工作在物鏡焦平面附近,可以有效減小探測器尺寸的透鏡,別成為場鏡。平場聚焦鏡,也稱場鏡、f-theta聚焦鏡,是一種專業(yè)的透鏡系統(tǒng),目的是將激光束在整個打標(biāo)平面內(nèi)形成均勻大小的聚焦光斑,是激光打標(biāo)機(jī)的最重要配件之一。在不改變光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)特性的前提下,改變成像光束位置。場鏡經(jīng)常被用于紅外光學(xué)系統(tǒng)中。
場鏡可分為f-theta透鏡和遠(yuǎn)心透鏡。由于遠(yuǎn)心透鏡的成本和費(fèi)用很高,在工業(yè)應(yīng)用的激光打標(biāo)機(jī)中主要使用F-theta透鏡。在沒有變形的情況下,聚焦點(diǎn)的位置取決于透鏡的焦距以及偏轉(zhuǎn)角的切線,聚焦點(diǎn)的位置僅取決于焦距和偏轉(zhuǎn)角,這樣就簡化了焦點(diǎn)定位的計(jì)算方法。
場鏡的主要技術(shù)參數(shù)有:工作波長、入射光瞳、掃描范圍 和聚焦光斑直徑。
工作波長:主要看激光器的波長,場鏡的鏡片是在給定的激光波長鍍膜。如果不在給定的波長范圍內(nèi)使用場鏡,場鏡可能會被激光燒壞或所需要的激光透過率很低。
入射光瞳:也叫最大入射光斑。如使用的是單片鏡,反射鏡置于入射光瞳的地方,最大可用光束的直徑等于入射光瞳的直徑。入射光瞳越大,通過聚焦鏡聚焦出來的聚焦光斑直徑越小,所以在要求打標(biāo)特別精細(xì)的場合,我們會考慮使用入射光瞳大一些的場鏡,如精細(xì)打標(biāo)和振鏡式焊接。
掃描范圍:場鏡能掃描到的范圍越大,當(dāng)然越受使用者的歡迎。但是如果增加掃描范圍,聚焦光點(diǎn)變大,失真度也要加大。另外加大掃描范圍,場鏡焦距和工作距也要加大。工作距離的加長,必然導(dǎo)致激光能量的損耗。還有聚焦后的光斑直徑跟焦距成正比,這意味著加大掃描范圍,聚焦光斑直徑跟著加大,光斑聚得不夠細(xì),激光的功率密度下降非???功率密度跟光斑直徑的2次方成反比),不利于加工。所以使用者要根據(jù)不同的加工面積選用最適合的場鏡,或者備用幾個不同掃描范圍的場鏡。
焦距:跟工作距離有一定關(guān)系,但是不等于工作距離。
聚焦光斑直徑:對于入射激光束直徑D、場鏡焦距F和光束質(zhì)量因子Q的掃描系統(tǒng),聚焦光斑直徑d = 13.5QF/D (mm)。所以用擴(kuò)束鏡可以得到更小的聚焦光斑。
場鏡的主要作用是:
(1)提高邊緣光束入射到探測器的能力;
(2)在相同的主光學(xué)系統(tǒng)中,附加場鏡將減少探測器的面積。如果使用同樣的探測器的面積,可擴(kuò)大視場,增加入射的通量;
(3)可讓出像面位置放置調(diào)制盤,以解決無處放置調(diào)制器的問題;
(4)使探測器光敏面上的非均勻光照得以均勻化;
(5)當(dāng)使用平像場鏡時,可獲得平場像面;
(6)在像差校正方面,可以補(bǔ)償系統(tǒng)的場曲和畸變。