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第1章 激光束特性：M2模型 1

1.1概述 1

1.2激光束特性（理论）发展史 1

1.3本章内容的组织结构 2

1.4混模激光束的M2模型 3

1.4.1基横模：厄米特-高斯和拉盖尔-高斯函数 3

1.4.2混模：纯模的非相干叠加 5

1.4.3与光束直径相关的基模特性 6

1.4.4基模光束的传播特性 8

1.4.5混模激光束的传播特性：嵌入式高斯分布和M2模型 9

1.5利用透镜对基模和混合模进行光束变换 12

1.5.1利用光束-透镜转换技术测量激光束发散角 14

1.5.2光束-透镜转换的应用：深聚焦的局限性 14

1.5.3逆变换常数 15

1.6基模和混模光束直径的定义 15

1.6.1由辐照度分布确定光束直径 16

1.6.2获取实用光束分布图的具体思考 18

1.6.2.1市售扫描轮廓仪的工作原理 20

1.6.3五种定义和测量光束直径（常用）方法的比较 21

1.6.3.1Dpin（针孔分布1/e2限幅点的间隔） 21

1.6.3.2Dslit（狭缝分布1/e2限幅点的间隔） 21

1.6.3.3Dke（刀口扫描限幅点15.9％和84.1％的两倍间隔） 22

1.6.3.4D86（通过总能量86.5％的同心圆孔直径） 22

1.6.3.5D4σ（针孔辐照度分布标准偏差的4倍） 22

1.6.3.6D4σ（对辐照度分布信噪比的灵敏度） 23

1.6.3.7ISO选择D4σ作为标准直径的理由 24

1.6.3.8直径定义的总结 25

1.6.4直径定义之间的转换 25

1.6.4.1M2是唯一的吗？ 26

1.6.4.2转换规则的经验基础 26

1.6.4.3不同定义直径间的转换规则 28

1.7测量光束质量M2的具体问题：四切法 29

1.7.1四切法的逻辑性 29

1.7.1.1利用附加透镜形成可测束腰 31

1.7.1.2束腰位置精度 32

1.7.2数据的图形分析 32

1.7.3对数据进行曲线拟合分析的相关讨论 34

1.7.4市售测量仪器和软件包 35

1.8光束不对称性类型 36

1.8.1光束不对称性的常见类型 36

1.8.2等效柱形光束的概念 38

1.8.3其他光束的不对称性：扭曲光束，复杂像散 40

1.9M2模型在激光扫描器中的应用 41

1.9.1立体光刻扫描器 41

1.9.2转换为统一的刀口法体系 43

1.9.3为何使用多模激光束？ 43

1.9.4如何解读激光束测试报告？ 44

1.9.5利用等效透镜代替聚焦扩束镜 44

1.9.6景深和扫描面位置处光斑尺寸的变化 45

1.9.7限制扫描面上激光光斑圆度的技术要求 46

1.9.7.1案例A：10％束腰不对称性 46

1.9.7.2案例B：10％发散度不对称性 46

1.9.7.3案例C：像散造成扫描面上有12％的不圆度 47

1.10总结：M2模型综述 48

致谢 49

专业术语 49

参考文献 54

第2章 激光扫描光学系统 56

2.1概述 56

2.2激光扫描器结构 56

2.2.1物镜扫描 56

2.2.2物镜后置扫描 56

2.2.3物镜前置扫描 57

2.3光学设计和优化：概述 57

2.4光学不变量 59

2.4.1衍射受限 60

2.4.2实际高斯光束 60

2.4.3切趾率 61

2.5性能问题 62

2.5.1图像辐照度 62

2.5.2像质 63

2.5.3分辨率和像素数 64

2.5.4焦深 64

2.5.5F-θ条件 65

2.6初级像差和三级像差 66

2.6.1初级色差校正 68

2.6.2三级像差性质 69

2.6.2.1球差 69

2.6.2.2慧差 70

2.6.2.3像散 70

2.6.2.4畸变 70

2.6.3三级像差经验法则 70

2.6.4匹兹伐（Pitzval）半径的重要性 71

2.7具体设计要求 71

2.7.1检流计式扫描器 72

2.7.2多面体反射镜扫描 72

2.7.2.1扫描线弯曲 72

