光学设备及激光加工设备的制作方法

光学设备及激光加工设备


背景技术：

1.光学设备布置成通过反射、衍射或折射以预定方式与专用波长范围的电磁辐射相互作用。特别地，光学设备布置成通过反射以预定方式偏转激光束。


技术实现要素：

2.根据一个实施例，光学设备包括载体、光学元件和辐射热沉(radiation sink)。例如，在操作中，电磁辐射以预定方式照射到光学元件上。光学元件可以是反射镜，其布置成反射专用波长范围的电磁辐射。特别地，反射镜对于专用波长范围的光具有至少99％的反射率，特别地至少99.9％。特别地，反射镜是介质镜。优选地，介质镜不吸收第二部分，而是透射第二部分。有利地，第二部分不加热并因此损坏反射镜。因此，介质镜优于金属反射镜，因为由第二部分产生的多余热量可在与反射镜不同的位置处耗散。
3.光学元件安装在载体上。例如，光学元件可移动地附接到载体。光学元件可以通过铰链和/或弹簧连接到载体。例如，光学元件通过弯曲梁附接到载体。特别地，光学元件可相对于载体围绕第一旋转轴线和第二旋转轴线旋转。第一旋转轴线和第二旋转轴线相对于彼此倾斜地延伸，特别是垂直地延伸。第一和/或第二旋转轴线可以是假想的直线，其有助于描述光学元件相对于载体的运动。例如，第一旋转轴线和第二旋转轴线在光学元件中延伸或沿着光学元件的表面延伸，优选地沿着反射表面延伸。
4.载体可以包括印刷电路板，特别是由印刷电路板组成。例如，载体包括致动器或致动器的一部分，致动器布置成向光学元件施加力。例如，致动器或致动器的一部分可以是线圈或磁体。线圈可以集成在印刷电路板的层结构中。致动器可以布置成在光学元件和载体之间施加压力，这引起光学元件沿着其主延伸平面的平移、垂直于其主延伸平面的平移和/或围绕第一或第二旋转轴线的旋转。
5.根据一个实施例，载体具有凹部。该凹部可以是盲孔或在一个方向上完全延伸穿过载体的凹部。特别地，存在穿过载体的一个截面，其中凹部沿所述平面完全被载体围绕。换句话说，载体具有围绕凹部的框架状结构。
6.根据一个实施例，光学设备布置成与电磁辐射相互作用，将电磁辐射分成第一部分和第二部分。光学元件布置成在可限定方向上偏转第一部分。第二部分入射到凹部中并照射到辐射热沉上。例如，辐射热沉布置在凹部中。可替代地，在凹部完全延伸穿过载体的情况下，辐射热沉可以沿着通过光学元件传输的光的光路放置在凹部的外部。例如，光学元件和辐射热沉布置在载体的相对侧上。辐射热沉对于电磁辐射可以具有特别小的反射率和小的透明度。特别地，辐射热沉具有黑色表面，光照射在该黑色表面上。此外，辐射热沉的反射率可以通过粗糙表面来降低。辐射热沉可以包括具有特别高的导热系数的材料。例如，辐射热沉包括金属。辐射热沉可以包括液体单元，该液体单元布置成借助于冷却液体来降低辐射热沉的温度。特别地，辐射热沉可以包括通道，液体单元通过该通道泵送冷却液体。辐射热沉可以包括冷却翅片，其布置成增加辐射热沉的表面，以增加与周围大气的热交换。此外，辐射热沉可以包括热管，其布置成将热量从载体和/或光学元件传导离开。
7.根据一个实施例，光学设备包括载体、光学元件和辐射热沉。光学元件安装在载体上，并且光学元件可相对于载体移动。第一旋转轴线和第二旋转轴线相对于彼此倾斜地延伸。载体具有凹部，其中透射通过光学元件的光照射在辐射热沉上。特别地，透射通过光学元件的光入射到凹部中。
8.其中，这里描述的显示单元基于以下考虑。载体、光学元件的温度以及载体和光学元件之间的机械连接的温度对光学元件的相对运动和光学元件的光学特性具有主要影响。因此，希望在操作期间保持载体和光学元件的温度恒定。特别地，避免通过光在载体或光学元件中的吸收而输入的热量是有益的。
9.这里描述的光学设备利用了这样的思想，即不以预期方式与光学元件相互作用的电磁辐射被辐射热沉吸收。结果，降低了电磁辐射对载体、光学元件以及载体和光学元件之间的机械连接的温度的影响。有利地，光学设备的光学和机械特性特别稳定，这导致光学设备的特别高的精度和可靠性。
10.根据一个实施例，电磁辐射和第一部分和/或第二部分入射到凹部中。
11.根据一个实施例，凹部从载体的第一侧到载体的第二侧完全延伸穿过载体，其中第一侧与第二侧相对。例如，光学元件布置在载体的第一侧上，并且辐射热沉布置在载体的第二侧上。例如，在侧向方向上，辐射热沉突出到凹部上方。这里和下文中，侧向方向是沿着载体的主延伸方向的方向。有利地，在侧向方向上，辐射热沉的尺寸不受凹部的尺寸限制。因此，辐射热沉可以特别大，这允许借助于辐射热沉吸收特别大量的热，而基本上不影响载体和/或光学元件的温度。
