F-Theta镜头的工作原理(以及何时使用)

发表的维克多argueta

在扫描系统中,激光束通常用电流计或电流计在一维或二维范围内作线性运动扫描镜.然后,聚焦激光可以用于雕刻图像在不同的材料,以及钻孔,切割或其他应用。然而,在这种应用中使用传统透镜时,聚焦光束的轮廓会随着光束远离光轴而改变。其原因是这些透镜将光聚焦在曲面上(这是一些像场曲率这样的像差的起源之一)。聚焦光束的变化会引起材料表面光功率的变化,从而导致制造误差。


正则透镜的焦点是一个曲面。

正则透镜的焦点是一个曲面。

解决这个问题的一种方法是使用所谓的“平场”扫描透镜,它将光聚焦在一个平面上的焦点上。然而,传统的平场镜头生成的图像与镜头焦点和扫描角相切成正比。这意味着,当扫描角度线性变化时,图像不会线性移动。这也会导致制造错误。


F-theta透镜可以产生这种平场,它们被用于各种各样的应用,包括激光焊接,激光标记/雕刻,激光钻孔,激光显示,激光雷达激光扫描显微镜、光学相干层析成像。

它们被称为f- θ透镜,因为这些透镜产生的图像高度与焦距和扫描角度成线性比例。


常规透镜、平场扫描透镜和f- θ透镜的焦平面差异(图像来源Thor Labs)

常规透镜、平场扫描透镜和f- θ透镜的焦平面差异(图像源Thor Labs)



有不同的方法来决定哪种f透镜适合你。需要记住的事情有:

  1. 波长的操作。你是在单一波长工作吗?如果有,你是在可见光、红外还是紫外线范围内?

  2. 光斑大小。如果你在制造业工作,这可能是至关重要的。

  3. 扫描区域。有时也称为扫描场直径(SFD)。它是光束可以聚焦的图像平面上的对角线。


另一个需要考虑的参数是你是否需要远心或非远心系统。在远心透镜中,像面上的光线平行于光轴。因此,如果物体偏离焦平面,光束不会横向移动。例如,如果您正在使用雕刻机,但不能保证需要雕刻的印版和f-theta镜头之间的距离,那么您可能需要一个远心镜头来保证您的图像在雕刻时不变形。


远心f透镜的例子

远心f透镜的例子


(请参阅这篇文章详细说明广角镜头类型包括关于f透镜)

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