光学镜头设计之视场角计算设计

日期： 2025.06.01

来源: 鼎鑫盛光学

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激光工业加工、医疗、科研和测量应用等领域通常会使用振镜扫描系统。激光束经过准直或扩束后入射到 X、Y 两个方向的振镜片上，再经过F-theta透镜聚焦于工作面，如图1。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聚焦光斑在像面上的位置。

图1 激光打标机工作原理图

与普通成像物镜不同，F-Theta镜头的像高与视场角成正比。如图2所示镜头的视场角、焦距和像高满足下式所示的关系：

y = f × θ (1)

式中 θ、f、y 分别表示F-Theta镜头的视场角、焦距和像高。当F-Theta焦距一定时，像高 y 与视场角 θ 成正比，满足线性关系。

图2 F-Theta镜头原理图与实物图

与场镜相关的几个显著参数有入射激光波长、扫描幅面、场镜焦距、入射激光口径和聚焦光斑大小等。常见的场镜型号如SL-1064-110-163Q-D10。1064表示激光波长为1064 nm，Nd:YAG激光器；110表示场镜扫描幅面是110 mm×110 mm；163表示场镜焦距163 mm；Q表示场镜材料为全石英，石英对激光吸收少，温漂小；D10表示激光入射光束直径为10 mm(在1/e2)。选择场镜时，需要注意各参数之间的关系；掌握其使用技巧可以延长相关光学组件的使用寿命。

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