12.根据一个实施例，载体和辐射热沉通过隔热材料连接。例如，辐射热沉通过隔热材料机械地连接到载体。因此，载体和辐射热沉间接连接。特别地，在辐射热沉和载体之间不存在直接接触。辐射热沉包括具有比隔热材料更大的导热系数的材料。特别地，辐射热沉包括具有至少10w/(mk)，优选至少100w/(mk)的热导率的材料，例如金属，或由其组成。隔热材料包括具有至多5w/(mk)、优选至多1w/(mk)的导热系数的材料，例如聚合物或陶瓷，或由其组成。在载体和辐射热沉之间可以存在间隙，其中间隙填充有气体。所述气体可以具有至多10-3
hpa的特别低的压力。有利地，隔热材料减少了从辐射热沉传递到载体的热量。
13.根据一个实施例，光学元件是反射镜。特别地，该反射镜是分布式布拉格反射器(dbr)或分色镜。该反射镜可以具有对用于材料加工的激光束的电磁辐射特别高的反射率。特别地，该反射镜包括在一个表面上具有dbr或银层的石英玻璃衬底，其中dbr或银层提供反射镜的反射表面。例如，反射镜没有用于液体冷却或空气冷却的装置。特别地，反射镜没有冷却翅片，冷却翅片用于增加反射镜表面以简化热交换的目的。
14.根据一个实施例，反射镜固定地附接到布置成与反射镜一起移动的底架，其中反射镜和底架形成光学设备的可移动部分，该可移动部分相对于光学设备的固定部分移动，并且可移动部分的重心与第一旋转轴线之间的距离不大于0.5mm，并且可移动部分的重心与第二旋转轴线之间的距离不大于0.5mm。光学设备的固定部分包括载体。特别地，固定部分包括光学设备的所有部分，其不相对于载体移动。第一旋转轴线和第二旋转轴线可以沿着反射镜的反射表面延伸。优选地，第一和第二旋转轴线在由反射表面限定的平面中延伸。例如，反射镜具有特别低的质量。反射镜可以具有至多20克的质量。反射镜的质量可以沿着反射镜的整个反射表面均匀地分布。例如，反射镜在垂直于反射表面的方向上具有恒定的
厚度。可替代地，在更靠近第一旋转轴线和/或第二旋转轴线的区域中，反射镜在垂直于反射镜的反射表面的方向上具有比在更远离第一旋转轴线和/或第二旋转轴线的区域中更大的厚度。
15.特别地，第一旋转轴线和/或第二旋转轴线是假想轴线。在此以及在下文中，假想的旋转轴线描述了在预期操作期间可移动部件围绕其旋转的轴线，由此引导该旋转的承载结构不一定沿着旋转轴线延伸。假想旋转轴线沿着假想直线延伸，而没有引导该旋转的结构必然沿着该直线延伸。
16.在俯视图中，反射镜可具有正方形形状，其中反射镜具有长度为20mm，优选至少40mm的边缘。反射镜的厚度可以是1mm至6mm，优选地是3.5mm至4.5mm。
17.反射镜可以包括连接点，在该连接点处提供光学元件和载体之间的机械连接。连接点布置在反射镜的边缘区域，其中边缘区域连接反射表面和与反射表面相对的背面。
18.根据一个实施例，光学设备包括支承件，该支承件布置成将可移动部分支承在载体上，其中，支承件包括至少两个弯曲梁。在此以及在下文中，弯曲梁(也称为挠曲件)包括细长的结构元件，该结构元件在其有意使用中经受垂直于元件的纵向轴线的外部载荷。假设弯曲梁的长度比宽度和厚度长得多。例如，宽度和厚度是长度的一小部分，通常是1/10或更小，其中纵向轴线沿着长度延伸。
19.特别地，可移动部分仅通过弯曲梁支承。弯曲梁的纵向轴线可以沿着光学元件的反射表面延伸。
20.根据一个实施例，致动器布置成产生实现彼此独立地围绕第一旋转轴线的旋转和围绕第二旋转轴线的旋转的力。特别地，致动器包括至少两个致动器部分，其中每个部分包括磁体和线圈。对于每个致动器部分，线圈固定地附接到载体，并且磁体固定地附接到可移动部分，反之亦然。至少两个致动器部分中的一个布置成产生实现围绕第一轴线旋转的力，并且至少两个致动器部分中的另一个布置成产生实现围绕第二轴线旋转的力。
21.根据一个实施例，对于致动器部分，线圈固定地附接到载体，并且磁体固定地附接到可移动部分。特别地，载体用作线圈的热沉。例如，载体连接到辐射热沉，辐射热沉暴露于从第二梁部分出现的热量和由于其操作电流而从线圈出现的热量。特别地，辐射热沉可以包括液体冷却系统，其布置成冷却辐射热沉。特别地，线圈和可移动部分之间的热阻高于线圈和载体之间的热阻。优选地，线圈和可移动部分之间的热阻高于线圈和辐射热沉之间的热阻。
22.根据一个实施例，气流经过可移动部分。例如，空气流布置成从第一侧朝向第二侧经过可移动部分。可替代地，空气流在第二侧上经过可移动部分，其中空气流不经过第一侧。特别地，气流布置成冷却可移动部分。有利地，空气流的所述方向降低了颗粒从第一侧转移到第二侧的风险，例如，颗粒源自支承件或致动器。因此，通过冷却可移动部分并保持光学元件的颗粒暴露较低，气流可以用于多种目的。
23.特别地，移动部分包括传感器，该传感器布置成测量移动部分的温度。优选地，传感器通过支承件电连接。
24.根据一个实施例，线圈中的一个固定地附接到可移动部分，并且弯曲梁包括线圈的电触点。特别地，多个线圈固定地附接到可移动部分，并且支承件包括多个线圈的电触点。例如，弯曲梁由导电材料形成。
