激光掃描系統(tǒng)是一種將時(shí)間信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎涗浛諉?wèn)信息的系統(tǒng)。它使某種信息通過(guò)光調(diào)制器對(duì)激光束調(diào)制后，經(jīng)光束掃描器和F-Theta激光聚焦鏡頭再接收形成一維或二維掃描圖像。它已被廣泛用于標(biāo)刻機(jī)、導(dǎo)彈跟蹤瞄準(zhǔn)、激光打印機(jī)、傳真機(jī)、集成電路激光圖形發(fā)生器等激光掃描精密設(shè)備中。

激光打標(biāo)是激光技術(shù)的一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域，它與傳統(tǒng)的刻蝕、機(jī)刻等打標(biāo)方式相比，有許多優(yōu)點(diǎn)，如無(wú)污染、分辨率高、非接觸及標(biāo)記永久保持等。激光束到達(dá)工件表面的瞬間，光能轉(zhuǎn)換為熱能，使工件表面材料熔融甚至汽化，從而標(biāo)刻出相應(yīng)的圖案或標(biāo)記。

   激光打標(biāo)機(jī)的工作原理如圖1所示，激光器發(fā)出的高能量激光束依次經(jīng)過(guò)動(dòng)方向互相垂直的X和Y掃描振鏡，入射到F-Theta物鏡，由F-Theta后到達(dá)工件表面。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)X和Y掃描振鏡，可以控制激光束在工件表面的X和Y兩個(gè)方向上任意移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)矢量打標(biāo)。振鏡式激光打標(biāo)具有響應(yīng)速度快、打標(biāo)速度快、打標(biāo)質(zhì)量高等許多優(yōu)點(diǎn)。

 

圖1激光打標(biāo)機(jī)工作原理圖

 

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

              （1-1）

式中θ、f、y分別表示F-Theta鏡頭的視場(chǎng)角、焦距和像高。表示當(dāng)F-Theta焦距一定時(shí)，像高y與視場(chǎng)角θ成正比，滿足線性關(guān)系。

 

圖2．F-Theta鏡頭原理圖

為滿足式（1-1）的線性掃描關(guān)系，同時(shí)校正F-Theta鏡頭的像差，往往需要多個(gè)透鏡合理布局；激光在透鏡表面的后反射點(diǎn)（圖3-圖6）能量高度集中，隨著工業(yè)使用中激光功率的不斷提升，如果后反射點(diǎn)聚焦在X\Y振鏡片上，會(huì)燒蝕振鏡片的反射膜層，造成系統(tǒng)透過(guò)率的大幅降低；如果后反射點(diǎn)聚焦在掃描鏡內(nèi)部鏡片上（圖6），造成明顯的熱透鏡效應(yīng)，該透鏡折射率隨著能量的積聚發(fā)生變化，直接改變掃描鏡的工作距離，反映為標(biāo)記光斑變大、標(biāo)記顏色變淺甚至無(wú)法標(biāo)記。

 

圖3 后反射點(diǎn)示意1

 

圖4后反射點(diǎn)示意2

 

 

 

圖5后反射點(diǎn)示意3

 

 

圖6后反射點(diǎn)示意4

 

    綜上在設(shè)計(jì)F-theta平場(chǎng)掃描鏡時(shí)要仔細(xì)排查每個(gè)鏡片表面的后反射點(diǎn)，通過(guò)改變鏡片的曲率半徑盡量消除后反射點(diǎn)的不利影響。