2.7.2.2光束位移 72

2.7.2.3交叉扫描误差 73

2.7.2.4小结 75

2.7.3多面体反射镜扫描效率 75

2.7.4内转鼓式系统 77

2.7.5全息扫描系统 77

2.8物镜设计模式 77

2.8.1简单扫描物镜的设计剖析 79

2.8.2采用倾斜面的多结构布局 84

2.8.3多结构布局反射多面体模式 84

2.8.4单通道多面体反射镜结构设计实例 85

2.8.4.1CODE V程序中多结构布局物镜参数填写格式 86

2.8.4.2物镜设计过程 87

2.8.5双轴扫描 88

2.9激光扫描物镜设计实例 88

2.9.1 300DPI办公打印机物镜（λ＝633nm） 89

2.9.2广角扫描物镜（λ＝633nm） 89

2.9.3中等视场角扫描物镜（λ＝633nm） 89

2.9.4长扫描线中等视场扫描物镜（λ＝633nm） 89

2.9.5适用于发光二极管的扫描物镜（λ＝800nm） 90

2.9.6双波长高精度扫描物镜（λ＝1064和950nm） 91

2.9.7高分辨率远心扫描物镜（λ＝408nm） 91

2.10扫描物镜制造、质量控制和最终检测 91

2.11全息激光扫描系统 92

2.11.1利用平面线性光栅扫描 92

2.11.2扫描线弯曲和扫描线性度 93

2.11.3扫描盘摆动的影响 93

2.12全息非接触长度测量 95

2.12.1速度，精度和可靠性 96

2.12.2光学系统结构布局 97

2.12.3光学性能 99

2.13全息激光打印系统 100

2.14总结 102

致谢 102

参考文献 102

第3章 数字扫描成像系统的像质 104

3.1概述 104

3.1.1扫描成像系统的成像理论 104

3.1.1.1研究范围 104

3.1.1.2参考文献问题 105

3.1.1.3扫描器类型 106

3.1.2扫描像质评价 106

3.2基本概念和效应 109

3.2.1数字成像的基本原理 109

3.2.1.1数字图像结构 110

3.2.1.2采样定理和空间关系 113

3.2.1.3灰度等级量化：一些限制因素 115

3.2.2基本的系统效应 118

3.2.2.1模糊 118

3.2.2.2系统响应 119

3.2.2.3半色调系统响应 121

3.2.2.4噪声 124

3.2.2.5彩色成像 125

3.2.2.5.1基础知识 125

3.2.2.5.2色度学和色度图 127

3.3一些具体问题的考虑 129

3.3.1扫描频率的影响 129

3.3.2位置误差或运动缺陷 132

3.3.3其他不均匀性 135

3.3.3.1对分色图像中周期非均匀性的认识 136

3.4产生多级灰度信号的输入扫描器（包括数字相机）特性 136

3.4.1色调再现和大面积系统响应 137

3.4.2MTF和相关的弥散量 142

3.4.2.1MTF法 143

3.4.2.2人眼视觉系统的空间频率响应 148

3.4.2.3电子增强MTF法：提高清晰度 149

3.4.3噪声度量 149

3.5二值阈值化扫描成像系统的评价 151

3.5.1评价二值扫描系统的重要性 151

3.5.1.1倾斜线和线阵列 151

3.5.2阈值成像色调再现的一般原理和灰度楔的应用 151

3.5.2.1基本的特征曲线和噪声 151

3.5.3二值像质评价：MTF法和弥散法 152

3.5.3.1分辨率（辨别细节的一种度量） 152

3.5.3.2线成像的相互影响 154

3.5.4与噪声特性相关的二值成像系统的度量 154

3.5.4.1灰度楔噪声 155

3.5.4.2线条边缘噪声范围的度量 155

3.5.4.3半色调或网格式数字图像中的噪声 156

3.6成像性能的综合度量 157

3.6.1基本信噪比 158

3.6.2探测量子效率和噪声等效量子 158

3.6.3特定的应用程序上下文 158

3.6.4调制要求的测量 159

3.6.5MTF曲线下的面积和二次方根积分 159

3.6.6主观像质的度量 160

