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                        光學鏡頭設計之視場角計算設計

                           激光工業加工、醫療、科研和測量應用等領域通常會使用振鏡掃描系統。激光束經過準直或擴束后入射到 X、Y 兩個方向的振鏡片上,再經過F-theta透鏡聚焦于工作面,如圖1。同時光束入射角與像面上的光斑位置滿足線性關系,從而通過控制入射光束的掃描角來控制聚焦光斑在像面上的位置。

                         

                        1 激光打標機工作原理圖

                        與普通成像物鏡不同,F-Theta鏡頭的像高與視場角成正比。如圖2所示鏡頭的視場角、焦距和像高滿足下式所示的關系:

                        y  = f × θ           (1)

                        式中 θ、f、y 分別表示F-Theta鏡頭的視場角、焦距和像高。當F-Theta焦距一定時,像高 y 與視場角 θ 成正比,滿足線性關系。

                         

                        2 F-Theta鏡頭原理圖與實物圖

                        與場鏡相關的幾個顯著參數有入射激光波長、掃描幅面、場鏡焦距、入射激光口徑和聚焦光斑大小等。 常見的場鏡型號如SL-1064-110-163Q-D10。1064表示激光波長為1064 nm,Nd:YAG激光器;110表示場鏡掃描幅面是110 mm×110 mm;163表示場鏡焦距163 mm;Q表示場鏡材料為全石英,石英對激光吸收少,溫漂??;D10表示激光入射光束直徑為10 mm(1/e2)。 選擇場鏡時,需要注意各參數之間的關系;掌握其使用技巧可以延長相關光學組件的使用壽命。


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