本实用新型涉及光学设备领域，特别涉及一种远心激光场镜镜头及其激光扫描系统。

　　在现代工业制造的过程中，激光加工因其具有高精度与高效率等优点，广泛应用于焊接、表面处理、打孔、打标等各种加工工艺；激光加工主要由四部分组成，分别是激光器、电源、光学系统和机械系统；而光学系统一般包括x/y振镜和扫描场镜；扫描场镜一般安装于激光系统的末端，用于形成聚焦平面，通过控制x/y振镜的反射角度，从而使激光光束聚焦于聚焦平面的不同区域，从而实现打标、焊接、激光清洗、3d打印等多种工艺；扫描场镜一般分为：平场镜和远心场镜；而目前业界内的远心扫描场镜往往存在平场效果不好的缺点，从而影响激光加工的稳定高效运行。

　　本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种远心激光场镜镜头，能够实现较好的平场效果，从而使得激光加工能够稳定高效进行。

　　根据本实用新型第一方面实施例的远心激光场镜镜头，包括沿激光传播方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，所述第一透镜为双凹球面负透镜，所述第二透镜为凹凸球面负透镜，所述第三透镜为凹凸球面正透镜，所述第四透镜为平凸球面正透镜，所述第五透镜为双凸球面正透镜，所述第六透镜为双平面透镜。

　　根据本实用新型实施例的远心激光场镜镜头，至少具有如下有益效果：激光器发出一束固定光斑的激光，经过x/y振镜反射后，进入到远心激光场镜镜头，从而激光依次经过第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，经过透镜的多次折射，使得镜头的出射瞳在像空间无限远，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，使得远心激光场镜镜头具有较好的平场效果，从而使得激光加工能够稳定高效进行。

　　根据本实用新型的一些实施例，还包括主镜筒，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜均设置于所述主镜筒中。

　　根据本实用新型的一些实施例，还包括锁环，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜均通过所述锁环而固定于所述主镜筒中。

　　根据本实用新型的一些实施例，所述第一透镜和所述第二透镜之间、所述第二透镜和所述第三透镜之间、所述第三透镜和所述第四透镜之间、所述第四透镜和所述第五透镜之间以及所述第五透镜和所述第六透镜之间均设置有隔圈。

　　根据本实用新型的一些实施例，所述第六透镜相对于所述隔圈的一侧设置有具备缓冲作用的橡胶圈。

　　根据本实用新型的一些实施例，所述第一透镜包括第一球面和第二球面，所述第一球面的曲率半径为-110.16±0.11016毫米，所述第二球面的曲率半径为-234.29±0.23429毫米；所述第二透镜包括第三球面和第四球面，所述第三球面的曲率半径为-40.0±0.04毫米，所述第四球面的曲率半径为66.12±0.06612毫米；所述第三透镜包括第五球面和第六球面，所述第五球面的曲率半径为-247.7±0.2477毫米，所述第六球面的曲率半径为85.18±0.08518毫米；所述第四透镜包括第一平面和第七球面，所述第七球面的曲率半径为134.75±0.13475毫米；所述第五透镜包括第八球面和第九球面，所述第八球面的曲率半径为206.4±0.2064毫米，所述第九球面的曲率半径为438.76±0.43876毫米；所述第六透镜包括第二平面和第三平面。

　　根据本实用新型的一些实施例，所述第一透镜的中心厚度为6.0±0.1毫米；所述第二透镜的中心厚度为16.0±0.1毫米；所述第三透镜的中心厚度为15.0±0.1毫米；所述第四透镜的中心厚度为16.0±0.1毫米；所述第五透镜的中心厚度为17.0±0.1毫米；所述第六透镜的中心厚度为5.0±0.1毫米。

　　根据本实用新型的一些实施例，所述第一透镜和所述第二透镜在光轴上的空气间距为16.0毫米；所述第二透镜和所述第三透镜在光轴上的空气间距为1.3毫米；所述第三透镜和所述第四透镜在光轴上的空气间距为1.3毫米；所述第四透镜和所述第五透镜在光轴上的空气间距为1.3毫米；所述第五透镜和所述第六透镜在光轴上的空气间距为12.0毫米。

　　根据本实用新型的一些实施例，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜均由石英玻璃制成，所述石英玻璃的折射率为1.45，所述石英玻璃的色散系数为67.7。

