什么是激光扫描？
激光扫描 让激光束 表面激光束 移动——无论是读取产品条形码、投射激光灯光秀，还是焊接汽车车身。虽然概念上很简单，激光扫描 所采用的实际技术激光扫描 相当复杂。
我们激光扫描 接触激光扫描 。这是在商店购物时，将激光束 商品条形码所采用的技术。但激光扫描 于此。事实上，扫描应用的种类如此之多，因此将其分为三大类会更有助于理解：
目的 |
流程 |
常见应用 |
数据采集与成像 |
激光用于测定物体的物理特性，例如尺寸、形状、空间位置、空间方向、颜色、颜色变化、表面纹理、化学成分等。 为此，激光束 某个表面上或某个体积内激光束 扫描。随后，将对投射出的激光图案进行成像——或者检测（通过反射、散射或荧光）返回的光——并进行分析，从而获取所需的信息。 |
读取条形码、二维码、数据矩阵码等。 测量传送带上经过的产品的物理尺寸，以识别不符合规格的单件。 在移动车辆中，利用激光束 扫描激光束 进行激光雷达（LIDAR）测量。 想象一下，食品（如虾或坚果）在传送带上移动，以便按大小分级或识别不合格产品。 扫描实物（如牙齿或建筑内部）以创建精确的计算机模型 共聚焦显微镜：激光束 通过显微镜投射到样本上，并在样本表面进行扫描以构建图像 用于医学成像的光学相干断层扫描（OCT） 半导体晶圆检测 |
数据写入与显示 |
激光用于显示信息，或生成图案或图像。 为了实现这一目标，激光束 在强度发生调制的同时，激光束 沿表面激光束 或在体积内激光束 。 |
在激光打印机中，光电导鼓的旋转扫描 激光灯光秀与标识 用于建筑和测量的激光对准仪 |
材料加工 |
激光用于以空间变化的方式对材料进行物理加工（切割、焊接、烧蚀、熔化等）或产生影响（退火、变色、加热等）。 具体做法是，在调节激光束 强度的同时，使其激光束 某个表面激光束 或某个体积内移动。 |
标记 焊接 切割 雕刻 热处理 外墙饰面 |
上述应用——这仅仅是激光扫描 冰山一角——在技术要求上差异巨大。这包括扫描速度、需覆盖的区域或体积大小、所需的激光功率，以及扫描仪的成本、尺寸、可靠性和使用寿命等诸多参数。为了满足这些应用的多样化需求，人们开发了各种不同的扫描技术。
大多数应用采用以下三种扫描技术中的一种：振镜 、多边形镜或声光偏转器。了解每种技术的运作原理及其运行和实际特性是很有必要的。
振镜
振镜 由一个安装在轴上的镜片组成，该轴可以自由旋转。轴上还安装有一个磁铁。轴悬浮在一个线圈内；向线圈通电会使轴（及镜片）旋转。
根据任务的性质，振镜 通常成对使用。具体而言，在此情况下，它们的安装方式是使扫描方向相互垂直。这样激光束 平面上的任意一点。在许多应用中，会使用专门的光学元件（如F-theta透镜）将光束聚焦到最终表面上。
图1.振镜 通常成对使用，以生成二维扫描图案。
振镜 具有操作灵活性，因为其运动可由计算机实时控制。它们可以成对使用，在相对较大的扫描角度范围内（通常可达±20°）生成二维矢量图案。它们还可以配合大尺寸反射镜使用，以适应较大的光斑尺寸。 这些特性使其成为灯光秀、材料标记与焊接、生物医学及眼科 、共聚焦显微镜以及激光辅助医疗等应用的理想选择。
多边形扫描仪
多边形扫描仪的核心部件是一个多边形组件——其边缘经过抛光和镀膜处理，形成镜面。该多边形镜安装在电机轴上并高速旋转，从而使激光束 在一个方向上快速扫描。
振镜 类似，多边形扫描系统通常采用专用的光学元件。这些光学元件 制成细长的条状，因为激光束 沿着一条狭窄的直线路径激光束 它们。这大大减小了扫描系统的体积和重量。
图2.多边形扫描仪能够使激光束 单一方向快速移动。
多边形扫描仪在需要高速单向扫描的应用中表现出色。它们可在非常大的扫描角度范围内（超过50°）工作。 当需要二维覆盖时，通常会结合某种形式的工件运动（方向与扫描方向垂直），从而生成光栅图案。这些特性使其非常适合用于激光打印机、激光雷达（LIDAR）以及某些高速材料加工应用，例如大面积表面处理和薄膜图案化。
声光偏转器
声光（AO）偏转器由一块透明材料块组成，其侧面粘接有一个压电换能器。 当压电换能器受到射频驱动时，会在晶体内部产生声波（压力/密度波）。这会在材料的折射率 上产生可变的、周期性的空间变化折射率 类似于布拉格衍射 。该光栅激光束 输入激光束 取决于其周期。因此，改变输入信号的频率即可改变光束的偏转角度。
图3.声光偏转 激光束 衍射 扫描激光束 衍射 无任何活动部件。
The absence of any moving mechanical parts (and hence inertia) allows acousto-optic deflectors to achieve much higher scan speeds than the other technologies – well into the MHz range. Plus, they are capable of “random access” scanning – this is the ability to quickly jump from one point in the scan field to another. However, they can only deflect the beam over a very limited angular range – a few degrees at most. And they only offer small aperture (<2.5 mm) sizes. This makes them most useful for specialized uses in laser cooling, laser tweezers, microscopy and medical imaging, and some graphic arts applications.
除了这三种常见的扫描仪类型外，还有许多其他技术专用于特殊用途。所有这些都支撑着激光扫描 极大多样性。