本發明一種激光雕刻機光路結構屬于激光雕刻技術領域。

背景技術：

激光雕刻在木刻、石刻、印章等領域具有廣泛的應用。高質量的激光雕刻，需要嚴格控制激光束的質量，最大程度上消除像差的干擾；同時，還要精確控制激光束的能量，會聚角等參數。

技術實現要素：

針對激光雕刻領域中，激光束質量以及參數可調的技術需求，本發明公開了一種激光雕刻機光路結構，不僅能夠從原理上消除像差，提高激光束的質量，而且具有精確控制激光束能夠，改變激光束會聚角的作用。

本發明的目的是這樣實現的：

一種激光雕刻機光路結構，沿光線傳播方向依次設置物鏡、針孔、光闌和橢球面反射鏡；所述物鏡焦點位置和橢球面反射鏡遠焦點位置重合，重合處設置針孔；平行光束沿光軸方向照射物鏡，在針孔位置形成點光源，再經過橢球面反射鏡反射至近焦點位置，會聚成點光斑；光闌能夠在針孔和橢球面反射鏡之間沿光軸方向移動，光闌的開口大小能夠調整。

上述激光雕刻機光路結構，光闌的開口大小能夠調整，通過以下結構實現：

所述光闌由同軸設置的不繞軸轉動的窗口透光盤、繞軸轉動的半徑方向缺口轉盤和繞軸轉動的圓周方向缺口轉盤組成；

所述窗口透光盤在圓周方向的第一環和第二環，在半徑方向的第一半徑和第二半徑圍成的區域內透光，其他區域不透光；第一半徑和第二半徑之間所夾圓心角為α，α能夠被360度整除；

所述半徑方向缺口轉盤在圓周方向被分成了360/α個區域，在每個區域中，在圓周方向的第一環和第二環，在半徑方向的兩個半徑圍成的區域內透光，其他區域不透光；兩個半徑之間所夾圓心角在360/α個區域內成等差數列排列，最大不超過α；

所述圓周方向缺口轉盤在圓周方向被分成了360/α個區域，在每個區域中，在圓周方向的第一環和第二環中間的兩個環，在半徑方向的第一半徑和第二半徑圍成的區域內透光，其他區域不透光；兩個環之間的距離在360/α個區域內成等差數列排列，最大不超過第一環和第二環之間的距離。

以上激光雕刻機光路結構，在窗口透光盤和圓周方向缺口轉盤的對側和半徑方向缺口轉盤的兩側，均設置有環形槽，環形槽內等間距分布有滾珠，所述滾珠由滾珠架固定；窗口透光盤和圓周方向缺口轉盤由磁性材料制作而成，異名磁極相對放置，利用磁力，將窗口透光盤、半徑方向缺口轉盤和圓周方向缺口轉盤吸附。

以上激光雕刻機光路結構，窗口透光盤固定安裝在套筒上，所述套筒上有兩個完全相同平行設置的通槽，所述通槽覆蓋360-α角度的圓周；半徑方向缺口轉盤和圓周方向缺口轉盤側面均設置有扳手，所述扳手從設置在套筒上的通槽中伸出，扳動扳手，實現半徑方向缺口轉盤和圓周方向缺口轉盤的旋轉。

所述通槽上等間距設置有360/α個寬槽，所述扳手上設置有指向寬槽兩側的通孔，通孔內設置有彈簧，所述彈簧的兩側均安裝有螺絲帽；彈簧在自然狀態下，兩個帽之間的距離大于通槽寬度，彈簧在壓縮狀態下，兩個帽之間的距離小于通槽寬度。

有益效果：

第一、在本發明激光雕刻機光路結構中，由于只設置了物鏡、針孔、光闌和橢球面反射鏡，除此之外，再配上光源和衰減片即可形成完整的光路系統，元件少，結構簡單；

第二、在本發明激光雕刻機光路結構中，由于摒棄了傳統光路中的透鏡結構，而采用橢球面反射鏡，從原理上解決了透鏡不可能克服的像差問題，大幅提高激光束的質量，有效避免像差光束對雕刻區域外的傷害，從而提高雕刻質量；

第三、由于光闌能夠在針孔和橢球面反射鏡之間沿光軸方向移動，因此能夠改變激光束的照射角度；同時，由于光闌的開口大小能夠調整，因此能夠改變激光束的會聚角；

第四、由于本發明激光雕刻機光路結構采用了橢球面反射鏡，利用橢球面反射鏡雙焦點共軛性質，即利用從遠焦點入射的光束還能從遠焦點出射的性質，同透鏡結構或平面反射鏡或球面反射鏡相比，實現了大角度匯聚，不僅能夠提高粗大紋理的雕刻時間，而且能夠實現特殊的雕刻效果。

附圖說明

圖1是本發明激光雕刻機光路結構示意圖。

圖2是窗口透光盤31的結構示意圖。

圖3是半徑方向缺口轉盤32的結構示意圖。

圖4是圓周方向缺口轉盤33的結構示意圖。

圖5是窗口透光盤、半徑方向缺口轉盤和圓周方向缺口轉盤的裝配結構示意圖。

圖6是滾珠架的結構示意圖。

圖7是光闌與套筒之間的安裝結構示意圖。

圖8是通槽展開局部圖。

圖9是扳手經過通槽時的結構變化示意圖。

圖中：1物鏡、2針孔、3光闌、31窗口透光盤、32半徑方向缺口轉盤、33圓周方向缺口轉盤、34滾珠、35滾珠架、36扳手、37彈簧、38帽、4橢球面反射鏡、5套筒。

