[发明专利]一种激光通过透镜组实现长焦深的方法

说明书

技术领域

本发明属于光学技术领域，特别涉及一种激光通过透镜组实现长焦深的方法和用于产生焦深的透镜组。

背景技术

激光广泛应用于加工方面，尤其是在激光打孔、切割、光刻等方面起了非常重要的作用。例如在激光打孔装置中，光束聚焦后的尺寸及焦深是决定打孔精度的关键。焦深是指焦点深度的简称，工程材料领域常称为景深，即在使用显微镜时，当焦点对准某一物体时，不仅位于该点平面上的各点都可以看清楚，而且在此平面的上下一定厚度内，也能看得清楚，这个清楚部分的厚度就是焦深。

目前，实现长焦深主要是通过锥透镜方法或二元光学器件(DOE)方法，锥透镜方法即是将光照射在锥形透镜上之后，来实现长焦深，但使用锥透镜方法来增大焦深时，会出现器件加工困难和装调困难，同时，在焦深长度内光的能量分布不均匀；二元光学器件方法即基于光波衍射理论，将光照射在二元光学仪器上，来实现长焦深，但使用二元光学器件方法来增大焦深时，会出现加工困难和成本较高，同时，在焦深长度内光的能量分布不连续、不均匀。

综上所述，在现有的实现长焦深的技术中，存在在焦深长度内，光的能量分布不均匀的技术缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在现有的实现长焦深的技术中，在焦深长度内，光的能量存在分布不均匀的技术缺陷。

为解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种激光通过透镜组实现长焦深的方法，所述激光通过透镜组实现长焦深的方法包括：对所述激光进行准直；依据准直后的所述激光和透镜组，在所述透镜组的入瞳位置划分若干条环带；通过设计使得所述若干条环带的激光，在所述透镜组的光轴方向上形成若干个聚焦点；汇聚所述若干个聚焦点，形成所述焦深。

进一步地，所述依据准直后的所述激光和透镜组，在所述透镜组的入瞳位置划分若干条环带：所述透镜组的焦距范围是5mm—50mm。

进一步地，所述激光通过透镜组实现长焦深的方法包括：所述透镜组包括若干个球面透镜；其中，所述若干个的数量是大于2的正整数。

进一步地，所述激光通过透镜组实现长焦深的方法包括：所述透镜组包括若干个非球面透镜；其中，所述若干个的数量是大于2的正整数。

进一步地，所述激光通过透镜组实现长焦深的方法包括：所述透镜组包括若干个球面透镜和若干个非球面透镜；其中，所述若干个的数量是大于2的正整数。

进一步地，所述激光通过透镜组实现长焦深的方法包括：所述若干个球面透镜的间距均不相等，且所述若干个非球面透镜的间距均不相等；其中，所述若干个球面透镜的间距和所述若干个非球面透镜的间距不相等。

进一步地，所述激光通过透镜组实现长焦深的方法包括：所述若干条环带的均是同心圆。

进一步地，所述激光通过透镜组实现长焦深的方法包括：所述若干条环带的间距均不相等。

进一步地，所述汇聚所述若干个聚焦点，形成所述焦深包括：所述若干个聚焦点的位置均不相同。

进一步地，所述激光通过透镜组实现长焦深的方法包括：所述焦深的长度范围是0.2mm—4mm。

第二方面，本发明还提供了一种用于产生焦深的透镜组，所述透镜组包括：第一透镜，用于接收由激光器发生的准直光束，所述第一透镜的光轴是第一光轴；第二透镜，用于接收经过所述第一透镜后的第一偏折光束，所述第二透镜的光轴是第二光轴；第三透镜，用于接收经过所述第二透镜后的第二偏折光束，所述第三透镜的光轴是第三光轴；其中，经过所述第三透镜之后的第三偏折光束所形成的若干条第一环带为同心圆；所述第二透镜位于所述第一透镜和所述第三透镜之间，且所述第一光轴、所述第二光轴、所述第三光轴位于同一条直线上。

可选的，所述用于产生焦深的透镜组还包括：第四透镜，用于接收经过所述第三透镜后的第三偏折光束，所述第四透镜的光轴是第四光轴；其中，经过所述第四透镜之后的第四偏折光束所形成的若干条第二环带为同心圆；所述第三透镜位于所述第二透镜和所述第四透镜之间，且所述第一光轴、所述第二光轴、所述第三光轴、所述第四光轴位于同一条直线上。

可选的，所述用于产生焦深的透镜组还包括：第五透镜，用于接收经过所述第四透镜后的第四偏折光束，所述第五透镜的光轴是第五光轴；其中，经过所述第五透镜之后的第五偏折光束所形成的若干条第三环带为同心圆；所述第四透镜位于所述第三透镜和所述第五透镜之间，且所述第一光轴、所述第二光轴、所述第三光轴、所述第四光轴、所述第五光轴位于同一条直线上。

可选的，所述第一透镜的焦距范围是-100mm—100mm。