折/衍混合远心消色差f-θ物镜系统设计

设计了一个折/衍混合远心消色差fθ物镜系统.该系统由一片折射/衍射透镜和三片折射透镜组成.入瞳位于系统前焦面,整个系统满足像方远心.与美国专利(专利号:4,925,279)相比较,垂轴色差由2.40mm降到0.23mm,降低了一个数量级;对于0°、14°和20°视场,最大垂轴像差分别由260μm、1350μm、2090μm降低到5μm、250μm、318μm,最大场曲分别由8mm、10mm、13mm降低到0.5mm、1mm、6mm.该物镜不仅可用于彩色激光打印机、激光数码彩扩等多波长的扫描系统,也可用于能量要求较高的扫描系统.在高能量扫描系统中,通过引用折/衍混合远心消色差fθ物镜,可用小体积工作于多纵模状态的激光器代替大体积单波长的激光器,使整个扫描系统小型化,并且提高了扫描准确度.

激光转镜扫描系统中自由曲面f-θ物镜的设计

为了满足扫描系统高分辨率、大工作面、小型化的需要,设计了一款具有衍射受限聚焦能力的超广角f-θ物镜。在此基础上,针对五面转镜引起f-θ物镜入瞳偏移从而导致系统分辨率降低、线性畸变增大的问题进行了分析,计算得到光瞳偏移量与扫描转角存在非对称分布的非线性关系。采用在系统中引入含有奇次高阶项自由曲面校正光瞳漂移的方法,在ZEMAX软件中利用多重结构对f-θ转镜扫描系统建模优化设计,并给出了设计实例。该物镜采用远摄型结构,有效减小了扫描系统总体长度及透镜尺寸。结果表明,经优化校正后,f-θ物镜性能得到显著改善,在其扫描角度115°范围内,线性畸变小于0.5%,60%以上能量集中在半径30μm圆内。该f-θ扫描系统具有结构紧凑、分辨率高、线性畸变小等优点,有良好的适用性。

f-θ物镜非线性扫描误差的检测研究

在振镜和f -q 线性扫描物镜构成的线性扫描机构中,f -q 物镜的设计、加工误差会引起一定的非线性扫描误差,影响扫描成像的质量。为了检测f -q 物镜的非线性扫描误差,使用基于线阵CCD的检测电路和扫描光点位置检测算法进行了实验研究,得到了可用于校正的扫描光点位置以及振镜摆角的对应关系曲线和f -q 物镜的非线性扫描误差曲线。