　　根据本实用新型第二方面实施例的激光扫描系统，包括根据本实用新型上述第一方面实施例的远心激光场镜镜头。

　　根据本实用新型实施例的激光扫描系统，至少具有如下有益效果：激光器发出一束固定光斑的激光，经过x/y振镜反射后，进入到远心激光场镜镜头，从而激光依次经过第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，经过透镜的多次折射，使得镜头的出射瞳在像空间无限远，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，使得远心激光场镜镜头具有较好的平场效果，从而使得激光加工能够稳定高效进行。

　　本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

　　本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

　　图4为本实用新型实施例的入瞳14mm的mtf曲线为本实用新型实施例的入瞳20mm的mtf曲线为本实用新型实施例的入瞳14mm的thoughfocusmtf曲线为本实用新型实施例的入瞳20mm的thoughfocusmtf曲线为本实用新型实施例的入瞳14mm的光学弥散斑图；

　　第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300、第四透镜400、第五透镜500、第六透镜600、主镜筒700、锁环800、隔圈900、橡胶圈1000。

　　下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

　　在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

　　本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

　　参照图1，本实用新型第一方面实施例的远心激光场镜镜头，包括沿激光传播方向依次设置的第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300、第四透镜400、第五透镜500和第六透镜600，第一透镜100为双凹球面负透镜，第二透镜200为凹凸球面负透镜，第三透镜300为凹凸球面正透镜，第四透镜400为平凸球面正透镜，第五透镜500为双凸球面正透镜，第六透镜600为双平面透镜。激光器发出一束固定光斑的激光，经过x/y振镜反射后，进入到远心激光场镜镜头，从而激光依次经过第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300、第四透镜400、第五透镜500和第六透镜600，经过透镜的多次折射，使得镜头的出射瞳在像空间无限远，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，使得远心激光场镜镜头具有较好的平场效果，从而使得激光加工能够稳定高效进行。

　　参照图1，在本实用新型的一些具体实施例中，还包括主镜筒700，第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300、第四透镜400、第五透镜500和第六透镜600均设置于主镜筒700中。第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300、第四透镜400、第五透镜500和第六透镜600都设置在主镜筒700中，并且按照激光传播的方向依次设置，使得激光通过主镜筒700后能够使得激光可以垂直于焦平面，产生良好的平场效果，并且可以使得扫描场范围内均匀的、达到衍射极限的像质。

　　参照图1，在本实用新型的一些具体实施例中，还包括锁环800，第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300、第四透镜400、第五透镜500和第六透镜600均通过锁环800而固定于主镜筒700中。通过锁环800，使得第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300、第四透镜400、第五透镜500和第六透镜600稳定地安装固定在主镜筒700中。

　　在本实用新型的一些具体实施例中，第一透镜100和第二透镜200之间、第二透镜200和第三透镜300之间、第三透镜300和第四透镜400之间、第四透镜400和第五透镜500之间以及第五透镜500和第六透镜600之间均设置有隔圈900。隔圈900能够很好地防止相邻透镜之间相互挤压而导致磨损的情况发生。

　　在本实用新型的一些具体实施例中，第六透镜600相对于隔圈900的一侧设置有具备缓冲作用的橡胶圈1000。橡胶圈1000具有良好的缓冲作用，减少第六透镜600变形，并且还可以起到良好的密封作用，对主镜筒700内部起到良好的保护作用。

　　在本实用新型的一些具体实施例中，第一透镜100包括第一球面和第二球面，第一球面的曲率半径为-110.16±0.11016毫米，第二球面的曲率半径为-234.29±0.23429毫米；第二透镜200包括第三球面和第四球面，第三球面的曲率半径为-40.0±0.04毫米，第四球面的曲率半径为66.12±0.06612毫米；第三透镜300包括第五球面和第六球面，第五球面的曲率半径为-247.7±0.2477毫米，第六球面的曲率半径为85.18±0.08518毫米；第四透镜400包括第一平面和第七球面，第七球面的曲率半径为134.75±0.13475毫米；第五透镜500包括第八球面和第九球面，第八球面的曲率半径为206.4±0.2064毫米，第九球面的曲率半径为438.76±0.43876毫米；第六透镜600包括第二平面和第三平面。其中，数值为正数代表是凸球面，数值为负数代表是凹球面；第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300、第四透镜400、第五透镜500和第六透镜600的球面或者平面设定，使得设置在主镜筒700中的透镜组具有良好的平场效果。

