关于f-θ物镜/激光扫描镜头/平场镜头设计思路

X_Xxxxzr

最近由于项目需要，尝试自己学习设计做激光加工用的f-θ物镜，这里有几个问题想请教一下各位前辈：
1、激光加工用的f-θ物镜，是否会关注各个视场的相对照度，优化的时候需要限制相对照度吗？
2、优化过程中，软件给到的结构里面有两种，分别如图1和图2所示，但是我个人感觉图1这种外光路结构似乎不太合理，但是却更容易优化出接近艾里斑半径的焦点大小，图2的这种结构相对顺滑很多；
3、对于初始结构的选择，尝试了3片厚月牙+1片聚焦镜（3+1）和3片厚月牙+2片聚焦镜（3+2）的结构，最终优化后得到的结果基本上都是往3+1的方向走，其中会有一块镜片偏向于平板，或者有两片镜片接近胶合，想请教这其中一般情况下第一片和第二片的月牙镜片大概厚度能到多少，以及结构上是否需要再加镜片呢？目前我这里优化的结构是否合理呢？

还请各位大佬不吝赐教！
图1

图2

龅牙小萝莉

《近代光学系统设计概论》有一章专门讲f-θ透镜的，可以参考一下。
两个光学系统虽然总长差不多，但是焦距不同，第一个焦距小，光斑半径自然会小一些

小黑星

1，没有人会去看相对照度的，但是每个视场的衍射极限是不是一致要关注，这决定了场镜是不是远心结构和光斑均匀度。
2，激光加工用的场镜都是有两个扫描方向的二维的，你这个弄的是一维的
3，总体结构和波长，要求的性能有关系，但是你做的第一个结构应该是不合理的

X_Xxxxzr

龅牙小萝莉 发表于 2025-1-23 19:02
《近代光学系统设计概论》有一章专门讲f-θ透镜的，可以参考一下。
两个光学系统虽然总长差不多，但是焦距 ...

谢谢指导！
两个系统其实焦距上来说是差不多的，都是在160-163mm这个区间，并没有差很多，但是第二个结构确实相对难优化一点。

另外，书籍pdf我放这里，希望后续有需要的朋友自取。


我用夸克网盘分享了「近代光学系统设计概论 (宋菲君) (z-lib.org).pdf」，点击链接即可保存。打开「夸克APP」在线查看，支持多种文档格式转换。
链接：https://pan.quark.cn/s/0fb808b2c6bf

X_Xxxxzr

小黑星 发表于 2025-1-24 08:47
1，没有人会去看相对照度的，但是每个视场的衍射极限是不是一致要关注，这决定了场镜是不是远心结构和光斑 ...

谢谢指导！
这里我还是有点疑惑，还烦请您细说。我刚刚看了楼上提到的书，其实里面就提到了视场的照度要均匀统一，在优化函数种看到边缘视场的照度大概也只有85%左右。另外就是我设计的时候的想法就是把场镜当成一个理想的轴对称系统来设计，因此没有考虑X方向和Y方向的区别。
最后就是场镜的一般结构，如何理解一个场镜的结构是否合理呢？或者说如何去获得一个好的结构呢？

小黑星

X_Xxxxzr 发表于 2025-1-24 13:52
谢谢指导！
这里我还是有点疑惑，还烦请您细说。我刚刚看了楼上提到的书，其实里面就提到了视场的照度要 ...

1，书上说的均一的照度我理解的是：不能有渐晕这种挡光的，渐晕在高能量激光加工中是不可以的，还有就是相对照度均一，要做到这一点也就意味着整个范围都要做到相同的F数，整个镜头会是远心结构。你的结构从中心到边缘只有85%就是因为你的结构不是远心的，每个视场角度的f数不一样。

2，一定要试着做二维的扫描结构，二维要注意的地方多很多。
3，镜头结构合理性和一般的镜头要求一致的，光线要流畅，公差合理。但有额外注意的地方要看一下后反射点
4，给你个结构参考