一种基于光学扫描聚焦点位置控制的转镜设置方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于光学扫描聚焦点位置控制的转镜设置方法及装置，所述方法包括：依据扫描光学系统的场曲曲线，设计旋转扫描平面反射镜的反射曲面的水平方向形状和/或旋转扫描平面反射镜的反射曲面的垂直方向形状，使得光学扫描聚焦成为一个在空间中的平面。本发明专利技术通过设计计算光学扫描系统旋转扫描平面反射镜的反射面形状，能够达到将光学扫描聚焦成像面扫描成为一个平面的效果，解决了传统的旋转扫描平面反射镜光学系统成像面的场曲问题，以及现有的采用多个f

【技术实现步骤摘要】
一种基于光学扫描聚焦点位置控制的转镜设置方法及装置


[0001]本专利技术涉及一维激光扫描
，具体而言，涉及一种基于光学扫描聚焦点位置控制的转镜设置方法及装置。

技术介绍

[0002]现有的旋转镜大多为平面反射镜，为解决光学扫描系统的成像面出现场曲的问题(参见图1所示)，通常需要在旋转扫描平面反射镜与成像面之间加上f
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θ透镜，造成光学系统设计复杂且实施困难（参见图3所示）。
[0003]再者，光线每经过f
‑
θ透镜中的一个透镜，光线即被部分吸收而造成光损，镜片会因吸收光线的能量而温度升高。如果光线的能量很高，则温度会过高而造成镜片烧毁。
[0004]实际应用中既使上述发热的问题能解决，但是在转镜反射光的入射激光的角度位置不良，有可能会将激光再次反射回激光枪处而造成激光枪的损害，参见图4所示，若所示的梯形转镜为已知的矩型转镜，在一定状况下激光会反射回激光枪。为避免发生上述情形，激光枪的安装位置受到极大的限制，这样对整个光学扫描系统的安装使用造成了很大制约。
[0005]因此，亟需将矩型转镜修改设计为梯形转镜，从而避免激光反射回激光枪的情形，减少光学扫描系统的设计限制。