25.根据一个实施例，光学元件具有用于围绕第一旋转轴线旋转的第一共振频率和用于围绕第二旋转轴线旋转的第二共振频率。第一共振频率与第二共振频率相差最大50hz，优选地为5hz。例如，第一共振频率至少为100hz，优选至少为1khz。第二共振频率可以是至少100hz，优选地至少1khz。第一和第二共振频率基本上由光学元件的质量、光学元件围绕第一和/或第二旋转轴线的质量分布以及载体和光学元件之间的机械连接来限定。例如，光学元件通过弹簧连接到载体。弹簧可以是弯曲梁或扭转梁。
26.根据一个实施例，光学元件具有用于围绕第一旋转轴线旋转的第一振幅和用于围绕第二旋转轴线旋转的第二振幅。特别地，第一振幅和第二振幅相差最多0.1
°
，特别地最多0.05
°
。
27.根据一个实施例，第一振幅和/或第二振幅可以是至少
±
0.05
°
，优选地至少
±
0.1
°
，高度优选地至少
±1°
。第一振幅和第二振幅对应于当光学元件以其相应的共振频率围绕第一旋转轴线或第二旋转轴线偏转时的最大偏转。
28.光学设备可以布置成相对于载体以摆动运动移动光学元件。特别地，围绕第一旋转轴线的旋转相对于围绕第二旋转轴线的旋转具有90
°
相移。
29.根据一个实施例，光学设备包括测量单元，该测量单元布置成测量光学元件的偏转。测量单元布置成测量光学元件围绕第一旋转轴线的旋转和围绕第二旋转轴线的旋转。特别地，测量单元联接到致动器，并且光学设备布置成以闭环模式操作。
30.根据一个实施例，测量单元布置成生成照射在可移动部分上的测量光束。测量光束可以是激光束，其具有与被分成第一和第二部分的电磁辐射不同的峰值波长。
31.可移动部分布置成反射测量光束。测量光束可以在光学元件的反射表面处反射。特别地，反射表面可以借助于介质镜形成，其中所述介质镜可以对于测量光束的波长范围具有特别高的反射率。例如，所述反射表面布置在与光学元件的一侧相对的一侧上，被分成第一和第二部分的电磁辐射照射在该侧上。
32.测量光束照射到光学元件的一侧上，该侧与在预期操作期间光束照射到的一侧相对。换句话说，光学元件包括在第一表面上的第一介质镜和在第二表面上的第二介质镜。该第一和第二介质镜分别具有峰值波长，其中峰值波长是第一和第二介质镜具有特别高反射率的波长。峰值波长相差至少10nm，优选相差至少50nm。尤其是第二介质镜，其对于测量光束具有比对于被分成第一和第二部分的电磁辐射高的反射率。例如，第二介质镜对于被分成第一和第二部分的电磁辐射具有至多50％、优选至多10％、高度优选至多1％的反射率。
33.测量单元包括检测器，其中检测器布置成检测反射的测量光束。检测器可以包括位置敏感二极管，其布置成检测反射的测量光束的位置。反射的测量光束照射在检测器上的位置取决于光学元件的偏转。测量单元布置成从所检测的位置确定光学元件的偏转。
34.根据一个实施例，光学设备布置成偏转具有至少0.5kw，特别是至少10kw的光功率的激光束。特别地，光学设备布置成通过反射使激光束在可定义的方向上偏转。例如，光学元件包括布置成偏转激光束的反射镜。该反射镜对于激光束的光具有至少97％，优选至少98％，非常优选至少99％的反射率。
35.还提供了一种包括光学设备的激光加工设备。特别地，在此描述的激光加工设备可以包括在此描述的光学设备。因此，针对光学设备公开的所有特征也针对激光加工设备公开，反之亦然。
36.根据一个实施例，激光加工设备包括光学设备和激光源。激光源布置成发射具有至少0.5kw的能量的激光束。光学设备，特别是光学元件，布置成与激光束相互作用，其中该相互作用将激光束分成第一部分和第二部分。例如，第一部分以预期的方式偏转，而第二部分不以预期的方式偏转。例如，第一部分被光学元件在可定义的方向上反射，而第二部分透射通过光学元件。激光束的第二部分照射到光学设备的辐射热沉上。特别地，激光束的第一部分具有比激光束的第二部分更高的光功率。例如，第一部分的光功率比第二部分的光功率高至少十倍，优选地高至少100倍。
37.根据一个实施例，光学设备布置成沿着线性、圆形或随机轨道偏转第一部分。光学设备可以布置成将激光束偏转到工件上。特别地，第一部分被偏转，使得激光束照射工件的点沿着线性、圆形、椭圆形或随机路径移动。
38.根据一个实施例，激光加工设备包括位移装置，该位移装置布置成使工件相对于光学设备以专用速度在专用方向上移动。特别地，位移装置布置成在基本上垂直于激光束的第一部分的延伸方向延伸的平面中移动工件。特别地，激光束的第一部分照射到工件上的点的路径由工件相对于光学设备的相对运动以及由第一部分借助于光学设备的偏转来限定。
