我愿意把单次的光学系统（激光器+准直镜+扩束镜+振镜+场镜）运行称为一次狙击手的狙击任务，狙击手（振镜）通过狙击枪（准直的激光）上的狙镜（场镜）确认任务位置（平台上的打印位置）并开枪。

之前介绍了激光器和振镜，这次主要介绍准直镜、扩束镜和场景这三个硬件的功能和关系。

通过上期的文章介绍，大量的激光通过谐振腔后就变成了一束密集的激光，但是这一束密集的激光中的一些光线和光线轴线并不平行，为了解决这个问题，专家发明了准直镜，使所有光线的朝向接近一致

得到了这束“相互平行的”激光之后，激光需要进一步放大之原来的一定倍数（为什么放大稍后说），之后这束被放大的激光进入了振镜之中

（在不考虑这束激光的光斑直径大小的前提下）这束激光通过振镜的折射，最终到了打印平面上，与打印平面垂直的折射后的激光的光斑形状在理论上是圆形；从这束光的折射角度往四周变化后，有一个大概的规律：越接近这束光的折射角度，光斑越像圆形，越远离，越像椭圆，因为理论上的打印平面和所有折射距离一致时应该是类球面，当作用在平面的时候，就像是椭圆

为了修正椭圆光斑的现象，设备必须在振镜下方设置F-Theta聚焦镜，简称为场镜

场镜除了修正椭圆光斑之外还有一个作用就是把大光斑再次聚集成细小光斑

因此得出了一个关系，激光必须经过一定倍数的扩束，再通过场镜重新聚焦后，得到了打印设备广泛使用的光斑直径（70~80微米）

而且，激光被扩束后进入振镜还有一个优势，就是降低反射镜片涂层的磨损

场镜有一个参数，叫通光孔径尺寸，这个尺寸也就是扩束后的激光光斑直径（理论值）

接下来还是先看图

瑞利长度就是一个包含了聚焦后理论上最细光斑直径的一个范围，这个直径范围是光斑质量最佳的范围，超出这个范围后，光斑过于离散，金属粉末无法良好的冶金结合

在这个范围的中点也就是最细光斑直径的位置的点焦点，从场镜到打印平面的最短（中心轴线）距离被称为通俗的焦距，实际焦距是短焦距和长焦距的总和，短焦距是指振镜折射中心点到场镜的距离，长焦距是场镜到打印平面的中心轴线长度

实际上的设定好设备长焦距后，到达打印平面的点不一定是焦点，因为实际打印层厚的中线平面到场镜的距离=形成焦点的理论距离，换一个说法，打印层厚一旦超过瑞利长度，金属粉末的冶金结合质量必然下降

说道这就要说一下过焦和欠焦了，这两个词统称为离焦，过焦的意思是说焦点平面位于打印发生平面的上方，欠焦就是焦点平面位于打印发生平面的下方

理论上，准直镜和扩束镜的轴线必须共线，这条线整好与振镜中的折射中心点重合，振镜中的折射中心点与必须和场景的中心轴线重合

因此，在设备光学设计中，有一个名词，叫A值，这个数值指的就是振镜中的折射中心点到打印平面的距离，光学设计专家核算好焦距和焦点平面后推出A值的数值

       原文标题 : 金属铺粉打印设备硬件之光学硬件篇