3.6.7信息内容和容量 162

3.7专业的图像处理技术 166

3.7.1有损压缩技术 166

3.7.2数字图像的非线性增强和恢复 168

3.7.3色彩管理 170

3.8评价像质的心理测量法 171

3.8.1心理物理学、客户调查和心理量表之间的关系 171

3.8.2心理测量法 171

3.8.3量表技术 173

3.8.3.1识别法（标称法） 173

3.8.3.2等序法（顺序法） 173

3.8.3.3类型（标称类型、顺序类型、区间类型） 173

3.8.3.4图形量尺法（区间量表法） 173

3.8.3.5成对比较（顺序、区间、比例类型） 174

3.8.3.6配分量表（区间类型） 174

3.8.3.7量值估算（区间量表、比例量表） 174

3.8.3.8比例估算（比例量表） 174

3.8.3.9语义差别法（顺序量表、区间量表） 174

3.8.3.10利开特（Likert）法（顺序量表） 174

3.8.3.11混合型量表（顺序型、区间型、比例型） 174

3.8.4包括统计法在内的试验问题 175

3.9参考数据和图表 177

致谢 186

参考文献 186

第4章 多面体反射镜扫描器：组件、性能和设计 195

4.1概述 195

4.2扫描反射镜类型 195

4.2.1棱柱式多面体扫描反射镜 195

4.2.2锥体式多面体扫描反射镜 196

4.2.3单面体扫描反射镜 197

4.2.4不规则多面体扫描反射镜 197

4.3材料 197

4.4多面体反射镜制造技术 198

4.4.1传统的抛光技术 198

4.4.2单点金刚石切削技术 199

4.4.3普通抛光与金刚石切削技术比较 199

4.5多面体扫描反射镜的技术规范 200

4.5.1小反射面间夹角的一致性 200

4.5.2尖塔差 200

4.5.3小反射面与光轴的一致性 201

4.5.4小反射面半径 201

4.5.5小反射面面形精度 201

4.5.6表面质量与散射 202

4.6镀膜 203

4.7电动机和轴承系统 204

4.7.1气动驱动装置 205

4.7.2磁滞同步电动机 205

4.7.3直流无刷电动机 205

4.7.4轴承类型 206

4.8扫描器技术规范 206

4.8.1动态跟踪误差 207

4.8.2抖动和速度稳定性 208

4.8.3平衡 208

4.8.4垂直度 209

4.8.5时间同步 209

4.9扫描器的成本因素 209

4.10系统设计方面的考虑 210

4.11多面体反射镜的尺寸计算 212

4.12使扫描系统图像缺陷最小化的措施 214

4.12.1带状缺陷 214

4.12.2抖动 215

4.12.3散射和鬼像 216

4.12.4光强度变化 216

4.12.5畸变 216

4.12.6弓形弯曲 217

4.13总结 217

致谢 217

参考文献 217

第5章 高性能多面体反射镜扫描器的电动机和控制器（驱动器） 218

5.1概述 218

5.2多面体反射镜扫描器的基础知识 218

5.2.1多面体反射镜扫描器结构布局 219

5.2.2多面体反射镜的旋转与扫描角的关系 221

5.2.3多面体反射镜旋转速度的考虑 221

5.3案例研究：胶片记录系统 222

5.3.1系统性能技术要求 223

5.3.2转镜系统参数 224

5.3.3扫描器公差 224

5.3.4高性能界定 225

5.4电动机 226

5.4.1技术要求 226

5.4.2磁滞同步电动机 226

5.4.3无刷直流电动机特性 229

5.4.3.1转矩和绕组特性 230

5.4.3.2无刷电动机电路模型 231

5.4.3.3绕组布局 232

5.4.3.4换相传感器的定时和定位 232

5.4.3.5转子布局 233

5.5控制系统设计 234

5.5.1交流同步电动机控制系统 235

5.5.2无刷直流电动机控制系统 236

5.6应用实例 237

5.6.1军用车辆热成像扫描器 238

5.6.2便携式热成像扫描仪 239