39.根据一个实施例，激光束的第一部分布置成加热工件，以用于切割、焊接、雕刻或压印工件。例如，工件的材料和/或激光束的波长范围被选择为使得第一部分的主要部分被工件的材料吸收。
40.光学设备和激光加工设备的其它优点和有利的实施例由以下结合附图示出的实施例得到。
附图说明
41.图1以侧视图示出了激光加工设备的示例性实施例；
42.图2和3以俯视图示出了光学设备的示例性实施例，
43.图4以示意性立体图示出了光学设备的示例性实施例，
44.图5以示意性截面图示出了光学设备的示例性实施例，
45.图6和7以示意性立体图示出了光学设备的示例性实施例，以及
46.图8以示意性截面图示出了图7的示例性实施例。
具体实施方式
47.在附图中，相同的、类似的或具有相同效果的元件具有相同的附图标记。附图和在附图中表示的元件彼此之间的比例不应被认为是真实比例。相反，为了更好的代表性和/或可理解性，单个元件可以是过大的。
48.图1以示意性侧视图示出了激光加工设备60的示例性实施例。激光加工设备60包括光学设备1和激光源5。激光源布置成发射激光束9。激光束9具有至少0.5kw的光功率。光学设备1与激光束9相互作用，将激光束9分成第一部分91和第二部分92，其中激光束9的第一部分91被偏转。
49.光学设备1包括载体4、光学元件2和辐射热沉3。光学元件2安装在载体4上。光学元件2可移动地附接到载体4。通过移动光学元件2，激光束9的第一部分91在可定义的方向上
偏转。载体4具有凹部，其中，激光束9的透射通过光学元件2的第二部分92入射到凹部7中。凹部7从第一侧45到第二侧46完全延伸通过载体4。第二部分92照射到辐射热沉3上。激光束9的第一部分91具有比激光束的第二部分92更高的光功率。例如，第一部分91的光功率比第二部分92的光功率高至少十倍。
50.光学元件2是反射镜，其中第一部分91被反射镜反射，而第二部分92透射通过反射镜。反射镜2可绕第一旋转轴线21和第二旋转轴线22倾斜。反射第一部分91的方向可通过倾斜反射镜来限定。
51.光学设备1布置成使第一部分91沿着圆形轨道偏转。因此，反射镜进行摆动运动。偏转的第一部分91照射在工件上。如果工件6不相对于光学设备1移动，则第一部分91照射在工件表面上的点沿着圆形路径移动。
52.工件6布置在位移装置61上，该位移装置布置成相对于光学设备1移动工件6。特别地，位移装置61布置成相对于光学设备1以可限定的速度在可限定的方向上移动工件6。位移装置61布置成沿着位移平面62移动工件6。位移平面62相对于第一部分91的延伸方向基本上垂直地延伸。位移装置61可以是x-y工作台。
53.激光束9的第一部分91布置成加热工件6，以切割、焊接、雕刻或压印工件6。特别地，激光束9的波长范围和工件6的材料特性被选择成使得第一部分91的特别大的部分被工件6吸收。
54.图2以示意性俯视图示出了光学设备1的示例性实施例。该光学设备包括与载体4联接的反射镜2。光学设备布置成偏转具有至少0.5kw，特别是至少10kw的光功率的激光束9。载体4包括万向节支承件，该万向节支承件包括外部部分41、内部部分42、外部支承件43和内部支承件44。外部部分41和内部部分42具有类似框架的几何形状。外部支承件43联接外部部分41和内部部分42。内部支承件44联接光学元件2和内部部分42。内部支承件44和外部支承件43为弹簧，其布置成引导光学元件2的倾斜。外部支承件43提供抵抗光学元件2围绕第一光轴21旋转的恢复力。内部支承件44提供抵抗光学元件2围绕第二光轴22旋转的恢复力。第一旋转轴线21和第二旋转轴线22沿着反射镜2的反射表面，特别是在反射表面中延伸。特别地，光学元件2关于第一旋转轴线21和第二旋转轴线22镜像对称。
55.光学元件2的质量、内部部分42的质量和外部支承件43的弹簧常数基本上限定了第一共振频率f1。光学元件2的质量和内部支承件44的弹簧常数基本上限定了第二共振频率f2。第一共振频率f1和第二共振频率f2相差至多1hz。在操作中，光学元件2具有用于以第一共振频率f1围绕第一旋转轴线21旋转的第一振幅a1和用于以第二共振频率f2围绕第二旋转轴线a2旋转的第二振幅a2。例如，第一振幅a1与第二振幅a2相差最多0.1
°
。内部支承件44和外部支承件45可以布置成使得光学元件2能够围绕第一旋转轴线21和第二旋转轴线22旋转至少
±
0.05
°
，优选地旋转至少
±
0.1
°
。
56.光学设备包括辐射热沉3(由虚线表示)，如图3的观察方向所示，该辐射热沉布置在载体4和光学元件2的后面。如俯视图所示。辐射热沉3在所有侧向方向上突出于光学元件2上方。
57.光学设备2相对于载体4的运动通过驱动器8控制。驱动器8包括至少一个致动器，其布置成施加力以倾斜光学元件2。致动器可以包括音圈致动器、压电致动器、电永磁体致动器或形状记忆致动器。驱动器8集成在载体4中。
