激光掃描系統(tǒng)是一種將時間信息轉(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。它已被廣泛用于標刻機、跟蹤瞄準、激光打印機、、集成路激光圖形發(fā)生器等激光掃描精密設備中。

激光打標是激光技術的一個重要的應用領域，它與傳統(tǒng)的刻蝕、機刻等打標方式相比，有許多優(yōu)點，如無污染、分辨率高、非接觸及標記保持等。激光束到達工件表面的瞬間，光能轉(zhuǎn)換為熱能，使工件表面材料熔融甚至汽化，從而標刻出相應的圖案或標記。

激光打標機的工作原理如圖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后到達工件表面。通過轉(zhuǎn)動X和Y掃描振鏡，可以控制激光束在工件表面的X和Y兩個方向上任意移動，實現(xiàn)矢量打標。振鏡式激光打標具有響應速度快、打標速度快、打標質(zhì)量高等許多優(yōu)點。

圖1激光打標機工作原理圖

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

式中θ、f、y分別表示F-Theta鏡頭的視場角、焦距和像高。表示當F-Theta焦距一定時，像高y與視場角θ成正比，滿足線性關系。

圖2．F-Theta鏡頭原理圖

為滿足式（1-1）的線性掃描關系，同時校正F-Theta鏡頭的像差，往往需要多個透鏡合理布局；激光在透鏡表面的后反射點（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，如果后反射點聚焦在XY振鏡片上，會燒蝕振鏡片的反射膜層，造成系統(tǒng)透過率的大幅降低；如果后反射點聚焦在掃描鏡內(nèi)部鏡片上（圖6），造成明顯的熱透鏡效應，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，反映為標記光斑變大、標記顏色變淺甚至無法標記。

圖3 后反射點示意1

圖4后反射點示意2

圖5后反射點示意3

圖6后反射點示意4

綜上在設計F-theta平場掃描鏡時要仔細排查每個鏡片表面的后反射點，通過改變鏡片的曲率半徑盡量消除后反射點的不利影響。

激光打標機場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、物高與視場角成正比的特點，便于計算機圖像點陣的線性掃描處理。激光線性掃描鏡頭也稱之為F-Theta或K-Theta物鏡，除了激光打標之外，該鏡頭也廣泛用于光學檢測、計算機掃描成像、三維打印等領域，近二十年來伴隨信息技術、應用軟件和設計軟件技術的成熟應用，發(fā)展十分迅速。

目前中國已開始深度步入工程師紅利時期，掃描成像技術的相關配套技術模塊（掃描振鏡、激光器、高速光調(diào)制器及新材料）已基本完善，該相關技術以往具有典型的高技術所有特征，但有開始朝中端、中低端產(chǎn)業(yè)擴散的趨勢明顯。

考慮到國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)格局的現(xiàn)狀，考慮快速進入該領域應是一次機會，值得投入精力嘗試。

2.行動路線

首先從近年來最基本、應用泛的2款標準鏡頭入手。雖然該類型系列鏡頭應用廣泛、且市場基本處于相對飽和狀態(tài)，但技術風險小，容易尋找新起的整機中小企業(yè)，面對的競爭對手是早期進入該領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)勢正在被工程師紅利時代扁平化）。

其次做好向大功率或工作波長包括紫外、綠光以及中遠紅外場鏡發(fā)展，積極發(fā)展與新興科技企業(yè)的配套業(yè)務，發(fā)展高精度光敏樹脂3D打印配套鏡頭產(chǎn)品。

第三，適當時機介入某些類型的整機業(yè)務。

第一步可能面臨性價比的激烈競爭，但我們還是有自己的優(yōu)勢，并有信心獲得經(jīng)濟效益；第二步是期望階段獲得好的經(jīng)濟和社會效益；第三部涉及跨越式發(fā)展，關鍵是尋求新技術和新應用。

3.產(chǎn)品計劃

a)激光功率<30W，波長1064nm，常用焦距）

b)激光功率<20W，波長355nm或525nm,

c)中功率（100W）

d)大功率，波長8-12um

e)成型打印鏡頭

f)掃描測量鏡頭

g)其他

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