5.6.3高速单反射面扫描器 240

5.6.4多功能单板控制器和驱动器 240

5.7总结 242

致谢 242

参考文献 243

第6章 旋转扫描器的轴承系统 244

6.1概述 244

6.2旋转扫描器的轴承类型 244

6.2.1气体润滑轴承 244

6.2.2油润滑轴承 244

6.2.3磁力轴承 245

6.2.4球轴承 245

6.3轴承选择原则 245

6.4气体轴承 246

6.4.1背景 246

6.4.2基础知识 247

6.4.2.1低热量产生 247

6.4.2.2宽温度范围 248

6.4.2.3对环境无污染 248

6.4.2.4平稳度的重复性 248

6.4.2.5旋转精度 249

6.4.2.6噪声和振动 249

6.4.3空气静压轴承 249

6.4.3.1空气静压圆柱轴承 249

6.4.3.1.1载荷能力 250

6.4.3.1.2径向刚性 251

6.4.3.1.3热量生成 251

6.4.3.1.4轴承气流 251

6.4.3.2空气静压止推轴承 252

6.4.3.2.1载荷能力 253

6.4.3.2.2轴向刚性 254

6.4.3.2.3发热量 254

6.4.3.3空气静压轴承扫描器结构 254

6.4.4气体动压轴承 255

6.4.4.1螺旋槽式轴承 256

6.4.4.2叶式轴承 258

6.4.4.3主（转）轴结构 258

6.4.5气体动静压混合轴承 259

6.4.6轴承和转轴的动力学理论 260

6.4.6.1同步涡动 260

6.4.6.2半速涡动 261

6.4.6.3转轴固有频率 261

6.4.6.4转轴平衡 261

6.4.7转轴组件 262

6.4.7.1光学件和镜座 262

6.4.7.1.1多面体反射镜 262

6.4.7.1.2单面反射镜 263

6.4.7.1.3单面反射镜的固定 265

6.4.7.1.4全息光盘 265

6.4.7.2电动机 265

6.4.7.3编码器 266

6.5球轴承 267

6.5.1轴承设计 267

6.5.2扫描器结构 268

6.6磁力轴承 268

6.6.1设计原理 269

6.6.2扫描器结构 269

6.7光学扫描误差 270

6.7.1与轴承相关的误差 270

6.7.2与光学元件相关的误差 270

6.7.2.1多面体反射镜 270

6.7.2.2单面反射镜 271

6.7.3误差校正 271

6.7.3.1多面体反射镜 271

6.7.3.2单面反射镜 271

6.8总结 271

致谢 271

参考文献 272

第7章 物镜前多面体反射镜扫描技术 273

7.1概述 273

7.1.1多面体反射镜扫描系统的公式和坐标 273

7.1.2瞬时扫描中心 273

7.1.3图像幅面外的稳定鬼像 273

7.2多面体反射镜扫描系统的公式和坐标 274

7.2.1本节目的 274

7.2.2中点和扫描轴 274

7.2.3反射镜面角A 274

7.2.4反射镜小反射面宽度 274

7.2.5光束宽度（直径）D 275

7.2.6扫描占空比（扫描效率） 275

7.2.7弦高（垂度） 276

7.2.8G的坐标 277

7.2.9P的坐标 277

7.2.10物镜光轴 278

7.2.11公式 279

7.2.11.1扫描轴PU 279

7.2.11.2物镜光轴 279

7.2.11.3过GP的入射光轴 279

7.2.11.4反射镜小反射面的平分线和法线 280

7.2.12另一种解析方法 280

7.2.13图7.4的特点 281

7.2.14小结 282

7.3瞬时扫描中心 282

7.3.1本节目的 282

7.3.2瞬时扫描中心的轨迹 283

7.3.3中点和扫描轴 283

7.3.4瞬时扫描中心坐标的推导 284

7.3.5求解 285

7.3.6表格程序 285

7.3.7瞬时扫描中心 285

7.3.8点P轨迹 288

7.3.9偏角限制 288

7.3.10有限束宽D 289