58.图3以示意性俯视图示出了光学设备1的示例性实施例。图3所示的实施例与图2所示的实施例的不同之处在于载体4的结构和支承件。载体4是单个连续元件。载体4通过支承件46连接到光学元件2。支承件46包括四个板簧，板簧引导光学元件2围绕第一光轴21和第二光轴22的倾斜运动。通过致动器的相反控制，光学元件2在垂直于反射镜2表面的方向上的运动被最小化。例如，多个板簧，特别是所有板簧，以单件式方式制造。
59.本发明并不限于基于这些的描述的示例性实施例。相反，本发明包括每个新特征以及特征的每个组合，其特别地包括权利要求中的特征的每个组合，即使该特征或组合本身未在权利要求或示例中明确地陈述。
60.图4以示意性立体图示出了光学设备1的示例性实施例。载体4包括pcb，其中载体4是光学设备1的机械支撑结构。四个磁体510围绕开口7安装在载体4上。开口7具有大约23.5mm的直径。光学元件2是圆形的，并且具有25mm的直径和2.5mm的厚度。可移动部分10通过支承件70安装在载体4上。支承件70包括四个安装柱72和四个弯曲梁71。弯曲梁71基本上限定了支承件70的机械特性。支承件70支承光学元件2，其中可移动部分10可绕第一旋转轴线21和第二旋转轴线22旋转。特别地，第一和第二旋转轴线相对于彼此垂直地延伸。此外，支承件可以使可移动部分10能够在相对于第一旋转轴线21和第二旋转轴线22垂直的方向上平移。支承件具有特别高的刚度，以沿着由第一旋转轴线21和第二旋转轴线22限定的平面平移。
61.图5以沿第一旋转轴线21的示意性截面图示出了光学设备1的示例性实施例，特别是图4所示的实施例。光学设备1包括测量单元80，其包括发射测量光束83的发射器83。测量光束81在与光学元件2的第一侧23相对的第二侧上照射在光学元件2上。电磁辐射9照射在第一侧23上。第一侧21和第二侧22都包括介质镜，其中第一侧23上的介质镜对于被分成第一部分91和第二部分92的电磁辐射9具有比对于测量光束81更高的反射率。第二侧24上的介质镜对于测量光束81具有比对于电磁辐射9特别是对于第二部分92更高的反射率。测量单元80布置成通过检测器82来确定光学元件的位置，该检测器布置成检测反射的测量光束81的位置。
62.线圈511固定地附接在可移动部分10的每一侧上，特别是底架49，面向磁体510。线圈511具有卷绕轴线，线圈的导电迹线分别围绕该卷绕轴线缠绕。卷绕轴线沿着由第一和第二旋转轴线限定的平面延伸。特别地，至少一个线圈包括沿着第一旋转轴线21延伸的卷绕轴线并且至少一个线圈具有沿着第二旋转轴线22延伸的卷绕轴线。
63.磁体510分别包括两个磁体部分512，它们以反平行的方式磁化。磁体部分512在垂直于第一和第二旋转轴线的方向上一个布置在另一个之上。磁体部分在沿着由第一旋转轴线21和第二旋转轴线22限定的平面的方向上被磁化。特别地，磁体部分512沿着第一旋转轴线21或第二旋转轴线22磁化。取决于线圈内的电流方向，线圈被磁体部分512吸引和排斥，这产生了使光学元件2围绕第一旋转轴线21或第二旋转轴线22在顺时针或逆时针方向上旋转的动量。磁体510包括返回结构510，其引导以反平行方式磁化的两个磁体部分512的磁场。
64.线圈511可以成对地控制，使得引起围绕相同的旋转轴线21、22旋转的线圈511被共同地控制。特别地，可以单独地控制引起围绕不同的旋转轴线21、22旋转的线圈511。线圈511可以通过支承件70电连接。特别地，支承柱72和弯曲梁71可以由导电材料形成，其电连
接到线圈511。图4和5示出了光学设备1的实施例，其中线圈固定地附接到移动部分10，并且磁体10固定地附接到载体4。典型地，磁体的质量大于线圈的质量，由此该实施例使得能够随可移动部分10移动更小的质量，这对于可移动部分10的快速移动特别有利。根据可替代实施例，磁体510可以固定地附接到移动部分10，并且线圈511可以固定地附接到载体4。有利地，这种实施例简化了线圈的电连接，并且简化了在操作期间消散线圈内产生的热量。根据第三替换方案，一些线圈可以附接到可移动部分10，其它线圈可以附接到载体4，一些磁体可以附接到可移动部分10，一些磁体可以附接到载体4。例如，引起围绕第一旋转轴线21旋转的线圈附接到可移动部分10，引起围绕第二旋转轴线22旋转的线圈511附接到载体4，引起围绕第一旋转轴线旋转的磁体附接到载体4，引起围绕第二旋转轴线旋转的磁体附接到可移动部分10。
65.图6以示意性立体图示出了光学设备1的示例性实施例。光学设备1包括具有密封表面102的密封结构100。密封表面102是平坦表面，其围绕可移动部分10和支承件70，如在俯视图中所见。特别地，密封表面102是连续的平坦表面。密封结构可以包括返回结构513。换句话说，密封结构100包括凹部，可移动部分10和支承件70布置在该凹部中。