　　在本实用新型的一些具体实施例中，第一透镜100的中心厚度为6.0±0.1毫米；第二透镜200的中心厚度为16.0±0.1毫米；第三透镜300的中心厚度为15.0±0.1毫米；第四透镜400的中心厚度为16.0±0.1毫米；第五透镜500的中心厚度为17.0±0.1毫米；第六透镜600的中心厚度为5.0±0.1毫米。第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300、第四透镜400、第五透镜500和第六透镜600的中心厚度设定，使得远心激光场镜镜头具有良好的平常效果。

　　在本实用新型的一些具体实施例中，第一透镜100和第二透镜200在光轴上的空气间距为16.0毫米；第二透镜200和第三透镜300在光轴上的空气间距为1.3毫米；第三透镜300和第四透镜400在光轴上的空气间距为1.3毫米；第四透镜400和第五透镜500在光轴上的空气间距为1.3毫米；第五透镜500和第六透镜600在光轴上的空气间距为12.0毫米，使得远心激光场镜镜头具有良好的平常效果。

　　在本实用新型的一些具体实施例中，第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300、第四透镜400、第五透镜500和第六透镜600均由石英玻璃制成，石英玻璃的折射率为1.45，石英玻璃的色散系数为67.7。石英玻璃具有较高的透过率，线膨胀系数较低，均匀性较好，从而使得远心激光场镜镜头的抗激光损伤能力较强、透过率较高、成像质量较好。

　　参照图2至图12，以下提供具体实施例来对本实用新型上述实施例所能够达到的技术效果来进行说明补充。

　　在本实施例中，所述激光场镜镜头的工作距离为220mm，入射光瞳可以有两种，分别是14mm与20mm，工作波段为：1064nm。

　　参照图2至图5，分别为两种不同入射光瞳对应的光路成像图，对比两图像可看出图2左边的光斑口径较少，为14mm；图3光斑口径为20mm，另外从光斑射出到镜头第一片镜片的距离也有一些区别，分别为42mm和50mm，20mm光斑的稍长。

　　参照图6和图7，为两种不同光斑对应的mtf曲线图，一般在光学设计中，通常使用mtf曲线评价设计镜头的分辨率特征。对比两图可知，两种不同光斑的成像分辨率都较好，所有视场的曲线几乎重叠在一起，并非常接近衍射极限。

　　参照图8和图9所示的两种不同光斑成像的点阵图。其中dbj表示物方视场，ima表示像方视场。airyradius表示艾里斑半径，rmsradius表示弥散斑均方差半径，单位都是微米。从图8可看出，14mm光斑的airyradius为15.51μm，中心rmsradius为1.399μm，边缘rmsradius为3.009，由光学理论可知，rmsradius比airyradius小，则表示轴上与轴外点能量集中度和像差矫正都非常好，达到理想的分辨率。而20mm光斑的点阵图所示的rmsradius虽然稍大一点，但同样比airyradius小，所以同样具有很好的分辨率。

　　参照图10和图11所示的场曲与畸变图，场曲只有0.2mm，畸变小于2％，镜头的场曲小，说明聚焦的偏差程度十分小，即平场效果非常好，十分有益于激光应用领域使用，畸变也是在合理范围内。

　　参照图12所示的相对照度曲线，可看出镜头像方视场的能量强度都非常高，十分适用于激光应用。

　　综上所述，本实用新型实施例设计的远心激光场镜镜头具有平场效果好，高分辨率，像差极小等特点。

　　根据本实用新型第二方面实施例的激光扫描系统，包括根据本实用新型上述第一方面实施例的远心激光场镜镜头。

　　根据本实用新型实施例的激光扫描系统，激光器发出一束固定光斑的激光，经过x/y振镜反射后，进入到远心激光场镜镜头，从而激光依次经过第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300、第四透镜400、第五透镜500和第六透镜600，经过透镜的多次折射，使得镜头的出射瞳在像空间无限远，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，使得远心激光场镜镜头具有较好的平场效果，从而使得激光加工能够稳定高效进行。

　　在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

　　尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。雷竞技(RAYBET)的官方网站雷竞技(RAYBET)的官方网站