7.3.11注释 289

7.3.12小结 289

7.4图像幅面外的稳定鬼像 289

7.4.1本节目的 289

7.4.2稳定鬼像 289

7.4.3面角A 289

7.4.4小反射面间的切线角 290

7.4.5扫描轴 290

7.4.6偏角2β 290

7.4.7中点位置 290

7.4.8扫描占空比（扫描效率）η 290

7.4.9旋转轴偏心距 290

7.4.10选择入射光束偏角2β 291

7.4.11杂散光束gh和鬼像GH 292

7.4.12鬼像视场角φ 293

7.4.13入射光束位置 294

7.4.14图像幅面的扫描占空比ηw 294

7.4.15入射光束偏角27° 294

7.4.16入射光束偏角52° 294

7.4.17入射光束偏角92° 295

7.4.18入射光束偏角124° 295

7.4.19图像幅面内的鬼像 295

7.4.20图像幅面外的鬼像 296

7.4.21小反射面数目 296

7.4.22扫描器和物镜直径 297

7.4.23注释 297

7.4.24小结 297

致谢 297

参考文献 298

第8章 振镜扫描器（检流计）和共振振镜扫描器 299

8.1概述 299

8.1.1发展史 300

8.2组件和设计问题 301

8.2.1检流计扫描器 302

8.2.1.1力矩电动机 302

8.2.1.1.1力矩电动机 303

8.2.1.1.2绕组结构 305

8.2.1.1.3散热 306

8.2.1.2位置传感器 307

8.2.1.2.1增益和指向稳定性方面的考虑 307

8.2.1.2.2传感器漂移 307

8.2.1.2.3闭环漂移传感器 308

8.2.1.2.4光学传感器 309

8.2.1.2.5电容式传感器 309

8.2.1.3轴承 309

8.2.1.3.1球轴承 310

8.2.1.3.2交叉挠性支撑 310

8.2.1.4反射镜 312

8.2.1.4.1反射镜结构和安装 312

8.2.1.4.2反射镜基板的机械保护 316

8.2.1.5图像畸变 316

8.2.1.5.1余弦照度定律 316

8.2.1.5.2空气的折射率 316

8.2.1.5.3空气动力学 317

8.2.1.5.4反射镜表面的离轴 317

8.2.1.5.5光路畸变 317

8.2.1.6动态性能 318

8.2.1.6.1谐振 319

8.2.1.6.2动态平衡失调 319

8.2.1.6.3机械谐振 320

8.2.1.6.4电枢结构 320

8.2.1.6.5驱动信号 321

8.2.1.7评价指标 324

8.2.2共振振镜扫描器 325

8.2.2.1新型设计 325

8.2.2.2悬浮结构 325

8.2.2.3感应动圈 326

8.3扫描系统 327

8.3.1扫描结构 327

8.3.1.1物镜后扫描技术 327

8.3.1.2物镜前扫描技术 327

8.3.1.3飞点物镜扫描技术 328

8.3.2双轴光束控制系统 328

8.3.2.1单反射镜双轴光束控制系统 328

8.3.2.2中继透镜双轴光束控制系统 328

8.3.2.3双反射镜典型结构 329

8.3.2.4桨式扫描器双反射镜布局 330

8.3.2.5高尔夫球杆式双反射镜布局 331

8.3.2.6采用三个移动光学元件的双轴光束控制系统 333

8.4驱动放大器 333

8.5扫描应用 334

8.5.1材料处理 334

8.5.2显微技术 335

8.5.2.1物镜前扫描技术 335

8.5.2.2马文·斯基共焦显微术 336

8.5.2.3飞点物镜扫描显微镜 336

8.5.2.4直线型飞点物镜显微镜 337

8.5.2.5旋转型飞点物镜显微镜 337

8.6总结 337

致谢 338

专业术语 338

参考文献 341

第9章 振荡扫描器的挠性枢轴 342

9.1概述 342

9.1.1宏观挠性枢轴简介 343

9.2挠性枢轴技术 345

9.2.1相关计算公式 346

