2]所述多級(jí)調(diào)焦裝置包括:楔形棱鏡組件200、階梯棱鏡100、第一動(dòng)力機(jī)構(gòu)及用于驅(qū)動(dòng)楔形棱鏡組件200運(yùn)動(dòng)的第二動(dòng)力機(jī)構(gòu)400。楔形棱鏡組件200包括第一棱鏡組件210和第二棱鏡組件220。
[0033]其中，所述第一動(dòng)力機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)階梯棱鏡100移動(dòng)以改變激光器發(fā)出的激光光束在所述激光成像系統(tǒng)中的光程大小，以使所述激光光束的焦面位于第一預(yù)設(shè)位置；所述第二動(dòng)力機(jī)構(gòu)400用于驅(qū)動(dòng)所述第一棱鏡組件210和第二棱鏡組件220相對(duì)移動(dòng)，以改變所述激光光束在所述激光成像系統(tǒng)中的光程大小，以調(diào)節(jié)所述激光光束的焦面由第一預(yù)設(shè)位置變?yōu)榈诙A(yù)設(shè)位置，其中，所述第二預(yù)設(shè)位置與所述激光成像系統(tǒng)的像面重合。
[0034]本發(fā)明實(shí)施例中，所述階梯棱鏡100為存在厚度梯度的棱鏡結(jié)構(gòu)，在所述第一動(dòng)力機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下發(fā)生移動(dòng)。移動(dòng)過(guò)程中，所述激光器發(fā)出的激光光束在所述激光成像系統(tǒng)中的光程發(fā)生改變，即使得激光成像系統(tǒng)的焦面位置發(fā)生改變。其中，第一動(dòng)力機(jī)構(gòu)可以是人工控制調(diào)節(jié)旋鈕及傳動(dòng)部件，也可以是電機(jī)等電驅(qū)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)階梯棱鏡100移動(dòng)。由于階梯棱鏡100的厚度變化范圍較大，因此，階梯棱鏡100的移動(dòng)使得所述激光器發(fā)出的激光光束在所述激光成像系統(tǒng)中的光程改變范圍較大，即對(duì)焦面位置的調(diào)節(jié)范圍較大，但調(diào)節(jié)精度較低。因此本發(fā)明實(shí)施例中，將階梯棱鏡100對(duì)激光成像系統(tǒng)的焦面位置的調(diào)節(jié)稱為焦面粗調(diào)。顯然，所述焦面粗調(diào)的調(diào)節(jié)范圍的主要影響因素為階梯棱鏡100的厚度變化范圍，而焦面粗調(diào)的調(diào)節(jié)精度的主要影響因素為階梯棱鏡100相鄰兩個(gè)階梯面的厚度梯度。
[0035]而所述楔形棱鏡組件200包括第一棱鏡組件210和第二棱鏡組件220，且第一棱鏡組件210和第二棱鏡組件220可以在所述第二動(dòng)力機(jī)構(gòu)400的驅(qū)動(dòng)下相對(duì)移動(dòng)。移動(dòng)過(guò)程中，所述激光器發(fā)出的激光光束在所述激光成像系統(tǒng)中的光程發(fā)生改變，即使得所述激光成像系統(tǒng)的焦面位置發(fā)生改變。由于第一棱鏡組件210和第二棱鏡組件220相對(duì)移動(dòng)的過(guò)程中，所述激光光束在所述激光成像系統(tǒng)中的光程發(fā)生連接變化，對(duì)于焦面位置的調(diào)節(jié)精度較高，因此本發(fā)明實(shí)施例中，將楔形棱鏡組件200對(duì)激光成像系統(tǒng)的焦面位置的調(diào)節(jié)稱為焦面微調(diào)。顯然，所述焦面微調(diào)的調(diào)節(jié)范圍及調(diào)節(jié)精度的主要影響因素為所述楔形棱鏡組件200的楔形角。
