[发明专利]一种激光线可调的激光发射装置及控制方法

权利要求书

1.一种激光线可调的激光发射装置，其特征在于，包括：激光束发射器、可变形液态透镜、圆柱形透镜、电控可变焦透镜、分光镜、图像传感器以及工控机，其中，所述激光束发射器产生激光，所述激光依次通过可变形液态透镜、圆柱形透镜以及电控可变焦透镜后到达分光镜，经过分光镜分光后，其中一束穿过光学玻璃在目标物表面成像，另一束到达所述图像传感器，所述的图像传感器拍摄激光线在目标物表面的成像情况，并将图像数据发送给所述工控机，所述工控机输出用于控制所述可变形液态透镜和所述电动可变焦透镜的控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种激光线可调的激光发射装置，其特征在于，所述的激光束发射器包括激光器与激光准直器，所述激光束发射器发射的激光为平行光且激光束直径小于可变形液态透镜的通光孔径。

3.根据权利要求1所述的一种激光线可调的激光发射装置，其特征在于：所述的可变形液态透镜包括两片圆形镜片及沿圆形镜片圆周环绕的多个执行器，所述两片镜片之间有透明的矿物油填充。

4.根据权利要求1所述的一种激光线可调的激光发射装置，其特征在于：所述执行器通过挤压两片镜片产生形变，改变通过可变形液态透镜的光束在与光束垂直方向上不同位置的光程，从而控制光束的波前特性。

5.根据权利要求1所述的一种激光线可调的激光发射装置，其特征在于：所述执行器与工控机之间通过驱动器相连，所述驱动器将工控机的控制信号转化为施加在执行器上的电压。

6.根据权利要求1所述的一种激光线可调的激光发射装置，其特征在于：所述圆柱形透镜的焦距为F₁，用于将入射的直径为D的激光束转化为沿y方向聚焦、x方向延伸以及z方向传播的输出激光线，所述输出激光线的最大宽度w_max由以下公式计算：

7.根据权利要求6所述的一种激光线可调的激光发射装置，其特征在于：所述的电控可变焦透镜的焦距为一变量F₂，所述电控可变焦透镜与所述圆柱形透镜组成的透镜系统，透镜系统的焦距F由以下公式计算：

其中，d为所述电控可变焦透镜与所述圆柱形透镜之间的距离，当所述目标物表面位于距电控可变焦透镜F的成像面时，激光线的宽度最小。

8.根据权利要求1所述的一种激光线可调的激光发射装置，其特征在于：还包括密封舱，所述激光束发射器、可变形液态透镜、圆柱形透镜、电控可变焦透镜、分光镜、图像传感器以及工控机均布置在所述密封舱内，所述密封舱上具有光学玻璃窗口和水密接插件，激光通过所述光学玻璃窗口出射，所述激光束发射器和工控机的电源线通过所述水密接插件与外部连接。

9.一种激光线可调的激光发射装置的控制方法，其特征在于，包括：

激光束发射器产生激光，所述激光依次通过可变形液态透镜、圆柱形透镜以及电控可变焦透镜后到达分光镜；

经过分光镜分光后，其中一束穿过光学玻璃在目标物表面成像，另一束到达所述图像传感器；

图像传感器拍摄激光线在目标物表面的成像情况，并将图像数据发送给所述工控机；

工控机根据图像数据，输出用于控制所述可变形液态透镜和所述电动可变焦透镜的控制信号。

10.根据权利要求1所述的一种激光线可调的激光发射装置的控制方法，其特征在于：所述工控机以图像的清晰度为目标函数，控制信号为优化参数，进行凸优化运算，运算得到所述电控可变焦透镜及所述可变形液态透镜的控制电压。