F-θ扫描透镜原理
发布日期:2015-2-17   点击次数:1334
F-θ扫描透镜原理

     近年来,乐鱼体育亚洲打标技术已成为乐鱼体育亚洲加工的最大应用领域之一 ,并以其标记速度快,字迹清晰,防伪功能强,污染小等特点得到工业界的广泛关注。目前国内主要使用振镜扫描系统。乐鱼体育亚洲束经扩束入射到两个被电机控制的互相垂直的振镜上,两个振镜可以分别在 和y方向扫描,实现乐鱼体育亚洲束的偏转。光束经f-theta透镜聚焦于工作面上,同时光束入射角与像面上的光斑位置满足线性关系,从而通过控制入射光束的扫描角来控制光斑在像面上的位置。

 f-θ透镜与普通透镜的区别

1、普通透镜

如图2-1所示,设透镜的焦距为f,扫描角度为θ,普通透镜如图校正了畸变。

 

                       2-1  普通透镜成像

其像高为:

                            (2-1)

将此式两边对时间t求导,那么有:

                    (2-2

由此可见,对以等角速度偏转的入射光束在焦平面上的扫描速度不是线性的。

 

2f-θ透镜

透镜而言,为得到一定的扫描速度,其像高必须为:

                                     (2-3

这样,对时间t微分的结果为

                    (2-4

其中ω是扫描元件恒定的角速度,这样要求透镜要故意产生正畸变,当扫描角度θ增大时,实际像高比几何乐鱼体育登陆官网确定的理想像高要小,是它的θ/ Tanθ倍,其线性畸变

                (2-5

其相对畸变量为

                                    (2-6

具有式(2-6)所给出的畸变像差量的透镜,当入射光以等角速度偏转入射时,在焦面上的扫描速度就是等速的,由于此透镜的像高等于f  θ,故常简称为f-θ透镜。

f-θ透镜和普通透镜的区别见图1-2所示,图1-2中比较f-θ透镜和普通透镜的Hθ之间的关系,随着θ的增大,两者之间的差别越来越明显,在线性地保持扫描角度和扫描位置关系方面,f-θ透镜起到了重要要作用。

 

2.2  f-θ透镜的特点及成像特点

根据f-θ透镜的基本性能,它有以下特点:

(1) 从结构看f-θ透镜,光束偏转点的位置,相当于普通透镜系统的孔径光阑中心,因此f-θ透镜系统是孔径光阑位于透镜前方的非对称型系统。

(2) 从扫描过程中看,将准直乐鱼体育亚洲光束以不同的视场角进入入瞳、通过f-θ透镜在象平面上的不同位置得到光点。这里反射镜的有效转角、相当于普通系统的视场角2ω。因此f-θ透镜是一个相对口径小而视场较大的乐鱼体育登陆官网系统。

(3) f-θ透镜常常要求光板尺寸从边缘到中心是一致的。由于口径小,球差很容易较正。视场角大,对象散和场曲有较高的相差校正要求。

(4) 一般情况下,作为单一乐鱼体育亚洲光源的扫描系统,只有单色象差,而无色差。这对乐鱼体育登陆官网材料的选择带来方便。要求同时适应多种乐鱼体育亚洲光源系统、必须校正色差。

(5) 为满足线性扫描的要求,必须使系统产生一定的畸变。使y=k tg θ变y=k θ为相对畸变量为:

 

 (6)用于乐鱼体育亚洲光束传播的乐鱼体育亚洲光束,与一般光束的传播规律不相同,必须考虑高斯光束在乐鱼体育登陆官网系统中传播的特性。7)般乐鱼体育登陆官网系统中,像高y与θ视场角成非线性的正切关系,即

两边微分可得

                        (2-10)

 

从式(2-10) 易见,像点间隔Δy除与Δθ有关外,还与θ角余弦值有关,因此相等时间间隔Δt和相同的角度间隔Δθ,将产生不的空间间隔Δy,这样就会使记录信息产生失真。为保证f-θ。透镜的像高y与扫描视场角θ之间成线性关系,就必须使镜头本身产生一定的桶形畸变:

 

把θ对应的实际像点高度记为H(θ),则有

                           (2-13)


 

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