F-Theta镜头是激光扫描系统中必不可少的重要组成部分,已广泛应用于打标机、导弹跟踪瞄准、激光打印机、传真机集成电路激光图形发生器和生物芯片检测仪[1]等精密设备中。本文将研究针对激光打标机的F-Theta镜头的设计与研制。本质上F-Theta镜头通过引入桶形畸变,使得像高线性正比于扫描角。随着工作面积的增大,设计F-Theta镜头的关键是要在大的像平面内获得高质量的平场像点。本文从初级像差理论出发,首先通过近轴分析、平象场条件和像差特征获得一阶光学参数。采用P-W法计算得到F-Theta镜头的初始结构参数。结合实际使用时的具体要求,如工作面为平面、工作面上照度须均匀分布等,利用ZEMAX光学设计软件,建立合理的品质函数,优化设计得到多种不同工作面积的F-Theta镜头。详细给出了F-Theta200和F-Theta500的像质评价和研制结果,所研制的F-Theta镜头具有工作面积大、结构简单紧凑、加工成本较低、聚焦性能达到衍射极限、工作面上相对照度分布均匀、能量集中度高和畸变小等优点。论文还介绍F-sinθ镜头的基本原理,指出借助F-sinθ镜头可以避免因工作面积扩大而造成的像面边缘照度下降,提出将其用于大工作面激光打标机的设想,并给出了设计实例。