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线性成像物镜介绍

发布时间:2022-09-05 11:40:22 浏览量:1856 作者:Joe

摘要

线性成像物镜是激光扫描系统中一种常用的具有特殊要求的透镜系统。激光扫描系统用某种信息经电光效应、声光效应调制的激光束,经扩束镜扩束后再经旋转反射镜或旋转多面体的扫描元件而改变方向,最后经聚焦用的线性成像物镜在接收器上成一维或二维的扫描像。从而,激光扫描系统将时间信息变成了可记录的空间信息。

正文


线性成像物镜介绍


线性成像物镜是激光扫描系统中一种常用的具有特殊要求的透镜系统。激光扫描系统如下图1所示。用某种信息经电光效应、声光效应调制的激光束,经扩束镜扩束后再经旋转反射镜或旋转多面体的扫描元件而改变方向,最后经聚焦用的线性成像物镜在接收器上成一维或二维的扫描像。因此,激光扫描系统将时间信息变成了可记录的空间信息。


图1


根据扫描器和聚焦透镜的位置不同,可分为透镜前扫描(图a)和透镜后扫描(图b)两种。



透镜前扫描就是扫描器位于透镜前面,扫描后的光来以不同方向射入聚焦透镜,在其焦面上形成扫描像。为此,要求聚焦透镜是一个大视场、小相对孔径的物镜,并且应是线性成像物镜。透镜后扫描就是扫描器位于透镜后面,由激光器发出的光束首先被聚焦透镜聚焦,然后经置于焦点前的扫描器使焦点像呈圆弧运动。这类聚焦透镜通常是小视场、小相对孔径的望远物镜,前者物镜设计困难,但其他问题的处理则很简单。后者物镜的设计是简单的,但由于像面是圆弧形的,处理就很困难。因此,要求高的扫描装置通常采用透镜前扫描。


线性成像物镜介绍


什么是线性扫描成像物镜?首先,由于扫描元件的运动被以时间为顺序的电信号控制、为了使记录的信息与原信息一致,像面上的光点应与时间成一一对应的关系,即理想像高与扫描角成线性关系,有但是,一般的光学系统,其理想像高为使以等角速度偏转的入射光束在焦平面上的扫描速度不是常数。为了实现等速扫描,应使聚焦透镜产生一定的负畸变,从而实现线性扫描。随扫描角的增大,实际像高应比理想像高小,对应的畸变量为



具有上述畸变量的透镜系统称为线性成像物镜,其像高简称透镜。同时,该物镜对单色光成像,像质要求达到衍射极限,而且整个像面上像质要求一致,像面为平面,且无渐晕存在。线性成像物镜还应具有像方远心光路.在透镜前扫描系统中,入射光束的偏转位置(扫描器位置)一般置于物镜前焦点处,构成像方远心光路,像方主光线与光轴平行。如果系统校正了场曲,就可在很大程度上实现轴上、轴外像质一致,使像点精确定位,而且提高了边缘视场的分辨率与照度的均匀性。


相关文献:

《几何光学 像差 光学设计》(第三版)——李晓彤 岑兆丰


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