66.图7以示意性立体图示出了光学设备的示例性实施例，其中密封膜101布置在密封表面102上。密封膜102具有开口101a。在开口102a的区域中，密封膜附接到可移动部分10。因此，密封膜102形成连接可移动部分10和载体4，特别是外部部分41的连续表面。密封膜102布置成在可移动部分10和载体4之间形成气密连接。特别地，密封构件在光学元件2和致动器50之间以及在光学元件和支承件70之间形成气密屏障。典型地，由于相邻结构的相对运动而出现磨损颗粒。因此，致动器50和支承件70承受出现颗粒的高风险。有利地，密封膜101在引起颗粒的结构即支承件和致动器50与特别容易被颗粒损坏的结构即光学元件2之间提供物理分隔。因此，密封膜101防止颗粒沉积在光学元件2上，这提高了光学质量并且降低了光学设备1的故障风险。
67.图8以示意性截面图示出了图7的示例性实施例。密封膜101可以粘合地连接到密封表面102和可移动部分10。特别地，密封膜的刚度低于支承件70的刚度。例如，密封膜的刚度比支承件70的刚度低至少10倍，优选地低至少100倍，高度优选地低至少1000倍。密封膜101包括去耦结构101b，该去耦结构101b被布置成最小化从可移动部分10传递到密封结构100的力。去耦结构101b可以由密封膜101的具有特别低的刚度的部分形成。例如，去耦结构101b由密封隔膜101的凸出部形成。特别地，去耦结构101b围绕开口101a。特别地，密封膜在去耦结构101b的区域中没有密封结构100并且没有可移动部分10。
68.在图4、5和8所示的实施例中，线圈511固定地附接到移动部分，并且磁体510固定地附接到载体。然而，线圈511和磁体510可以互换。因此，线圈511可以附接到载体，并且磁体510可以附接到移动部分。
69.附图标记列表
[0070]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光学设备
[0071]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光学元件
[0072]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
辐射热沉
[0073]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
载体
[0074]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
激光源
[0075]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
工件
[0076]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
凹部
[0077]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动器
[0078]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
激光束
[0079]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
可移动部分
[0080]
21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一旋转轴线
[0081]
22
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二旋转轴线
[0082]
23
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一表面
[0083]
24
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二表面
[0084]
31
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
隔热材料
[0085]
41
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
外部部分
[0086]
42
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
内部部分
[0087]
43
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
