12mm左右的ZFlO材料，所述第三透鏡9選用Rl=70.487、R2=-13.978、H=2.5、Φ 12mm左右的H-ZK7材料，所述第二透鏡8和第三透鏡9兩片透鏡進行膠合，使入射到第二透鏡8上的散射光出射的平行光直徑嚴格控制在Φ 10mm，這樣就將激光器散射出來的雜散光通過擴束鏡變成了 Φ 1mm平行光。
[0020]由附圖1、3所示:所述第四透鏡10和第五透鏡11構成激光聚焦鏡頭部分，焦距為670mm、匯聚光斑在Φ0.1mm，并將前面擴束的Φ 1mm的平行光最終聚焦成Φ0.1Imm的光斑點。
[0021]所述第四透鏡10 選用 Rl=-10.945,R2=27.014,H=3.3、Φ 13mm 左右的 H-Fl 材料，第五透鏡11選用R1=-81、R2=-18.762、H=2.8、Φ 15mm左右的H-F13材料。由聚焦光斑點到第五透鏡11的工作距離控制在670mm左右；第三透鏡9至第四透鏡10之間為Φ 1mm的平行光，同時也為鏡頭本身帶螺紋可直接鎖合調焦留出了 14mm左右的調焦范圍，這就足以保證在接受光斑靶面不動的情況下，系統可以通過聚焦鏡頭(第四透鏡10和第五透鏡11)的移動實現調焦。
[0022]通過對整個光學系統地優化，保證了全視場下光斑點的大小為Φ0.1lmm (如圖4所示)。而O視場、0.7視場及I視場上，單個視場點的RMS光斑點大小分別為:0.000249mm、0.000250mm 和 0.000254mm (如圖 5 所示)。
[0023]經過上述分析可以得到，由632.8nm半導體激光器、14.3:1激光擴束鏡和激光聚焦鏡組成的檢測系統，如圖6所示。
[0024]經過上述的ZEMAX模擬計算及分析，在如圖6所示的光學系統圖的基礎上，對整個光學系統進行結構設計，最終達到長工作距的鎖合調焦激光聚焦的目的。
【權利要求】
1.一種長工作距鎖合調焦激光聚焦鏡頭，其特征在于:該鏡頭包括主鏡筒(1)、第一副鏡筒(2)、第二副鏡筒(3)、鎖緊螺釘(4)、第三副鏡筒(5)、螺紋帽(6)、第一透鏡(7)、第二透鏡(8 )、第三透鏡(9 )、第四透鏡(10 )和第五透鏡(11)，所述第一副鏡筒(2 )設置在主鏡筒(O的左端，所述第一透鏡(7)設置在第一副鏡筒(2)內；所述第三副鏡筒(5)設置在主鏡筒(I)的右端，第四透鏡(10)和第五透鏡(11)由左向右依次設置在第三副鏡筒(5)內；所述第二副鏡筒(3)設置在主鏡筒(I)內靠近第三副鏡筒(5)，第二透鏡(8)和第三透鏡(9)由左向右依次設置在第二副鏡筒(3)內；所述鎖緊螺釘(4)設置在主鏡筒(I)上的凹槽內、主鏡筒(I)和第三副鏡筒(5)的連接部位；所述螺紋帽(6)設置在主鏡筒(I)的右側頂端。
2.根據權利要求1所述的一種長工作距鎖合調焦激光聚焦鏡頭，其特征在于:所述第一透鏡(7)、第二透鏡(8)和第三透鏡(9)構成擴束比為14.3:1的激光擴束激光擴束鏡部分，其中第一透鏡(7)選用Rl=-20.903、R2=4.59、H=L 5、?5mm的H-QF3材料，所述第二透鏡(8)選用Rl=-17.672、R2=70.487、Η=2、Φ12_的ZFlO材料，所述第三透鏡(9)選用Rl=70.487、R2=-13.978、H=2.5、Φ12_的Η-ΖΚ7材料，所述第二透鏡(8)和第三透鏡(9)兩片透鏡進行膠合，使入射到第二透鏡(8)上的散射光出射的平行光直徑嚴格控制在Φ1mm0
3.根據權利要求1所述的一種長工作距鎖合調焦激光聚焦鏡頭，其特征在于:所述第四透鏡(10)和第五透鏡(11)構成激光聚焦鏡頭，并將前面擴束的φ 1mm的平行光最終聚焦成Φ0.1lmm的光斑點。
4.根據權利要求1所述的一種長工作距鎖合調焦激光聚焦鏡頭，其特征在于:所述第四透鏡(10)選用 Rl=-10.945、R2=27.014、Η=3.3、Φ 13mm 的 H-Fl 材料，第五透鏡(11)選用Rl=-81、R2=-18.762、H=2.8、?15mm的H-F13材料，由聚焦光斑點到第五透鏡(11)的工作距離控制在670mm。
【文檔編號】G02B7/04GK204256239SQ201420797979
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月17日 優先權日:2014年12月17日
【發明者】孟繁有 申請人:孟繁有