技术实现思路

[0006]鉴于此，本专利技术的目的在于依据扫描式光学系统场曲曲线设计旋转扫描平面反射镜的形状，包括旋转扫描平面反射镜的反射曲面的水平方向形状和/或旋转扫描平面反射镜的反射曲面的垂直方向形状，使得光学扫描聚焦成为一个在空间中的平面，解决场曲问题；并且通过修改转镜型式，避免激光反射回激光枪造成损害。
[0007]本专利技术的第一个实施例：旋转扫描平面反射镜的反射曲面的水平方向有变化，垂直方向为直线，将从激光枪射出的激光通过旋转扫描平面反射镜后产生一维的高速扫描直线，克服现有的转镜扫描聚焦成像面为曲面的问题，激光在扫描面的扫描曲线改变为直线，实现将曲面的聚焦成像面修正成为平面的效果。
[0008]本专利技术第一个实施例提供一种基于光学扫描聚焦点位置控制的转镜设置方法，包括：依据扫描光学系统的场曲曲线，设计旋转扫描平面反射镜的形状，使得旋转扫描平面反射镜的θ角与θ1角符合关系式：（1）将光学扫描聚焦成像面扫描成为一个平面；式（1）中，L为旋转扫描平面反射镜的旋转中心与扫描聚焦面的垂直距离，y为旋转扫描平面反射镜的反射面到聚焦面的坐标，即光学扫描聚焦成像面的扫描宽度；θ角为旋转扫描平面反射镜的垂直线与y坐标垂直后的旋转角度；θ1角为激光入射位置在旋转扫描平
面反射镜旋转θ角度后曲面的垂直线与激光的夹角。
[0009]进一步地，所述光学扫描聚焦成像面的扫描宽度设为H，将扫描宽度H分成n段，所述光学扫描聚焦成像面的每分段m的扫描宽度值的计算表达式为：，（2）。
[0010]进一步地，所述旋转扫描平面反射镜的反射面到入射激光的水平方向的坐标的计算表达式为：（3）式（3）中x为旋转扫描平面反射镜的反射面到入射激光的水平方向的坐标，i为n段中的第几段编号。
[0011]进一步地，所述θ1角的计算表达式为：（4）。
[0012]由上述公式（1）
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（4），通过调整H、L的值以及旋转扫描平面反射镜的尺寸，使光学聚焦成像成为一条直线。
[0013]进一步地，所述光学扫描聚焦成像面扫描成为一个平面的方法为：调整H、L的值以及旋转扫描平面反射镜的尺寸得到n段中所有第i段的曲面垂直角度，通过所有第i段的曲面垂直角度组成一个光学扫描聚焦成像面。
[0014]本专利技术第一个实施例还提供一种基于光学扫描聚焦点位置控制的转镜设置装置，应用如上述所述的基于光学扫描聚焦点位置控制的转镜设置方法，包括：旋转扫描平面反射镜：用于将入射激光经过反射面的反射形成光学扫描聚焦成像面平面；转镜反射面曲面特征：用于使得旋转扫描平面反射镜的θ角与θ1角符合关系式：（1）将光学扫描聚焦成像面扫描成为一个平面。
[0015]本专利技术基于采用尽可能少的镜片，并且能解决旋转扫描平面反射镜光学系统成像面的场曲问题的技术目的，依据扫描式光学系统场曲曲线来设计旋转扫描平面反射镜的反射面形状，将激光在扫描面的扫描曲线改变为直线，以达到将聚焦成像面的曲面修正成为平面的效果。
[0016]本专利技术的第一个实施例只讨论了垂直方向的聚焦成像面，若再加上水平方向的聚焦成像面的变化则可有更多的组合，例如：水平方向为斜面，则可将聚焦成像面设计为与本实施例的垂直方向的聚焦成像面成某个角度的倾斜。
[0017]本专利技术的第二个实施例：旋转扫描平面反射镜的反射曲面的垂直方向是斜面，将激光反射方向与转镜转轴成倾斜的聚焦面。
[0018]第二个实施例的分析方法与第一个实施例相妨，在此不予以赘述。第二个实施例的分析方法可利用旋转反射镜的反射面形状，将反射后的激光射向激光枪与旋转扫描平面
反射镜组成的平面以外的区域，不会反射回激光枪。
[0019]本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上述所述的基于光学扫描聚焦点位置控制的转镜设置方法的步骤。
[0020]本专利技术还提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的基于光学扫描聚焦点位置控制的转镜设置方法的步骤。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过设计计算光学扫描系统旋转扫描平面反射镜的反射面形状，能够达到将光学扫描聚焦成像面扫描成为一个平面的效果，解决了传统的旋转扫描平面反射镜光学系统成像面的场曲问题，以及现有的采用多个f
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θ透镜为校正场曲所造成的光线减弱及发热问题；并且避免了发射激光反射回激光枪，保护激光枪不受损害。
附图说明
[0022]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。
[0023]在附图中：图1为现有已知的激光枪发射出的激光未使用f
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θ透镜时出现聚焦面A场曲的示意图；图2为本专利技术实施例计算机设备的构成示意图；图3为现有已知的从激光枪发射出入射激光经由f
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θ透镜时，将转镜反射面反射后的聚焦面成为平面的示意图；图4为本专利技术的第二实施例中旋转扫描平面反射镜的反射曲面的垂直方向为斜面，将激光反射方向与激光枪的位置不交叉的示意图；图5为本专利技术实施例旋转扫描平面反射镜的反射曲面的水平方向局部剖视图；图6为本专利技术实施例旋转扫描平面反射镜的反射曲面的垂直方向局部剖视图；图7为本专利技术实施例基于光学扫描聚焦点位置控制的转镜设置方法的原理示意图；图8为本专利技术实施例将转镜反射面反射后的聚焦成为平面的示意图。
具体实施方式
[0024]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光学扫描聚焦点位置控制的转镜设置方法，其特征在于，包括：依据扫描光学系统的场曲曲线，设计旋转扫描平面反射镜的反射曲面的水平方向形状和/或旋转扫描平面反射镜的反射曲面的垂直方向形状，使得光学扫描聚焦成为一个在空间中的平面。2.根据权利要求1所述的基于光学扫描聚焦点位置控制的转镜设置方法，其特征在于，所述旋转扫描平面反射镜的反射曲面的水平方向形状为变化曲面，垂直方向为直线，包括：在旋转反射镜的反射面的水平方向，依据扫描光学系统的场曲曲线，设计旋转扫描平面反射镜的形状，使得旋转扫描平面反射镜的θ角与θ1角符合关系式：（1）将光学扫描聚焦成像面扫描成为一个平面；式（1）中，L为旋转扫描平面反射镜的旋转中心与扫描聚焦面的垂直距离，y为旋转扫描平面反射镜的反射面到聚焦面的坐标，即光学扫描聚焦成像面的扫描宽度；θ角为旋转扫描平面反射镜的垂直线与y坐标垂直后的旋转角度；θ1角为激光入射位置在旋转扫描平面反射镜旋转θ角度后曲面的垂直线与激光的夹角。3.根据权利要求2所述的基于光学扫描聚焦点位置控制的转镜设置方法，其特征在于，所述光学扫描聚焦成像面的扫描宽度设为H，将扫描宽度H分成n段，所述光学扫描聚焦成像面的每分段m的扫描宽度值的计算表达式为：，（2）。4.根据权利要求3所述的基于光学扫描聚焦点位置控制的转镜设置方法，其特征在于，所述旋转扫描平面反射镜的反射面到入射激光的水平方向的坐标的计算表达式为：（3）式（3）中x为旋转扫描平面反射镜的反射面到入射激光的水平方向的坐标，i为n段中的第几段编号。5.根据权利要求4所述的基于光学扫描聚焦点位置控制的转镜设置方法，其特征在于，所述θ1角的计算表达式为：（4）。由上述公式（1）

【专利技术属性】
技术研发人员：萧德瑛，郭诗坪，马奡麟，
申请(专利权)人：南通唐人电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：