外部支承件
[0088]
44
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
内部支承件
[0089]
45
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
载体的第一侧
[0090]
46
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
载体的第二侧
[0091]
47
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
支承件
[0092]
48
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
轴元件
[0093]
49
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
底架
[0094]
50
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
致动器
[0095]
51
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
致动器部分
[0096]
510
ꢀꢀꢀꢀꢀ
磁体
[0097]
511
ꢀꢀꢀꢀꢀ
线圈
[0098]
512
ꢀꢀꢀꢀꢀ
磁体部分
[0099]
513
ꢀꢀꢀꢀꢀ
返回结构
[0100]
60
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
激光加工设备
[0101]
61
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
位移装置
[0102]
62
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
位移平面
[0103]
70
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
支承件
[0104]
71
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
弯曲梁
[0105]
80
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测量单元
[0106]
81
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测量光束
[0107]
82
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
检测器
[0108]
91
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
激光束的第一部分
[0109]
92
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
激光束的第二部分
[0110]
100
ꢀꢀꢀꢀꢀ
密封结构
[0111]
101
ꢀꢀꢀꢀꢀ
密封膜
[0112]
101a
ꢀꢀꢀꢀ
密封膜上的开口
[0113]
101b
ꢀꢀꢀꢀ
去耦结构
[0114]
102
ꢀꢀꢀꢀꢀ
密封表面
[0115]
f1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一频率
[0116]
f2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二频率
[0117]
a1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一振幅
[0118]
a2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二振幅。

技术特征：