9.2.2挠性材料 347

9.2.3应力 349

9.2.4腐蚀 350

9.3挠性枢轴制造技术 352

9.3.1材料制造技术 352

9.3.2挠性材料截切技术 353

9.3.3防腐蚀技术 353

9.4挠性装置安装技术 354

9.5交叉挠性枢轴 355

9.5.1概述 355

9.5.2奔迪克斯枢轴 355

9.5.3美国剑桥科技公司的交叉挠性装置设计实例 356

9.6廉价悬臂式扫描器 358

9.6.1一般特性 358

9.6.2设计案例 359

9.6.3需要的电动机尺寸 359

9.7振弦式扫描器 360

9.8微机电挠性扫描器 360

9.8.1微机电扫描器设计技术 360

9.8.2微机电扫描器的制造技术 362

9.8.3扫描器工作原理 363

9.8.4材料性质 363

9.8.5静态性能 363

9.8.5.1磁滞性 363

9.8.5.2线性 364

9.8.5.3均匀性 364

9.8.5.4产出率 364

9.8.6动态性能 364

9.8.6.1动力学 364

9.8.6.2寿命 364

9.8.6.3性能衰减过程 364

9.8.7应用准则 364

9.8.7.1何种情况下使用微机电扫描器 364

9.8.8预期发展 365

9.8.9小结 365

9.9总结 365

致谢 365

参考文献 366

第10章 全息条形码扫描器：应用、性能和设计 367

10.1概述 367

10.1.1通用产品代码 368

10.1.2其他条形码 370

10.1.3条形码性质 370

10.2非全息型UPC扫描器 371

10.2.1前视扫描器 372

10.2.2卷绕扫描图 373

10.2.3景深 374

10.3全息条形码扫描器 374

10.3.1全息偏转器定义 375

10.3.2全息条形码扫描的奇特性质 377

10.3.3普通光学条形码扫描器的景深 377

10.3.4全息条形码扫描器的景深 379

10.4全息扫描技术的其他特性 380

10.4.1聚焦区域叠加 380

10.4.2可变聚光孔径 381

10.4.3小衍射面的识别和扫描跟踪 382

10.4.4扫描角倍增 383

10.5全息条形码扫描器的偏转器材料 384

10.5.1面浮雕相位介质 384

10.5.2体相位介质 386

10.6全息偏转器的制造技术 388

10.6.1重铬酸盐明胶全息光盘 388

10.6.2采用机械法复制面浮雕全息光盘 390

10.7全息条形码扫描器实例：美国码捷公司五边形扫描器 391

10.7.1五边形扫描图 391

10.7.2五边形扫描机理 392

参考文献 394

第11章 声光扫描器和调制器 396

11.1概述 396

11.2声光相互作用 397

11.2.1光弹性效应 397

11.2.2各向同性声光相互作用 398

11.2.3各向异性衍射 403

11.3声光调制器和偏转器的设计 407

11.3.1分辨率和带宽 407

11.3.2反应带宽 409

11.3.3偏转器设计方法 411

11.3.4调制器设计方法 412

11.4扫描专用声光器件 413

11.4.1声行波透镜 413

11.4.1.1设计方面的考虑 414

11.4.2啁啾衍射透镜 415

11.4.3多通道声光调制器 415

11.5声光器件的材料 416

11.5.1总体考虑 416

11.5.2理论指标 416

11.5.3声光扫描器材料的选择 418

11.6声波换能器设计 421

11.6.1换能器特性 421

11.6.2换能器材料 424

11.6.3阵列换能器 426

11.7声光器件制造技术 429

11.7.1器件壳体制造技术 429

11.7.2换能器的粘结技术 430

11.7.3封装技术 432

11.8声光扫描器的应用 433

11.8.1多面体反射镜扫描器中的多通道声光调制器 433

11.8.2红外激光扫描技术 435

11.8.3二级声光扫描器 436

