长春理工大学 光电工程学院，吉林 长春 130022
为保证半导体激光打标机F-θ镜头的扫描质量，实现系统像高与扫描角的线性变化，需对F-θ镜头给予一定的畸变量，并使其满足等晕条件。分析F-θ镜头工作原理及像差要求，根据1 064 nm半导体激光打标机的光源成像要求选择合适的玻璃材料，合理分配每片透镜的光焦度，以保证等晕成像；根据F-θ镜头线性成像要求，计算系统总畸变量为1.6%，系统总畸变量为系统的实际桶形畸变与相对畸变量之和；在光学系统优化设计时，引入这两项优化参数，优化过程中观察系统成像变化情况。设计结果表明：系统MTF曲线接近衍射极限，F-θ镜头相对畸变小于0.36%，各视场均方根半径均小于艾里斑直径，并且整个系统70%的能量集中在直径为16 μm的圆内，系统总畸变量为1.58%，满足设计指标要求。
F-θ镜头 畸变 等晕成像 半导体激光打标机 F-θlens distortion isoplanatic imaging semiconductor laser marking machine
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为了满足地平仪系统轻小、廉价、性能可靠的要求，设计了折/衍混合无热化凝视型红外地平仪系统。利用衍射元件特殊的像差特性和热差特性，采用折/衍混合广角f-θ镜头结构对地平仪系统进行大视场像差、色差和热差校正，采用反远距结构，保证系统具有足够的后工作距。设计结果表明，在温度为20 ℃时，140°广角f-θ镜头的线性特性小于0.5%；在-20 ℃~40 ℃温度变化范围内，空间频率20 lp/mm处光学系统的调制传递函数均大于0.52，光学系统的波像差均小于λ/4，系统设计接近衍射极限满足成像要求，优化设计后光学系统的后工作距离为15 mm，满足红外光学系统的装配需求。
衍射 广角 f-θ镜头 无热化设计 红外 地平仪
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院，北京 100049
3 第二炮兵工程设计研究院，北京 100011
为了满足航天器对轻小、价廉，性能可靠的自主导航系统的要求，设计了广角静态红外地平仪系统。该系统选择辐射稳定的14~16.25 μm作为工作波段，并设定全视场角为136°，F数为0.61；采用反远距结构，使系统后工作距达到15 mm;利用f-θ镜头设计原理，并合理地选用非球面对广角系统进行优化设计,使系统的线性特性的相对误差<0.5%；在空间频率为15 lp/mm处，系统的调制传递函数＞0.6，接近衍射极限；在半径为20 μm的圆内，系统径向能量>85%。另外，采用了像方远心光路，提高了像面的照度均匀性，实现了整个像面照度均匀性>99%。设计结果表明，该镜头结构简单、体积小、后工作距大，很好地解决了广角镜头轴外像差平衡问题，实现了地平仪系统的高精度设计。
红外地平仪 反远距结构 广角f-θ镜头 光学设计 infrared earth sensor retrofocus structure wide-angle f-θ lens optical design
1 中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033
2 中国科学院,研究生院,北京,100039
设计了适合于数字X线影像仪的激光扫描光学系统.针对数字X线影像仪的使用特点,论述分析了激光扫描光学系统中的关键部件Fθ镜头、光束扩展器和扫描器,提出并解决了其中一些关键问题,如影响系统扫描光点大小的因素、扫描器的确定等.用ZEMAX光学设计软件对所设计激光光学系统的光学性能进行了模拟,得到扫描光斑直径＜0.1 mm,像高和视场角满足线性关系的设计结果.像质评价分析结果表明:所设计的镜头像质优良,轴上与轴外成像质量相当,像质达到衍射极限.
激光扫描光学系统 Fθ镜头 光学设计
介绍一种适合于激光打标的聚焦镜头-F-θ镜头的光学设计.通过引入桶形畸变,得到的F-θ镜头的像高与入射角成正比,可实现打标速度的线性控制.优化设计得到的工作面积达500×500 mm2的F-θ镜头,结构简单紧凑、聚焦性能达到衍射极限.
光学设计 激光打标 F-θ镜头
