2]所述多级调焦装置包括:楔形棱镜组件200、阶梯棱镜100、第一动力机构及用于驱动楔形棱镜组件200运动的第二动力机构400。楔形棱镜组件200包括第一棱镜组件210和第二棱镜组件220。
[0033]其中，所述第一动力机构用于驱动阶梯棱镜100移动以改变激光器发出的激光光束在所述激光成像系统中的光程大小，以使所述激光光束的焦面位于第一预设位置；所述第二动力机构400用于驱动所述第一棱镜组件210和第二棱镜组件220相对移动，以改变所述激光光束在所述激光成像系统中的光程大小，以调节所述激光光束的焦面由第一预设位置变为第二预设位置，其中，所述第二预设位置与所述激光成像系统的像面重合。
[0034]本发明实施例中，所述阶梯棱镜100为存在厚度梯度的棱镜结构，在所述第一动力机构的驱动下发生移动。移动过程中，所述激光器发出的激光光束在所述激光成像系统中的光程发生改变，即使得激光成像系统的焦面位置发生改变。其中，第一动力机构可以是人工控制调节旋钮及传动部件，也可以是电机等电驱动部件驱动阶梯棱镜100移动。由于阶梯棱镜100的厚度变化范围较大，因此，阶梯棱镜100的移动使得所述激光器发出的激光光束在所述激光成像系统中的光程改变范围较大，即对焦面位置的调节范围较大，但调节精度较低。因此本发明实施例中，将阶梯棱镜100对激光成像系统的焦面位置的调节称为焦面粗调。显然，所述焦面粗调的调节范围的主要影响因素为阶梯棱镜100的厚度变化范围，而焦面粗调的调节精度的主要影响因素为阶梯棱镜100相邻两个阶梯面的厚度梯度。
[0035]而所述楔形棱镜组件200包括第一棱镜组件210和第二棱镜组件220，且第一棱镜组件210和第二棱镜组件220可以在所述第二动力机构400的驱动下相对移动。移动过程中，所述激光器发出的激光光束在所述激光成像系统中的光程发生改变，即使得所述激光成像系统的焦面位置发生改变。由于第一棱镜组件210和第二棱镜组件220相对移动的过程中，所述激光光束在所述激光成像系统中的光程发生连接变化，对于焦面位置的调节精度较高，因此本发明实施例中，将楔形棱镜组件200对激光成像系统的焦面位置的调节称为焦面微调。显然，所述焦面微调的调节范围及调节精度的主要影响因素为所述楔形棱镜组件200的楔形角。
[0036]其中，第一棱镜组件210可以由一个或多个楔形棱镜组成，第二棱镜组件220也可以由一个或多个楔形棱镜组成，第一棱镜组件210和第二棱镜组件220可以构成一个平行平板结构。所述第一棱镜组件210和第二棱镜组件220的相对移动，使得激光成像系统中投影到楔形棱镜组件200上的激光光束的口径范围内，所述平行平板结构的厚度发生变化。所述第二动力机构400可以是人工控制的调节旋钮及传动部件，也可以是电机等电力驱动部件驱动第一棱镜组件210和第二棱镜组件220相对移动，当然所述相对移动可以是双向相对移动也可以是单向相对移动。
[0037]激光成像系统中，激光器发出的激光光束通过镜筒底部透镜700后，经过所述楔形棱镜组件200、所述阶梯棱镜100、第一动力机构及第二动力机构400组成的多级调焦装置聚焦到像面。其中，本发明实施例提供的多级调焦装置的使用步骤可以为:粗调:所述第一动力机构驱动阶梯棱镜100移动以使所述激光光束的焦面位于第一预设位置；微调:所述第二动力机构400驱动所述第一棱镜组件210和第二棱镜组件220相对移动以调节所述激光光束的焦面由第一预设位置变为第二预设位置。需要说明的是，微调的精度较高但是可调节范围较小，而粗调的可调节范围较大但是调节精度较低，因此，可以先经过粗调将焦面位置快速调节到像面附近，即第一预设位置，再经过微调将焦面位置调节到像面上，即第二预设位置。