11.8.3.1扫描器光学系统 436

11.8.3.2驱动器 438

11.8.4声光器件和声光可调谐滤波器的应用 438

11.8.4.1声光调制器 438

11.8.4.2声光偏转器 439

11.8.4.3声光变频器 439

11.8.4.4声光可调谐滤波器 440

11.8.4.5声光波长选择器 441

11.8.4.6多色声光调制器 441

11.9总结 442

致谢 442

参考文献 442

第12章 电光扫描器 444

12.1概述 444

12.2电光效应理论 445

12.2.1电光效应 445

12.2.2线性电光效应 446

12.2.3二次方电光效应 446

12.3电光偏转器的主要类型 447

12.3.1基本拓扑学 447

12.3.2表述电光扫描器的术语 447

12.3.2.1光束位移和偏转角 447

12.3.2.2支点 448

12.3.2.3可分辨光斑 448

12.3.3单元件及组装件 449

12.3.4成形电场 450

12.3.4.1均匀施加电压形成梯度折射率 450

12.3.4.2固定间隔的梯度折射率 451

12.3.4.3固定间隔和电压情况下的梯度折射率 452

12.3.5极化结构 453

12.3.5.1棱柱式极化结构 454

12.3.5.2矩形扫描器 455

12.3.5.2.1矩形扫描器中最佳三角形数目 455

12.3.5.2.2矩形扫描器的偏转灵敏度 456

12.3.5.2.3矩形扫描器的支点位置 457

12.3.5.3梯形扫描器 457

12.3.5.3.1梯形扫描器的偏转灵敏度 458

12.3.5.3.2梯形扫描器的支点位置 458

12.3.5.3.3梯形和矩形扫描器的比较 458

12.3.5.4喇叭形扫描器 458

12.3.5.4.1喇叭形扫描器的偏转灵敏度 459

12.3.5.4.2喇叭形扫描器的支点位置 460

12.3.5.4.3喇叭形扫描器与梯形和矩形扫描器的比较 460

12.3.5.5域反转全内反射偏转器 460

12.3.5.6域反转光栅结构 462

12.3.5.7其他极化结构 463

12.4电光偏转器的电子驱动装置 464

12.4.1概述 464

12.4.2高压电源 464

12.4.2.1普通升压斩波电路 465

12.4.2.2反激变换电路 465

12.4.3数字驱动器 466

12.4.3.1简单的推挽电路 466

12.4.3.2绝热驱动器 467

12.4.4模拟驱动电路 468

12.5电光材料的性质和选择 470

12.5.1概述 470

12.5.2二磷酸腺苷（ADP）、磷酸二氢钾（KDP）及相关同晶型体 471

12.5.3铌酸锂及其相关材料 471

12.5.4磷酸氧钛钾（KTP） 472

12.5.5其他材料 473

12.5.5.1AB类二元复合材料 473

12.5.5.2液体的克尔效应 473

12.5.5.3（Pb，La）（Zr，Ti）O3体系的电光陶瓷材料 473

12.5.5.4其他材料 473

12.5.6材料选择 473

12.6电光偏转系统设计过程 474

12.7结论 474

致谢 475

参考文献 475

第13章 压电扫描器 477

13.1概述 477

13.2结构和设计 477

13.3温度效应 480

13.4移动的性质 481

13.5堆栈式挠性结构的性质 483

13.6电驱动 485

13.6.1噪声 485

13.6.2电流 485

13.7可靠性 486

13.8倾斜工作台设计 486

13.9线性工作台设计 487

13.9.1串扰 488

13.9.2串扰最小技术 488

13.9.3提高刚性 489

13.10阻尼技术 489

13.11闭环系统 492

13.12应变式传感器 493

13.13电容式传感器 494

13.14闭环系统的电子控制装置 494

13.15总结 497

参考文献 498

第14章 光盘扫描技术 499

14.1概述 499

