相机光学（十四）——场镜

工作在物镜焦平面附近，可以有效减小探测器尺寸的透镜，被称为场镜。

准确来说，场镜应该工作在物镜的像平面。一方面： 场镜的物平面和主平面重合，由主平面的特性可知其放大率为1，因此对系统的放大率无贡献；另一方面，场镜应该将物镜的光阑面投影在目镜的入瞳上，对于单透镜而言，光阑面也就是出瞳，这样可以保证物镜的出射光能够最大限度的通过目镜。如果用在扫描系统中，则探测器替代了目镜的入瞳.

场镜的主要技术参数有：工作波长、入射光瞳、扫描范围 和聚焦光斑直径。 工作波长：主要看激光器的波长，场镜的镜片是在给定的激光波长镀膜。如果不在给定的波长范围内使用场镜，场镜可能会被激光烧坏或所需要的激光透过率很低。 入射光瞳：也叫最大入射光斑。如使用的是单片镜，反射镜置于入射光瞳的地方，最大可用光束的直径等于入射光瞳的直径。入射光瞳越大，通过聚焦镜聚焦出来的聚焦光斑直径越小，所以在要求打标特别精细的场合，我们会考虑使用入射光瞳大一些的场镜，如精细打标和振镜式焊接。 扫描范围：场镜能扫描到的范围越大，当然越受使用者的欢迎。但是如果增加扫描范围，聚焦光点变大，失真度也要加大。另外加大扫描范围，场镜焦距和工作距也要加大。工作距离的加长，必然导致激光能量的损耗。还有聚焦后的光斑直径跟焦距成正比，这意味着加大扫描范围，聚焦光斑直径跟着加大，光斑聚得不够细，激光的功率密度下降非常快（功率密度跟光斑直径的2次方成反比），不利于加工。所以使用者要根据不同的加工面积选用最适合的场镜，或者备用几个不同扫描范围的场镜。 焦距：跟工作距离有一定关系，但是不等于工作距离。 聚焦光斑直径：对于入射激光束直径D、场镜焦距F和光束质量因子Q的扫描系统，聚焦光斑直径d = 13.5QF/D (mm)。所以用扩束镜可以得到更小的聚焦光斑。

场镜的主要作用是：

（1）提高边缘光束入射到探测器的能力；

（2）在相同的主光学系统中，附加场镜将减少探测器的面积。如果使用同样的探测器的面积，可扩大视场，增加入射的通量；

（3）可让出像面位置放置调制盘，以解决无处放置调制器的问题；

（4）使探测器光敏面上的非均匀光照得以均匀化；

（5）当使用平像场镜时，可获得平场像面；

（6）在像差校正方面，可以补偿系统的场曲和畸变。

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