專利名稱：在表面為非平面的透明材料內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)雕的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種在激光入射表面 為非平面的透明材料內(nèi)實(shí)現(xiàn)激光內(nèi)雕的方法和裝置。
背景技術(shù)：
內(nèi)雕是由激光束在透明物體內(nèi)部聚焦，其焦點(diǎn)形成炸裂點(diǎn)或著色 點(diǎn)。激光聚焦的精度和焦點(diǎn)處能量穩(wěn)定影響到炸點(diǎn)或著色的均勻和穩(wěn) 定?，F(xiàn)有的內(nèi)雕方法
1. 選擇需內(nèi)雕的材料的光滑平面一面作為激光的入射面且使之 垂直于光軸。
2. 如果材料的入射面為非平面，則在入射面加蓋一片折射率接近 材料，下表面與材料面緊密吻合，上表面為光滑平面的透鏡，二者配 合成為一入射面為光滑平面且垂直于光軸的光學(xué)整體。
但是所述的第二種方法還存在幾點(diǎn)不足首先它只適合用于材料 入射面為規(guī)則曲面。如球面的內(nèi)雕加工，對(duì)于激光入射面為非規(guī)則曲 面的材料，由于制造非規(guī)則曲面透鏡的難度較高，工藝復(fù)雜，價(jià)格昂 貴，不適合內(nèi)雕加工生產(chǎn)。其次，當(dāng)材料的入射面為曲面，在斜率過 大的地方造成入射角過大，比如透明球的邊緣，因?yàn)楣獾姆瓷?，造?二次大的能量衰減， 一次是通過上端透鏡下表面， 一次是通過材料上 表面，使材料內(nèi)炸點(diǎn)大小不均勻或難以實(shí)現(xiàn)聚焦炸點(diǎn)或著色。雕刻范 圍只能限制在曲面較小的斜率范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決了上述的缺點(diǎn)，提供了一種可以用較低成本，在 激光入射面為非平面的透明材料且入射面很大斜率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)雕 的方法和裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種在表 面為非平面的透明材料內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)雕的方法，該方法中采用由容器、透 明液體、透明光滑平板共同組成光學(xué)體。該方法的步驟為
a. 設(shè)置一容器，將所要進(jìn)行內(nèi)雕加工工件放置于容器內(nèi)，并用
膠粘材料將其定位于容器底部。
b. 在容器內(nèi)注入透明液體，使透明液體完全浸沒工件。
c. 在容器上口放置一塊與容器上口齊平的透明光滑平板，并調(diào)
節(jié)透明液體液面的高度，使透明光滑平板下表面被浸沒，上表面不漫
過；
d. 移動(dòng)容器，使激光內(nèi)雕機(jī)聚焦鏡頭位于透明光滑平板上方， 使激光機(jī)的光軸與透明光滑平板之間的夾角為80。 90° ;
e. 開啟激光內(nèi)雕機(jī)，開始雕刻，激光通過內(nèi)雕機(jī)上的凸透鏡射 出后準(zhǔn)確聚焦于工件內(nèi)部。
作為上述方案的一種優(yōu)選方案，使透明光滑平板，透明液體組成 一個(gè)激光入射面為光滑平面，激光出射面和工件面緊密吻合的透鏡；
作為上述方案的一種優(yōu)選方案，透明液體的折射率為工件折射率 的80% 120%。
作為上述方案的一種優(yōu)選方案，在內(nèi)雕機(jī)正常工作時(shí)，使透明光 滑平板下表面始終保持被透明液體浸沒，上表面從不漫過。
作為上述方案的一種優(yōu)選方案，在內(nèi)雕機(jī)工作時(shí)，透明光滑平板
相對(duì)于容器三軸固定。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種在表面為非平面的透明材 料內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)雕的裝置，其特點(diǎn)是包括一容器，在容器內(nèi)盛有透明液體， 并在容器上口處設(shè)有一透明光滑平板，所述透明液體、透明光滑平板 與加工工件共同組合成一入射面為光滑平面的光學(xué)整體。
作為上述方案的一種優(yōu)選方案，所述容器上口處呈階梯狀，所述 透明光滑平板放置于階梯面上，所述透明光滑平板與容器上口齊平。
作為上述方案的一種優(yōu)選方案，所述透明光滑平板面積小于容器 上口面積。
作為上述方案的一種優(yōu)選方案，所述透明光滑平板的厚度為
5mm 15mm。本發(fā)明中的透明光滑平板的厚度為10mm。
作為上述方案的一種優(yōu)選方案，所述透明光滑平板為透明玻璃平板。
因此，本發(fā)明完全免去了加工配合工件的透鏡的過程，而且減少 了光路中的反射面，通過選擇最接近工件折射率的透明液體，使激光 能量的衰減降至最小值，激光從內(nèi)雕機(jī)凸透鏡射出后通過工件大斜率 的曲面時(shí)仍可以能量穩(wěn)定地在材料內(nèi)部實(shí)現(xiàn)精確聚焦，本發(fā)明還具有 工藝簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，生產(chǎn)成本低廉的特點(diǎn)。


附圖1是本發(fā)明的一種平面結(jié)構(gòu)示意圖。 l一容器2 —透明液體3 —透明光滑平板4_工件 5 —凸透鏡
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
本發(fā)明主要采用一種可以等效配合工件的透鏡的裝置，尤其是在 曲面為大斜率時(shí)用磨制的配合工件的透鏡無(wú)法完成內(nèi)雕時(shí)采用的一 種裝置。如圖1所示，該裝置主要包括一容器l，在容器上口設(shè)有一
透明光滑平板3，在容器內(nèi)盛有與工件折射率接近的透明液體2。加 工時(shí)將加工工件放入容器內(nèi)，則工件4、透明液體2和透明光滑平板 3共同組成一具有光滑的入射平面的穩(wěn)定的光學(xué)整體。
所述的容器1為一敞口容器，其上口的截面至少要覆蓋加工工件 的形狀，容器大小可以根據(jù)加工工件的大小而設(shè)定，在容器上口處呈 一階梯狀，所述透明光滑平板3放置于上口處的階梯面上，該透明光 滑平板為透明的玻璃平板，其厚度約為lOmm，與容器上口齊平，其 上表面為光滑的平面，且所述透明光滑平板的面積要小于容器上口的 面積，使便于調(diào)整液面高度；調(diào)整容器內(nèi)的透明液體的液面高度，使 透明光滑平板的下表面始終保持浸沒，而上表面從不漫過，這樣使得 透明液體2和透明光滑平板3緊密結(jié)合，組成了一個(gè)等效于激光入射 面為光滑平面，激光出射面和工件面緊密吻合的透鏡。
上面所講到的透明液體的折射率為工件折射率的80% 120%， 一般是透明液體的折射率越接近工件折射率，其效果越好。