1.一种光学设备(1)，包括载体(4)、光学元件(2)和辐射热沉(3)，其中-所述光学元件(2)安装在所述载体(4)上，-所述光学元件(2)可移动地附接到所述载体(4)，-所述载体(4)具有凹部(7)，其中-所述光学设备(1)布置成与电磁辐射(9)相互作用，将所述电磁辐射(9)分成第一部份(91)和第二部份(92)，所述光学元件布置成在可限定方向上偏转所述第一部分，以及所述第二部分(92)照射在所述辐射热沉(3)上。2.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述电磁辐射(9)和所述第一部分(91)和/或所述第二部分(92)入射到所述凹部(7)中。3.根据权利要求2所述的光学设备(1)，其中，所述凹部(7)从第一侧(45)到第二侧(46)完全延伸穿过所述载体(4)，其中，所述第一侧(45)与所述第二侧(46)相对。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学设备，其中，所述载体(4)和所述辐射热沉(3)通过隔热材料(31)连接，其中，所述隔热材料(31)的导热系数低于所述辐射热沉(3)的导热系数。5.根据权利要求1至3中任一项所述的光学设备(1)，其中，所述反射镜固定地附接到布置成与所述反射镜一起移动的底架，其中所述反射镜和所述底架形成所述光学设备的可移动部分，所述可移动部分相对于所述光学设备的固定部分移动，并且所述可移动部分的重心与所述第一旋转轴线之(21)间的距离不大于0.5mm，并且所述可移动部分的重心与所述第二旋转轴线(22)之间的距离不大于0.5mm。6.根据权利要求5所述的光学设备(1)，包括支承件，所述支承件布置成将所述可移动部分支承在所述载体(4)上，其中所述支承件包括至少两个弯曲梁，致动器，其布置成产生实现彼此独立地围绕所述第一旋转轴线的旋转和围绕所述第二旋转轴线的旋转的力，其中-所述致动器包括固定地附接到所述可移动部分的线圈，以及-所述弯曲梁包括所述线圈的电触点。7.根据权利要求1至3中任一项所述的光学设备，包括致动器，其布置成产生实现彼此独立地围绕所述第一旋转轴线的旋转和围绕所述第二旋转轴线的旋转的力，其中-所述致动器包括固定地附接到所述载体的线圈，以及-所述线圈与所述可移动部分之间的热阻高于所述线圈与所述载体之间的热阻。8.根据权利要求1至3中的一项所述的光学设备(1)，其中，所述光学元件(2)具有用于围绕所述第一旋转轴线旋转的第一共振频率(f1)和用于围绕所述第二旋转轴线旋转的第二共振频率(f2)，其中，所述第一共振频率(f1)与所述第二共振频率(f2)相差最大10hz，优选地1hz。9.根据权利要求1至3中任一项所述的光学设备(1)，包括测量单元(80)，其布置成测量所述光学元件(2)的偏转，其中所述测量单元(80)布置成测量所述光学元件(2)围绕所述第一旋转轴线(21)的旋转和围绕所述第二旋转轴线(22)的旋转。
10.根据权利要求9所述的光学设备，其中所述测量单元(80)布置成生成照射在所述可移动部分(10)上的测量光束(81)，所述可移动部分(10)布置成反射所述测量光束(81)，以及所述测量单元(80)包括检测器(82)，其中所述检测器(82)布置成检测反射的测量光束(81)，其中，反射的测量光束(81)照射在所述检测器上的位置取决于所述光学元件(2)的偏转，以及所述测量单元(80)布置成确定所述光学元件(2)从该位置的偏转。11.根据权利要求10所述的光学设备，其中，所述测量光束(81)照射到所述光学元件(2)的与在预期操作期间所述光束(9)照射到的一侧相对的一侧上。12.一种激光加工设备(6)，包括根据前述权利要求1至3中任一项所述的光学设备(1)和激光源(5)，其中-所述激光源(5)布置成发射具有至少0.5kw的能量的激光束(9)-所述光学设备(1)布置成与所述激光束(9)相互作用，其中所述相互作用将所述激光束分成第一部分(91)和第二部分(91)，所述第一部分(91)在可限定的方向上偏转，以及-所述激光束(9)的所述第一部分(91)具有比所述激光束(9)的所述第二部分(92)更高的光功率。13.根据权利要求12所述的激光加工设备(6)，其中，所述光学设备(1)布置成使所述第一部分(91)沿着线性、圆形或任意轨道偏转。14.根据权利要求12所述的激光加工设备(6)，包括位移装置(60)，所述位移装置布置成使所述工件(6)和所述光学设备(1)以可限定的速度在可限定的方向(61)上相对于彼此移动。15.根据权利要求12所述的激光加工设备(6)，其中，所述激光束(9)的所述第一部分(91)布置成加热所述工件(6)，以用于切割、焊接、雕刻或压印所述工件(6)。

技术总结
一种光学设备(1)，包括载体(4)、光学元件(2)和辐射热沉(3)，其中光学元件(2)安装在载体(4)上，光学元件(2)可移动地附接到载体(4)，载体(4)具有凹部(7)，其中光学设备(1)布置成与电磁辐射(9)相互作用，将电磁辐射(9)分成第一部分(91)和第二部分(92)，光学元件布置成在可限定的方向上偏转第一部分，并且第二部分(92)入射到凹部(7)中并且照射在辐射热沉(3)上。上。上。


技术研发人员：曼纽尔
受保护的技术使用者：奥普托图尼股份公司
技术研发日：2021.10.29
技术公布日：2022/5/25