Fokustiefe und Fokustoleranz

Was bedeuten die zwei Begriffe und was ist der Unterschied?

Die Fokustiefe, auch als doppelte Rayleighlänge bekannt, bezeichnet die Distanz entlang einer optischen Achse, die von einem Laserstrahl benötigt wird, um seine Fokusfläche – ausgehend vom Fokus in der Brennebene – zu verdoppeln. Die Fokustiefe und deren physikalische Grundannahmen sind in der Lasertechnik bedeutsam, da sie der Auswahl der richtigen Linse für den jeweiligen Einsatzzweck dient.

Begriffsdefinition: Fokustiefe

Die Fokustiefe, häufig auch mit dem englischen Synonym „depth of focus“ verwendet, stellt den Bereich im Bildraum eines abbildenden, optischen Systems dar, in dem ein ausreichend scharfes Bild eines fokussierten Objektes entsteht. Daher wird der „depth of focus“ im Deutschen auch Schärfentiefe genannt. Das bedeutet, dass ein Bildgeber (in unserem Fall der Laserstrahl) im Bereich der Abbildungstiefe verschoben werden kann, ohne dass das Ergebnis unscharf wird.

Auswirkungen der Fokustoleranz auf den Laserstrahl

Das Thema Fokus/Fokussieren und die Fokustoleranz wird direkt erlebbar, wenn man mittels Laser schneiden oder gravieren möchte. Denn hier ist die Auswahl der richtigen Linse ebenso wichtig wie die optimale Einstellung des Fokus.
Je feiner und detailreicher eine Grafik ist, die mittels Laser auf ein Objekt gebracht werden soll, desto kleiner muss die Brennweite der Linse gewählt werden. Sollen hingegen dicke Materialien geschnitten werden, so empfehlen sich Linsen mit großer Brennweite. Als praktisches Beispiel zum Thema Fokus/Fokussieren bringen wir die 1,5 Zoll Linse für einen CO2 Laser ins Spiel. Diese Linse mit geringer Brennweite erlaubt die Gravur von Grafiken mit feinsten Details dank einer Auflösung von mehr als 500 dpi.

Der Zielkonflikt liegt darin, dass mit sinkendem Fokusdurchmesser auch die Tiefenschärfe sinkt, d.h. es muss exakter fokussiert werden.
Anders die 7,5 Zoll Linse. Die große Brennweite erlaubt eine hohe Laserleistung, beispielsweise um Platten aus Acryl mit einer Stärke von über 25 mm zu schneiden.