激光掃描系統(tǒng)是一種將時(shí)間信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎涗浛諉栃畔⒌南到y(tǒng)。它使某種信息通過光調(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)、跟蹤瞄準(zhǔn)、激光打印機(jī)、、集成路激光圖形發(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：
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XY振鏡片上，會(huì)燒蝕振鏡片的反射膜層，造成系統(tǒng)透過率的大幅降低；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)，通過改變鏡片的曲率半徑盡量消除后反射點(diǎn)的不利影響。
激光打標(biāo)機(jī)場(chǎng)鏡是一種線性掃描鏡頭，與傳統(tǒng)成像物鏡相比，后者具有衍射受限、物高與視場(chǎng)角成正比的特點(diǎn)，便于計(jì)算機(jī)圖像點(diǎn)陣的線性掃描處理。激光線性掃描鏡頭也稱之為F-Theta或K-Theta物鏡，除了激光打標(biāo)之外，該鏡頭也廣泛用于光學(xué)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)掃描成像、三維打印等領(lǐng)域，近二十年來(lái)伴隨信息技術(shù)、應(yīng)用軟件和設(shè)計(jì)軟件技術(shù)的成熟應(yīng)用，發(fā)展十分迅速。
目前中國(guó)已開始深度步入工程師紅利時(shí)期，掃描成像技術(shù)的相關(guān)配套技術(shù)模塊（掃描振鏡、激光器、高速光調(diào)制器及新材料）已基本完善，該相關(guān)技術(shù)以往具有典型的高技術(shù)所有特征，但有開始朝中端、中低端產(chǎn)業(yè)擴(kuò)散的趨勢(shì)明顯。
考慮到國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)格局的現(xiàn)狀，考慮快速進(jìn)入該領(lǐng)域應(yīng)是一次機(jī)會(huì)，值得投入精力嘗試。
2.行動(dòng)路線
首先從近年來(lái)最基本、應(yīng)用泛的2款標(biāo)準(zhǔn)鏡頭入手。雖然該類型系列鏡頭應(yīng)用廣泛、且市場(chǎng)基本處于相對(duì)飽和狀態(tài)，但技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)小，容易尋找新起的整機(jī)中小企業(yè)，面對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是早期進(jìn)入該領(lǐng)域的中型部件提供科技企業(yè)（他們的創(chuàng)新及可持續(xù)發(fā)展優(yōu)勢(shì)正在被工程師紅利時(shí)代扁平化）。
其次做好向大功率或工作波長(zhǎng)包括紫外、綠光以及中遠(yuǎn)紅外場(chǎng)鏡發(fā)展，積極發(fā)展與新興科技企業(yè)的配套業(yè)務(wù)，發(fā)展高精度光敏樹脂3D打印配套鏡頭產(chǎn)品。
第三，適當(dāng)時(shí)機(jī)介入某些類型的整機(jī)業(yè)務(wù)。
第一步可能面臨性價(jià)比的激烈競(jìng)爭(zhēng)，但我們還是有自己的優(yōu)勢(shì)，并有信心獲得經(jīng)濟(jì)效益；第二步是期望階段獲得好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益；第三部涉及跨越式發(fā)展，關(guān)鍵是尋求新技術(shù)和新應(yīng)用。
3.產(chǎn)品計(jì)劃
a)激光功率<30W，波長(zhǎng)1064nm，常用焦距）
b)激光功率<20W，波長(zhǎng)355nm或525nm,
c)中功率（100W）
d)大功率，波長(zhǎng)8-12um
e)成型打印鏡頭
f)掃描測(cè)量鏡頭
g)其他
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