具體實施例

下面結合附圖對本發明具體實施例作進一步詳細說明。

具體實施例一

本實施例的激光雕刻機光路結構，示意圖如圖1所示。該激光雕刻機光路結構沿光線傳播方向依次設置物鏡1、針孔2、光闌3和橢球面反射鏡4；所述物鏡1焦點位置和橢球面反射鏡4遠焦點位置重合，重合處設置針孔2；平行光束沿光軸方向照射物鏡1，在針孔2位置形成點光源，再經過橢球面反射鏡4反射至近焦點位置，會聚成點光斑；光闌3能夠在針孔2和橢球面反射鏡4之間沿光軸方向移動，光闌3的開口大小能夠調整。

需要說明的是，光闌3能夠在針孔2和橢球面反射鏡4之間沿光軸方向移動，本領域技術人員能夠參考變焦鏡頭中鏡片相對于外殼沿軸向移動的結構來實現，在本申請中無需詳細介紹。

具體實施例二

本實施例的激光雕刻機光路結構，在具體實施例一的基礎上，進一步限定光闌3的開口大小能夠調整，通過以下結構實現：

所述光闌3由同軸設置的不繞軸轉動的窗口透光盤31、繞軸轉動的半徑方向缺口轉盤32和繞軸轉動的圓周方向缺口轉盤33組成；

所述窗口透光盤31在圓周方向的第一環和第二環，在半徑方向的第一半徑和第二半徑圍成的區域內透光，其他區域不透光；第一半徑和第二半徑之間所夾圓心角為α，α能夠被360度整除；窗口透光盤31如圖2所示；

所述半徑方向缺口轉盤32在圓周方向被分成了360/α個區域，在每個區域中，在圓周方向的第一環和第二環，在半徑方向的兩個半徑圍成的區域內透光，其他區域不透光；兩個半徑之間所夾圓心角在360/α個區域內成等差數列排列，最大不超過α；半徑方向缺口轉盤32如圖3所示；需要說明的是，在本發明中，成等差數列排列，是指數字按照大小順序排列后成等差數列，但可以不按照順序排列；

所述圓周方向缺口轉盤33在圓周方向被分成了360/α個區域，在每個區域中，在圓周方向的第一環和第二環中間的兩個環，在半徑方向的第一半徑和第二半徑圍成的區域內透光，其他區域不透光；兩個環之間的距離在360/α個區域內成等差數列排列，最大不超過第一環和第二環之間的距離；圓周方向缺口轉盤33如圖4所示。

在本實施例中，通過旋轉半徑方向缺口轉盤32和圓周方向缺口轉盤33，使窗口透光盤31透光區域與半徑方向缺口轉盤32和圓周方向缺口轉盤33透光區域排列組合，改變光闌的開口大小，從而改變激光束的會聚角。

具體實施例三

本實施例的激光雕刻機光路結構，在具體實施例一或具體實施例二的基礎上，進一步限定光闌3中窗口透光盤31、半徑方向缺口轉盤32和圓周方向缺口轉盤33的裝配結構，如圖5所示。

在窗口透光盤31和圓周方向缺口轉盤33的對側和半徑方向缺口轉盤32的兩側，均設置有環形槽，環形槽內等間距分布有滾珠34，所述滾珠34由滾珠架35固定；窗口透光盤31和圓周方向缺口轉盤33由磁性材料制作而成，異名磁極相對放置，利用磁力，將窗口透光盤31、半徑方向缺口轉盤32和圓周方向缺口轉盤33吸附。

在本實施例中，滾珠架35的結構示意圖如圖6所示，滾珠34放入滾珠架35的孔中，在垂直光軸的方向，滾珠34的位置被滾珠架35限定；需要說明的是，滾珠架35需要由透明材料制作而成，確保透光。

具體實施例四

本實施例的激光雕刻機光路結構，在具體實施例一、具體實施例二或具體實施例三的基礎上，進一步限定光闌3與套筒5之間的安裝結構，如圖7所示。

窗口透光盤31固定安裝在套筒5上，所述套筒5上有兩個完全相同平行設置的通槽，所述通槽覆蓋360-α角度的圓周；半徑方向缺口轉盤32和圓周方向缺口轉盤33側面均設置有扳手36，所述扳手36從設置在套筒5上的通槽中伸出，扳動扳手36，實現半徑方向缺口轉盤32和圓周方向缺口轉盤33的旋轉。

本實施例光闌3與套筒5之間的安裝結構，能夠實現半徑方向缺口轉盤32和圓周方向缺口轉盤33繞軸旋轉的技術目的。

具體實施例五

本實施例的激光雕刻機光路結構，在具體實施例四的基礎上，進一步限定扳手36與通槽之間的配合關系。

其中，通槽上等間距設置有360/α個寬槽，通槽展開局部圖如圖8所示；

所述扳手36上設置有指向寬槽兩側的通孔，通孔內設置有彈簧37，所述彈簧37的兩側均安裝有螺絲帽38；彈簧37在自然狀態下，兩個帽38之間的距離大于通槽寬度，彈簧37在壓縮狀態下，兩個帽38之間的距離小于通槽寬度。

扳手36經過通槽時的結構變化如圖9所示，需要說明的是，彈簧37與螺絲帽38之間的安裝方式，本領域技術人員能夠實現，不需要更加詳細介紹。

這樣的結構設計，可以使扳手36經過寬槽時，在彈簧37的彈力作用下，兩個帽38卡在寬槽中，實現對半徑方向缺口轉盤32和圓周方向缺口轉盤33圓周方向的定位，進而使窗口透光盤31、半徑方向缺口轉盤32和圓周方向缺口轉盤33在固定位置排列組合。