[0036]其中，第一棱鏡組件210可以由一個(gè)或多個(gè)楔形棱鏡組成，第二棱鏡組件220也可以由一個(gè)或多個(gè)楔形棱鏡組成，第一棱鏡組件210和第二棱鏡組件220可以構(gòu)成一個(gè)平行平板結(jié)構(gòu)。所述第一棱鏡組件210和第二棱鏡組件220的相對(duì)移動(dòng)，使得激光成像系統(tǒng)中投影到楔形棱鏡組件200上的激光光束的口徑范圍內(nèi)，所述平行平板結(jié)構(gòu)的厚度發(fā)生變化。所述第二動(dòng)力機(jī)構(gòu)400可以是人工控制的調(diào)節(jié)旋鈕及傳動(dòng)部件，也可以是電機(jī)等電力驅(qū)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)第一棱鏡組件210和第二棱鏡組件220相對(duì)移動(dòng)，當(dāng)然所述相對(duì)移動(dòng)可以是雙向相對(duì)移動(dòng)也可以是單向相對(duì)移動(dòng)。
[0037]激光成像系統(tǒng)中，激光器發(fā)出的激光光束通過(guò)鏡筒底部透鏡700后，經(jīng)過(guò)所述楔形棱鏡組件200、所述階梯棱鏡100、第一動(dòng)力機(jī)構(gòu)及第二動(dòng)力機(jī)構(gòu)400組成的多級(jí)調(diào)焦裝置聚焦到像面。其中，本發(fā)明實(shí)施例提供的多級(jí)調(diào)焦裝置的使用步驟可以為:粗調(diào):所述第一動(dòng)力機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)階梯棱鏡100移動(dòng)以使所述激光光束的焦面位于第一預(yù)設(shè)位置；微調(diào):所述第二動(dòng)力機(jī)構(gòu)400驅(qū)動(dòng)所述第一棱鏡組件210和第二棱鏡組件220相對(duì)移動(dòng)以調(diào)節(jié)所述激光光束的焦面由第一預(yù)設(shè)位置變?yōu)榈诙A(yù)設(shè)位置。需要說(shuō)明的是，微調(diào)的精度較高但是可調(diào)節(jié)范圍較小，而粗調(diào)的可調(diào)節(jié)范圍較大但是調(diào)節(jié)精度較低，因此，可以先經(jīng)過(guò)粗調(diào)將焦面位置快速調(diào)節(jié)到像面附近，即第一預(yù)設(shè)位置，再經(jīng)過(guò)微調(diào)將焦面位置調(diào)節(jié)到像面上，即第二預(yù)設(shè)位置。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例提供的多級(jí)調(diào)焦裝置，粗調(diào)過(guò)程采用階梯棱鏡100結(jié)構(gòu)有效地?cái)U(kuò)大了調(diào)焦范圍，微調(diào)過(guò)程采用楔形棱鏡組件200控制準(zhǔn)確、精度高，兩者配合使用，在保證焦面位置控制精度的基礎(chǔ)上，增大了調(diào)焦范圍，有效地滿足了市場(chǎng)需求。
[0039]由于階梯棱鏡100的厚度梯度是決定所述焦面粗調(diào)過(guò)程的調(diào)節(jié)精度的關(guān)鍵因素。因此，為了便于調(diào)節(jié)，沿所述階梯棱鏡100移動(dòng)方向，階梯棱鏡100的多個(gè)階梯面的厚度遞增或遞減。進(jìn)一步的，為了增加調(diào)節(jié)精度的可控性，階梯棱鏡100的相鄰兩個(gè)階梯面的厚度梯度可以設(shè)計(jì)為常量。
[0040]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多級(jí)調(diào)焦裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述多級(jí)調(diào)焦裝置還包括第一支撐板500和第二支撐板600，第一支撐板500位于第二支撐板600上。楔形棱鏡組件200、第一動(dòng)力機(jī)構(gòu)及第二動(dòng)力機(jī)構(gòu)400均設(shè)置于第一支撐板500上，階梯棱鏡100設(shè)置于第二支撐板600上的安裝槽內(nèi)。這樣設(shè)計(jì)的目的在于，可以在保證空間結(jié)構(gòu)布局的基礎(chǔ)上減少了安裝空間及重量，使得結(jié)構(gòu)更加輕巧緊湊。
