基于激光扫描的f-θ透镜设计

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1、基于激光扫描的f-θ透镜设计TheDesignoff-θLensBasingonLaserScanning摘要随着光电科技的进步，全像光学元件在各种领域的应用日趋重要，有些产品已经正式商业化。F-θ透镜就是一种典型的全像光学元件，它被广泛应用在导弹跟踪瞄准，激光打印机，传真机等设备中。本文主要论述了f-θ透镜的设计，介绍了f-θ透镜的相关知识，以及它的用途。简要的阐述了f-θ透镜的基本组成以及工作原理和特点。通过ABR,ADP和ZEMAX等光学设计软件的运用，对像差进行了初步计算和校正优化，最终达到设计的要求

2、。关键词：f-θ透镜激光扫描畸变ABSTRACTWiththedevelopmentofphotoelectrictechnology,theapplicationoffull-imageopticcomponentismoreandmoreimportantandsomehavebeenformalcommerce.F-θlensisatypicaloneandhasbeenextensivelyusinginmissiletrackingandcollimating、laserprinter、electr

3、ographandsoon.Inthispaper,itmainlydiscussesthedesignoff-θlensandintroducessomerelativeknowledgeanditsuse.Expoundthebasicconstitutionoff-θandprincipleandcharacteristicsimply.CalculateitsaberrationprimaryandoptimizeitbyusingABR,ADP,ZEMAXprogramtoachievethedem

4、andofdesign.Keywords:f-θlenslaserscanningaberration目录第一章激光扫描概论91.1激光扫描的一些基本知识91.2扫描用激光器111.2.1气体激光器原理111.2.2氦氖激光器131.2.3He-Cd激光器141.2.4氩离子激光器161.3改善激光扫描成像质量的几种方法171.3.1激光扫描系统的自动调焦系统181.3.2提高缩小光点锐度和减小光点尺寸的辅助技术181.3.3提高图像平滑度和改善像质的方法191.3.4光点直径与光点间隔的关系191.3.5像

5、元时钟技术191.4激光扫描技术在其他方面的应用20第二章f-θ透镜相关知识212.1f-θ扫描透镜简介212.1.1透镜后扫描用聚焦透镜222.1.2透镜前扫描和f-θ透镜222.2扫描物镜的成像特性和设计要求232.3f-θ扫描透镜用途25第三章像差理论知识263.1清晰成像的原理263.2点列图用于光学系统像质评价26第四章f-θ透镜设计过程284.1设计参数284.2数据1284.3数据2334.3最终数据36结论与总结38致谢39参考文献40第一章激光扫描概论1.1激光扫描的一些基本知识激光扫描有各

6、种结构和用途，但基本上由激光器、调制器、偏转器、调节反馈装置及探测器和把它们连结在一起的光学系统组成。激光扫描装置的关键部件之一是光束偏转器。接收装置指的是打印输出，条形码扫描，图像屏幕显示、信息存储光盘等等。光学系统可以视为光束扫描器的辅助部分。能够充当光束偏转器的有旋转多面棱镜，检流计和振镜，全息光盘衍射偏转，以及声光或电光偏转等。我们在这里讲到的扫描实际上是飞点扫描，即高速扫描。扫描轨迹根据需要或是直线，或是曲线。所谓飞点扫描就是每次扫描多个点，而且每秒钟进行多次扫描。扫描线是由点的轨迹组成的。例如，激

7、光打印机每个扫描行包括约3000-4500个点，纵向扫描速度达每秒钟80厘米，在每厘米的纵向长度里差不多进行50行以上的扫描。换句话说，每秒钟要进行10—20个点的扫描。这个速度是很高的，一般家用电视不过每秒钟20—40个点。激光偏转器系统与电视不同，前者是光束偏转，而后者是电子束偏转。在电视阴极射线管内，电子束轰击荧光屏致使其发光。磁场或电场使电子束偏转，产生行扫描或栅状扫描。问题在于CRT管（即阴极射线管）作为扫描光源，亮度不够，连一个小功率的激光器也比不上。现今的激光扫描已达到或一般CRT电子束的扫描速

8、度，所以CRT光源扫描很少再应用。但是，光束扫描比电子束扫描实现起来要困难。不过，光束扫描受外界干扰的影响较小。电子束扫描装置必须进行磁屏蔽才能保证电子束扫描的精确度。图1-1光束的偏转在深入讨论光束偏转技术之前，我们应首先建立几个概念，图1-1是一个简化的偏转器，其中W是偏转光束的宽度，ψ是偏转角，则可定义一个偏转品质因数MM=Wψ(1-1)由于均匀照明圆形孔径产生夫朗和费衍射的最小角分辨率为α=