[0038]本发明实施例提供的多级调焦装置，粗调过程采用阶梯棱镜100结构有效地扩大了调焦范围，微调过程采用楔形棱镜组件200控制准确、精度高，两者配合使用，在保证焦面位置控制精度的基础上，增大了调焦范围，有效地满足了市场需求。
[0039]由于阶梯棱镜100的厚度梯度是决定所述焦面粗调过程的调节精度的关键因素。因此，为了便于调节，沿所述阶梯棱镜100移动方向，阶梯棱镜100的多个阶梯面的厚度递增或递减。进一步的，为了增加调节精度的可控性，阶梯棱镜100的相邻两个阶梯面的厚度梯度可以设计为常量。
[0040]图1示出了本发明实施例提供的一种多级调焦装置的整体结构示意图。如图1所示，所述多级调焦装置还包括第一支撑板500和第二支撑板600，第一支撑板500位于第二支撑板600上。楔形棱镜组件200、第一动力机构及第二动力机构400均设置于第一支撑板500上，阶梯棱镜100设置于第二支撑板600上的安装槽内。这样设计的目的在于，可以在保证空间结构布局的基础上减少了安装空间及重量，使得结构更加轻巧紧凑。
[0041]如图1所示，所述第一动力机构的具体结构可以为:包括电机310和丝杠340，所述第一支撑板500上安装有丝杠固定件330和丝杠支撑件370，所述丝杠340的一端可转动地连接在丝杠固定件330上，并通过联轴器320与所述电机310的转轴连接。所述丝杠340的另一端与所述丝杠支撑件370可转动连接。所述丝杠340上套设有相互连接的丝杠螺母360和第二支撑板连接块350，所述第一支撑板500位于所述第二支撑板600上，所述第二支撑板连接块350与所述第二支撑板600连接。其中，丝杠螺母360和第二支撑板连接块350的连接方式优选为固定连接；且电机310优选为步进电机310。
[0042]所述电机310的转动带动所述丝杠340转动，所述丝杠340的转动带动所述丝杠螺母360移动，所述丝杠螺母360移动驱动所述第二支撑板连接块350同步移动，也进一步带动第二支撑板600移动。由于阶梯棱镜100设置在第二支撑板600上，因此最终实现了对阶梯棱镜100的驱动。其中，丝杠螺母360或第二支撑板连接块350的行程范围即为阶梯棱镜100的移动范围。
[0043]进一步的，本发明实施例中，所述第一棱镜组件210设计为移动楔形棱镜，所述第二棱镜组件220设计为固定楔形棱镜。优选的，所述第一棱镜组件210和所述第二棱镜组件220均可以采用直角楔形棱镜。所述移动楔形棱镜与所述第二动力机构400连接，所述移动楔形棱镜的倾斜面与所述固定楔形棱镜的倾斜面接触，且所述移动楔形棱镜在所述第二动力机构400的驱动下相对于所述固定楔形棱镜沿倾斜面方向滑动。
[0044]为了方便阶梯棱镜100移动，即方便第二支撑板600的移动，本发明实施例中，所述第二支撑板600靠近所述第一支撑板500的一面上设置有滑轨，所述滑轨的长度方向与所述第二支撑板连接块350的运动方向一致。
[0045]本发明实施例中，所述第二动力机构400可以采用微动平台。所述微动平台与所述移动楔形棱镜连接，所述微动平台相对于所述第一支撑板500倾斜安装，且所述微动平台相对于所述第一支撑板500的倾斜角度与所述移动楔形棱镜的楔形角及所述固定楔形棱镜的楔形角均一致。微动平台带动下，所述移动楔形棱镜相对于所述固定楔形棱镜沿倾斜面方向移动，移动过程中改变了投影成像区域内所述移动楔形棱镜和所述固定楔形棱镜组成的平行平板的厚度，从而改变了激光成像系统的聚焦位置，最终实现焦面微调的目的。其中，所述投影成像区域为图2中的阴影区域，且所述投影成像区域的宽度与镜筒底部用于通过激光光束的孔的孔径相等，即为入射到楔形棱镜组件200上的激光光束的口径。
[0046]图2示出了本发明实施例提供的一种多级调焦装置的原理示意图。激光成像系统中的激光器发出的激光光束通过镜