14.1.1光盘技术发展史 499

14.1.2光盘特性 499

14.1.3光学读/写原理 500

14.2光盘系统的应用 501

14.2.1只读光盘系统 501

14.2.1.1视频光盘 501

14.2.1.2CD/CD-ROM 501

14.2.1.3DVD 502

14.2.2一次写入光盘系统 502

14.2.2.1可录光盘（CD-R） 502

14.2.3可擦光盘系统 503

14.2.3.1PCR光盘 503

14.2.3.2MO光盘 504

14.3光盘系统的基本设计 505

14.3.1光学摄像头的光学系统 505

14.3.1.1光学结构布局 505

14.3.1.2光强度分布的影响 506

14.3.2波像差 506

14.3.2.1光盘基板的像差 507

14.3.2.2光学元件的波像差 507

14.3.2.3半导体激光器的像差 508

14.3.2.4散焦 508

14.3.2.5波像差公差 509

14.3.3光学摄像头装置 510

14.3.3.1光学摄像头结构 510

14.3.3.2致动器 511

14.4半导体激光器 512

14.4.1激光器结构 512

14.4.1.1Al-Ga-As双异质结激光器的工作原理 512

14.4.1.2高功率激光技术 512

14.4.2激光束的像散 513

14.4.3激光噪声 513

14.5调焦和跟踪技术 515

14.5.1调焦伺服系统和误差信号的探测方法 515

14.5.1.1光束形状探测法 515

14.5.1.2光斑尺寸探测法 516

14.5.1.3光束位置探测法 516

14.5.1.4光束相位差探测法 517

14.5.2跟踪误差信号探测法 517

14.5.2.1探测方法 517

14.5.2.2三光束法 518

14.5.2.3摆动法 518

14.5.2.4差分相位探测法 518

14.5.2.5推挽式跟踪误差信号探测法 519

14.5.2.6狭缝探测法 519

14.5.2.7采样跟踪法 521

14.6径向访问和驱动技术 521

14.6.1快速随机访问 521

14.6.2光学驱动系统 523

致谢 523

附录 523

附录A 523

附录B 524

附录C 525

参考文献 526

第15章 计算机直接制版扫描系统 527

15.1概述 527

15.2扫描系统类型 527

15.2.1系统分辨率和计算机直接制版 527

15.2.2内鼓式扫描器 527

15.2.3外鼓式扫描器 528

15.2.4F-θ扫描结构 528

15.2.5德国贝斯印公司印版机 529

15.3确定实现CTP的方法 531

15.3.1生产率 531

15.3.2印版曝光时间 531

15.3.3印版处理时间 531

15.3.4曝光量公式 531

15.3.5光源功率 532

15.3.6有效面积扫描速率 532

15.3.7德国贝斯印印版机有效面积扫描速率 533

15.4印版机系统实例 534

15.4.1日本富士（Fuji）公司Saber V8-HS型印版机（内鼓式） 534

15.4.2美国柯达（Kodak）公司Generation News型印版机（外鼓式） 535

15.4.3美国麦德美（MacDermid）柔性印版机（F-θ扫描器） 536

15.4.4德国贝斯印6系列印版机 537

15.5结论 538

参考文献 538

第16章 水下成像同步激光线扫描器 539

16.1概述 539

16.2激光线扫描器发展史 541

16.3水下激光线扫描器成像系统光学设计原理 542

16.3.1双锥体线扫描器 542

16.3.2单六面体反射镜线扫描器 544

16.3.3小结 545

16.4光线追迹研究：焦平面孔径的技术要求 545

16.4.1双锥形多面体反射镜线扫描器 546

16.4.2单六面体反射镜线扫描器 547

16.4.3讨论 547

16.5单六面体反射镜线扫描器在测试箱中的实验结果 549

16.6总结和展望 550

参考文献 551