對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，將工件放置于容器1內(nèi)，并用膠粘材料將其 固定于底部，然后將透明液體2注入容器，使工件完全浸沒，把透明 光滑平板3蓋于容器1的上口，結(jié)合透明光滑平板3的厚度，調(diào)整容 器內(nèi)透明液體2的液面高度，保證內(nèi)雕機(jī)正常工作時(shí)，透明光滑平板 下表面始終保持浸沒，上表面從不漫過；調(diào)整透明光滑平板，使透明 光滑平板的上表面與內(nèi)雕機(jī)激光光軸之間夾角為80° 90° ，啟動(dòng)內(nèi)雕機(jī)，激光從內(nèi)雕機(jī)上的凸透鏡5射出后能準(zhǔn)確地聚焦于工件4內(nèi) 部，且在內(nèi)雕機(jī)工作時(shí)，使透明光滑平板相對(duì)于容器三軸固定。
本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本 發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各 樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神 或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
盡管本文較多地使用了容器、透明光滑平板、透明液體、工件等 術(shù)語(yǔ)，但并不排除使用其它術(shù)語(yǔ)的可能性。使用這些術(shù)語(yǔ)僅僅是為了 更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限 制都是與本發(fā)明精神相違背的。
權(quán)利要求
1.一種在表面為非平面的透明材料內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)雕的方法，其特征在于其步驟為a.設(shè)置一容器(1)，將所要進(jìn)行內(nèi)雕加工的工件放置于容器(1)內(nèi)，并用膠粘材料將其定位于容器底部；b.在容器內(nèi)注入透明液體(2)，使透明液體完全浸沒工件；c.在容器上口放置一塊與容器上口齊平的透明光滑平板(3)，并調(diào)節(jié)透明液體液面的高度，使透明光滑平板下表面被浸沒，上表面不漫過；d.移動(dòng)容器，使激光內(nèi)雕機(jī)聚焦鏡頭位于透明光滑平板上方，使激光機(jī)的光軸與透明光滑平板之間的夾角為80°～90°；e.開啟激光內(nèi)雕機(jī)，開始雕刻，激光通過內(nèi)雕機(jī)上的凸透鏡射出后準(zhǔn)確聚焦于工件內(nèi)部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在表面為非平面的透明材料內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi) 雕的方法，其特征是使透明光滑平板，透明液體組成一個(gè)激光入射面 為光滑平面，激光出射面和工件面緊密吻合的透鏡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在表面為非平面的透明材料內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)雕 的方法，其特征是透明液體的折射率為工件折射率的80% 120%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在表面為非平面的透明材料內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)雕 的方法，其特征是在內(nèi)雕機(jī)正常工作時(shí)，使透明光滑平板(3)下表 面始終保持被透明液體浸沒，上表面從不漫過。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在表面為非平面的透明材料內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)雕的方法，其特征是在內(nèi)雕機(jī)工作時(shí)，透明光滑平板(3)相對(duì)于容器 (1)三軸固定。
6. —種在表面為非平面的透明材料內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)雕的裝置，其特征在于包括一容器(1),在容器內(nèi)盛有透明液體(2)，并在容器上口處設(shè)有一透明光滑平板(3)，所述透明液體、透明光滑平板與加工工件 共同組合成一入射面為光滑平面的光學(xué)整體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的在表面為非平面的透明材料內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)雕 的裝置，其特征是所述容器(1)上口處呈階梯狀，所述透明光滑平 板放置于階梯面上，所述透明光滑平板(3)與容器上口齊平。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的在表面為非平面的透明材料內(nèi)實(shí)現(xiàn) 內(nèi)雕的裝置，其特征是所述透明光滑平板(3)面積小于容器上口面 積。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的在表面為非平面的透明材料內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)雕 的裝置，其特征是所述透明光滑平板(3)的厚度為5mm 15mm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的在表面為非平面的透明材料內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi) 雕的裝置，其特征是所述透明光滑平板為(3)為透明玻璃平板。
全文摘要
一種在表面為非平面的透明材料內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)雕的裝置，其特點(diǎn)是包括一容器，在容器內(nèi)盛有透明液體，并在容器上口處設(shè)有一透明光滑平板，所述透明液體、透明光滑平板與加工工件共同組合成一入射面為光滑平面的光學(xué)整體。本發(fā)明還涉及一種在表面為非平面的透明材料內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)雕的方法，采用上述的裝置便可實(shí)現(xiàn)本方法。
文檔編號(hào)B23K26/12GK101195192SQ20071007039
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者吳敏鋒 申請(qǐng)人:吳敏鋒