[0041]如圖1所示，所述第一動(dòng)力機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)可以為:包括電機(jī)310和絲杠340，所述第一支撐板500上安裝有絲杠固定件330和絲杠支撐件370，所述絲杠340的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在絲杠固定件330上，并通過(guò)聯(lián)軸器320與所述電機(jī)310的轉(zhuǎn)軸連接。所述絲杠340的另一端與所述絲杠支撐件370可轉(zhuǎn)動(dòng)連接。所述絲杠340上套設(shè)有相互連接的絲杠螺母360和第二支撐板連接塊350，所述第一支撐板500位于所述第二支撐板600上，所述第二支撐板連接塊350與所述第二支撐板600連接。其中，絲杠螺母360和第二支撐板連接塊350的連接方式優(yōu)選為固定連接；且電機(jī)310優(yōu)選為步進(jìn)電機(jī)310。
[0042]所述電機(jī)310的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)所述絲杠340轉(zhuǎn)動(dòng)，所述絲杠340的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)所述絲杠螺母360移動(dòng)，所述絲杠螺母360移動(dòng)驅(qū)動(dòng)所述第二支撐板連接塊350同步移動(dòng)，也進(jìn)一步帶動(dòng)第二支撐板600移動(dòng)。由于階梯棱鏡100設(shè)置在第二支撐板600上，因此最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)階梯棱鏡100的驅(qū)動(dòng)。其中，絲杠螺母360或第二支撐板連接塊350的行程范圍即為階梯棱鏡100的移動(dòng)范圍。
[0043]進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例中，所述第一棱鏡組件210設(shè)計(jì)為移動(dòng)楔形棱鏡，所述第二棱鏡組件220設(shè)計(jì)為固定楔形棱鏡。優(yōu)選的，所述第一棱鏡組件210和所述第二棱鏡組件220均可以采用直角楔形棱鏡。所述移動(dòng)楔形棱鏡與所述第二動(dòng)力機(jī)構(gòu)400連接，所述移動(dòng)楔形棱鏡的傾斜面與所述固定楔形棱鏡的傾斜面接觸，且所述移動(dòng)楔形棱鏡在所述第二動(dòng)力機(jī)構(gòu)400的驅(qū)動(dòng)下相對(duì)于所述固定楔形棱鏡沿傾斜面方向滑動(dòng)。
[0044]為了方便階梯棱鏡100移動(dòng)，即方便第二支撐板600的移動(dòng)，本發(fā)明實(shí)施例中，所述第二支撐板600靠近所述第一支撐板500的一面上設(shè)置有滑軌，所述滑軌的長(zhǎng)度方向與所述第二支撐板連接塊350的運(yùn)動(dòng)方向一致。
[0045]本發(fā)明實(shí)施例中，所述第二動(dòng)力機(jī)構(gòu)400可以采用微動(dòng)平臺(tái)。所述微動(dòng)平臺(tái)與所述移動(dòng)楔形棱鏡連接，所述微動(dòng)平臺(tái)相對(duì)于所述第一支撐板500傾斜安裝，且所述微動(dòng)平臺(tái)相對(duì)于所述第一支撐板500的傾斜角度與所述移動(dòng)楔形棱鏡的楔形角及所述固定楔形棱鏡的楔形角均一致。微動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)下，所述移動(dòng)楔形棱鏡相對(duì)于所述固定楔形棱鏡沿傾斜面方向移動(dòng)，移動(dòng)過(guò)程中改變了投影成像區(qū)域內(nèi)所述移動(dòng)楔形棱鏡和所述固定楔形棱鏡組成的平行平板的厚度，從而改變了激光成像系統(tǒng)的聚焦位置，最終實(shí)現(xiàn)焦面微調(diào)的目的。其中，所述投影成像區(qū)域?yàn)閳D2中的陰影區(qū)域，且所述投影成像區(qū)域的寬度與鏡筒底部用于通過(guò)激光光束的孔的孔徑相等，即為入射到楔形棱鏡組件200上的激光光束的口徑。
[0046]圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多級(jí)調(diào)焦裝置的原理示意圖。激光成像系統(tǒng)中的激光器發(fā)出的激光光束通過(guò)鏡